ĐỀ CƯƠNG TRANG bị điện máy xếp dỡ

ĐỀ CƯƠNG TRANG BỊ ĐIỆN MÁY XẾP DỠ Câu 1: Trình bày cách quy đổi momen cản về trục động cơ điện 10đTa có sơ đồ động học cho việc quy đổi như sau: Ta phải quy đổi Mt về trục động cơ, đảm b

ĐỀ CƯƠNG TRANG BỊ ĐIỆN MÁY XẾP DỠ Câu 1: Trình bày cách quy đổi momen cản về trục động cơ điện (10đ)

Ta có sơ đồ động học cho việc quy đổi như sau:

Ta phải quy đổi Mt về trục động cơ, đảm bảo rằng công suất của hệ trước và sau khi quy đổi là như nhau

Với , Mc là momen cản tĩnh của tang quay đã quy đổi về trục động cơ

Câu 2: Trình bày cách quy đổi lực cản về trục động cơ điện (10đ)

Trong sơ đồ động học, giả thiết rằng tải trọng G sinh ra lực F và làm cho khối nặngchuyển động với vận tốc chuyển động tịnh tiến là v Tính toán quy đổi Fc về trục động cơ.Đảm bảo công suất của tải trọng không đổi, như vậy ta có:

Với - bán kính quy đổi lực phụ tải về trục động cơ

Câu 3: Trình bày cách quy đổi momen quán tính J về trục động cơ (10đ)

Giả thiết động cơ quay với momen quán tính là Jđ, hộp giảm tốc có k bánh răng, mỗi bánhrăng có momen quán tính là J1, J2, J3, …, Jk, vận tốc góc quay là Tang có momen quán tính là Jt, tốc độ quay là ωt.

Đảm bảo rằng động năng của hệ không thay đổi:

in,ik – là các tỷ số truyền, ρ – bán kính khối quán tính m về trục động cơ

Thực tế do có hộp số mà momen quán trính của động cơ tăng lên σ lần

Câu 4: Viết phương trình động học cho chuyển động quay (10đ)

Nếu J=const, máy không rung

Trong đó:

Mđ – momen của động cơ gây ra chuyển động

Mc – momen cản của phụ tải

J – momen quán tính

- góc quay mà vật thực hiện được.

Đây là phương động học đối với chuyển động quay

Mđg > 0, Mđ>Mc hệ tăng tốc khi ω>0, hãm khi ω<0

Mđg < 0, Mđ<Mc hệ tăng tốc khi ω<0, hãm khi ω>0

Mđg = 0, Mđ=Mc đầy là trạng thái làm việc xác lập của hệ với ω = ωxl

Câu 5: Viết phương trình động học cho chuyển động tịnh tiến (10đ)

L – quãng đường dịch chuyển được của vật (m)

Câu 6: Trình bày các dạng đặc tính cơ của máy sản xuất (10đ)

Đặc tính cơ của máy sản xuất có thể biểu diễn bằng biểu thức tổng quát:

Trong đó:

Mc – momen cản trên trục máy sản xuất ứng với tốc độ nào đó

Mcđm – momen cản trên trục máy sản xuất ứng với tốc độ định mức

Mc0 – momen cản trên trục máy sản xuất ứng với tốc độ ω = 0

 Với x = 0, Mc = 0 Đặc tính này thường gặp trong các cơ cấu nâng hạ, các băng chuyền

 Với x = 1, Mc tỷ lệ bậc nhất với tốc độ Momen này thường có trên trục của máy phát điện một chiều kích từ độc lập khi làm việc với tải thuần trở, momen cản do ma sát sinh ra

 Với x = 2, Mc tỷ lệ bậc hai với tốc độ Momen cản dạng này thường xuất hiện trong các bơm ly tâm, quạt gió.

 Với x = -1, Mc tỷ lệ nghịch với tốc độ Thường có trong các máy cắt gọt kim loại

Trong đó: p – số đôi cực từ chính, N – tổng số thanh dẫn của cuộn dây phần ứng, a – số mạch trong nhánh //

Ta có:

(1)

Hoặc viết dưới dạng tương đối: (2)

Phương trình (1) , (2) là phương trình đặc tính cơ điện viết dưới dạng thường và tương đối – mối liên hệ giữa I và ω

Mặt khác momen của động cơ được xác định theo biểu thức

Hoặc viết dưới dạng tương đối: (4)

Phương trình (3), (4) là phương trình đặc tính cơ của động cơ ở dạng thường và tương đối – mối liên hệ giữa Mđt và ω

Câu 8: Các thông số ảnh hưởng tới đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập và vẽ đặc tính cơ (20đ)

Ta có phương trình đạc tính cơ điện:

Khi Mđt = 0 hoặc I = 0 thì - tốc độ không tải lý tưởng của động cơ

 Ảnh hưởng của thông số R f

Giả thiết Ul = Uđm,

Độ cứng của đặc tính cơ

Khi tăng Rf thì β cảng nhỏ nghĩa là đường đặc tính càng dốc

Khi Rf = 0 thì ta có đường đặc tính cơ tự nhiên có giá trị lớn nhất

Tốc độ không tải lý tưởng

?1

?2

?3

?1<?2<?3 w

Đặc tính cơ tự nhiên

Điểm thứ nhất: điểm không tải có toạ độ A[0, ω0]

Điểm thứ hai có toạ độ C [ M = Mđm, ω = ωđm ]

Đặc tính cơ điện TN Đặc tính cơ TN

Đặc tính cơ nhân tạo.

Như vậy với 2 điểm ta dựng được đường đặc tính biến trở

Câu 11: Xác định điện trở khởi động cho ĐC một chiều kích từ độc lập bằng phương pháp đồ thị.

Bước 1: Từ số liệu của động cơ ta dựng đường đặc tính cơ tự nhiên.

Bước 2: Chọn 2 giới hạn:

Giới hạn trên: I1 (2 – 2,5).Iđm

Giới hạn dưới: I2 (1,1 – 1,3)Iđm

Từ I1,I2 kẻ 2 đường song song với trục tung cắt đường đặc tính cơ tự nhiên tại 2 điểm b và

a ( b thuộc I1, a thuộc I2)

Bước 3: Từ b kẻ đường // với trục hoành cắt đường dóng I2 tại điểm c Nối ω0-c ta được đường đặc tính biển trở thứ 1 Đặc tính này cắt đường dóng I1 tại d Từ d kẻ song song với trục hoành cắt đường dóng từ I2 tại e Nối ω0-e ta được đặc tính biến trở 2 Cứ tiếp tục như vậy cho đến khi thoả mãn điều kiện

Điều kiện để kết thúc bước 3

+ Số đường đặc tính biến trở bằng số cấp điện trở + 1

+ Đường đặc tính cuối cùng phải đi qua điểm (I1,0)

Nếu không thoả mãn phải chọn lại I1, I2

Bước 4: Từ ω0 kẻ đường thẳng // với trục hoành cắt đường dóng I1 tại i

fg

h

i

§ TCTN1

23

Câu 11: Xác định điện trở khởi động của động cơ một chiều kích từ độc lập bằng phương pháp giải tích

Giả thiết động cơ được hoạt động với m cấp điện trở, đường đặc tính dốc nhất là đường thứ m, sau đó lần lượt là m-1

h

i

§ TCTN1

23

Dựa trên đường đặc tính: ωg = ωf

Do đó: Eg = Ef = ωg.k.ϕđm = ωf.k.ϕđm

Tại điểm g trên đường đặc tính ta có:

Tại điểm e trên đường đặc tính ta có:

Vì Eg = Ef

Đặt:

Mặt khác:

Câu 13: Thành lập phương trình và ĐTC của động cơ không đồng bộ ba pha.

Phương trình đăc tính và đặc tính cơ:

Trong đó: Pcơ – công suất trên trục động cơ, - công suất tổn hao đồng trong roto, Pdt –công suất điện từ

Mặt khác:

Do

Phương trình trên là phương trình đặc tính của động cơ không đồng bộ ba pha.

Quan hệ giữa M = f(ω) là một đường cong có cực tri, dạng của nó được biểu thị như hình vẽ

Câu 14: Phương pháp xây dựng đặc tính điện trở khởi động cho động cơ không đồng bộ

ba pha bằng phương pháp chính xác.

Bước 1: Từ thông số đã cho, xác định s th M th , a

Rồi thay vào biểu thức:

Bước 2: Cho độ trượt s biến thiên từ 0 đến 1 ta sẽ có các giá trị momen tương ứng.

Xác định thông số sth, a theo hệ phương trình:

Câu 15: Phương pháp xác định điện trở khởi động cho động cho động cơ không đồng bộ

kẻ đường thẳng // với trục hoành cắt đường dóng M2 tại e, nối t với e cắt đường dóng từ M1 tại

f Làm tiếp các bước như vậy

Điều kiện để kết thúc bước 3:

+ Số đường đặc tính khởi động hình tia bằng số cấp điện trở khởi động.

+ Đường đặc tính khởi động cuối cùng đi qua điểm có toạ đọ ( M1,0)

Bước 4: Xác định điện trở khởi động.

df

gi

Trong đú: ω1 – tốc độ xỏc lập của đặc tớnh cơ tự nhiờn.

ab

a'

w0

w1

w2w

M

Mc

éTCTN

Đ ặcưtínhưbiếnưtrở

Khi đưa điện trở phụ vào, động cơ chuyển sang làm việc ở đặc tớnh biến trở tại điểm b

Iư giảm do Rf khỏc 0 (do quỏn tớnh nờn ω1 chưa thay đổi) dẫn tới Momen quay giảm

đổi U1,ưf1ư=ưvar

Xuất phát từ biểu thức ω = ω0(1-s) =

Ta nhận thấy thay đổi f cũng có thể làm tốc độ động cơ KĐB

Do máy được thiết kế với một tần số nhất định, nên việc điều chỉnh f cũng sẽ làm thay đổi chế độ công tác của mát điện

Suất điện động của động cơ:

Ta thấy:

+ Khi f tăng , ϕ giảm suy ra M = k.ϕ.I giảm Để động cơ quay M = Mc = const Nên ta buộc phải tăng I, gây nên quá tải về dong điện

+ Khi f giảm, ϕ tăng, tổn thấy fucô tăng

Vì lý do đó ta buộc phải giữ tỷ số

Do vậy khi điều chỉnh f phải điều chỉnh cả U với mục đích giữ cho ϕ không đổi

Quy luật thay đổi tần số.

Ta có phương trình đặc tính cơ của máy sản xuất:

Nếu đổi từ sang YY thì ta có:

Công suất cản cho phép:

Momen cản cho phép giữa hai cách nối

Hệ số quá tải về momen:

Câu 24: Điều khiển tốc độ động cơ điện KĐB bằng phương pháp đổi nối Y –YY.

Công suất cản cho phép:

Momen cản cho phép giữa hai cách nối

Hệ số quá tải về momen:

Câu 25: Giới thiệu phần tử, NLHĐ của sơ đồ khởi động động cơ KĐB dây quấn qua hai cấp điện trở phụ theo nguyên tắc thời gian (Hình 2.1).

Giới thiệu phần tử.

- Mạch động lực:

+ CD: cầu dao ( công tơ mát ) đùng để cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống

+ CC1: cầu chì ba pha

+ K: tiếp điểm ở mạch động lực dùng để điều khiển động cơ

+ RN: rơle nhiệt có các tiếp điểm ở mạch điều khiển

+ ĐK: động cơ không đồng bộ ba pha

+ Rf1, Rf2 : các điện trở đưa thêm vào mạch roto của động cơ để cải thiện quá trình khởi động

- Mạch điều khiển:

+ CC2: cầu chì cấp nguồn cho mạch điều khiển

+ M, D – công tắc mở và đóng hệ thống.

+ - cuộn hút của công tắc tơ dùng để điều khiển động cơ

+ - cuộn hút của các rơle thời gian

Công việc 2: 1G( 3-9) = 1 =1 một thời gian t(s) tự duy trì, RTh2 (3-11) = 1

=1 Đóng tiếp điểm 2G ở mạch động lực, quá trình khởi động động cơ kết thúc

Các biện pháp bảo vệ.

Cầu dao CD có tác dụng bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho động cơ điện

Cầu chì CC1 bảo vệ ngắn mạch cho động cơ

Cầu chì CC2 bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển

Rơle nhiệt đùng dể bảo vệ quá tải cho động cơ

Rơle nhiệt có tiếp điểm bảo vệ nằm ở mạch điều khiển là RN(4-2) Khi động cơ quá tải, tiếp điểm sẽ mở ra làm mạch điều khiển bị cắt nguồn và động cơ dừng lại

Câu 26: Giới thiệu phần tử, NLHĐ của sơ đồ khởi động động cơ kích một chiều kích từ độc lập qua hai cấp điện trở phụ theo nguyên tắc thời gian (hình 2.2)

+ CKĐ – cuộn kích từ của động cơ.

+ Rf1,Rf2 - Các điện trở nhằm cải thiện quá trình khởi động

+ 1G, 2G – Các tiếp điểm của công tắc tơ dùng để cắt điện trở phụ khi khởi động

+ - cuộn hút của công tắc tơ dùng để điều khiển động cơ

+ - cuộn hút của các rơle thời gian

Nguyên lý hoạt động.

Đóng cầu dao CD để cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống

Tại thời điểm cấp nguồn, = 0 cho nên tiếp điểm K(1-7) = 1 có điện, cuộn hút

=1 có điện, tiếp điểm RTh1(1-12) = 0 → =0

M(3-5) = 1 → =1 sẽ có các công việc xảy ra như sau:

Công việc 1: K(3-5) = 1 ( tự giữ), đồng thời K động lực = 1 cấp nguồn cho động cơ, động cơ khởi động với R = Rf1 + Rf2, Khi đó = 1 nên RTh2(11-12) = 0

Công việc 2: K(1-7) = 0, = 0, sau một thời gian tự duy trì t(s), Rth1 = 1 =

1 , tiếp điểm 1G ở mạch động lực đóng vào cắt điện trở Rf1 ra khỏi động cơ đồng thời =

0, sau một thời gian tự duy trì t(s), RTh2 (11-12) = 1 nên = 1, tiếp điểm 2G ở mạch động lực đóng vào, cắt điện trở Rf2 ra khỏi mạch động lực Kết thúc quá trình khởi động

Các hình thức bảo vệ:

Cầu dao CD bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho động cơ điện

Cầu chì CC bảo vệ ngắn mạch cho động cơ điện

Câu 29: Giới thiệu phần tử, NLHĐ của sơ đồ khởi động động cơ KĐB ba pha roto dây quấn hai cấp điện trở phụ theo nguyên tắc dòng điện ( hình 2.5).

Giới thiệu phần tử:

+ CD – cầu dao ( công tơ mát) để cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống

+ CC1 – các cầu chì ba pha

+ CC2 – các cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển

+ K – tiếp điểm ở mạch động lực dùng để điều khiển động cơ

+ RN – role nhiệt có các tiếp điểm ở mạch điều khiển

+ ĐK – động cơ không đồng bộ ba pha

+ Rf1,Rf2 – các điện trở đưa thêm vào mạch roto của động cơ nhằm cải thiện quá trình khởi động

+ - các cuộn hút của role dòng điện dùng để đóng cắt các tiếp điểm.

+ - cuộn hút của công tắc tơ dùng để điều khiển động cơ

Nguyên lý hoạt động

- Đặt ngưỡng cho các giá trụ 1RI và 2RI thì khi đó Iđ1 > Iđ2 ( Iđ1 của 1RI, Iđ2 của 2RI)”

- Để khởi động động cơ ấn nút M(3-5) → :

+ K(3-5) = 1 : tự giữ khi nút M mở ra

+ K(3-7) = 1 : cấp điện cho mạch phía sau

+ K động lực = 1 cấp điện cho động cơ quay

- Khi động cơ bắt đầu khởi động Ikđ > Iđ1 > Iđ2 nên các tiếp điểm 1RI(7-9) = 0, 2RI(11-13)

= 0

- Khi động cơ bắt đầu khởi động Ikđ > Iđ1 > Iđ2 nên các tiếp điểm 1RI(7-9) = 0, 2RI(11-13)

= 0 Công tắc tơ =0 nên các tiếp điểm ở mạch động lực chưa đóng, động cơ khởi động với giá trị điện trở Rf1 + Rf2 Trong quá trình khởi động n tăng → I giảm Khi Ikđ< Iđ1 thì

Các hình thức bảo vệ quá tải:

Nếu vì một lý do nào đó, tải của động cơ tăng lớn hơn tải định mức Mc > Mđm suy ra I >

Iđm suy ra động cơ phát nhiệt quá mức vì vậy cần phải cắt động cơ ra khỏi lưới, việc này sẽ được thực hiện bởi các rơ le nhiệt RN, phần tử cảm biến nhiệt ở mạch động lực sẽ tác động làm mở tiếp điểm RN(4-2) làm cho = 0 Động cơ sẽ được cắt ra khỏi lưới Sau khi khắc phục sự cố ta ấn nút hoàn nguyên (reset)

CC1 đùng để bảo vệ ngắn mạch cho động cơ

CC2 đùng để bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển

CD đùng dể bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho động cơ

Câu 30: Giới thiệu phần tử, NLHĐ của sơ đồ khởi động động cơ điện một chiều kích từ độc lập qua hai cấp điện trở phụ theo nguyên tắc đòng điện (hình 2.6)

+ CKĐ – cuộn kích từ của động cơ.

+ Rf1,Rf2 - Các điện trở nhằm cải thiện quá trình khởi động

+ 1G, 2G – Các tiếp điểm của công tắc tơ dùng để cắt điện trở phụ khi khởi động

+ - cuộn hút của công tắc tơ dùng để điều khiển động cơ

Nguyên lý hoạt động:

Đóng cầu dao để cấp nguồn cho hệ thống

Đặt ngưỡng dòng điện cho RI là Iđ < Ikđ

Ấn nút M, M(3-5) = 1 = 1 sẽ thực hiện các công việc sau:

+ Đóng K mạch động lực

+ K(3-5) = 1 ( tự giữ)

+ K(1-7) = 1 cung cấp nguồn nguồn cho mạch phía sau

Khi bắt đầu khởi động, số vòng quay n liên tục tăng, Ikđ > Iđ nên các tiếp điểm RI(7-9) = 0

c ho nên = 0, = 0, lúc này động cơ khởi động với R = Rf1 + Rf2

Khi n tăng thì I giảm, khi Iđ giảm tới giá trị Iđ < Ikđ thì:

Công việc 1: RI(7-9) = 1 nên = 1, đóng tiếp điểm 1G (9-11) cung cấp điện cho mạch phía sau, đồng thời 1G ở động lực đóng lại, tách điện trở Rf1 ra khỏi động cơ, kết thúc giai đoạn thứ nhất

Công việc 2: RI(11-13) = 1 nên = 1, đóng các tiếp điểm 2G(11-13) tự giữ Đồng thời đóng tiếp điểm 2G ở mạch động lực, tách điện trở Rf2 ra khỏi động cơ, kết thúc quá trình khởi động

Các hình thức bảo vệ:

Cầu dao CD bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho động cơ điện

Cầu chì CC bảo vệ ngắn mạch cho động cơ điện

Câu 31: Trình bày giản đồ phụ tải của cơ cấu nâng hạ cần cẩu.

Giản đồ phụ tải M = f(t) là biểu đồ thể hiện sự thay đổi momen tải trên trục động cơ theothời gian của một chu kỳ làm hàng Nếu chọn thời điểm hàng đã được móc vào móc làm điểmđầu của chu kỳ thì chu kỳ làm hàng của cơ cấu nâng hạ có các giai đoạn được mô tả như sauđây.

Các giai đoạn của chu kỳ Momen trên trục

động cơ, (KGm) Thời gian làm việc (s)

Khởi động động cơ để nâng hàng lên độ cao cần

(KG.m hoặc N.m)Trong đó:

GX – trọng lượng của hàng và móc (GX = G + G0), KG hoặc N

Trong đó: Md – momen dùng để gia tốc cho động cơ

np – tốc độ của động cơ được xác định theo đặc tính cơ của động cơ ứng với Mc

tkd = - thời gian khởi động, a là gia tốc an toàn cho phép, trong tính toán cụ thể

a = (0,2 – 0,35)m/s2

- Momen hãm khi hạ hàng

Với

Với

Câu 33: Trình bày về cách tính thời gian trong chế độ công tác ổn định và quá độ của cơ cấu nâng hạ.

 Thời gian khởi động: tkd =

Trong đó: a – gia tốc an toàn cho phép (m/s2)

 Thời gian hãm khi nâng hàng: th = 0,5.tkđ

 Thời gian hãm điện khi hạ hàng

- Hãm tái sinh:

- Hãm động năng:

 Thời gian ở các chế độ xác lập: Khi nâng, hạ hàng ổn đình và móc chuyển động với tốc

độ không đổi Để xác định thời gian công tác ổn định ta dùng phương pháp đồ thị Cách làm như sau:

+ Dựng giản đồ v=f(t) của một giai đoạn làm hàng

vp

Hi0

Diện tích Hi là quãng đường mà hàng hoặc móc đi được trong giai đoạn đó:

Câu 34: Trình bày về cách tính momen trọng chế độ công tác ổn định và quá độ của cơ cấu quay mâm.

Khi cơ cấu quay làm việc để đưa móc sang ngang, cơ cấu quay phải chịu tác dụng của các momen cản thành phần bao gồm:

- Mms: momen ma sát, momen tạo bởi trọng lượng hàng và toàn bộ mâm quay lên ổ đỡ trên và ổ đỡ dưới

- Mg: momen cản gió, momen tạo bởi sức cản của gió lên phần diện tích chắn gió của hàng và cần

- Mqt: momen quán tính, momen tạo bởi quán tính của cơ cấu Thành phần này chỉ xuất hiện trong vùng góc quay gia tốc

Khi đó, tải của cơ cấu sẽ bằng tổng của ba tải thành phần:

- Khi quay thuận có hàng:

- Khi quay nghược không có hành:

 Xác định momen cản do ma sát:

- Lực tác dụng lên ổ đỡ trên:

Xét cân bằng momen với điểm A