Đồ án truyền động điện quang thắng lộc

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Cấu tạo cầu trục 1.3 Đặc điểm công nghệ yêu cầu truyền động cầu trục 1.4 Đặc điểm cấu nâng hạ cầu trục CHƯƠNG : TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ 2.1 Tính tốn phụ tải .7 2.1.1 Tính tốn tĩnh nâng tải 2.1.2 Phụ tải tĩnh hạ tải 2.2 Tính chọn động 2.2.1 Lựa chọn thông số .10 2.2.2 Xác định phụ tải tĩnh 10 2.2.3 Tìm hiểu động không đồng pha dây quấn kiểu KQ112L6 14 CHƯƠNG : PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 18 3.1 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha 18 3.2 Lựa chọn phương án truyền động .22 3.2.1 Phương án truyền động trực tiếp ( Bộ điều khiển đảo chiều quay động ba pha khởi động từ kép) 22 3.2.2 Phương án truyền động sử dụng biến tần 25 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH LỰC 31 LỜI NÓI ĐẦU Trong ngành cơng nghiệp nói chung để giải số cơng việc khó khăn với cona người việc vận chuyển ngun vật liệu, hàng hóa nặng nhọc,trong mơi trường khắc nghiệt cần đến trợ giúp loại máy móc cơng nghiệp như: băng tải, cần cẩu, cầu trục Trong đồ án Truyền Động Điện em giao cho đồ án 21 với đề tài: “Thiết kế hệ truyền động cho cấu nâng hạ cầu trục” với thông số yêu cầu sau:  Chiều cao nâng: 10 m  Tốc độ nâng hạ: 0,35m/s  Trọng lượng tải: 500 kg  Trọng lượng móc câu: 50 kg  Tỷ số truyền: i = 40  Hiệu suất truyền: η = 0,82  Đường kính puli: 0,5 m  Bán kính tay nâng: 0,25m  Moomen quán tính cấu: 0,1 kg/m2  Chu kỳ làm việc: 360s Do kiến thức hạn chế, phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến thức lớn nên đồ án không khỏi có sai sót Em mong nhận góp xây dựng thầy, cô giáo bè bạn để đồ án hoàn thiện Trong trình làm đồ án em nhận giúp đỡ, hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy, giáo góp ý xây dựng bạn bè Đặc biệt giúp đỡ Thạc sỹ Phạm Hồng Nam thầy giáo công tác Viện kỹ thuật công nghệ Em xin chân thành cảm ơn ! CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC 1.1 Giới thiệu chung Cầu trục thiết thiết bị nâng hạ gồm hai chuyển động (ngang, dọc cao nhà xưởng) để đảm bảo thao tác nâng hạ, di chuyển tải không gian làm việc cầu trục nhà xưởng Việc sử dung cầu trục tiện lợi cho việc bốc, xếp hàng hóa vật có tải trọng lớn, kích thước cồng kềnh (sắt, thép, bê tông ) Cầu trục sử dụng phổ biến nhiều ngành, lĩnh vực khác nhà máy, xí nghiệp, cơng trường xây dựng, hải cảng Phân loại cầu trục:  Theo tải trọng: - Loại nhẹ: từ đến 10 - Loại trung bình: từ 10 tới 15 - Loại nặng: 15  Theo chế độ làm việc: - Loại nhẹ : hệ số tiếp điện TĐ% = 10 - 15%, số lần đóng máy 60 - Loại trung bình : TĐ=15 - 25 %, số lần đóng máy 120 - Loại nặng : TĐ% = 40 - 60 %, số lần đóng máy >240  Theo chức năng: - Cầu trục vận chuyển : dùng rộng rãi, yêu cầu xác khơng cao - Cầu trục lắp ráp : phần lớn nằm nhà máy, xí nghiệp , dùng để lắp ráp chi tiết máy móc có yêu cầu độ xác cao 1.2 Cấu tạo cầu trục Là khung sắt hình chữ nhật,được thiết kế với kết cấu chịu lực, gồm dầm chế tạo thép, đặt cách khoảng tương ứng với khoảng cách bánh xe con, bao quanh dàn khung Hai dầm cầu liên kết khí với hai dầm ngang tạo thành khung hình chữ nhật mặt phẳng ngang Các bánh xe cầu trục thiết kế dầm ngang khung để cầu trục chạy dọc suốt nhà xưởng cách dễ dàng 1 Dầm dọc Bát chặn dọc Ray dọc Dầm biên Cao su giảm chấn Dầm ngang Ray ngang Cấp điện ngang Hình 1.1 Cấu tạo cầu trục Nút bấm điều khiển Móc cẩu 10 Palăng 11 Cấp điện dọc 12 Bát dầm ngang 13 Tủ điều khiển 14 Hành lang bảo dưỡng 15 Lan can an toàn Cầu trục cấu tạo phận chính: xe cầu, xe cấu nâng hạ  Xe cầu: có hai dầm khung dầm làm thép, đặt cách khoảng tương ứng với khoảng cách bánh xe xe Hai đầu cầu liên kết khí với hai dầm quay ngang tạo thành khung hình chữ nhật mặt phẳng ngang Các bánh xe cầu trục thiết kế dầm ngang khung hình chữ nhật , tạo điều kiện cho cầu trục chạy dọc suốt phân xưởng  Xe con: thiết bị đặt xe cầu dịch chuyển chiều dài xe cầu  Cơ cấu nâng hạ: đặt xe đóng vai trò nâng hạ hàng hóa Nhờ cấu tạo mà cầu trục di chuyển phụ tải theo phương phủ kín mặt nhà xưởng: - Chuyển động dọc theo phân xưởng , nhờ chuyển động xe cầu - Chuyển động ngang theo phân xưởng , nhờ chuyển động xe - Chuyển động theo phương thẳng đứng, nhờ chuyển động cấu nâng hạ 1.3 Đặc điểm công nghệ yêu cầu truyền động cầu trục Cầu trục làm việc môi trường nặng nề, đặc biệt hải cảng, nhà máy hố chất, xí nghiệp luyện kim Các khí cụ điện, thiết bị điện hệ truyền động trang bị điện cầu trục phải đảm bảo làm việc tin cậy điều kiện nghiệt ngã môi trường Các cấu truyền động cầu trục thường thay đổi mô men theo tải trọng Nhất cấu nâng hạ , mô men thay đổi rõ rệt Khi khơng có tải trọng mơ men động không vượt (15 - 20 )% Đối với cấu nâng hạ cầu trục ngoạm đạt tới 50% Đối với đông di chuyển xe (30-50)% Đối với động di chuyển xe (30-35 )%, động di chuyển xe cầu (50 - 55 )% Trong hệ truyền động cấu cầu trục yêu cầu trình tăng giảm tốc xảy êm Bởi mơ men động q trình q độ phải hạn chế theo kĩ thuật an toàn Năng suất cầu trục định hai yếu tố : tải trọng thiết bị số chu kì bốc xúc Số lượng hành hoá bốc xúc chu kì khơng nhỏ tải trọng định mức nên phụ tải với động đạt (60 70 )% công suất động Các động truyền động điện làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại có tần số đóng điện lớn Đa số cầu trục làm việc điều kiện môi trường nặng nề, chế độ độ xảy nhanh mở máy , hãm đảo chiều Chế độ làm việc cấu cầu trục đươc xác định từ yêu cầu công nghệ , chức cầu trục dây chuyền sản xuất Cấu tạo kết cấu cầu trục đa dạng Khi thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển hệ thống truyền động điện phải phù hợp với loại cụ thể Từ đặc điểm ta có yêu cầu với hệ thống truyền động cho cấu cầu trục sau: - Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển tự động đơn giản - Các phần tử cấu thành có độ tin cậy cao, đơn giản cấu tạo, thay dễ dàng - Trong sơ đồ điều khiển phải có mạch bảo vệ điện áp khơng, q tải ngắn mạch - Q trình mở máy diễn theo quy luật định sẵn - Sơ đồ điều khiển cho động riêng biệt,độc lập - Có cơng tắc hành trình hạn chế trình tiến,lùi cho xe cẩu , xe hạn chế hành trình lên xuống cấu nâng hạ - Đảm bảo hạ hàng tốc độ thấp - Tự động cắt nguồn cấp có người làm việc xe cầu 1.4 Đặc điểm cấu nâng hạ cầu trục Momen cản cấu không đổi độ lớn chiều chiều quay động thay đổi Nói cách khác, momen cản cấu nâng hạ thuộc loại momen cản năng, có đặc tính Mc = constant không phụ thuộc vào chiều quay Điều giải thích dễ dàng momen cấu trọng lực tải gây Khi nâng tải, momen có tác dụng cản trở chuyển động, tức hướng ngược chiều quay Khi hạ tải, momen lại momen gây chuyển động, tức hướng theo chiều quay động Khi nâng tải động làm việc chế độ động Khi hạ tải có hai chế độ: hạ động lực hạ hãm - Hạ động lực thực tải trọng nhỏ, mơmen tải trọng gây không đủ để thắng mômen ma sát cấu Máy điện làm việc chế độ động - Hạ hãm thực tải trọng lớn, mơmen tải trọng gây lớn Máy điện phải làm việc chế độ hãm để giữ cho tải trọng hạ với tốc độ ổn định Đặc điểm hệ truyền động cấu nâng hạ: làm việc chế độ ngăn hạn lặp lại, thường xun phải dừng máy khơng đòi hỏi đảo chiều mà thường có trễ sau thời gian định CHƯƠNG : TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ 2.1 Tính tốn phụ tải Phụ tải tĩnh cấu nâng hạ chủ yếu tải trọng định Để xác định phụ tải tĩnh phải dựa vào sơ đồ động học cấu nâng hạ 2.1.1 Tính tốn tĩnh nâng tải Momen trục động có tải Trong đó: G - trọng lượng tải - trọng lượng lấy tải - bán kính tang nâng u - bội số hệ thống ròng rọc - hiệu suất cấu i - tỉ số truyền Trong đó: - tốc độ nâng tải n - tốc độ quay động Công suất động cần thiết để nâng vật: Trong công thức trên, hiệu suất lấy định mức tải định mức Ứng với tải trọng khác định mức, xác định theo hệ số mang tải: Hình 2.1.1 Quan hệ phụ thuộc theo tải trọng Khi nâng không tải Công suất động phát nâng không tải: 2.1.2 Phụ tải tĩnh hạ tải Có hai chế độ hạn tải: - Hạ động lực - Hạ hãm Hạ động lực thực tải trọng nhỏ Khi momen tải trọng gây không đủ để thắng ma sát cấu Máy điện làm việc chế độ động Hạ hãm thực hạ tải trọng lớn Khi đó, momen tải trọng gây lớn Máy điện phải làm việc chế độ hãm để giữ cho tải trọng hạ với tốc độ ổn định ( hạ gia tốc ) Gọi momen trục động tải trọng gây khơng có tổn thất Mt thì: (1) Khi hạ tải trọng, lượng truyền từ phía tải trọng sang cấu truyền động nên: Trong đó: : momen trục động hạ tải : tổn thất momen cấu truyền động :hiệu suất cấu hạ tải Nếu : hạ hãm : hạ động lực Coi tổn thất cấu nâng hạ nâng tải hạ tải thì: (2) Do đó: So sánh (1) (2) ta có: Đối với tải trọng tương đối lớn (ta có , Mh > Điều có nghĩa momen động ngược chiều với momen phụ tải Động làm việc chế độ hạ hãm Khi tải trọng tương đối nhỏ () ηh < 0, , momen động chiều với momen phụ tải Động làm việc chế độ hạ động lực Momen hạ khơng tải: Do cơng suất động hạ có tải khơng tải: 2.2 Tính chọn động Động điện xoay chiều không đồng - Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, đặc biệt động rơto lồng sóc; so với động chiều động khơng đồng có giá thành hạ, vận hành tin cậy, chắn Ngồi động khơng đồng dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều ba pha nên không cần trang bị thêm thiết bị biến đổi kèm theo - Nhược điểm: điều chỉnh tốc độ khống chế q trình q độ khó khăn; riêng với động rơto lồng sóc có tiêu khởi động xấu so với động điện chiều Động điện chiều - Ưu điểm: khả chịu tải lớn, có khả điều chỉnh tốc độ dễ dàng, cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao dải điều chỉnh tốc độ rộng Nhược điểm: so với động không đồng để chế tạo động điện chiều cỡ giá thành đắt hơn, cấu tạo có hệ thống chổi than cổ góp nên việc bảo dưỡng phải thường xuyên Kết luận : Từ phân tích nêu em chọn loại động xoay chiều không đồng ưu điểm cấu tạo đơn giản,vận hành tin cậy chắn đặc biệt dùng trực tiếp lưới xoay chiều ba pha 2.2.1 Lựa chọn thông số + Các thông số Trọng lượng tải trọng: G= 500 kg Trọng lượng móc câu : =50 kg Chiều cao nâng tải: h= 10m Tốc độ nâng tải: = Tốc độ hạ tải: Chế độ làm việc: Chế độ trung bình + Lựa chọn thông số: Do hệ thống làm việc chế độ trung bình nên chọn thơng số cần thiết cho tính tốn sau: Hiệu suất cấu: = 0,82 Tỉ số truyền: i= 40 Bán kính pang nâng: =0,25 m Gia tốc cực đại nâng: Bội số hệ thống ròng rọc: =0,5 u=2 2.2.2 Xác định phụ tải tĩnh + Khi nâng có tải: =0,35 Momen trục động nâng có tải là: Cơng suất động phát nâng có tải là: + Khi hạ có tải: Momen trục động hạ có tải là: = 52,64 (N.m) + Khi nâng khơng có tải: Momen trục động nâng khơng tải là: Công suất động phát nâng không tải là: Với: ( + Khi hạ khơng có tải Momen trục động hạ không tải: Công suất động phát hạ không tải là: + Thời gian nâng có tải: + Thời gian hạ có tải: + Thời gian nâng,hạ không tải: Vậy tổng thời gian làm việc là: Từ kết chọn: Momen trung bình: Trong đó: k=(1,2 đến 1,3) hệ số phụ thuộc vào đồ thị phụ tải,tần số mở máy,hãm máy 10 Với giá trị khác nhau, phương trình cho giá trị M Đường biểu diễn M= f(s) trục tọa độ, đường đặc tính động điện xoay chiều không đồng ba pha Hình 2.2.3.2 Đường đặc tính động khơng đồng pha Đường đặc tính có điểm cực trị gọi điểm tới hạn K Tại điểm đó: dM 0 ds Giải phương trình ta có: sth  � R2 R12  X nm Thay vào phương trình đặc tính ta có: M th  3U12 2o (R1 � R12  X nm ) Vì ta xem xét giới hạn ≤ s ≤ ( chế độ động ) nên giá trị s th Mth đặc tính hình ứng với dấu (+) Đặc tính động điện xoay chiều KĐB đường cong phức tạp có hai đoạn AK BK, phân điểm tới hạn K Đoạn AK gần thẳng cứng Trên đoạn momen động tăng tốc độ giảm ngược lại Do động làm việc đoạn ổn định Đoạn BK cong với độ dốc dương Trên đoạn động làm việc không ổn định    s  1 Trên đường đặc tính tự nhiên, điểm B ứng với tốc độ momen mở máy: 16 3U12 R '2 M mm  ' 2 o � �(R1  R )  X nm � � Điểm A ứng với momen cản ( Mc = ) tốc độ đồng bộ: o  2f1 p CHƯƠNG : PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 3.1 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động khơng đồng ba pha Có nhiều phương pháp điều chỉnh tốc độ động như: - Điều chỉnh cách thay đổi điện trở phụ mạch roto Rf - Điều chỉnh cách thay đổi điện áp stato - Điều chỉnh cách thay đổi số đôi cực từ - Điều chỉnh cuộn kháng bão hòa - Điều chỉnh cách điều chỉnh cơng suất trượt - Điều chỉnh cách thay đổi tần số nguồn f1 Trong phương pháp phương pháp điều chỉnh cách thay đổi tần số cho phép điều chỉnh momen tốc độ với chất lượng cao nhất, đạt đến mức độ tương đương điều chỉnh động điện chiều cách thay đổi điện áp phần ứng Ngày hệ truyền động sử dụng động không đồng điều chỉnh tần số ngày phát triển Sau xin trình bày phương pháp điều chỉnh động không đồng cách thay đổi tần số nguồn f1 Điều chỉnh tốc độ động không đồng cách thay đổi tần số nguồn Như ta biết, tốc độ đồng động phụ thuộc vào tần số nguồn số đôi cực từ theo công thức: o  2f1 p Mà ta lại có, tốc độ roto động quan hệ với tốc độ đồng theo công Công thức   o (1  s) Do việc thay đổi tần số nguồn f thay đổi số đơi cực từ điều chỉnh tốc độ động không đồng Khi động chế tạo số đôi cực từ thay đổi thay đổi tần số nguồn f Bằng cách thay đổi tần số nguồn điều chỉnh tốc độ động Nhưng tần số giảm, trở kháng động giảm theo ( X=2πfL ) Kết làm cho dòng điện từ thông động tăng lên Nếu điện áp nguồn cấp không giảm làm cho mạch từ bị bão hòa động khơng làm việc chế độ tối ưu, không phát huy hết công 17 suất Vì người ta đặt vấn đề thay đổi tần số cần có luật điều khiển cho từ thơng động khơng đổi Từ thơng từ thông stato Φ 1, từ thông roto Φ2, từ thơng tổng mạch từ hóa Φµ Vì momen động tỉ lệ với từ thông khe hở từ trường nên việc giữ cho từ thông không đổi làm giữ cho momen khơng đổi Có thể kể luật điều khiển sau: - Luật U/f không đổi: U/f = const - Luật hệ số tải không đổi: λ = Mth/Mc = const - Luật dòng điện khơng tải khơng đổi: Io = const - Luật điều khiển dòng stato theo hàm số độ sụt tốc: I1 = f(Δω) Phương pháp điều chỉnh U/f = const Sức điện động cuộn dây stato E tỷ lệ với từ thông Φ1 tần số f1 theo biều thức: & & &f  U E&  K IZ 1 1 1 Từ (1-14) bỏ qua tổng trở stato Z1, ta có E1 ≈ U1, đó: 1  K U1 f1 Như để giữ từ thông không đổi ta cần giữ tỷ số U 1/f1 không đổi Trong phương pháp U/f = const tỷ số U 1/f1 giữ không đổi tỷ số định mức Cần lưu ý momen tải tăng, dòng động tăng làm tăng sụt áp điện trở stato dẫn đến E1 giảm, nghĩa từ thông động giảm Do động khơng hồn tồn làm việc chế độ từ thơng khơng đổi Ta có cơng thức tính momen động sau: M 3U12 R '2 / s R '2 0 [(R  )  (X1  X 2' ) ] s Và momen tới hạn: M th  3U12 20 (R1  R12  (X1  X '2 )) Khi hoạt động chế độ định mức: M dm  M thdm  3U1dm R '2 / s R '2 0dm [(R1  )  (X1dm  X '2dm )2 ] s 3U1dm 20dm (R1  R12  (X1dm  X '2dm ) ) Ta có cơng thức sau: U1 U1dm U f  �  a f1 f1dm U1dm f dm Với f1 – tần số làm việc động cơ, f1dm – tần số định mức Theo luật 18 U/f= const : Ta thu được: U1  aU1dm f1  af1dm Phân tích tương tự, ta thu ωo = aωodm; X1 = aX1dm; X’2 = aX’2dm Thay giá trị vào (1-16) (1-17) ta thu cơng thức tính momen momen tới hạn động tần số khác định mức: � � R '2 U 1dm � � a.s M � � o �R1 R '2 ' 2� (  )  (X1  X ) � a a.s � U1dm M th  2o R R � �  � � (X1  X '2 ) a �a � Dựa theo công thức ta thấy, giá trị X X’2 phụ thuộc vào tần số R1 lại số Như hoạt động tần số cao, giá trị (X + X’2) >> R1/a, sụt áp R1 nhỏ nên giá trị E suy giảm dẫn đến từ thông giữ gần không đổi Momen cực đại động gần không đổi Tuy nhiên hoạt động tần số thấp giá trị điện trở R 1/a tương đối lớn so với giá trị (X1 + X’2) dẫn đến sụt áp nhiều điện trở stato momen tải lớn Điều làm cho E bị giảm, dẫn đến suy giảm từ thông momen cực đại Để bù lại suy giảm từ thông tần số thấp, ta cung cấp thêm cho động điện điện áp Uo để từ thông động định mức f = Từ ta có quan hệ sau: U1 =Uo + Kf1 Với K số chọn cho giá trị U1 cấp cho động U=Udm f = fdm Khi a > (f > f dm ), điện áp giữ không đổi định mức Khi động hoạt động chế độ suy giảm từ thông Sau đồ thị biểu thị mối quan hệ momen điện áp theo tần số phương pháp điều khiển U/f=const: 19 Hình 2.6 Đồ thị biểu thị mối quan hệ momen điện áp theo tần số theo luật điều khiển U/f=const Từ (hình 2.6) ta có nhận xét sau: - Dòng điện khởi động yêu cầu thấp - Vùng làm việc ổn định động tăng lên Thay làm việc tốc độ định mức, động làm việc từ 5% tốc độ đồng đến tốc độ định mức Momen tạo động trì vùng làm việc - Chúng ta điều khiển động tần số lớn tần số định mức cách tiếp tục tăng tần số Tuy nhiên điện áp đặt tăng điện áp định mức Do tăng tần số dẫn đến momen giảm Ở vùng vận tốc hệ số ảnh hưởng đến momen trở nên phức tạp - Việc tăng tốc giảm tốc thực cách điều khiển thay đổi tần số theo thời gian 3.2 Lựa chọn phương án truyền động 3.2.1 Phương án truyền động trực tiếp ( Bộ điều khiển đảo chiều quay động ba pha khởi động từ kép) Bộ điều khiển đảo chiều quay động ba pha khởi động từ kép đảo chiều quay động cách nhanh chóng nút ấn tầng tiếp điểm Sơ đồ nguyên lý Mạch điều khiển: 20 0ff 0N1 0N2 K1 OLR K23 K12 K2 K13 K22 ` Hình 2.7a Sơ đồ mạch điều khiển Nguyên lý làm việc: Đóng CB cấp điện cho mạch Muốn động quay theo chiều thuận ấn ON1, công tắc tơ K1 có điện, đóng tiếp điểm K12 tự trì, mở tiếp điểm K13 tránh tác động đồng thời công tắc tơ K2 Đồng thời tiếp điểm K11 mạch động lực đóng lại cấp điện cho động M quay theo chiều thuận Muốn động quay theo chiều ngược lại ấn ON2,công tắc tơ K2 có điện đóng tiếp điểm K22 tự trì, mở tiếp điểm K23 tránh tác động đồng thời công tắc tơ K1.Đồng thời tiếp điểm K21 mạch động lực đóng lại cấp điện chơ độngc quay theo chiều ngược lại Muốn dừng động cơ, ấn nút OFF, công tắc tơ K1 (hoặc K2) điện, động cắt khỏi nguồn dừng tự L1 L2 Hình 2.7b Sơ đồ Chọn thiết bị cho 1,Aptomat Dòng L3 mạch động lực N phương án truyền động: nguồn điện làm việc: CB Fuse K21 K11 OLR M I lv  Pđm 2,5.1000   5,133( A) 3.U cos 3.380.0, 74 21 Từ ta chọn Aptomat MCB A9F74310 hãng Schneider sản xuất: Hình 2.8 Aptomat MCB A9F74310 hãng Schneider Thơng số kỹ thuật : - Kí hiệu : A9F74310 - Tên hang sản phẩm : Schneider electric - Điện áp định mức ghi aptomat : 400V - Dòng đóng cắt : 10A - Dòng ngắn mạch : Ka - Số pha : 3P - Tiêu chuẩn : IEC 898, IEC 947-2 Cơng tắc tơ Dòng điện làm việc: I lv  Pđm 3.U cos  2,5.1000  5,133( A) 3.380.0, 74 Dòng cơng tắc tơ : ICT = Ilv Hệ số khởi động (1,2-1,4) => ICT = 5,133.1,4 = 7,1826 (A) Từ ta chọn cơng tắc tơ LC1D09 hãng Schneider Hình 2.9 Cơng tắc tơ LC1D09 hãng Schneider Thông số kỹ thuật : - Điện áp: pha 380-400 V - Dòng điện: A - Công suất: KW 22 - Khởi động từ loại LC1D, dùng cho điều khiển động có cơng suất lên tới 75 KW, tải AC3 - Cuộn dây điều khiển có điện áp điều khiển AC, DC loại DC tiêu thụ lượng - Tích hợp tiếp điểm phụ, NO NC -Độ bền khí với độ bền điện cao - 30 triệu lần đóng cắt cho congtactor từ - 38A Rơle nhiệt Dòng điện làm việc: I lv  Pđm  2,5.1000  5,133( A) 3.380.0, 74 3.U cos Dòng Rơle nhiệt : IRLN = Ilv Hệ số khởi động (1,2-1,4) => IRLN = 5,133.1,4 = 7,1826 (A) Từ ta chọn Rơle nhiệt LRD14 hãng Schneider Hình 2.10 Rơle nhiệt LRD14 hãng Schneider Thông số kỹ thuật : - Số cực : cực - Điện áp cách điện định mức : 690V - Điện áp chịu xung định mức : 6Kv - Tần số : 0-400Hz - Dải dòng điện cài đặt : 7-10A - Class 10A tiêu chuẩn IEC 947-4-1 3.2.2 Phương án truyền động sử dụng biến tần Biến tần thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều tần số thành dòng điện xoay chiều tần số khác điều chỉnh Nguyên lý làm việc biến tần: - Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều pha hay pha chỉnh lưu lọc thành nguồn chiều phẳng Công đoạn thực chỉnh lưu cầu diode tụ điện Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi hệ biến tần có giá trị khơng phụ thuộc vào tải có giá trị 0.96 Điện áp chiều biến đổi (nghịch 23 lưu) thành điện áp xoay chiều pha đối xứng Công đoạn thực thơng qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) - Nhờ tiến công nghệ vi xử lý công nghệ bán dẫn lực nay, tần số chuyển mạch xung lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động giảm tổn thất lõi sắt động - Hệ thống điện áp xoay chiều pha đầu thay đổi giá trị biên độ tần số vô cấp tuỳ theo điều khiển - Theo lý thuyết, tần số điện áp có quy luật định tuỳ theo chế độ điều khiển Đối với tải có mơ men khơng đổi, tỉ số điện áp tần số không đổi Tuy với tải bơm quạt, quy luật lại hàm bậc Điện áp hàm bậc tần số Điều tạo đặc tính mơ men hàm bậc hai tốc độ phù hợp với yêu cầu tải bơm/quạt thân mô men lại hàm bậc hai điện áp - Ngoài ra, biến tần ngày tích hợp nhiều kiểu điều khiển khác phù hợp hầu hết loại phụ tải khác Ngày biến tần có tích hợp PID thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, phù hợp cho việc điều khiển giám sát hệ thống SCADA Tiết kiệm điện Hiệu suất chuyển đổi nguồn biến tần rát cao sử dụng linh kiện bán dẫn công suất chế tạo theo công nghệ đại Chính lượng tiêu thụ xấp xỉ lượn yêu cầu hệ thống Qua tính tốn với liệu thực tế với chi phí thực tế động sơ cấp khoảng 100kW, thời gian thu hồi vồn đầu tư cho biến tần khoảng đến tháng Với giải pháp tiết kiệm lượng bên cạnh việc nâng cao tính điều khiển hệ thống, biến tần coi ứng dụng chuẩn cho hệ thống truyền động Nhờ tính kỹ thuật cao với công nghệ điều khiển đại ( điều khiển tối ưu lượng ) biến tần làm hài lòng nhiều nhà đầu tư nước, khu vực giới Phân loại biến tần Biến tần máy điện quay: Biến tần quay máy phát điện xoay chiều 220/380V 50HZ I kt Ukt Biến tần trực tiếp pha: 24 Biến tần công nghiệp Biến tần đầu vào pha pha Biến tần đầu vào ba pha ba pha Cấu tạo Hình 2.9 Cấu tạo biến tần 25 + Bộ chỉnh lưu Phần trình biến điện áo đầu vào thành đầu mong muốn cho động trình chỉnh lưu Điều đạt cách sử dụng chỉnh lưu cầu đi-ốt sóng tồn phần Bộ chỉnh lưu cầu đi-ốt tương tự với chỉnh lưu thường thấy nguồn, dòng điện xoay chiều pha chuyển thành chiều Tuy nhiên, cầu đi-ốt sử dụng biến tần cấu hình điốt bổ sung phép chuyển đổi từ điện xoay chiều ba pha thành điện chiều Các đi-ốt cho phép luồng điện theo hướng, cầu đi-ốt hướng dòng electron điện từ dòng xoay chiều (AC) thành dòng chiều (DC) + Tuyến dẫn chiều Tuyến dẫn chiều giàn tụ điện lưu trữ điện áp chiều chỉnh lưu.một tụ điện lưu trữ điện tích lớn, xếp chúng theo cấu hình tuyến dẫn chiều làm tăng điện dung Điện áp lưu trữ sử dụng giai đoạn IGBT tạo điện cho động + IGBT Thiết bị IGBT công nhận cho hiệu suất cao chuyển mạch nhanh Trong biến tần, IGBT bật tắt theo trình tự để tạp xung với độ rộng khác từ điện áp tuyến dẫn chiều trữ tụ điện Bằng cách sử dụng điều biến độ rộng xung PWM,IGBT bật tắt theo trình tự giống với sóng dạng hình sin áp dụng sóng mạng Trong hình sin bên dưới, sóng hình tam giác nhiều chấm biểu thị sóng mang đường tròn biểu thị phần sóng dạng sin Nếu IGBT bật tắt điểm giao sóng djang sin song mang, độ rộng xung thya đổi PWM sử dụng để tạo đầu cho động giống hệt với djang sin Tín hiệu sử dụng để điều khiển tốc độ momen xoắn động 26 + Bộ điện áp xoay chiều Bộ điện kháng dòng xoay chiều cuộn cảm cuộn dây Cuộn cảm lưu trữ lượng từ trường tạo cuộn dây chống thay đổi dòng điện Bộ điện kháng dòng giúp giảm méo sóng hài, tức nhiễu dòng xoay chiều Ngồi điện kháng dòng xoay chiều giảm mức đỉnh dòng điện lưới hay nói cách khác giảm dòng chồng tuyến dẫn chiều Giảm dòng chồng tuyến dẫn chiều cho phép tụ điện chạy mát sử dụng lâu Bộ điện kháng dòng xoay chiều hoạt động hoãn xung để bảo vệ mạch chỉnh lưu đầu vào khỏi nhiễu xung gây bật tắt tải điện cảm kháng ngắt mạch khởi động từ Có vài nhược điểm sử dụng điện kháng, chi phí tăng thêm, cần nhiều khơng gian pa-nen giảm hiệu suất Trong trường hợp gặp, điện kháng dòng sử dụng phía đầu biến tần để bù cho động có điện cảm thấp, điều thường không cần thiết hiệu suất hoạt động tốt công nghệ IGBT + Bộ điện kháng chiều Bộ điện kháng chiều giới hạn tốc độ thay đổi dòng tức thời tuyến dẫn chiều Việc giảm tốc độ thay đổi cho phép truyền động phát cố tiềm ẩn trước xảy hỏng hóc ngắt truyền động Bộ điện kháng chiều thường lắp đặt chỉnh lưu tụ điện Biến tần 7,5 KW trở lên Bộ điện kháng chiều nhỏ rẻ điện kháng xoay chiều Bộ điện kháng chiều giúp tượng méo sóng hài dòng chồng khơng làm hỏng tụ điện, nhiên điện kháng không cung cấp bảo vệ chống hoãn xung cho chỉnh lưu + Điện trở hãm Tải có lực qn tính cao tải thằng đứng làm tốc độ động động cố chạy chậm dừng Hiện tượng tăng tốc độ động khiến động hoạt động máy phát điện Khi độg tạo điện áp, điện áo quay trở lại tuyến dẫn chiều Lượng điện thừa cần phải xử lý cách Điện trở sử dụng để nhanh chóng “đốt cháy hết” lượng điện thừa tạo tượng biến lượng điện thừa thành nhiệt Nếu khơng có điện trở, lần tượng tăng tốc xảy ra, truyền động ngắt lỗi áp tuyến dẫn chiều Kết luận: Từ ưu điểm biến tần: 27 Hiệu suất làm việc cao, trình khởi động dừng động êm dịu, giúp cho tuổi thọ động phận khí ổn định kéo dài hơn, an toàn, tiện lợi việc bảo dưỡng hơn, từ giảm bớt số nhân công phục vụ vận hành thiết bị công nghiệp, Tiết kiệm điện trình khởi động vận hành, dễ dàng kết nối với hệ điều khiển tự động Em chọn phương án truyền động sử dụng biến tần Chọn biến tần: Với công suất định mức động Pđm  2,5kW nên ta lựa chọn biến tần MICROMASTER 420 hãng Siemens sản xuất Hình 2.9b Biến tần MICROMASTER 420 hãng Siemens sản xuất Mạch điều khiển biến tần MICROMASTER 420 28 29 DIN2 DIN1 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH LỰC 24V >4.7 K Hình 4.1 Mạch điều khiển hệ thống L1 L2 L3 N CB Fuse 234 M Hình 4.2 Mạch động lực hệ thống 30 ... phương án truyền động 3.2.1 Phương án truyền động trực tiếp ( Bộ điều khiển đảo chiều quay động ba pha khởi động từ kép) Bộ điều khiển đảo chiều quay động ba pha khởi động từ kép đảo chiều quay động. .. trước xảy hỏng hóc ngắt truyền động Bộ điện kháng chiều thường lắp đặt chỉnh lưu tụ điện Biến tần 7,5 KW trở lên Bộ điện kháng chiều nhỏ rẻ điện kháng xoay chiều Bộ điện kháng chiều giúp tượng méo... máy móc cơng nghiệp như: băng tải, cần cẩu, cầu trục Trong đồ án Truyền Động Điện em giao cho đồ án 21 với đề tài: “Thiết kế hệ truyền động cho cấu nâng hạ cầu trục” với thông số yêu cầu sau: 