Tính toán và thiết kế truyền động cho cơ cấu nâng hạ cầu trục

Tính toán và thiết kế truyền động cho cơ cấu nâng hạ cầu trục

Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ    ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC GVHD: Thầy Lê Thanh Lâm Nhóm: Lớp: 04 17642TKS1 Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………………………… Ngày… tháng… năm 2017 ………………………………………… Giáo viên hướng dẫn ký tên ………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………………………………… Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………… Ngày… tháng… năm 2017 Giáo viên phản biện ký tên Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỘI DUNG ĐỒ ÁN: Hãy tính tốn thiết kế truyền động điện cho cấu nâng hạ cầu trục dùng động điện là: Động DC kích từ song song CÁC SỐ LIỆU NHƯ SAU: Động DC kích từ song song Pđm (kW ) U đm (V ) I đm ( A) I ktđt ( A) nđm (v / p ) 93 203 523 5,6 600 u cầu tính tốn thiết kế sau: Động mở máy qua cấp điện trở phụ, tính điện trở phụ mở máy phương pháp đồ thị phụ tải Tính tốn điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để nâng tải với tốc độ là: nđm a n = 1/2 nđm b n = 1/4 Tính tốn điện trở phụ cần thiết đóng vào rotor hạ tải với tốc độ là: a n = 1/2 nđm nđm n = 1/4 nđm c n = Thiết kế sơ đồ nguyên lý điều khiển để mở máy nâng hạ tải: mạch động b lực Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm MỤC LỤC LỜi CẢM ƠN………………………………………………… ………… LỜI MỞ ĐẦU ………………………………………………… … … PHẦN A: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG…… CHƯƠNG 1: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÍCH TỪ SONG SONG………………………………………………………………… 1.1 Phương trình đặc tính động cơ………………………… 1.2 Ảnh hưởng thơng số đến đặc tính cơ……………… 1.3 Đường đặc tính đảo chiều…………………………… 1.4 Tính điện trở mở máy phương pháp đồ thị…………… 1.5 Hãm máy…………………………………….………………… CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ 11 14 17 CẦU TRỤC DÙNG ĐỘNG CƠ ĐC KÍCH TỪ SONG SONG 2.1 Tính toán điện trở phụ mở máy……………………………… 2.2 Các biện pháp để nâng tải lên với tốc độ làm việc khác nhau… 2.3 Các biện pháp để hạ tải với nhiều tốc độ khác nhau………… 2.4 Vẽ mạch động lực mạch điều khiển động theo yêu 27 27 29 32 cầu 2.1, 2.2, 2.3 (theo role, contactor, zen hay PLC OMRON)… 39 LỜI CÁM ƠN Chúng em xin cảm ơn thầy Lê Thanh Lâm người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ bảo chúng em đồ án truyền động điện Thầy giúp chúng em giải vấn đề nảy sinh trình làm chuyên đề thực Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm tế hoàn thành đề tài thời gian quy định ban đầu Đặc biệt học hỏi kinh nghiệm phong cách làm việc chuyên nghiệp thầy để chúng em áp dụng sau Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô khoa Điện – Điện tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, tận tình giảng dạy truyền đạt cho chúng em kiến thức chuyên ngành nói chung mơn truyền động điện nói riêng Đó kiến thức vô quý báu mà chúng em học thời gian qua Một lần chúng em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến q thầy giúp đỡ chúng em hồn thành chuyên đề thực tế Kính chúc quý thầy dồi sức khỏe Nhóm sinh viên thực đồ án: LỜI MỞ ĐẦU Ở nước ta nay, u cầu cơng nghiệp hóa, đại hóa kinh tế, với hội thuận lợi khó khăn thách thức lớn Sự phát triển nhanh Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm chóng khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực truyền động điện nói riêng Ngày xuất nhiều dây chuyền sản xuất có mức độ tự động hóa cao với khâu truyền động đại Truyền động khâu quan trọng dây chuyền sản xuất Đóng góp trực tiếp việc nâng cao suất chất lượng sản phẩm nhằm tăng cạnh tranh với nước khác giới Ngày ứng dụng khoa học kỹ thuật lĩnh vực điều khiển tự động nên khâu ngày phát triển theo hướng đại hóa Nâng cao mức độ tự động hóa tác động nhanh, độ xác cao giảm kích thước hạ giá thành chi phí cho doanh nghiệp Một khâu truyền động phổ biến nâng hạ cầu trục Nâng hạ cầu trục khâu truyền động môn truyền động điện Hiện sử dụng phổ biến hải cảng, khu công nghiệp đến nhà máy xí nghiệp cơng trường xây dựng Giúp người nâng hạ vật nặng cách dễ dàng mà không cần sử dụng đến sức người Đồng thời góp phần đẩy nhanh q trình vận chuyển đảm bảo an toàn cho người lao động Trong bối cảnh đó, để đáp ứng điều kiện thực tiển q trình điều khiển vận hành đòi hỏi kỹ sư phải có kiến thức chuyên ngành môn truyền động điện Nội dung đồ án trình bày kiến thức truyền động điện Bao gồm phân tích đặc tính hệ thống nâng hạ cầu trục Tính tốn thiết kế sơ đồ điều khiển hệ thống truyền động động điện chiều kích từ song song PHẦN A: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm CHƯƠNG 1: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÍCH TỪ SONG SONG 1.1 Phương trình đặc tính động Hình 1.1 ĐCĐ chiều kích từ song song Ta có: Phương trình cân điện áp động điện chiều (phương trình đặc tính tốc độ tự nhiên) Trong đó: n: Tốc độ quay động : điện áp định mức ĐCĐ chiều : hệ số điện động động : từ thơng kích từ cực từ : điện trở mạch phần ứng Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm : dòng điện mạch phần ứng : điện trở phụ mạch phần ứng Nếu thêm điện trở phụ mạch phần ứng ta có phương trình đặc tính tốc độ nhân tạo Khi : tốc độ không tải lý tưởng động : hệ số gốc hay độ dốc đường đặc tính tốc độ tự nhiên : độ sụt tốc độ đường đặc tính tự nhiên Hình 1.3 Đặc tính tự nhiên : tốc độ khơng tải lý tưởng : tốc độ làm việc đường đặc tính tự nhiên : độ sụt tốc độ Ta có: Moment điện từ động xác định công thức: Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Thay vào phương trình đặc tính tốc độ ta được: : Phương trình đặc tính tự nhiên Trong đó: M moment điện từ động : hệ số điện động động : hệ số cấu tạo động Hay: 1.2 Ảnh hưởng thơng số đến đặc tính Ta có phương trình đặc tính nhân tạo: Đặt: : tốc độ khơng tải lý tưởng : hệ số góc hay độ dốc đặc tính tự nhiên : độ sụt tốc độ đường đặc tính tự nhiên 10 Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC DÙNG ĐCDCKT SONG SONG 2.1 Tính phương pháp đồ thị: Sơ đồ nguyên lý mở máy điện trở phụ Ta có dòng điện phần ứng: Điện trở phần ứng: 30 Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Mà 0,32 Tốc độ khơng tải lý tửng: (vòng/phút) Đường đặc tính tự nhiên đo qua điểm: • • Điểm khơng tải lý tưởng (0; 634,4) Điểm làm việc định mức (517,4; 600) Ta tiến hành dựng hệ trục tọa độ vẽ đường đặc tính cửa động Chọn: = 2,4.523 = 1255,2 (A) = 1,12.523 = 585,76 (A) Ta vẽ đường đặc tính sau: Từ đồ thị ta tính trực tiếp sau: Độ sụt tốc đường đặc tính tự nhiên: 31 Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Độ sụt tốc đường đặc tính nhân tạo: Điện trở khởi động cấp là: 2.2 Các biện pháp để nâng tải lên với tốc độ làm việc khác 2.2.1 Thêm điện trở vào mạch phần ứng Ta có: (N.m) (N.m) Phương trình đặc tính cơ: Trong đó: 0,024 (Ω) 32 Đồ án truyền động điện A GVHD: Lê Thanh Lâm Với (vòng/phút) Vậy để nâng tải với tốc độ ta phải đóng vào mạch phần ứng điện trở phục có giá trị B Với (vòng/phút) Vậy để nâng tải với tốc độ ta phải đóng vào mạch phần ứng điện trở phục có giá trị 2.2.2 Giảm điện áp đặt vào mạch phần ứng Ta có: (N.m) (N.m) 33 Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Phương trình đặc tính cơ: Trong đó: 0,024 (Ω) Gỉa sử: Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với ta có: A Với =1/2.600 = 300 (vòng/phút) B Với 1/4.600 = 150 (vòng/phút) 34 Đồ án truyền động điện 2.3 GVHD: Lê Thanh Lâm Các biện pháp hạ tải với tốc độ làm việc khác 2.3.1 Hãm tái sinh (hãm trả lượng lưới) Ta có: (N.m) (N.m) Phương trình đặc tính cơ: Trong đó: 0,024 (Ω) Gỉa sử: Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với ta có: 35 Đồ án truyền động điện A Với = 1/2.600 = 300 (vòng/phút) B Với C Với GVHD: Lê Thanh Lâm 36 Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm 2.3.2 Hãm ngược cách thên điện trở phụ vào mạch phần ứng Ta có: (N.m) Phương trình đặc tính cơ: Trong đó: 0,024 (Ω) A Với Khi hạ tải với tốc độ động chuyển xuống làm việc điểm B (1332;-300) nên tọa độ điểm B thỏa mãn phương trình đặc tính cơ: Vậy để hạ tải với tốc độ ta phải thêm điện trở phụ B Với Khi hạ tải với tốc độ động chuyển xuống làm việc điểm C (1332;-150) nên tọa độ điểm C thỏa mãn phương trình đặc tính cơ: 37 Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Vậy để hạ tải với tốc độ ta phải thêm điện trở phụ C Với Khi hạ tải với tốc độ động chuyển xuống làm việc điểm D (1332;-1200) nên tọa độ điểm D thỏa mãn phương trình đặc tính cơ: Vậy để hạ tải với tốc độ ta phải thêm điện trở phụ ) 38 Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm 2.3.3 Hãm động kích từ độc lập => A B Với Với Với Với 39 Đồ án truyền động điện C GVHD: Lê Thanh Lâm Với Với 2.4 Sơ đồ động lực điều khiển động mở máy qua ba cấp điện trở nâng hạ tải với nhiều cấp tốc độ 40 Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Ta moment tương ứng S ……… 41 Đồ án truyền động điện M GVHD: Lê Thanh Lâm ……… Bước 3: Từ tọa độ (S, M) với điểm đặc biệt nối lại ta đường đặc tính động Các dạng khác đặc tính cơ: • Lập tỉ số lấy dấu dương (+) ta được: rong đó: a = Đối với động có cơng suất lớn: Lúc (5) có dạng gần đúng: (7) Cách vẽ đặc tính khơng biết thông số ,,, mà biết : Xác định tọa độ điểm đặc biệt: Tọa độ điểm giới hạn: • Thay tọa độ điểm làm việc định mức vào phương trình đặc tính (6)   giải phương trình bậc theo Thay S = vào phương trình (6) ta được: Lấy tùy ý nhiều giá trị S thay vào phương trình (6) ta tìm M S M ……… ……… M Hệ số moment mở máy: 42 Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Hệ số dòng điện mở máy: Đoạn đặc tính hãm tái sinh (hãm máy phát) Đoạn đặc tính động quay thuận Đoạn đặc tính động quay ngược 3.2 Ảnh hưởng thống số đến đặc tính 3.2.1 Ảnh hưởng điện áp: Khi điện áp đặt vào động giảm: Từ phương trình : Ta thấy moment tới hạn giảm theo tỉ lệ bình phương lần độ suy giảm điện áp Trong tốc độ đồng bộ: không thay đổi Và độ trượt tới hạn không thay đổi TÀI LIỆU THAM KHẢO “TRUYỂN ĐỘNG ĐIỆN” Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễu – Nguyễn Thị Hiền Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội “CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN” Tập I – II Bùi Đình Tiếu – Phạm Duy Nghi Nhà Xuất Bản Hà Nội năm 1983 43 Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm “GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN” Vụ Trung Học Và Dạy Nghề 44 ... biện ký tên Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỘI DUNG ĐỒ ÁN: Hãy tính tốn thiết kế truyền động điện cho cấu nâng hạ cầu trục dùng động điện là: Động DC kích từ song... kiến thức truyền động điện Bao gồm phân tích đặc tính hệ thống nâng hạ cầu trục Tính tốn thiết kế sơ đồ điều khiển hệ thống truyền động động điện chiều kích từ song song PHẦN A: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT... biến nâng hạ cầu trục Nâng hạ cầu trục khâu truyền động môn truyền động điện Hiện sử dụng phổ biến hải cảng, khu cơng nghiệp đến nhà máy xí nghiệp công trường xây dựng Giúp người nâng hạ vật nặng