Thiết kế hệ thống điện cho truyền động cơ cấu nâng hạ cần trục phân xưởng

Thiết kế hệ thống điện cho truyền động cơ cấu nâng hạ cần trục phân xưởng

1 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn khoa Cơng nghệ tự động hóa - Đại học Cơng nghệ thông tin truyền thông Thái Nguyên tạo điều kiện cho chúng em thực đề tài đồ án môn học Em xin chân thành cảm ơn thầy, giáo khoa tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức cần thiết, kinh nghiệm quý báu suốt trình học tập chúng em Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Th.S Nguyễn Thị Thu Hiền người tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ em suốt thời gian thực đề tài Mặc dù, cố gắng hoàn thành đề tài thực tập, song chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót định Em mong nhận thơng cảm, góp ý tận tình bảo thầy bạn để đề tài em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! LỜI NÓI ĐẦU Lời cho phép em gửi lời chào, lời chúc sức khoẻ lời cám ơn chân thành đến quý Thầy Cô Ngày phát triển nhanh chóng cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực điện - điện tử nói riêng làm cho mặt xã hội thay đổi ngày Trong hồn cảnh đó, để đáp ứng điều kiện thực tiễn sản xuất đòi hỏi người Kĩ Sư Điện tương lai phải trang bị kiến thức chuyên ngành cách sâu rộng Do kiến thức hạn chế, phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến thức lớn nên đồ án khơng khỏi có sai sót Em mong nhận góp xây dựng thầy, cô giáo bè bạn để đồ án đề tài: Thiết kế hệ thống điện cho truyền động cấu nâng hạ cần trục phân xưởng hồn thiện Trong q 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 Cô giáo Nguyễn Thị Thu Hiền thầy cô giáo công tác khoa Cơng nghệ tự động hóa Dưới hướng dẫn tận tình lỗ lực thân, em cố gắng hoàn thành tốt đề tài đồ án mơn học này, q trình làm việc em có sai sót hạn chế khả thân, kiến thức hạn hẹp Vậy nên em kính mong Thầy, Cơ cho em góp ý chỉnh sửa để đề tài mang tính khả thi hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN - LỜI NÓI ĐẦU .- MỤC LỤC - Chương TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC - Chương - 13 TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO TRUYỀN ĐỘNG CƠ CẤU NÂNG13 2.1 Tính tốn phụ tải .- 13 2.2 Chọn sơ công suất động .- 16 Chương - 20 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG - 20 3.1 Giới thiệu chung động chiều - 20 3.2 Lựa chọn phương án truyền động .- 27 3.3 Phương án 2: Hệ truyền động Thyristor – Động (T-Đ) - 31 3.4 Lựa chọn phương án truyền động - 33 Chương - 34 4.1 Tính chọn thiết bị mạch lực - 34 4.2 Tính chọn thiết bị mạch điều khiển - 52 KẾT LUẬN - 74 - CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC Khái quát chung 1.1 Khái niệm Cầu trục tên gọi chung máy trục chuyển động hai đường ray cố định kết cấu kim loại tường cao để vận chuyển vật phẩm khoảng không (khẩu độ) hai đường ray Các cấu đảm bảo chuyển động:  Nâng hạ vật  Di chuyển xe  Di chuyển xe cầu Đặc điểm cấu tạo cầu trục Dầm cầu gọi dầm chính, thường có kết cấu hộp dàn, có hai dầm Trên dầm có xe cấu di chuyển qua lại dọc theo dầm Hai đầu dầm liên kết hàn đinh tán với hai dầm đầu Trên dầm đầu có hai cụm bánh xe: cụm bánh xe chủ động cụm bánh xe bị động Dẫn động cầu trục tay dẫn động điện Dẫn động tay chủ yếu dùng phân xưởng sửa chữa, lắp ráp nhỏ, nâng hạ không thường xuyên, khơng đòi hỏi suất tốc độ cao Cầu trục thường chế tạo với thông số:  Trọng lượng tải trọng: Q=100000N (~100 tấn)  Trọng lượng phận hạ tải: Qhạ tải=1800N(~1.8 tấn)  Chiều cao nâng tải: hmax=10m  Tốc độ nâng tải: Vn=8,5m/ph Cầu trục có Q > 10 thường trang bị hai ba cấu nâng, gồm cấu nâng hai cấu nâng phụ, lắp xe Phân loại + Theo hình dạng phận nâng hạ mục đích sử dụng: - Cầu trục dùng móc tiêu chuẩn - Cầu trục dùng gầu ngoạm - Cầu trục dùng nam châm điện + Theo tải trọng: - Loại nhẹ: 10 - Loại trung bình: từ 10 tới 15 - Loại nặng: 15 + Theo chế độ làm việc: - Loại nhẹ: TĐ%= 10÷15%, số lần đóng cắt 60 - Loại trung bình: TĐ%= 15÷25%, số lần đóng cắt 120 - Loại nặng: TĐ%= 40÷60%, số lần đóng cắt 240 + Theo chức năng: - Cầu trục vận chuyển: sử dụng rộng rãi, yêu cầu độ xác khơng cao - Cầu trục lắp ráp: sử dụng phân xưởng khí, yêu cầu độ xác ca 1.1.4 Cấu tạo Hình 1.1 Cấu tạo cầu trục Cấu tạo cầu trục thể hình 1.1 gồm phận + Xe cẩu 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 + Xe Là phận chuyển động đường ray xe cầu, có đặt cấu nâng hạ cấu di chuyển cho xe Tùy theo công dụng cầu trục mà xe có hai, ba cấu nâng hạ, gồm cấu nâng hai cấu nâng phụ Xe di chuyển xe cầu xe cầu di chuyển dọc theo phân xưởng nhà máy đáp ứng việc vận chuyển hàng hóa đến nơi phân xưởng + Cơ cấu nâng - hạ Có hai loại chính: - Loại dùng cho cầu trục dầm palăng điện palăng tay Palăng điện hay palăng tay có khả di chuyển dọc theo dầm để nâng hạ vật Các loại palăng chế tạo theo tải trọng tốc độ nâng yêu cầu - Đối với loại dầm thông thường, cấu nâng hạ chế tạo đặt xe để di chuyển dọc theo dầm Trên xe có từ đến ba cấu nâng hạ Ngồi có cấu phanh hãm (hình 1.2) Phanh dùng dùng cầu trục có ba loại: phanh guốc, phanh đĩa phanh đai Nguyên lí hoạt động loại phanh giống Cơ cấu phanh hãm gồm có: - Má phanh - Cuộn dây nam châm phanh - Đối trọng phanh Hình 1.2 Cấu tạo cấu phanh hãm Đặc điểm công nghệ Cầu trục làm việc mơi trường nặng nề ngồi hải cảng, nhà máy, xí nghiệp luyện kim Làm việc chế độ đóng cắt cao Ngồi ra, tùy theo q trình cơng nghệ mà ta có số yêu cầu như: - Cầu trục vận chuyển sử dụng rộng rãi, yêu cầu độ xác không cao - Cầu trục lắp ráp thường sử dụng phân xưởng khí, dùng để lắp ghép chi tiết khí nên yêu cầu độ xác cao - Các khí cụ điện, thiết bị điện hệ thống phải làm việc tin cậy để nâng cao suất, an toàn vận hành khai thác Từ đặc điểm đưa yêu cầu hệ thống trang bị điện cấu: - Các phần tử cấu thành hệ thống phải đơn giản, dễ thay thế, sửa chữa, độ tin cậy cao - Trong mạch điều khiển phải có mạch bảo vệ điện áp không, bảo vệ tải ngắn mạch - Quá 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 hành trình tiến lùi cho xe cầu, xe con, hạn chế hành trình lên cấu nâng hạ - Đảm bảo hạ hang tốc độ thấp - Tự động cắt nguồn có người làm việc xe cầu 1.3 Yêu cầu truyền động 1.3.1 Đặc tính phụ tải Khảo sát cấu nâng hạ người ta nhận thấy momen cản cấu không đổi độ lớn chiều chiều quay động thay đổi Nói cách khác, momen cản cấu nâng hạ phục thuộc loại momen cản năng, có đặc tính Mc=constant khơng 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 Dạng đặc tính cấu nâng hạ sau: Hình 1.3 Đặc tính cấu nâng – hạ Từ đặc tính cấu nâng hạ ta có nhận xét: - Khi hạ tải ứng với trạng thái phát động Mđ momen hãm, Mc momen gây chuyển động - Khi cần trục hạ tải dụng lực: hai momen gây chuyển động Như vậy, giai đoạn nâng hay hạ động phải điều khiển để đảm bảo làm việc với trạng thái làm việc nó, phù hợp với đặc tính tải Phụ tải cầu trục biến đổi từ tới giá trị lớn 1.3.2 Chế độ làm việc động truyền động + Ở góc phần tư thứ nhất: Máy điện làm việc chế độ động (đường 1) M = Mc + Mđm Với: M - momen động sinh Mc - momen cản tải trọng gây Mđms - momen cản ma sát gây Đối với động nâng hạ làm việc chế độ nâng hàng, động di chuyển làm việc chế độ chạy tiến + Ở góc phần tư thứ II: Máy điện làm việc chế độ máy phát Đối với cấu di chuyển, đường thực hãm tái sinh có ngoại lực tác dụng chiều với chuyển động cấu Còn cấu nâng hạ thực hãm động (đường 3) 10 + Tín hiệu vào mạch tín hiệu mạch tạo xung chữ nhật (đầu C phần tử NOR) Đây tín hiệu lơgic có mức “0” “1”, đưa tới cực gốc khoá khống chế Tr5 Nó đảm bảo chức khống chế hoạt động mạch tích phân theo yêu cầu đầu Tín hiệu đầu vào mạch tích phân điện áp chiều có trị số âm khơng đổi Hình 4.16: mạch phát sóng cưa + Ngun lý hoạt động mạch: - Khi điểm C có mức lơgíc “0”, Tr5 khố, khuếch đại thuật tốn IC1 với tụ C1 phần tử chức làm việc mạch tích phân với nguồn điện áp đầu vào -Ucc = - Uo Tụ C1 nạp dòng đầu khuếch đại thuật tốn IC1 Nếu IC1 lý tưởng coi điện trở đầu vào vơ Khi dòng nạp tụ điện C1 có giá trị khơng đổi ic = -i1 = Uv/R7 + Biểu thức điện áp nạp cho tụ: Uc(t) = Với ic = const nên điện áp tụ là: + Uc(t) = = uv + uco + Uco = Qo/C1 + Với giả thiết KĐTT lý tưởng, hệ số khuếch đại vô vùng lớn, KĐTT chế độ khuếch đại tuyến tính điện đầu vào coi khơng, điện áp KĐTT mạch điện áp tụ Nghĩa điện áp đầu sơ đồ điện áp cưa tuyến tính điện áp tụ C + Khi điểm C có mức lơgíc “1” Tr5 mở, tụ C1 phóng điện nhanh qua Tr5 Tụ C1 Tr5 chọn cho C1 phóng hết điện tích thời gian Tr5 mở Khi điện áp tụ C1 không giữ nguyên giá trị không chuẩn bị cho việc tạo xung 60 + Với việc sử dụng mạch phát sóng cưa đầu mạch nhận điện áp cưa gần với dạng lý tưởng, sườn trước tăng tuyến tính, sườn sau gần dốc đứng Hình 4.17: Giản đồ điện áp mạch phát xung cưa 4.2.2.2 Khâu so sánh Để tạo hệ thống xung xuất cách chu kỳ với chu kỳ chu kỳ điện áp cưa (cũng chu kỳ nguồn xoay chiều xung, ta sử dụng mạch so sánh Có nhiều mạch khác để thực khâu so sánh phổ biến sơ đồ so sánh dùng Tranzitor dùng khuếch đại thuật toán vi mạch điện tử Trong sơ đồ mạch so sánh thường có hai tín hiệu vào điện áp tựa có dạng cưa (Ur), điện áp điều khiển (Uđk) tín hiệu điện áp chiều thay đổi biên độ Hai điện áp Ur Uđk đưa vào mạch cho tác dụng chúng đầu vào khâu so sánh ngược chiều Có hai mạch nối U r Uđk đầu vào mạch so sánh sau: Hình 4.18: sơ đồ mạch so sánh - Hình 4.18a nối nối tiếp Ur Uđk (tổng hợp nối tiếp) - Hình 4.18b nối song song Ur Uđk qua điện trở tổng hợp (tổng hợp song song) 61 + Dùng vi mạch cho phép xác định góc α xác vi mạch có hệ số khuyếch đại lớn bão hoà nhanh Trong đề tài em sử dụng mạch điều khiển dùng khâu so sánh với sơ đồ sau: Hình 4.19: Sơ đồ mạch so sánh dùng vi mạch + Điện áp cưa Urc lấy từ đầu phát sóng cưa + Điện áp điều khiển Uđk lấy từ đầu khuyếch đại trung gian đặt R8 + Điện áp chuyển dịch U0 đặt R10 để chuyển dịch điện áp cưa cho Uđk= xung điều khiển phát với giá trị góc điều khiển 900 với: U0 = 0,5.Urcmax + Như điện áp vào khối so sánh Uv = Urc Nguyên lý làm việc khâu so sánh: Khâu so sánh gồm điện áp đưa vào đầu vào Điện áp điều khiển Uđk tín hiệu mạch khuếch đại trung gian (KĐTG), sử dụng mạch phát sóng cưa làm điện áp tựa Điện áp -Uo lấy R10 nguồn chỉnh lưu bên cung cấp Trị số -Uo thoả mãn điều kiện Uo + Urc= thời điểm α = π/ Uđk = KĐTT IC2 làm việc chế độ bão hồ nghĩa biến đổi tức giá trị điện áp đầu từ mức bão hồ âm sang dương hay ngượlại tín hiệu vào đổi dấu Khi tổng đại số Uo + Urc so sánh với Uđk có trường hợp sau: Urc + Uo + Uđk < → Ura = UE > IC2 có mức bão hồ dương Urc + Uo + Uđk = → Bắt đầu lật trạng thái Urc + Uo + Uđk > → Có mức bão hồ âm Kết luận: điện áp mạch so sánh dạng xung có hai mức bão hòa dương bão hòa âm Các xung điện áp đưa tới đầu vào khâu tạo xung - Đồ thị giản đồ điện áp khâu so sánh 62 Hình 4.20: Đồ thị điện áp so sánh 4.2.3 Khâu tạo xung: Để đảm bảo yêu cầu độ xác thời điểm xuất xung, đối xứng xung kênh khác mà người ta thường thiết kế cho khâu so sánh làm việc với cơng suất xung nhỏ, xung khâu so sánh th ường chưa đủ thông số yêu cầu điện cực điều khiển tiristor Để khắc phục vấn đề cần phải thực khuếch đại xung, thay đổi độ dài xung, phân chia xung truyền xung từ đầu mạch phát xung đến điện cực điều khiển katot tiristor Khâu tạo xung bao gồm mạch sau: + Mạch sửa xung + Mạch phân chia xung + Mạch gửi xung + Mạch khuếch đại xung + Mạch truyền xung đến Tirstor (thiết bị đầu ra) ++ Mạch sửa xung: Xuất phát từ nguyên lý hoạt động khâu so sánh, thấy thay đổi trị số Uđk để thay đổi góc điều khiển α độ dài xung khâu so sánh thay đổi Như xuất tình trạng có số trường hợp độ dài xung ngắn không đủ để mở Tiristor độ dài xung lớn, gây tổn thất lớn mạch phát xung Mạch sửa xung đưa vào nhằm để khắc phục vấn đề Mạch sửa xung làm việc theo nguyên tắc có xung vào với độ dài khác mạch 63 cho xung có độ dài theo yêu cầu giữ nguyên thời điểm bắt đầu xuất xung 4.2.3.1 Mạch sửa xung Hình 4.21: Sơ đồ mạch sửa xung + Điện áp đầu vào điện áp (xung) đầu khâu so sánh (điểm E) có hai mức bão hòa dương âm mạch sửa xung hai phần tử C2 R11 định độ dài xung (Ura) ++ Nguyên lý làm việc mạch: - Khi điện áp vào (Uv) có mức bão hòa dương (tức tín hiệu điện áp khâu so sánh có mức bão hòa dương) với có mặt định thiên R12làm cho Tranzitor Tr6 mở bão hòa tụ C2 nạp điện theo đường +Uv (điểm E) → C2 → R11 →Tr6 Tr6 mở bão hòa dẫn đến điểm F có mức logic “0” (Ura = 0) Mức logic “0” điểm F tồn suốt trình Uv bão hòa dương - Khi điện áp đầu vào mức bão hòa âm (Uv< 0) tụ C2 phóng điện → D1 → R11 → C2 Chính dòng phóng tụ C2 đặt âm lên mạch phát gốc Tranzitor Tr6 làm cho Tr6 khóa dẫn đến điểm F có mức logic “1” nghĩa đầu nhận xung ra.Do điện trở ngược Tr6 lớn nên Ura ≈ Ucc - Khi tụ C2 phóng hết điện tích nạp theo chiều ngược lại Nhờ có R 12 mà (+) lại đặt lên mạchphát - gốc Tr6 làm đầu lại có mức lơgic “0” Mặc dù xung âm đầu vào nhờ có R12 mà Tr6 mở bão hoà Như thời gian tồn xác định theobiểu thức: tx = R11 C2 ln2 - Độ dài xung phụ thuộc vào giá trị R11 C2 xung ln có độ rộng khơng đổi 64 Hình 4.22: Giản đồ điện áp mạch sửa xung 4.2.3.2 Mạch chia xung Trong chu kỳ điện áp đồng bộ, kênh phát xung điều khiển tạo xung ứng với nửa chu kỳ điện áp đồng Hai xung lệch 1800 độ điện Mỗi xung sử dụng để điều khiển riêng Tiristor sơ đồ chỉnh lưucầu pha Như ta cần phải tách riêng xung kênh phát xung Để thực mạch tách mạch phát xung điều khiển trình bày trên, ta sử dụng mạch chia xung gồm phần tử logic "và" (AND) Tín hiệu đầu (Y) phần tử AND nhận mức tín hiệu logic theo phần tử trạng thái Y = X1.X2 Hình 4.23: Sơ đồ mạch chia xung + Đầu vào phần tử tín hiệu mạch tạo xung điện áp chữ nhật (điểm A điểm B sơ đồ trước, lấy cực góp Tr3 Tr4) có mức lơgic “0” “1” nửa chu kỳ điện áp đồng hố Điểm F (trên cực góp Tr6) có mức lôgic“0” “1” tương ứng với nửa chu kỳ điện áp đồng hoá Như kênh phát xung sử dụng phần tử AND để tách riêng xung chu kỳ điện áp đồng hoá Xp1= A.F, Xp2= B.F 65 + Trong nửa chu kỳ dương điện áp đồng hố, sau góc điều khiển α F = “1”; A = “1”; B = “0” nên nhận Xp1 = Xp2= + Trong nửa chu kỳ âm điện áp đồng hố, sau góc điều khiển α F = 1; A = 0; B = nên ta nhận Xp1 = Xp2= + Như vậy, với kênh phát xung sử dụng mạch tách xung đảm bảo tách riêng rẽ xung mà thời điểm xuất xung không thay đổi Các xung sau tách đưa đến thiết bị đầu truyền xung đến Tiristor tương ứng 4.2.3.3 Mạch gửi xung Hình 4.24: Sơ đồ mạch gửi xung + Do tính chất chỉnh lưu cầu thời điểm phải có hai Tiristor mở đồng thời van nhóm anốt chung van nhóm katốt chung Vì biến đổi cầu pha mắc song song ngược giống hệt nên cần xét đại diện cho chỉnh lưu, lại suy tương tự Giả sử xét với biến đổi BBĐ1 gồm van T1T ÷ T6T Nguyên tắc điều khiển theo thứ tự T1T, T2T, T3T, T4T, T5T, T6T van đứng sau mở sau van đứng kế trước góc π/3 Vậy van nhận xung điều khiển van đứng liền trước phải nhận xung điều khiển Từ phần tích trên, ta đưa nguyên lý gửi xung Khi T1nhận xung gửi tới T6, xung T2 gửi cho T1 Cứ van đứng sau nhận xung gửi lên cho van đứng trước mở + Mạch gửi xung sử dụng phần tử diơt làm việc theo phương trình trạng thái: Ura = Uv1 + Uv2 với Uv1 Uv2 tín hiệu đầu vào có mức logic logic (Uv1, Uv2 mức logic đầu vào) Đầu mạch gửi xung đưa tới đầu vào mạch khuếch đại xung Với việc thực mạch gửi xung đảmbảo khởi động sơ đồ chỉnh lưu cách chắn mà không cần thiết phải kéo dài xung điều khiển 4.2.3.4 Thiết bị đầu mạch khuếch đại xung  Thiết bị đầu ra: (mạch truyền xung đến Tiristor) + Thơng thường có cách truyền xung từ đầu hệ thông điều khiển mạch điện 66 cực G - K Tiristor truyền xung trực tiếp truyền xung qua máy biến áp xung + Bản thuyết minh sử dụng phương pháp truyền xung qua máy biến áp xung Đây phương pháp truyền xung nhiều khắc phục nhược điểm phương pháp truyền xung trực tiếp, là: + Đảm bảo cách ly tốt điện mạch động lực mạch điều khiển chỉnh lưu + Dễ dàng thực việc truyền đồng thời xung đến Tiristor mắc nối tiếp song song cách dùng máy biến áp xung có nhiều cuộn thứ cấp + Dễ dàng phối hợp điện áp nguồn cung cấp cho tầng khuếch đại công suất xung biên độ xung cần thiết điện cực điều khiển Tiristor nhờ việc chọn tỷ số máy biến áp xung cho phù hợp - Máy biến áp xung (BAX) kết cấu giống máy biến áp bình thường cơng suất nhỏ Hoạt động BAX tương tự MBA làm việc với dòng điện áp khơng sin xác định phi tuyến không từ trường lõi thép BAX đặt giá trị bão hòa BAX có mạch từ chóng bão hòa, hoạt động khoảng thời gian ngắn  Mạch khuếch đại xung: + Để khuếch đại công suất xung điều khiển, phổ biến sơ đồ khuếch đại Tiristor Tranzitor Ở em sử dụng Tranzitor làm mạch KĐX phổ biến dễ dàng thực Sơ đồ nguyên lý mạch đại xung hình vẽ sau: Hình 4.25: Sơ đồ mạch khuếch đại xung + Tín hiệu đầu vào (Uv) mạch khuếch đại xung, tín hiệu điện áp xung đầu mạch chia xung gửi tới Thiết bị đầu sử dụng biến áp xung (BAX) + Sơ đồ mạch khuếch đại xung sử dụng Tranzitor ghép kiều Darlingtor (mắc nối 67 tiếp hai Tranzitor) + Hai Tranzitor Tr7 Tr8 mắc nối tiếp tương đương với Tranzitor có hệ số khuếch đại dòng điện Tranzitor thành phần: β = β1.β2 Trong β1 β2 hệ số khuếch đại dòng điện theo sơ đồ cực phát chung Tr7 Tr8 * Chức phần tử sơ đồ sau: - R14, R15 điện trở có tác dụng hạn chế xung áp đầu vào - R16 điện trở có tác dụng hạn chế dòng điện colector - D4 điơt có tác dụng giảm dòng điện qua cuộn dây sơ cấp BAX Transitor khoá, đồng thời hạn chế điện áp Transitor - D5 để bảo vệ cuộn dây thứ cấp BAX D4 mạch sơ cấp - D6 để ngăn xung âm tới cực điều khiển Tiristor Transistor khác  Nguyên lý làm việc sơ đồ: + Tín hiệu vào mạch khuếch đại xung (Uv) tín hiệu mạch gửi xung tín hiệu logic có mức logic “0” “1” Để phân tích nguyên lý hoạt động sơ đồ ta gọi - txv: Thời gian tồn xung điện áp vào - tbh: Thời gian tính từ lúc có dòng điện chiều qua cuộn sơ cấp máy BAX (khi Tr7 Tr8 mở bão hòa) đến lúc từ thông lõi thép BAX đặt giá trị từ thông bão hòa - txr: Thời gian tồn xung điện áp + Xét trường hợp tbh > txv - Trong khoảng t = ÷ t1 lúc chưa có xung vào (Uv= 0) khơng có dòng chạy cuộn sơ cấp BAX nên khơng có xung điện áp cuộn thứ cấp, U đkT = (chưa có tín hiệu điều khiển Tiristor) - Khi t = t1 bắt đầu xuất xung vào (Uv > 0) làm cho Tr7 Tr8 mở bão hòa, nên cuộn W1 đột ngột chịu điện áp Ucc, xuất dòng qua cuộn W1có giá trị tăng dần, cảm ứng sang phía thứ cấp (W2) BAX xung điện áp Với cực tính hai cuộn dây hình xung xuất bên W2 đặt cực thuận lên D6 truyền qua D6 đến cực điều khiển (G) katốt (K) Tiristor - Khi t = t1+ txv= t2 (lúc mạch từ chưa bão hòa), xung vào (Uv= 0) làm cho hai Tranzitor Tr7 Tr= đồng thời khóa lại, dòng qua cuộn W1 giảm khơng Do có giảm dần dòng điện sơ cấp BAX nên từ thơng lõi thép BAX biến thiên theo huóng ngược lại lúc Tr7 Tr8 mở dẫn đến cuộn dây BAX xuất 68 xung điện áp với cực tính ngược lại (xung âm), xung cuộn thứ cấp làm khóa D nên khơng xung cực điều khiển Tiristor tức Uđk1= + Tác dụng D4: Khi xung vào, Transitor khóa lại gây nên giảm dòng cuộn W1 làm xuất xung âm cuộn dây ngược cực tính với lúc Transitor mở, xung cuộn sơ cấp đặt thuận D4 làm D4 mở Do mà dòng qua cuộn sơ cấp BAX không giảm đột ngột, nên xung điện áp xuất trêncáccuộn dây có giá trị nhỏ nên an toàn cho Transitor + Tác dụng D5 tương tự D4: Giả sử khơng có D4 mà sơ đồ lại có D5 Tại thời điểm xung vào, Transitor khóa lại, xuất xung điện áp âm cuộn dây BAX Như vậy, cuộn sơ cấp hở mạch nên dòng qua cuộn sơ cấp giảm đột ngột không Như vậy, cuộn sơ cấp hở mạch nên dòng qua cuộn sơ cấp giảm đột ngột không, xung cuộn thứ cấp lại đặt thuận lên D nên có dòng khép kín qua D5 cuộn thứ cấp BAX Kết từ trường lõi thép BAX giảm chậm nên xung điện áp cảm ứng cuộn dây có giá trị nhỏ, đảm bảo an toàncho Transito BAX + Xét trường hợp tbh< txv - Trong khoảng từ ÷ t1: chưa có xung đầu vào (Uv= 0) nên Tr7 Tr8 khóa khơng có dòng điện qua W1nên phía thứ cấp W2 khơng có xung cảm ứng sang, kết khơng có xung điều khiển Tiristor (Uđkt= 0) - Khi t = t1 bắt đầu có xung áp vào (Uv> 0) làm cho Tr7 Tr8 mở bão hòa, Trên cuộn sơ cấp BAX (W1) đột ngột đặt điện áp Ucc có dòng tăng dần qua Với cực tính cuộn dây hình phía thứ cấp BAX (W 2) có xung đặt lên cực thuận nên điốt D6 truyền qua đến cực điều khiển (G) Katốt (K) Tiristor - Khi t = t1 + tbh mạch từ BAX bị bão hòa, nên từ thơng lõi thép không biến thiên dẫn đến xung cảm ứng cuộn dây mất, xung đến cực Tirisitor (Uđk1= 0) - Khi t = t1+ txv= t2 xung áp vào (Uv= 0) dẫn đến Tr7 Tr8 khóa Dòng qua W1 giảm dần khơng Sự giảm dần dòng qua W1 làm từ thơng lõi thép BAX biến thiên theo hướng ngược lại Các xung điện áp âm bị khử nhờ D D5 trường hợp Như vậy, trường hợp độ dài xung thời gian bão hòa BAX: txr = tbh 69 Hình 4.26: Đồ thi điện áp máy biến áp + Kết luận: Thời gian làm việc mạch từ máy BAX có ảnh hưởng lớn đến độ dài xung điều khiển Tiristor Trong trường hợp tbh> txv độ dài xung độ dài xung vào (txt= txv) Còn trường hợp tbh< txv độ dài xung thời gian mạch từ BAX bão hòa (txt= tbh) Vậy cần phải cho BAX có thời gian bão hòa mạch từ đủ lớn 4.2.4 Mạch tạo điện áp chủ đạo Mạch tạo điện áp chủ đạo yêu cầu công suất nhỏ nên ta lấy trực tiếp từ nguồn +15V -15V " Đảo chiều điện áp chủ đạo nhờ cặp tiếp điểm T-N ” Hình 4.27: Sơ đồ mạch tạo điện áp chủ đạo 4.2.5 Mạch lấy tín hiệu phản hồi dòng điện có ngắt Để tránh dòng điện động tăng mức cho phép khởi động, hãm, đảo chiều hay gặp tải Ta phải sử dụng mạch điện để hạn chế dòng điện phần ứng Ở 70 ta sử dụng mạch phản hồi âm dòng điện Để hạn chế dòng điện cách tự động, ta dùng khâu phản hồi âm dòng có ngắt Khâu ngắt có tác dụng có q dòng phần ứng động tăng dòng ngắt khâu ngắt tác dụng để hạn chế dòng điện Sơ đồ mạch hình vẽ: Hình 4.28: Sơ đồ mạch lấy tín hiệu dòng điện có ngắt Chọn điều chỉnh PI với IC3 hình 4.15, IC3 khuếch đại thuật tốn Tín hiệu phản hồi dòng lấy điện trở điều chỉnh WR2thơng qua biến dòng chỉnh lưu cầu pha Máy biến dòng TI nhằm cách ly mạch động lực mạch điều khiển Điện áp TIđược chỉnh lưu nhờ cầu chỉnh lưu ba pha (để đảm bảo cho dòng điện cuộn thứ cấp TI dòng điện xoay chiều) - Nguyên lý làm việc: Khi Iư < Ing, điện áp đầu IC2 có dấu dương nên diode khố, mạch phản hồi chưa có tác dụng Khi Iư < Ing, điện áp có giá trị âm, lúc mạch phản hồi dòng tham gia khống chế góc mở α làm giảm dòng phần ứng 4.2.6 Khâu tổng hợp mạch vòng phản hồi âm tốc độ Hình 4.29: Mạch lấy tín hiệu phản hồi tốc độ 71 + Ta thiết kế mạch phản hồi âm tốc độ để nâng cao độ đặc tính Phản hồi âm tốc độ vừa ổn định tốc độ hệ truyền động vừa tự động điều chỉnh gia tốc hệ khởi động Tốc độ động truyền đến máy phát tốc Máy phát tốc máy phát điện chiều có điện áp tỉ lệ tốc độ động Tín hiệu phản hồi âm tốc độ (γn) lấy từ máy phát tốc FT nối với động Tín hiệu tỉ lệ tuyến tính với tốc độ động + Ở ta chọn điều chỉnh PI làm khuếch đại thuật toán 4.2.7 Thiết kế mạch nguồn ni chiều Hình 4.30: Sơ đồ mạch nguồn nuôi chiều Nguồn nuôi tạo điện áp ± 15 (V) để cấp nguồn nuôi IC, điều chỉnh dòng điện, tốc độ điện áp đặt tốc độ Ta dùng mạch chỉnh lưu cầu ba pha dùng điốt Điện áp thứ cấp cuộn dây a1, b1, c1 máy biến áp : U21 = = 14,18 V, chọn 15 (V) Để ổn định điện áp nguồi nuôi ta dùng hai vi mạch ổn áp 7815 7915 có thơng số chung: - Điện áp đầu vào: UVào= ÷ 35 (V) - Điện áp đầu ra: IC 7815 có Ura = 15V; IC 7915 có Ura = - 15 (V) - Dòng điện đầu ra: Ira= ÷ (A) - Sụt áp nhỏ IC 7815 ∆U = (V) + Ud = 15 - = 11 (V) ; U2 = = 13,75 (V) Ta chọn U2 = 15 (V) + Tụ C6, C7 dùng lọc thành phần sóng dài bậc cao Chọn tụ có điện dung : C = 470 μF, U = 35 (V) 72 KẾT LUẬN Qua trình tìm hiểu nghiên cứu đề tài em hồn thành có kiến thức về: Thiết kế hệ thống điện cho truyền động cấu nâng hạ cầu trục phân xưởng Đồ án sở kiến thức quan trọng để sau em áp dụng kiến thức học để áp dụng thực tế công việc kỹ sư Điện Trong trình làm đồ án, điều kiện khách quan lượng kiến thức thân hạn chế nên chắn thiếu sót, em mong nhận sử bảo thầy cô giáo, bạn bè để học hỏi thêm Em xin chần thành cảm ơn cô giáo Th.s Nguyễn Thị Thu Hiền thầy cô giáo mơn nhiệt tình hướng dẫn, động viên tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án Sinh viên Nguyễn Đăng Độ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] - Điều chỉnh tự động Truyền động điện – Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi – NXB khoa học kỹ thuật – 2004 [2] - Tài liệu hướng dẫn thiết kế thiết bị điện tử công suất – Trần Văn Thịnh - ĐH Báchkhoa Hà Nội – 2000 [3] - Lý Thuyết điều khiển tự động - Phạm Công Ngô - NXB khoa học kỹ thuật 2001 [4] – Truyền động điện - Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn – NXB Khoa học kỹ thuật - 2001 74 ... TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO TRUYỀN ĐỘNG CƠ CẤU NÂNG 2.1 Tính tốn phụ tải Phụ tải tĩnh cấu nâng hạ chủ yếu tải trọng định Để xác định phụ ải tĩnh phải dựa vào sơ đồ động học cấu nâng hạ Hình... gian làm việc hệ thống (thường xuyên khởi động, hãm, đảo chiều ) 3.3 Phương án 2: Hệ truyền động Thyristor – Động (T-Đ) Hệ truyền động T-Đ hệ truyền động, động điện chiều kích từ động lập Điều... tính cấu nâng hạ sau: Hình 1.3 Đặc tính cấu nâng – hạ Từ đặc tính cấu nâng hạ ta có nhận xét: - Khi hạ tải ứng với trạng thái phát động Mđ momen hãm, Mc momen gây chuyển động - Khi cần trục hạ