ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN

đồ án môn học trang bị điện :Thiết kế hệ thống điện cho truyền động cơ cấu nâng hạ cầu trục phân xưởng. năm học 20202021 Tài liệu gồm 5 chương Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC Chương 2: TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ Chương 3: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG Chương 4: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Chương 5 :ĐÁNH GIÁ TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Sinh viên thiết kế : Lớp : Giáo viên hướng dẫn : ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Lời nhận xét giáo viên hướng dẫn …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………… Lời nhận xét giáo viên phản biện …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………… Sinh viên thực : Nguyễn Minh Hiếu ( 1305180037) Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN LỜI NÓI ĐẦU Ngày phát triển nhanh chóng cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho b ộ mặt xã hội thay đổi ngày Trong hoàn 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 Trong trình học môn Trang Bị Điện em nhận đề tài: Thiết kế hệ thống điện cho truyền động cấu nâng hạ cầu trục phân xưởng 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 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 Thầy giáo Trần Duy Trinh thầy cô giáo công tác khoa điện Em xin chân thành cảm ơn ! Vinh, 08 tháng 12 năm 2021 Sinh Viên NGUYỄN MINH HIẾU SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC 1.1 Khái quát chung 1.1.1 Khái niệm Cầu trục tên gọi chung máy trục chuy ển động hai đường ray cố định kết cấu kim loại tường cao để vận chuyển vật phẩm khoảng khơng ( độ ) hai đường ray Các cấu đảm bảo chuyển động: • • • Nâng hạ vật Di chuyển xe Di chuyển xe cầu 1.1.2 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 khơng thường xun, khơng địi hỏi suất tốc độ cao Cầu trục thường chế tạo với thông số: Tải trọng nâng: Q = ÷ 500 Chiều cao nâng: Hmax = 16 m Vận tốc nâng: Vn = ÷ 40 m/phút Vận tốc di chuyển xe con: Vxmax = 60 m/phút Vận tốc di chuyển cầu trục: Vcmax = 60 m/phút Cầu trục có Q > 10 thường trang bị hai ba cấu nâng, gồm cấu nâng hai cấu nâng phụ, lắp xe 1.1.3 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: SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page ĐỒ ÁN MƠN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN • • • Loại nhẹ: 10 Loại trung bình: từ 10 tới 15 Loại nặng: 15 Theo chế độ lm vic: ã ã ã Loi nh: T%= 10ữ15%, s 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 cao 1.1.4 Cấu tạo Hình 1.1 Cấu tạo cầu trục Cấu tạo cầu trục thể hình 1.1, gồm phận chính: -Xe cầu 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 m ột dàn khung Hai d ầm c ầu đ ược 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 SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Là phận chuyển động đường ray xe cầu, có đặt cấu nâng hạ cấu di chuyển cho xe Tùy theo công dụng cầu tr ục mà xe có hai, ba cấu nâng hạ, gồm cấu nâng hai cấu nâng phụ Xe di chuy ển 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 ện 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 c cấu nâng hạ Ngồi cịn 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 1.2 Đặc điểm công nghệ Cầu trục làm việc môi trường nặng nề ngồi hải cảng, nhà máy, xí nghiệp luyện kim SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Làm việc chế độ đóng cắt cao Ngồi ra, tùy theo q trình cơng nghệ mà ta có s ố u cầu nh ư: Cầu trục vận chuyển sử dụng rộng rãi, u cầu độ xác khơng 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 rieng biệt, độc lập Có cơng tắc hành trình hạn chế hành trình tiến lùi cho xe cầu, xe con, hạn ch ế 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 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 chi ều quay Khi hạ tải, momen lại momen gây chuy ển động, tức hướng theo chiều quay động Dạng đặc tính cấu nâng hạ sau: SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page ĐỒ ÁN MƠN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN 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 v ới đặc tính tải phụ tải cầu trục biến đổi từ tới giá trị l ớn 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 - Mc - momen cản tải trọng gây Mđms - momen động sinh 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 chuy ển, đường thực hãm tái sinh có ngoại lực tác dụng chiều với chuy ển động c cấu Còn cấu nâng hạ thực hãm động ( đường ) Ở góc phần tư thứ III: -Máy điện làm việc chế độ động Đối với cấu di chuyển tương ứng với chạy lùi Còn cấu nâng hạ: SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Mc < M m M = Mms - Mc Chế độ gọi chế độ hạ động lực Ở góc phần tư thứ IV: -Máy điện làm việc chế độ máy phát Đối với cấu nâng hạ: Mc > Mms M = Mc – Mms Hàng hạ tải trọng Cịn động đóng điện nâng đề hãm tốc độ hạ hàng Lúc động làm việc chế độ hãm ngược ( đường ) Khi thực hạ động lực, động làm việc chế độ hãm tái sinh ( máy phát ) với tốc độ hạ lớn tốc độ đồng ( đường ) Hình 1.4 Trạng thái làm việc động truyền động cầu trục 1.3.3 Yêu cầu truyền động Chế độ làm việc: SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Động truyền động cấu nâng hạ nói chung có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại, có tần số đóng cắt lớn Vấn đề đảo chiều: Động cầu trục phải có khả đảo chiều quay, có momen thay đổi theo tải trọng rõ rệt Theo khảo sát từ thực tế khơng có tải tr ọng, momen động khơng vượt ( 15÷20% )Mđm Đối với cấu nâng hạ cầu trục gầu ngoạm tới 50%Mđm Yêu cầu khởi động hãm: Trong hệ thống truyền động cấu nâng hạ nói chung cầu trục nói riêng, u cầu q trình tăng tốc giảm tốc phải êm Bởi vậy, momen động trình độ phải hạn chế theo yêu cầu kĩ thuật an toàn Ở máy nâng tải trọng, gia tốc cho phép thường quy định theo khả chiu đựng phụ tải động Đối với cấu nâng hạ cầu trục gia tốc phải nhỏ 0,5m/s2 để không làm đứt cáp Thời gian khởi động nhỏ 2s Sử dụng phanh hãm chuẩn bị dừng điện phanh hãm phải dừng hệ truyền động trạng, tránh rơi tự Phải dừng xác n lấy tải hạ tải hay dừng xác tốc độ thấp Phạm vi điều chỉnh: Trong cấu nâng hạ cầu trục phạm vi điều chỉnh khơng cao Ở cầu trục thơng thường D < 3, cầu trục lắp ráp D > 10 Độ xác điều chỉnh yêu cầu không cao, khoảng 5% Yêu cầu truyền động trạng thái bất bình thường, hãm khẩn cấp, đảo chiều quay tức thời hay hãm đột ngột Các phận chuyển động phải có phanh hãm điện từ để giữ chặt trục, điện hay xảy cố đảm bảo an toàn cho người vận hành thiết bị Để đảm bảo điều này, sơ đồ điều khiển phải có cơng tắc hành trình để hạn chế chuyển động cấu Khi hãm khẩn cấp hay hãm đột ngột phải dừng xác Yêu cầu nguồn trang bị điện: Điện áp cung cấp cho cấu cầu trục không vượt 500V Mạng điện xoay chiều hay dùng 380/220V, mạng chiều hay dùng 220V, 44V Đi ện áp chiếu sang không vượt 220V Đa số làm việc môi trường nặng nề, đặc biệt hải cảng, nhà máy, xí nghiệp luyện kim, phân xưởng sửa chữa … nên khí cụ hệ thống truyền động trang bị điện cấu yêu cầu phải làm việc tin cậy, đảm bảo an toàn, suất điều kiện khắc nghiệt, đơn giản thao tác SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 10 ĐỒ ÁN MƠN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Phương trình đặc tính máy phát tốc sau: U F = K.n = K dα dt Trong đó: UF – điện áp máy phát tốc K, K1 – hệ số khuếch đại n – vận tốc quay roto α – góc quay Theo cấu tạo nguyên kí làm việc, máy phát tốc có th ể chia thành: Máy phát tốc khơng đồng Máy phát tốc đồng Máy phát tốc chiều Sơ đồ máy phát tốc thể hình 4.1 Trong hệ thống, máy phát tốc thực chức như: Đo vận tốc quay Thực mối liên hệ ngược vận tốc quay hệ thống theo dõi Thực vi phân theo góc quay Thực tích phân: α= U F ( t ).dt K1 ∫ SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 51 ĐỒ ÁN MƠN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Hình 4.1 Sơ đồ máy phát tốc Biến trở có tác dụng cầu phân áp mà điện áp thay đổi phù hợp với điện áp đặt tốc độ động Chọn loại máy 113/1Y4 có thơng s ố: Pđm – 115 W Uđm – 220 V Iđm – 0,5 A + Lựa chọn thiết bị đo dịng điện Có phương pháp để tạo phản hồi dòng sử dụng điện tr sum sử dụng biến dòng Ở dùng biến dòng với sơ đồ sau: Hình 4.2 Sơ đồ phản hồi dịng điện Trong sơ đồ trên, tín hiệu biến dịng tín hiệu xoay chiều, sau qua hệ thống chỉnh lưu biến đổi thành tín hiệu chiều Sau đó, tín hiệu đưa vào mạch vịng dịng điện 4.2: Tính chọn thiết bị mạch điều khiển Khái quát chung + Để van chỉnh lưu mở th ời ểm van phải thỏa mãn hai điều kiện: - Phải có điện áp thuận đặt lên hai cực katốt (K) anốt (A) van - Trên cực điều khiển (G) katốt (K) van phải có điện áp điều khiển, thường gọi tín hiệu điều khiển SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 52 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN + Để có hệ thống tín hiệu điều khiển xuất hi ện theo yêu c ầu, người ta sử dụng mạch điều khiển để tạo tín hi ệu Mạch tạo tín hiệu điều khiển gọi mạch ều ển Do đ ặc ểm c Tiristor van (Tiristor) mở việc cịn hay tín hiệu điều ển khơng ảnh hưởng đến dịng qua van Vì để hạn chế cơng suất mạch tín hi ệu ều khiển giảm tổn thất vùng điện cực điều ển người ta thường t ạo tín hiệu điều khiển dạng xung, mạch ều ển g ọi mạch phát xung điều khiển -Chức mạch điều khiển: + Tạo xung đủ điều kiện: Công suất, biên đ ộ, th ời gian t ồn t ại đ ể mở Tiristor (thông thường độ dài xung nằm giới hạn từ 200(s) đến 600(s) - Điều chỉnh thời điểm phát xung điều khiển - Phân phối xung cho kênh điều khiển theo quy luật yêu cầu - Các hệ thống phát xung điều khiển chỉnh lưu sử dụng phân làm hai nhóm chính: + Nhóm hệ thống điều khiển đồng bộ: Các xung ều ển xuất hi ện cực điều khiển Tiristor thời điểm cần mở van lặp lặp lại mang tính ch ất chu kỳ v ới chu kỳ chu kỳ nguồn điện xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu + Nhóm hệ thống điều khiển không đồng bộ: Hệ thống điều khiển phát chuối xung với tần số cao nhiều so với tần số nguồn điện xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu, trình làm việc tần số xung tự động để đảm bảo cho đại lượng đầu Nhóm hệ thống điều khiển không đồng phức tạp nên sử dụng, mà người ta hay sử dụng hệ thống điều khiển đồng + Các hệ thống điều khiển đồng thường sử dụng bao gồm có ba phương pháp để thiết kế mạch điều khiển - Hệ thống điều khiển chỉnh lưu theo nguyên tắc khống chế pha đứng - Hệ thống điều khiển chỉnh lưu theo nguyên tắc khống chế pha ngang - Hệ thống điều khiển chỉnh lưu dùng điốt hai cực gốc 4.2.1.1 Phát xung điều khiển theo nguyên tắc khống chế pha đứng + Hệ thống tạo xung điều khiển nhờ việc so sánh điện áp tựa hình cưa thay đổi theo chu kỳ điện áp lưới có thời điểm xuất phù hợp với góc pha lưới với điện áp điều khiển chiều thay đổi SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 53 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN + Ưu điểm hệ thống: -Độ rộng xung đảm bảo yêu cầu làm việc -Tổng hợp tín hiệu dễ dàng -Độ dốc sườn trước xung đảm bảo hệ số khuyếch đại phù hợp, làm việc tin cậy, độ xác cao với độ nhạy theo yêu cầu -Có thể điều khiển hệ thống có cơng suất lớn -Khoảng điều chỉnh góc mở thay đổi phạm vi rộng phụ thuộc vào thay đổi điện áp nguồn -Dễ tự động hoá, chu kỳ điện áp anốt Tiristor có xung đưa đến mở nên giảm tổn thất mạch điều khiển 4.2.1.2 Phát xung điều khiển dùng điôt cực gốc UJT + Phương pháp tạo xung nhờ việc so sánh điện áp cưa xuất theo chu kỳ nguồn xoay chiều với điện áp mở UJT Phương pháp đơn giản phạm vi điều chỉnh góc mở  hẹp ngưỡng mở UJT phụ thuộc vào điện áp nguồn nuôi Mặt khác chu kỳ điện áp lưới, mạch thường đưa nhiều xung điều khiển gây nên tổn thất phụ mạch điều khiển 4.2.1.3 Phát xung điều khiển theo pha ngang + Phương pháp có ưu điểm mạch phát xung đơn giản có số nhược điểm phạm vi điều chỉnh góc mở hẹp, nhạy cảm với thay đổi điện áp nguồn khó tổng hợp tín hiệu điều khiển 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 thi ết kế cho khâu so sánh làm việc với công suất xung nhỏ, xung khâu so sánh thường chưa đủ thông số yêu cầu điện cực điều ển tiristor Đ ể kh ắc 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 ện 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 tr ị s ố Uđk để thay đổi góc điều khiển  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 l ớn SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 54 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN 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 v ới độ dài khác mạch cho xung có độ dài theo yêu cầu giữ nguyên thời điểm bắt đầu xuất xung 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 dịng điện có ngắt Để tránh dịng điện động tăng mức cho phép khởi động, hãm, đảo chiều hay gặp tải Ta phải sử dụng mạch điện để hạn chế dòng ện phần ứng Ở ta sử dụng mạch phản hồi âm dòng điện Để hạn chế dòng điện cách tự động, ta dùng khâu phản hồi âm dịng có ngắt Khâu ngắt có tác dụng có q dịng phần ứng động tăng dòng ngắt khâu ngắt tác dụng SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 55 ĐỒ ÁN MƠN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN để hạn chế dịng điện Sơ đồ mạch hình vẽ: Hình 4.28: Sơ đồ mạch lấy tín hiệu dịng 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 WR thơng qua biến dịng chỉnh lưu cầu pha Máy biến dòng TI nhằm cách ly mạch động lực mạch điều khiển Điện áp TI 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 dịng tham gia khống chế góc mở α làm giảm dòng phần ứng 4.2.6 Khâu tổng hợp mạch vịng phản hồi âm tốc độ Hình 4.29: Mạch lấy tín hiệu phản hồi tốc độ SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 56 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN + 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 tốn 4.3.Tính tốn bảo vệ mạch lực Trong chỉnh lưu, phần tử khả chịu biến động mạnh điện áp dịng điện van bán dẫn Vì việc bảo vệ mạch lực chủ yếu bảo vệ van bán dẫn khỏi hai trạng thái: dòng ện áp 4.3.1.Bảo vệ q dịng Có hai kiểu bảo vệ dòng bảo vệ qua dòng ngắn hạn bảo vệ dòng lâu dài Với tiristor cần phải bảo vệ tốc độ tăng dòng cho phép di/dt đặc điểm tiristor bắt đầu dẫn không cho phép dịng qua tăng nhanh vượt giới hạn cho phép ,nếu không van bị đánh thủng Để bảo vệ phải có điện cảm phía xoay chiều nhằm hạn chế tốc độ tăng dòng Bộ chỉnh l ưu sử dụng có biến áp lực nên than điện cảm cuộn dây bi ến áp đẫ giữu vai trò bảo vệ điện cảm khơng cần quan tâm đến vấn đề Bảo vệ dòng lâu dài: van chịu dịng q khả khơng lớn song lại lâu dài van bị nóng mức hỏng bị phá hủy nhiệt Điều xảy trường hợp đấu song song nhiều van loại để tăng dòng tổng, nhiên đặc tính VA van khác dẫn đến phân dịng cho van khơng đều, có van chịu dịng lớn tính tốn Tuy nhiên sơ đồ mạch lực không sử dụng kiểu đấu song song nhiều van nên không cần phải xét trường hợp Bảo vệ q dịng điện ngắn hạn: mạch có cố, dòng điện qua van mạch lực tăng nhanh thường kéo dài cỡ 10ms phần tử bảo v ệ tác động Do cần phải có phần tử bảo vệ tác động kịp thời Ở em l ựa chọn cầu chì tác động nhanh có thơng số: I_cc=1,1.I_V=1,1.40=44 (A) Tra phụ lục sách “Hướng dẫn thiết kế điện tử công suất-Phạm Quốc Hải” chọn cầu chì loại: 6,600 CP URC 14-51/50 có I_đm=50 A 4.3.2.Bảo vệ điện áp 4.3.2.1.Các nguyên nhân gây áp SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 57 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Quá áp gây hỏng van có hai dạng: áp biên độ vượt trị s ố cho phép van tốc độ tăng điện áp thuận đặt lên van Các nguyên nhân gây áp: Quá áp từ lưới điện đưa tới Đây áp như: sét đánh vào đường dây điện, đóng ngắt phụ tải chung nguồn với chỉnh lưu Quá áp đóng ngắt khối chức thân chỉnh lưu Quá áp tượng chuyển mạch van làm việc Loại mang tính chất chu kỳ, thương xuyên gắn liền với hoạt động mạch chỉnh lưu, hai loại thường mang tính ngẫu nhiên 4.3.2.2.Các biện pháp bảo vệ áp +Bảo vệ áp phía nguồn xoay chiều gây Tốt sử dụng phần tử bảo vệ chế tạo cho vi ệc chống áp lưới điện varistor Tra phụ lục sách “Hướng dẫn thiết kế điện tử cơng suất-Phạm Quốc Hải” chọn loại varistor Z380LP có thông s ố: U_đm=420 VAC, U_(bảo vệ max)=530 V +Bảo vệ xung áp van Biện pháp bảo vệ thông dụng dùng mạch RC mắc song song với van Chọn giá trị RC theo kinh nghiệm thực tế: điện trở nằm khoảng chục đến 100Ω, tụ điện từ 0,1 đến μF (van lớn tụ lớn trở nhỏ đi) Chọn: R=80 Ω ; C=0,6 μF Chương :ĐÁNH GIÁ TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG 5.1 Tính tốn thơng số 5.1.1Các tham số + γ: Hệ số phản hồi âm tốc độ γ = 0,0682 + RΣ : Tổng điện trở mạch phần ứng RΣ = 0,105 (Ω) + Iư: Trị số dịng điện tải, tính theo dịng định mức động + Iưđm = 223 (A) + KĐ: Hệ số khuếch đại động 5.1.2 Hệ số khuếch đại động Ta có 5.1.3 Hệ số khuếch đại biến đổi kb SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 58 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Để tính hệ số khuếch đại biến đổi (Kb) ta xây dựng đặc tính bi ểu di ễn quan hệ Ud = f(Uđk) sau tuyến tính hố đặc tính đặc tính hệ số góc đoạn đặc tính Hệ số đoạn đặc tính hệ số khuếch đại biến đổi Quan hệ Ud = f(Uđk) xuất phát từ hai quan hệ: Ud = f(α) α = f(Uđk) * Xây dựng quan hệ Ud = f(α): + Coi hệ thống làm việc chế độ dòng điện liên tục: Ud = Ud0.cosα Trong đó: + Ud0 = 241,38 điện áp chỉnh lưu không tải biến đổi + α góc điều khiển Cho α biến thiên từ α = (0 ÷ π/2) ta trị số Ud lập thành bảng sau: Bảng 5.1: Quan hệ góc mở α điện áp Ud α Ud (V) π/12 π/6 π/4 π/3 π/2 241,38 221,94 209,04 170,68 120,69 * Xây dựng quan hệ α = f(Uđk) + Khi thay đổi giá trị điện áp điều khiển (U đk) giá trị góc điều khiển α thay đổi theo Ứng với (Uđk) khác ta nhận giá trị α Căn vào đồ thị Uđk điện áp tựa Urc, ta thấy góc α biến đổi theo Uđk với quy luật sau: 5.1.1 Hệ số khuếch đại yêu cầu (kyc) tồn hệ thống Ta có: kyc = kTG.kb kĐ.γ = 2,62.25,84.3,052.0,0682 = 14,10 + Tóm lại mạch khuếch đại trung gian có hệ số khuếch đại KYC = 14,10 Để thực mạch khuếch đại trung gian này, sử dụng vi mạch khuếch đại thuật tốn µA741 mắc nối tiếp với điện trở chức Trong trình làm việc hệ thống truyền động điện tự động có ảnh hưởng nhiễu loạn bên ngồi mà hệ thống bị cân so với định mức Khảo sát hệ thống để xét xem hệ thống có ổn định hay khơng, để từ tiến hành hiệu chỉnh hệ thống đảm bảo yêu cầu tin cậy, đặt tiêu mong muốn SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 59 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Khảo sát chế độ động hệ thống, việc khảo sát hệ thống tín hiệu với khái niệm Khi chuyển biến trạng thái hệ thống sảy cách đột ngột, nhanh mà tốc độ biến thiên lượng điện từ, lượng điện bỏ qua nghĩa khâu quán tính đóng vai trị quan trọng q trình làm việc hệ thống Khi khảo sát chế động hệ thống cần nghiên cứu, khảo sát đặc điểm làm việc thời gian chuyển từ trạng thái xác lập sang trạng thái xác lập khác Một hệ thống gọi ổn định trình độ tắt dần theo thời gian Để khảo sát hệ thống, ta thành lập sơ đồ cấu trúc hệ thống sau xây dựng hàm truyền hệ thống sử dụng tiêu chuẩn xét ổn định để xem hệ thống có ổn định hay khơng Cịn hệ thống chưa ổn định phải hiệu chỉnh để nhằm nâng cao chất lượng hệ thống 5.2 Khảo sát chế độ tĩnh hệ thống 5.2.1 Khái niệm chung Khảo sát chế độ tĩnh hệ thống tiến hành nhằm mục đích để kiểm tra độ cứng đặc tính hệ thống Xem có đảm bảo sụt tốc độ tương đối hay không qua mơ tả q trình diễn biến hệ thống chế độ làm việc nó, từ đánh giá chất lượng tĩnh hệ thống truyền động máy bào giường Việc khảo sát chễ độ tĩnh hệ thống máy bào giường thực thông qua việc xây dựng đặc tĩnh hệ thống Xây dựng đặc tĩnh hệ thống xây dựng quan hệ tốc độ với mômen [n = f(M)] quan hệ tốc độ với dịng điện [n = f (I)] Thơng thường xây dựng đặc tĩnh điện [n = f(I)], dịng điện qua động phản ánh trực tiếp chế độ tải Khi xây dựng đặc tính tĩnh, hệ thống truyền động điện có phần tử làm việc vùng phi tuyến vùng tuyến tính nên ta cần có giả thiết - Động làm việc dài hạn với mạch từ chưa bão hoà - Hệ số khuếch đại biến đổi = const - Tiristor phần tử làm việc khơng có qn tính - Điện trở mạch phần ứng khơng thay đổi suốt trình làm việc 5.2.2 Sơ đồ cấu trúc hệ thống chế độ tĩnh Căn vào hệ thống thiết kế ta có sơ đồ cấu trúc nh sau Ucđ (-) kIUđk kn kb (-) EĐ k§ Rb + R  SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Eb Id Page 60 n ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Hình 5.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống Trong đó: + Ucđ: Tín hiệu điện áp đặt tốc độ (điện áp chủ đạo) + kn: Hệ khuếch đại tốc độ + kI: Hệ khuếch đại dòng điện + kb: Hệ số khuếch đại biến đổi Kb = 10,07 + kĐ: Hệ số khuếch đại động chiều KĐ = 3,052 + γ: Hệ số phản hồi tốc độ + β: Hệ số phản hồi dòng điện Ở ta sử dụng xen xơ dòng điện cò hệ số phản hồi β = 0,04 + Rb + Rư : Điện trở biến đổi điện trở mạch phần ứng( Sử dụng biến đổi cầu pha có điện trở Rb ≈ (Ω) ) + Từ sơ đồ ta có trường hợp: - TH1: Khi hệ thống có khâu phản hồi âm tốc tham gia - TH2 : Khi hệ thống có hai khâu phản hồi âm tốc âm dịng có ngắt tham gia : - TH3 : Khi hệ thống có âm dịng tham gia 5.1.1 Kiểm tra ổn định hệ thống chế độ tĩnh Sai lệch tốc độ tương đối lớn xảy đường đặc tính thấp Vậy kiểm tra nghiệm chế độ tính đường giới hạn Tốc độ động đường đặc tính thấp nhất: Tốc độ khơng tải động đường đặc tính thấp nhất: Trong đó: SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 61 ĐỒ ÁN MƠN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Vậy ta có: Theo u cầu hệ thống thấy rằng: ∆n% = 1,57% < [∆n%] = 5% Hệ thống đảm bảo chất lượng tĩnh 5.2Khảo sát chế độ động hệ thống 5.2.1 Xây dựng sơ đồ cấu trúc + Sơ đồ cấu trúc hệ thống Ic (p) Uc® (p) Wn (p) (-) Wi(p) U ®k (p) (-) kb p + Ud(p) (-) 1/Rd Id(p) (-) T e.P + Rd Ed(p) T mP k§ n(p)   Hình 5.2: Sơ đồ cấu trúc trạng thái động hệ thống 5.2.1.1 Xác định hàm truyền hệ thống phản hồi dòng điện + Ở ta bỏ qua nhiễu phụ tải (Mc(p) = ⇒ Ic(p) = 0) + Ta thấy Tm > Te nên thay đổi dòng điện nhanh thay đổi tốc độ(hay sức điện động) xét cho mạch vòng dòng điện ta bỏ qua tác dụng sức điện động EĐ sơ đồ cấu trúc hệ thống có sơ đồ sau SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 62 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Uv(p) U®k(p) Wi(p) kb Ud(p) p + (-) 1/Rd T e.P + Id(p)  Hình 5.3: Sơ đồ cấu trúc mạch vịng dịng điện -Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện dạng điển hình Wi(p) k b.1/Rd (p + 1)( T e.P + 1) (-) Id(p) Hình 5.4: Sơ đồ cấu trúc mạch vịng dịng điện dạng điển hình 5.3 Xác định hàm truyền hệ thống phản hồi tốc độ 5.3.1.1 Đơn giản hóa sơ đồ cấu trúc + Biến đổi mạch vòng dòng điện thành khâu tương ứng Uv (p) Uv (p)  kI (-) P(p + 1) Id(p) Hình 5.6: Sơ đồ cấu trúc mạch vịng dịng điện dạng điển hình + Hàm truyền mạch vịng dòng điện: -Điều kiện: SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 63 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Tra bảng quan hệ KT ta có: Hình 5.5: Sơ đồ cấu trúc mạch vịng dịng điện dạng điển hình • Đơn giản hóa mạch vịng tốc độ: Uc® (p) Wn (p) 1P+1 kI (-) (-) Rd T mP Ed(p) n(p) k§  Hình 5.6: Sơ đồ cấu trúc mạch vòng tốc độ + Sơ đồ cấu trúc mạch vịng tốc độ dạng điển hình : Uc® (p)  Wn(p) (-) k § Rd n(p) T mP ( P + ) kI Hình 5.7: Sơ đồ cấu trúc mạch vịng tốc độ dạng điển hình SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 64 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN KẾT LUẬN Trong thời gian bốn tháng em hồn thành đồ án Qua trình tìm hiểu nghiên cứu đề tài em có kiến thức : Thiết kế hệ thống điện cho truyền động cấu nâng hạ cầu trục phân xưởng Trong trình làm đồ án, điều kiện khách quan lượng kiến thức thân hạn chế nên chắn cịn thiếu sót, em mong nhận sử bảo thầy cô giáo, bạn bè để học hỏi thêm Một lần em xin chần thành cảm ơn thầy giáo Trần Duy Trinh thầy giáo mơn nhiệt tình hướng dẫn, động viên tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án Sinh Viên Hiếu Nguyễn Minh Hiếu SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 65 ... Minh Hiếu ( 1305180037) Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN LỜI NÓI ĐẦU Ngày phát triển nhanh chóng cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho b ộ mặt... xác định phụ tải tĩnh phải dựa vào sơ đồ động học cấu nâng hạ SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 11 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Hình 2.1 Sơ đồ động học cấu nâng – hạ 2.1.1 Phụ tải tĩnh... CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG 3.1 Giới thiệu chung động điện chiều 3.1.1 Khái quát động điện chiều SINH VIÊN: NGUYỄN MINH HIẾU (1305180037) Page 18 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN Động điện chiều động