Thiết kế hệ thống nâng hạ cầu trục bằng phương pháp điều chỉnh điện áp động cơ

Khảo sát các ph ơng án truyền động 1. Hệ điều chỉnh điện áp động cơ

Trong sơ đồ này thì sức điện động roto đợc chỉnh lu thành điện áp một chiều qua bộ chỉnh lu cầu diode và qua điện kháng lọc cho nguồn dòng cấp cho bộ nghịch lu phụ thuộc.Nghịch lu làm việc với góc điều khiển từ 90ođến khoảng 140o , điều chỉnh góc điều khiển α trong khoảng này ta sẽ điều chỉnh đợc sức điện động chỉnh lu trong mạch roto; tức là điều chỉnh đợc tốc độ không tải lý tởng của động cơ. Đặc tính cơ điều chỉnh của hệ nối tầng van điện đợc dựng qua việc thay đổi góc điều khiển α của nghịch lu đợc dựng nh hình vẽ; trong đó do ảnh hởng của điện trở stato, điện trở mạch một chiều và điện kháng tản của máy biến áp (MBA) cũng nh sụt áp do chuyển mạch của nghịch lu và chỉnh lu nên các đặc tính có độ cứng và mô-men tới hạn nhỏ hơn độ cứng và mô-men tới hạn của đặc tính tự nhiên.

So sánh giữa các ph ơng án khả thi

+ Từ đặc tính cơ của động cơ khi điều chỉnh nguồn ta có nhận xét là: Nếu đảm bảo đợc luật điều chỉnh điện áp – tần số thì ta có mọi đờng đặc tính cơ mong muốn khi giảm tần số. + Do có khả năng linh hoạt trong việc điều chỉnh cả tốc độ không tải lý tởng và tốc độ tr- ợt tới hạn; cụ thể là khi tốc độ trợt giảm thì tốc độ không tải cũng giảm với tỷ lệ tơng ứng nên phơng pháp này cho phép tổn thất điều chỉnh nhỏ nhất. Nh đã biết phơng pháp điều chỉnh điện trở roto thực chất là phơng pháp điều chỉnh công suất trợt, nhng ở đây công suất mạch roto không đợc đa tái sinh về nguồn hoặc sử dụng hữu ích mà lại bị tiêu tốn vô ích trên điện trở roto.

Vì vậy phơng pháp này thực tế cho hiệu suất điều chỉnh thấp (chỉ đạt cỡ 10%); dải điều chỉnh D =10 ữ 1; đặc biệt hiệu suất điều chỉnh lại tỷ lệ nghịch với vùng điều chỉnh. Còn phơng pháp điều chỉnh tần số có khả năng giữ cho tổn thất công suất là hằng nên tổn thất điều chỉnh nói chung là thấp nhất trong các phơng pháp áp dụng cho hệ truyền động xoay chiều. Mặc dù giá thành các bộ biến đổi tần số có đắt hơn so với giá đầu t cho bộ điều chỉnh xung; nhng bù lạ động cơ kéo tải lại dùng động cơ roto lồng sóc với tín đơn giản về kết cấu, vận hành tin cậy giá thành hạ hơn so với động cơ roto dây quấn sử dụng với bộ điều chỉnh xung.

Nhng thực tế các van sử dụng trong bộ xung áp phải làm việc với tần số đóng mở lớn, lại chịu dòng roto thực tế không bằng phẳng nên luôn làm việc ở chế độ quá độ do vậy mà khả năng hỏng là tăng lên ⇒ độ an toàn tin cậy kÐm. Hơn nữa giá thành của các bộ biến tần hiện nay đã rẻ đi rất nhiều so với thời kỳ đầu, chúng lại cho hiệu suất điều chỉnh cao vận hành tin cậy do đã có nhiều luật điều chỉnh phù hợp. KL: Từ những so sánh trên cùng với việc xem xét khả năng thực tế hiện nay có thể quyết định chọn phơng án truyền động dùng các bộ biến tần với việc sử dụng động cơ roto lồng sóc.

Chọn động cơ truyền động

Từ kết quả trên ta xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần nh hình H3.4. Từ biểu đồ phụ tải dựng đợc ta có nhận xét rằng: Các thời gian quá độ trong chu kỳ làm việc của cơ cấu không đáng kể so với thời gian động cơ làm việc ổn định. Hơn nữa ở giai đoạn tính chọn sơ bộ động cơ đợc tính theo phơng pháp mô-men đẳng trị nên ta không cần kiểm nghiệm động cơ theo điều kiện phát nóng.

Kiểm nghiệm điều kiện quá tải, đối với động cơ không đồng bộ, cần xét đến hiện tợng sụt áp của lới điện. Giá trị mô-men này lớn lơn giá trị mô-men cản lớn nhất khi nâng tải định mức là 1454N.m. Trong khi đó mô-men cản tĩnh lớn nhất lúc khởi động là: Mc.max =1340Nm.

Lựa chọn sơ đồ mạch lực

 Biến tần nguồn dòng thích ứng tốt với truyền động có mômen biến thiên đột ngột nh trờng hợp cầu trục lúc khởi động và thờng xuyên làm việc ngắn hạn.  So với biến tần nguồn áp, ở biến tần nguồn dòng dùng các tiristor thông thờng với các chuyển mạch đơn giản chỉ có tụ điện.  Ngắn mạch tức thời đầu ra không gây ảnh hởng gì nhờ cuộn dây liên lạc ngăn cản tất cả các đột biến dòng điện , không có hiện tợng truyền trực tiếp dao động của lới điện vào động cơ.

 Có khả năng tái sinh năng lợng tơng đối dễ, phù hợp với đặc điểm phụ tải thế năng của cầu trục khi hạ tốc. Nhợc điểm của biến tần nguồn dòng là dạng sóng dòng bậc thang gây khó khăn khi làm việc ở tốc độ rất thấp ; cụ thể là gây ra mômen đập mạch. Các tụ điện và cuộn dây có kích thớc lớn và việc điều chỉnh tốc độ khó khăn hơn vì nguồn dòng dễ gây quá áp, bão hoà mạch từ.

Tuy nhiên những hạn chế này không ảnh hởng nhiều đến truyền động nâng hạ cầu trục vốn yêu cầu không cao về điều chỉnh tốc độ.

Khảo sát bộ biến đổi

Do tải có tính chất điện cảm mà dòng điện chậm sau điện áp một góc. Vì trớc thời điểm phát xung một khoảnh khắc iT1 > 0 nên đến θ=2π/3 thì T1 không thể khoá tự nhiên đợc. Nên nếu lúc này ta phát xung vào T4 thì T4 sẽ thông, dẫn dòng ia theo chiều âm (ngợc chiều quy ớc) ⇒ tạo dòng xoay chiều trên tải.

Để xây dựng biểu đồ trạng thái pha, trên mặt phẳng pha xây dựng đồ thị dòng xoay chiều đối xứng với thời gian dẫn là 1200 điện biên độ Id, ta đợc dòng ia. Nh vậy sự chuyển mạch dòng điện xảy ra giữa các van ở các pha khác nhau.

Tính chọn các thiết bị mạch lực

Ta có thể chọn giá trị tụ từ kết quả xét quá trình chuyển mạch dòng điện.