5.1.1.Nhiệm vụ thiết kế
Nhiệm vụ là tính tốn thiết kế hệ thống điện điều khiển bơm thuỷ lực cĩ cơng suất định mức NBđm =2,034 KW, và số vịng quay định mức nB = 2400 v/ph
5.1.2.Yêu cầu thiết kế
Yêu cầu phải đạt được đối với hệ thơng truyền động điện là phải sử dụng được với dịng xoay chiều 3 pha 220/380 V . Cơng suất định mức và số vịng quay tương ưng như trên.
5.2.Xây dựng sơ đồ truyền động điện
Dựa theo yêu cầu của đề bài, theo đặc điểm chức năng của hệ thống truyền động điện thiết bị nâng ta chọn động cơ điện là động cơ rơto lồng sĩc và xây dựng sơ đồ truyền động điện như sau:
Hình 5.1: Sơ đồ truyền động điện Trong đĩ: - B1, B2 –Aptomat - KH2 – Nút bấm “khởi động” - M – Động cơ điện - P1 – Khởi động từ - KH1 – Nút bấm “dừng” - P2 – Rơle nhiệt Nguyên tắc hoạt động:
Khi muốn động cơ hoạt động thì ta cần cấp điện vao động cơ. Khi ấn nút KH2 thì cuộn hút P1 sẽ cĩ điện làm cho các tiếp điểm P1 đĩng lại và làm cho động cơ hoạt động. Khi cần dừng ấn nút KH1 thì cuộn P1 mất điện, các tiếp điểm nhã ra, mạch điện trong mạch được ngắt, động cơ dừng.
5.3.Xác định các thơng số cơ bản của hệ thống điện
5.3.1.Chọn động cơ điện
Ta chọn hiệu suất truyền động là
98 , 0
=
η
Cơng suất yêu cầu của động cơ điện là
dc 2,034 2,075 0.98 bdm N N η = = = kW
Tra bảng P1.1 trang 183 TLTKMH Chi Tiết Máy – Trương Tất Đích – NXB GTVT ta chọn được động cơ điện K112M2 cĩ các thơng số như sau:
Cơng suất định mức trên trục động cơ: N = 3 kW số vịng quay tương ứng: n = 2890 v/ph
Cos ϕ
= 0,9
5.3.2.Xác dịnh cường độ dịng điện
Cường độ dịng điện qua mỗi dây được xác định theo cơng thức:
ϕ cos . . . 3Ud Id P = ϕ ϕ 3. .cos cos . . 3 d d d U N U P I = = ⇒ ⇒ 3000 5, 06 3.380.0,9 d I = = (A)
5.3.3.Chọn hộp giảm tốc
Số vịng quay định mức của bơm thủy lực là 2400 v/ph, số vịng quay lớn nhất là 5000 v/ph. Cịn số vịng quay trên trục của động cơ điện là 2890 v/ph phù hợp với số vịng quay của bơm thủy lực nên ta khơng cần sử dụng hộp giảm tốc.
5.4.Chọn linh kiện điện5.4.1.Aptomat 5.4.1.Aptomat
5.4.1.1. Khái quát và yêu cầu
Aptomat là khí cụ điện dùng để đĩng cắt mạch điện khi cĩ sự cố: quá tải, ngắn mạch, sụt áp…
Aptomat thường được sử dụng trong các mạch điện hạ áp cĩ điện áp định mức tới 660V xoay chiều v 330V một chiều, dịng điện định mức 6000A
Yêu cầu đối với aptomat:
Chế độ làm việc định mức của aptomat phải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa là trị số dịng điện định mức chạy qua aptomat bao lâu cũng được.Mặt khác, mạch dịng dẫn điện của aptomat phải chịu được dịng ngắn mạch lớn lúc các tiếp điểm của nĩ đã đĩng hoặc đang đĩng.
- Aptomat phải cắt được dịng ngắn mạch theo yêu cầu. Sau khi đĩng cắt vẫn phải đảm bảo làm việc tốt ở dịng định mức.
- Aptomat phải cĩ thời gian cắt nhỏ để đảm bảo tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị, hạn chế sự phá hoại do dịng điện ngắn mạch gây ra.
- Để thực hiện thao tác cĩ chọn lọc, aptomat cần phải cĩ khả năng điều chỉnh trị số dịng điện tác động và thời gian tác động.
Cấu tạo của aptomat:
aptomat gồm: hệ thống tiếp điểm, hệ thống dập hồ quang, các khu truyền động ngắt và các phần tử bảo vệ.
- Hệ thống tiếp điểm: gồm tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh.
Aptomat thường được chế tạo cĩ hai cặp tiếp điểm (tiếp điểm chính và tiếp điểm hồ quang).
tiếp điểm hồ quang,do đĩ bảo vệ tiếp điểm chính dẫn điện.Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan làm hư hại tiếp điểm chính.
- Hệ thống dập hồ quang:
Hệ thống này cĩ nhiệm vụ nhanh chĩng dập hồ quang khi ngắn mạch, khơng cho nĩ cháy lặp lại.
Đối với aptomat xoay chiều, buồng dập hồ quang thường cĩ cấu tạo kiểu dàn dập gồm các lá sắt non xếp thành.
- Các khu truyền động: gồm cơ cấu đĩng ngắt, cơ cấu truyền động trung gian.
- Phần tử bảo vệ: aptomat tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ hay cịn gọi là mĩc bảo vệ. Cĩ các loại:
Mĩc bảo vệ quá tải: để bảo vệ thiết bị điện khỏi quá tải. Thường dùng hệ thống điện từ và rơ le nhiệt làm mĩc bảo vệ đặt bên trong aptomat.
Mĩc bảo vệ sụt áp: thường dùng kiểu điện từ.
5.4.1.2. Tính chọn aptomat
Lựa chọn aptomat: chủ yếu dựa vào:
- Dịng điện tính tốn đi trong mạch.
- Dịng điện quá tải.
- Tính thao tác cĩ chọn lọc.
Ngồi ra việc lựa chọn aptomat cịn phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải là aptomat khơng được phép cắt khi quá tải ngắn hạn thường xảy ra trong điều kiện làm việc bình thường của thiết bị như dịng điện khởi động, dịng điện trong quá trình cơng nghệ.
Yêu cầu chung l dịng điện định mức của mĩc bảo vệ IA khơng được nhỏ hơn dịng điện tính tốn của mạch Itt
IA ≥ Itt
Theo yêu cầu thiết kế, ta chọn dịng định mức của mĩc bảo vệ bằng 125% dịng điện tính tốn của mạch.
Dịng điện tính tốn Itt của hệ thống mạng điện: ϕ ϕ 3. .cos cos . . 3 d d d U N U P I = = ⇒
⇒ 3000 5,06 3.380.0,9 d I = = (A)
Dịng điện khởi động lớn nhất: Đối với nhiều động cơ trong cùng một nhĩm nhưng khơng đồng thời khởi động:
max dm ( nm 1). dmmax
I =∑I + K − I
Với Knm: Hệ số bội suất của dịng điện khởi động động cơ, đối với động cơ rơ tơ lồng sĩc thì theo kinh nghiệm hệ số K = (4 – 8) ta chọn K = 8
Imax=5,06 + (8-1) .5,06= 40,48 (A) Dịng điện tác động của aptomat:
d 1, 2
t kd I ≥ I
Itđ ≥ 1,2 .40,48 = 48,57 (A) Chọn aptomat kiểu A3120:
Kí hiệu theo kết cấu: A3133/1
Dịng diện bảo vệ định mức: Iđm = 20 (A) Dịng điện tác động tức thời: Itt = 200 (A)
5.4.2.Tính chọn khởi động từ 5.4.2.1. Khái quát và yêu cầu
Khởi động từ là khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đĩng cắt, đảo chiều quay, bảo vệ quá tải cho động cơ điện xoay chiều ba pha lồng sĩc.
Cấu tạo của khởi động từ: gồm cơng tắc tơ, rơ le nhiệt lắp chung một hộp. Trong mạch thiết kế ta chọn khởi động từ kép cĩ hai cơng tắc tơ.
Nguyên lý làm việc: khởi động từ thực hiện đảo chiều quay của động cơ bằng cách đổi thứ tụ hai trong ba pha vào động cơ. Khởi động từ kép gồm hai cơng tăc tơ được nối liên động về điện và cĩ thể cả về cơ khí. Liên động được thực hiện nhờ các tiếp điểm thường đĩng p1 v àp2 của các cơng tắc tơ ở mạch điều
được nối liên động với nhau. Khi ấn nút khởi động thuận (KĐT) cuộn hút p1 cĩ điện đĩng các tiếp điểm thường mở, động cơ được cấp điện theo chiều thuận. Khi ấn nút khởi động nghịch (KĐN), cuộn hút p2 đĩng các tiếp điểm p2 cho phép động cơ quay theo chiều ngược lại.
Các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của khởi động từ: Động cơ điện khơng đồng bộ ba pha cĩ thể làm việc liên tục được hay khơng tuỳ thuộc đáng kể mức độ tin cậy của khởi động từ. Do đĩ khởi động từ phải đảm bảo các yêu cầu sau đây : + Tiếp điểm cĩ độ bền chịu mài mịn cao.
+ Khẳ năng đĩng, ngắt cao. + Thao tác đĩng, ngắt dứt khốt. + Tiêu thụ cơng suất ít.
+ Bảo vệ tin cậy động cơ điện khi bị quá tải lâu dài ( trường hợp này cĩ rơ le nhiệt đi kèm ).
+ Thoả mãn điều kiện khởi động của động cơ khơng đồng bộ rơ tơ lồng sĩc cĩ bội số dịng điện khởi động lớn từ 5 ÷ 7 lần dịng điện định mức.
Khởi động từ do nhà sản xuất chế tạo sẵn, nhà sản xuất khơng những chỉ cho cường độ dịng điện định mức của khởi động từ mà cịn cho cả cơng suất của cả động cơ điện mà khởi động từ cĩ thể phục vụ được ứng với các điện áp khác nhau. Đơi khi họ cịn hướng dẫn cả cơng suất lớn nhất và nhỏ nhất của động cơ điện mà khởi động từ cĩ thể làm việc được ở các điện áp định mức khác nhau.
5.4.2.2. Tính chọn khởi động từ cho động cơ diện
Ta đã chọn được động cơ cĩ các thơng số về điện như sau: Cơng suất tiêu thụ điện N = 2,034 kW
Hệ số cơng suất cosφ = 0, 90 Điện áp sử dụng U = 380V
Dịng điện định mức Iđm = 5,06 A
Để thỏa mãn điều kiện dịng điện khởi động cho động cơ thì dịng định mức của khởi động từ:
5.4.3.Tính chọn rơle nhiệt
5.4.3.1. Khái quát và yêu cầu của rơ le nhiệt
Rơ le nhiệt là loại khí cụ để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi bị quá tải, nĩ thường dùng đi kèm với khởi động từ. Nĩ được dùng ở điện áp xoay chiều cĩ thể đến 500V, tần số 50Hz. Một số kết cấu mới của nhiệt cơ dịng định mức đến 150A, cĩ thể dùng ở lưới điện một chiều, cĩ điện áp đến 440V.
Nguyên lý cấu tạo và làm việc của rơ le nhiệt
Nguyên lý chung của rơ le nhiệt là dựa trên cơ sở tác dụng nhiệt của dịng điện. Ngày nay người ta ứng dụng rộng rãi rơ le nhiệt cĩ phiến kim loại.
Nguyên lý tác dụng của loại rơ le này là dựa trên sự khác nhau về hệ số giãn nở dài của hai kim loại kép khi bị đốt nĩng. Do đĩ phần tử cơ bản của rơle nhiệt là phiến kim loại kép, cấu tạo từ hai tấm kim loại. Một tấm cĩ hệ số giãn dài bé ( thường dùng là invar cĩ thành phần 36%Ni, 64%Fe ), một tấm cĩ hệ số giãn dài lớn (thường dùng là đồng thau, hoặc thép crơm-niken). Cụ thể đồng thau cĩ hệ số giãn dài lớn gấp 20 lần invar. Hai tấm kim loại này được ghép chặt với nhau thành một phiến bằng phương pháp cán nĩng hoặc bằng phương pháp hàn.
Khi bị đốt nĩng phiến kim loại bị uốn cong về phía kim loại cĩ hệ số giãn nở bé. Sự phát nĩng là do cĩ dịng điện trực tiếp đi qua phiến hoặc gián tiếp đi qua phần tử điện trở phát nĩng đặt bao quanh phiến kim loại.
Nguyên lý hoạt động: Rơ le nhiệt gồm hai mạch điện độc lập: Mạch động lực cĩ dịng phụ tải đi qua và mạch thao tác để ngắt điện cuộn dây điều khiển. Phần tử phát nĩng được đặt nối tiếp với mạch động lực bởi các vít, và ơm lấy phiến kim loại kp. Vít cấy trên giá nhựa cách điện, dùng để điều chỉnh mức độ uốn cong gần xa của đầu tự do của phiến kim loại. Giá nhựa cách điện cĩ thể xoay quanh trục. Tuỳ theo trị số dịng điện chạy qua phần tử phát nĩng mà phiến kim
Dưới tác dụng của lo xo, địn bẩy được xoay quanh trục ngược chiều kim đồng hồ làm mở tiếp điểm động khỏi tiếp điểm tĩnh. Nút ấn để khơi phục rơ le nhiệt về vị trí ban đầu sau khi miếng kim loại kép đã được nguội trở lại.
Điều chỉnh vít đúng, rơ le nhiệt sẽ tác động khi cĩ quá tải, làm mở tiếp điểm phụ để cắt mạch các cuộn dây cơng tắc tơ, khởi động từ, làm ngắt điện và phụ tải.
Cĩ ba phương án đốt nĩng:
Đốt nĩng trực tiếp: tấm kim loại kép được đốt nĩng bằng dịng điện đi qua bản thân nĩ. Cấu tạo đơn giản nhưng khi thay đổi Iđm thì phải thay đổi phiến kim loại.
Đốt nĩng gián tiếp: tấm kim loại kép bị đốt nĩng bởi phần tử đốt nĩng khác đặt cạnh nĩ. Nhiệt lượng của phần tử đốt nĩng đặc biệt này tỏa ra gián tiếp làm phiến kim loại nĩng lên. Khi thay đổi Iđm chỉ cần thay đổi phần tử đốt nĩng, khơng cần thay đổi phiến kim loại. Khi cĩ quá tải lớn, phần tử đốt nĩng đạt nhiệt độ cao nhưng vì khơng khí truyền nhiệt kém nên phần tử kim loại bị chảy đứt trước khi phiến kim loại bị đốt nĩng.
Đốt nĩng hỗn hợp: kết hợp của hai loại đốt nĩng trên, nĩ cĩ tính ổn định nhiệt cao và cĩthể làm việc ở bội số quá tải lớn khoảng (1,2 1,5)Iđm.
5.4.3.2. Chọn rơ le nhiệt cho động cơ
Itd = (1,2 1,5)Iđm = 6,07 7,6 Chọn rơle nhiệt cĩ ký hiệu PT-1:
Số tiếp điểm thường mở:1
Phần tử phát nĩng: số phần tử cĩ thể thay đổi l67. Mức điều chỉnh là 10% đối với số từ 1 đến 19, v 5% từ 20 đến 67. Dịng điện định mức của N01 l 0,4A, của N067 l 24,2A
Thời gian tác động: 20ph ở 1,2Iđm. Trọng lượng: 0,24 kg
5.5.Hồ sơ kỹ thuật5.5.1.Động cơ ta chọn 5.5.1.Động cơ ta chọn
Cơng suất định mức trên trục động cơ: N = 3 KW Cường độ dịng điện qua mỗi dây : Iđ = 5,06 A Số vịng quay : n = 2890 v/ph
Để thỏa mãn điều kiện dịng điện khởi động cho động cơ thì dịng định mức của khởi động từ:
I kđt = (5÷7) Iđm =25,35 ÷ 35,49(A) Chọn khởi động từ LC1F115: P = 15 kW
Iđm = 115 A
5.5.2.Aptomat
Chọn aptomat kiểu A3120 Kí hiệu theo kết cấu: A3133/1
Dịng diện bảo vệ định mức: Iđm = 20 (A) Dịng điện tác động tức thời: Itt = 200 (A)
5.5.3. Khởi động từ
Chọn khởi động từ LC1F115: P = 15 kW Iđm = 115 A
5.5.4. Rơle nhiệt
Chọn role nhiệt cĩ ký hiệu PT-1 Số tiếp điểm thường mở:1
Phần tử phát nĩng: số phần tử cĩ thể thay đổi l 67. Mức điều chỉnh là 10% đối với số từ 1 đến 19, v 5% từ 20 đến 67. Dịng điện định mức của N01 l 0,4A, của N067 l 24,2A
5.6. Lựa chọn bộ nguồn dẫn động cho cầu nâng
Ta nhận thấy việc thiết kế, tính tốn cũng như chọn ra được hệ thống dẫn động cho cầu nâng là Hệ thống điện và bơm thủy lực cĩ thể lắp dặt cho cầu nâng. Tuy nhiên để gĩp phần tối ưu hĩa khơng gian sử dụng hay độ nhỏ gọn của thiết bị đồng thời giảm giá thành trong khâu lắp đặt thì ta cĩ thể lựa chọn các bộ nguồn được nhà sản xuất chế tạo thành từng cụm, trong đĩ được tích hợp sẵn Hệ thống điện và thủy lực chung.
Hiện nay trên thị trường cĩ rất nhiều chủng loại, đa dạng về cơng suất cũng như là giá thành. Qua khảo sát, tìm hiểu và dựa vào các thơng số tính tốn được của hệ thống điện và bơm thủy lực ta tiến hành lựa chọn được bộ nguồn lắp đặt cho cầu nâng là Bộ nguồn bơm điện – thủy lực 24V cĩ các thơng số phù hợp so với thiết kế.
- Cơng suất Bộ nguồn từ 0,55 kW- 3kW
- Lưu lượng riêng của bơm từ 0,5 cc/vg – 7,3 cc/vg
- Thể tích thùng dầu từ 1- 8 lít
- Bơm thủy lực, động cơ điện và thùng dầu được lắp sẵn thành 1 khối nhỏ gọn thích hợp cho việc lắp đặt cầu nâng
Hình 5.1: Sơ đồ mạch điện – thủy lực bộ nguồn 24V
1: Thùng chứa dầu thủy lực; 2: Lọc dầu; 3: Bơm thủy lực; 4: Van an tồn; 5: Van 1 chiều cĩ đường hồi dầu; 6: Van phân phối 1 chiều; 7: Lọc dầu; 8: Nút ấn Hạ; 9: Nút ấn Nâng; 10: Nguồn điện; 11: Lị xo; 12: Tiếp điểm lị xo; 13: Nắp thùng dầu;
14: Lọc dầu; 15:Van tiết lưu
CHƯƠNG VI
LẮP DỰNG VÀ VẬN HÀNH
6.1.Qui trình lắp dựng
Khi tiến hành lắp dựng thiết bị nâng phải đúng kỹ thuật, đúng qui trình và đảm bảo tính kinh tế tức là phải tiến hành nhanh chĩng khơng để day dưa kéo dài dẫn đến tốn nhiều cơng và thời gian. Vì thế khi lắp dựng phải cĩ kế hoạch cụ thể và
Qui trình lắp dựng gồm các bước:
- Chọn vị trí lắp đặt: phải chọn vị trí lắp đặt sao cho thuận tiện, hợp lý khi