1.3..3 Các hệ thống truyền động điển hình
1.3.4. Hệ thống điều khiển truyền động máy xúc ЭKΓ
a. Cấu trúc hệ thống truyền động máy xúc ЭKΓ [18]
Hình 1.3. Cấu trúc của hệ truyền động máy xúc ЭKΓ
Cấu trúc chung của hệ thống truyền động bao gồm động cơ xoay chiều 3 pha loại đồng bộ hoặc không đồng bộ, trục động cơ được gắn với trục của các máy phát điện một chiều thông qua cầu truyền động. Mỗi một máy phát tại một
thời điểm được sử dụng cung cấp điện áp một chiều cho một động cơ truyền động của máy xúc tương ứng với các cơ cấu chuyển động trong 1.3.1. Chúng tạo ra các hệ truyền động Máy phát - Động cơ (MFDC) tương ứng trên máy xúc Hình 1.3. Các cuộn kích từ của các máy phát điện được nối vào các bộ biến đổi điện áp một chiều có điều chỉnh để thực hiện điều chỉnh điện áp đầu ra của máy phát. Trên các máy xúc ЭKΓ ở Việt Nam cho đến nay thì các bộ biến đổi này thường là: Bộ biến đổi khuếch đại máy điện (hiếm); Bộ biến đổi bằng khuếch đại từ (phổ biến); Bộ chỉnh lưu Thyristor (trong các máy xúc ЭKΓ 10). Các phần ứng của máy phát điện một chiều được nối trực tiếp với phần ứng của động cơ điện một chiều. Cuộn kích từ của động cơ điện một chiều được nối với nguồn một chiều có thể thay đổi hoặc khơng thay đổi. Nguồn cấp một chiều cho cuộn kích từ máy phát và kích từ của động cơ là hai nguồn riêng biệt.[42]
b. Điều khiển truyền động máy xúc ЭKΓ điển hình [42]
Trong các hệ thống máy xúc điện ЭKΓ đang được sử dụng ở Việt Nam thì máy xúc ЭKΓ 8И là loại máy xúc có hệ truyền động điện điển hình do tính phổ biến của chúng. Ưu điểm của hệ truyền động điện trong máy xúc ЭΚΓ 8И so với máy ЭΚΓ 4,6, ЭΚΓ 5A cơ bản là: Sử dụng động cơ đồng bộ làm động cơ truyền động cho máy phát chính nên tốc độ động cơ ổn định, do đó đảm bảo được yêu cầu tốc độ máy phát, đồng thời cải thiện được một phần hệ số cơng suất của lưới điện mỏ; Có năng xuất bốc xúc lớn hơn.
Cấu trúc điều khiển của hệ truyền động máy xúc ЭKΓ 8И được thể hiện trên Hình 1.4. Hệ thống điều khiển của máy xúc với 5 cuộn dây và tay điều khiển KK (K1, K2, K3, K4, K5). Cụ thể là:
Các mũi tên trong hình vẽ từ trường có độ dịch chuyển dương được biểu thị bằng các mũi tên đặc và độ chuyển dịch âm được biểu thị bằng các mũi tên đứt nét, mũi tên đều thể hiện 2 chiều chiều bên phải thể hiện hạ, chiều bên trái thể hiện nâng.
Trên hình vẽ được chia làm 4 cuộn dây thể hiện: 1: MY(1) dịch chuyển dương
2: MY(4) hồi tiếp âm theo điện áp
3: MY(3) Hồi tiếp âm theo dịng điện tạo đặc tính mềm cho máy xúc 4: MY(2), MY(5) dịch chuyển âm và phân cực âm liên tục
Bộ khuếch đại có năm cuộn dây điều khiển, một trong các cuộn dây 5H5K tạo ra phân cực âm yếu liên tục, và cuộn dây còn lại 2H2K tạo ra các dịch chuyển khác nhau tùy thuộc vào vị trí tay điều khiển của KK.Tại vị trí 0 của bộ điều khiển, một dịch chuyển âm mạnh được đưa vào và tại các vị trí vận hành để đảm bảo dịng kích thích máy phát giảm nhanh, cũng như loại trừ tác động của khớp nối hiện tại trong phạm vi tải bình thường. Điều này giúp hệ thống nhận được phản hồi truyền động khá cứng trong khi giữ gầu, một chuyển dịch dương yếu. Một đặc điểm khác của các khối khuếch đại từ được sử dụng trên máy xúc ЭΚΓ 8И là các cuộn dây điều khiển của các bộ khuếch đại được đấu song song (Hình 1.4), cho phép điều khiển riêng từng thành phần MY ở các chế độ riêng biệt.
Hình 1.5,b thể hiện đặc tính tĩnh 1 và 2 của mỗi MY có trong khối, cũng như đặc tính tĩnh thuận nghịch З của khối đẩykéo của bộ khuếch đại từ tại vị trí khơng của bộ điều khiển. Hình 1.5,a thể hiện các đặc điểm giống nhau cho các vị trí hoạt động của bộ điều khiển. Trong đó, các điểm hoạt động A và A’ trên đặc tính tĩnh của bộ khuếch đại từ của máy xúc ЭΚΓ 8И được chọn ở phần giá trị nhỏ nhất của dòng điện ban đầu IH1 = IH2 = IHmin.
Hình 1.5. Đặc tính tĩnh của bộ khuếch đại đẩy kéo từ tính (УМЗП) tại vị trí khơng (a) và làm việc (b) của bộ điều khiển. [42]
Trên đường đặc tính tĩnh của khuếch đại từ, dòng điện đầu ra của của bộ khuếch đại thứ nhất I1(HP) lớn hơn dòng ra của bộ khuếch đại thứ hai I2 (HT). Do đó, dịng điện đi qua nửa cuộn dây kích từ máy phát theo một chiều, bằng hiệu của dòng điện I1 I2 (điểm d trên đường đặc tính).Với sự thay đổi hướng của dịng điện trong cuộn dây điều khiển MY1và MY2, dòng điện tạo thành sẽ thay đổi hướng của nó.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống TĐĐ Cơ cấu nâng / hạ gầu.
Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động điện cơ cấu nâng / hạ gầu máy xúc ЭΚΓ 8И
Máy phát điện một chiều trong sơ đồ ký hiệu là Г có mã ký hiệu là ПƎM l558k cung cấp điện cho hai động cơ dẫn động cơ cấu. Khuyếch đại từ kép ba pha (ký hiệu MU) có mã hiệu UM3P32.32A1 được dùng để điều khiển điện áp phát ra của máy phát dùng. Hai động cơ 1 chiều có ký hiệu là 1Д và 2Д có mã hiệu ДПƎ82A. Thay đổi vị trí điều khiển KK (Hình 1.4) sẽ làm thay đổi dịng kích thích máy phát và thay đổi điện áp máy phát ra trên cực máy phát, qua đó điều chỉnh tốc độ động cơ một cách tương ứng. Hai nửa cuộn dây kích thích máy phát được mắc vào hai nhánh cầu ở cửa ra của khuếch đại từ (KĐT). KĐT kép do hai KĐT đơn ghép lại có nhiệm vụ tổng hợp và khuếch đại tín hiệu điều khiển cửa ra của hai khuếch đại từ được mắc vào mạch sao cho dòng kích thích máy phát bằng hiệu hai dịng tải của hai khuếch đại từ. Mỗi động cơ 1Д, 2Д có cuộn kích độc lập là 1ДOB và 2ДOB.
Hệ thống truyền động điện cơ cấu nâng hạ gầu cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:
+ Đảm bảo tăng nhanh tốc độ và mô men ở chu kỳ đầu tiên; + Tốc độ khi hạ gầu tốt hơn tốc độ khi nâng gầu;
+ Tạo ra đặc tính cơ có dạng đặc tính kiểu máy xúc ở từng vị trí làm việc của tay điều khiển KK (Hình 1.5);
Khi tăng tải đột ngột vượt quá giá trị cực đại thì yêu cầu giảm nhanh tốc độ động cơ, tránh quá tải về cơ và điện.
a. Nguyên lý điều khiển chế độ làm việc cơ cấu nâng / hạ gầu
Chế độ làm việc của hệ thống truyền động điện cơ cấu hạ gầu chuyển động được thay đổi bởi vị trí tay điều khiển KK (Hình 1.4), Khi chuyển KK sang vị trí 1, khuếch đại từ kép MY bắt đầu được điều khiển. MY1, MY2 tạo nên sức điện động điều khiển tổng của khuếch đại từ có một dịng tải. Lúc này máy phát Г được kích thích và hai động cơ 1Д và 2Д bắt đầu khởi động trên đường đặc tính số 1 (Hình 1.7) [42].
Hình 1.7. Đặc tính điều khiển chế độ truyền động điện nâng/ hạ gầu
Chuyển tay điều khiển sang vị trí số II, III để tăng tốc độ xúc, động cơ sẽ khởi động trên các đường đặc tính số 2, số 3 tương ứng (Hình 1.7). Khi gầu xúc đầy đất đá, tay điều khiển KK được chuyển vị trí số 0 theo thứ tự ngược lại.
Các đặc điểm của hệ thống truyền động điện cơ cấu nâng hạ gầu:
+ Chế độ điều khiển khuếch đại từ là không đối xứng, hồi tiếp âm liên tục theo dịng phần ứng có tác dụng nhỏ khi dịng phần ứng khơng lớn hơn giá trị dòng điện cắt (IC). Khi dịng mạch chính lớn hơn hoặc bằng giá trị dịng điện cắt thì tác dụng hồi tiếp âm theo dòng điện là rất lớn, đảm bảo giảm nhanh tốc độ động cơ;
+ Ở vị trí số III khi điện áp máy phát đạt 500 (v) kích thích động cơ giảm xuống làm tăng tốc độ hạ gầu, rút ngắn được thời gian hạ gầu và tăng năng suất của máy;
+ Hồi tiếp liên tục theo điện áp máy phát có tác dụng ổn định tốc độ động cơ khi tải thay đổi, nâng cao độ cứng của đặc tính tĩnh và góp phần tăng cường cho quá trình khởi động hệ thống
Nhận xét: Các hệ thống điều khiển truyền động điện ở các máy xúc ЭΚΓ ở Việt Nam hiện nay là khá lạc hậu. Các bộ biến đổi dùng trong các mạch điều khiển kích từ của máy phát cồng kềnh, điều chỉnh phức tạp, thời gian đáp ứng chậm.