Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ Chơng I: Đặc điểm công nghệ và yêu cầu truyền động. I.1. Cấu tạo chung của cầu trục: Cầu trục là một loại máy trục có phần kết cấu thép (dầm dọc chính) liên kết (bắc qua) hai dầm ngang mà trên hai dầm ngang này có 4 bánh xe để di chuyển trên hai đờng ray song song đặt trên hai vai cột của nhà xởng hay trên dàn kết cấu thép. Cầu trục đợc sử dụng rất rộng rãi và tiện dụng để nâng hạ vật nâng, hàng hóa trong các nhà xởng, phân xởng cơ khí, nhà kho, bến bãi. Dầm cầu đợc gọi là dầm chính thờng có kết cấu hộp hoặc dàn, có thể có 1 hoặc 2 dầm, trên có xe con và cơ cấu di chuyển qua lại dọc theo dầm chính. Hai đầu của dầm chính liên kết hàn hoặc đinh tán với hai dầm đầu, trên mỗi dầm đầu có hai cụm bánh xe, cụm bánh xe chủ động và cum bánh xe bi động. Nhờ cơ cấu di chuyển cầu và kết hợp với cơ cấu di chuyển xe con (hoặc Palăng) mà cầu trục có thể nâng hạ đợc hàng ở bất cứ vị trí nào ở không gian phía dới mà cầu trục bao quát. Dẫn động của cầu trục có thể bằng tay hoặc dẫn động điện. Dẫn động bằng tay chủ yếu dùng trong các phân xởng sửa chữa, lắp ráp nhỏ, nâng hạ không thờng xuyên, không đòi hỏi năng suất và tốc độ cao. Cầu trục đợc chế tạo với tải trọng Q = 1ữ 500T, khẩu độ dầm chính trong khoảng 4,5ữ32m, chiều cao nâng H đến 16m, tốc độ nâng v = 2ữ 40m/ph; tốc độ di chuyển của xe con đến 60m/ph và tốc độ di chuyển của xe cầu đến 125m/ph. Để thuận lợi cho nâng hạ, thao tác và kinh tế trong nâng hạ hàng hoá, các loại cầu trục có tải trọng nâng lớn hơn 10T thờng có thêm một hoặc hai cơ cấu nâng hạ phụ, có tải trọng nhỏ hơn, cùng lắp trên xe con. Chế độ làm việc của các cơ cấu cầu trục đợc xác định từ yêu cầu của quá trình công nghệ và chức năng của cầu trục trong từng dây chuyền sản xuất. Cấu tạo và kết cấu của cầu trục rất đa dạng. Khi thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển và hệ truyền động phải phù hợp với từng loại cụ thể. Nhiệm vụ vủa cầu trục là bốc dỡ, vận chuyển hàng hoá và các trang thiết bị phục vụ cho việc sản xuất và lắp ráp. Đối với các cầu trục vận chuyển, phải đảm bảo các chỉ tiêu trong qua trính quá độ. Còn đối với cầu trục lắp ráp, phải đảm bảo quá trình mở máy êm, dải điều chỉnh tốc độ rộng, dừng chính xác đúng nơi lấy hàng và hạ hàng. Phân loại cầu trục: Theo hình dạng bộ phận nâng hạ và mục đích sử dụng: Cầu trục dùng móc tiêu chuẩn. Cầu trục dùng gầu ngoạm. Cầu trục dùng nam châm điện. Cầu trục trong luyện kim. Cầu trục có cơ cấu nâng đặc biệt Cũng có thể phân loại cầu trục theo công dụng: Cầu trục có công dụng chung: Loại này có móc treo tiêu chuẩn dùng để xếp dỡ, lắp ráp sữa chữa máy móc thiết bị. Thờng tải trọng nâng không lớn, có thể sử dụng kết hợp gầu ngoạm, nam châm điện hoặc các kìm cặp để nâng hàng, hàng khối. Loại chuyên dùng: Thờng đợc chế tạo cho một mục đích sử dụng nhất định do đó phải phù hợp yêu cầu về tải trọng nâng và các yêu cầu khác. Phân theo kết cấu: có loại một dầm và loại hai dầm chính. Cầu trục một dầm thờng dùng palăng điện hoặc palăng tay di chuyển trên cạnh dới của dầm chữ I. Loại hai dầm thờng là dầm hộp, dầm chữ I đặt song song, hoặc dầm kiểu dàn. Loại này thờng dùng cơ cấu nâng đặt trên xe con và di chuyển dọc theo dầm chính. Phân theo cách truyền động: có thể truyền động bằng tay hoặc bằng điện. Truyền động bằng tay chỉ cho các loại có tải trọng nâng bé, dùng cho lắp ráp Lê Đức Hùng TĐH3 K46 1 Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ sửa chữa. Loại chạy điện đợc điều khiển từ ca bin hoặc đợc điều khiển bằng nút bấm điều khiển từ mặt đất; trong trờng hợp này ngời điều khiển phải đi theo sự di chuyển cuả cầu trục, do vậy vận tốc di chuyển phải thích hợp. Trong điều kiện đặc biệt có thể điều khiển từ xa. 3 2 1 Hình vẽ 1.1: Cầu trục với móc cẩu hàng. Cấu tạo của cầu trục gồm 3 bộ phận chính: Xe cầu: Là một khung sắt hình chữ nhật đợc thiết kế với kết cấu chịu lực: gồm hai dầm chính chế tạo bằng thép đặt cách nhau một khoảng tơng ứng với khoảng cách bánh xe của xe con (đờng ray), bao quanh đó là một dàn khung. Hai đầu cầu đợc liên kết cơ khí với hai dầm ngang tạo thành khung hình chữ nhật trong mặt phẳng ngang. Các bánh xe của cầu trục đợc thiết kế trên các dầm ngang của khung hình chữ nhật để cho cầu trục có thể chạy dọc suốt nhà xởng một cách dễ dàng. Xe con: Là bộ phận chuyển động theo đờng ray trên xe cầu, trên đó đặt cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển cho xe con. Tuỳ theo công dụng của cầu trục mà trên xe con có một hoặc hai cơ cấu nâng. Xe con di chuyển trên xe cầu và xe cầu di chuyển dọc theo chiều dài phân xởng, nhà máy sẽ đáp ứng việc vận chuyển hàng hóa đến mọi nơi trong phân xởng, nhà máy Cơ cấu nâng hạ: cơ cấu nâng hạ của cầu trục có hai loại chính: loại dùng cho cầu trục một dầm là palăng điện hoặc palăng tay. Palăng điện hoặc palăng tay đều có khả năng di chuyển dọc theo dầm chính để nâng hạ vật. Các loại palăng này là bộ phận máy đợc chế tạo hoàn chỉnh theo tải trọng và tốc độ nâng và chế độ làm việc. Khi lựa chọn cần căn cứ vào yêu cầu và chọn thông số theo Catalog và kích thớc bao có sẵn. Đối với loại dầm thông thờng các cơ cấu nâng hạ đợc chế tạo và đặt trên xe con để có thể di chuyển dọc theo dầm chính. Loại móc để nâng hàng đã đợc bao gói thông dụng. Trên xe con có thể có từ một đến ba cơ cấu nâng; trong đó có một cơ cấu nâng chính và có thể có một đến hai cơ câu nâng phụ. Khi dùng cơ cấu gầu ngoạm thì tốc độ nâng hạ có lớn hơn loại móc treo để khi thả gầu, lỡi gầu ăn sâu vào đống vật liệu Cơ cấu phanh hãm: Phanh hãm là bộ phận không thể thiếu trong cơ cấu chính của cầu trục. Phanh dùng trong cầu trục thờng có 3 loại: Phanh guốc, phanh đĩa và phanh đai. Nguyên lý hoạt động cơ bản giống nhau. Khi động cơ của cơ cấu đóng vào lới điện thì đồng thời cuộn dây của nam châm phanh hãm cũng có điện. Lực hút của nam châm thắng lực cản của lò xo, giải phóng trục động cơ để làm việc. Khi cắt điện, cuộn dây của nam châm cũng mất điện, lực căng lò xo sẽ ép chặt má phanh vào trục động cơ, để hãm. Lê Đức Hùng TĐH3 K46 2 Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ Mô tả cơ cấu phanh đai gồm: 1. Má phanh, 2. Cuộn dây nam châm phanh (hoặc dùng động cơ bơm thuỷ lực tạo lực đóng mở); 3. Đối trọng phanh: Khi động cơ của cơ cấu đóng vào lới điện thì đồng thời nam châm điện cũng đựơc cấp điện, lực hút của nam châm sẽ sẽ nâng cánh tay đòn lên, làm cho đai phanh không ép chặt vào trục của động cơ. Khi động cơ ngừng làm việc, do tự trọng của nam châm G nc và đối trọng phanh G ph , cánh tay đòn hạ xuống và đai phanh ghì chặt động cơ. Đối với xe con cầu trục loại nặng thờng ngời ta dùng 2 phanh ở hay bên bánh để đảm bảo an toàn. Các chuyển động của hệ: Nhờ đặc điểm cấu tạo nh trên cầu trục có thể di chuyển phụ tải theo 3 phơng phủ kín mặt bằng nhà xởng. Chuyển động theo phơng thẳng đứng là chuyển động chính nhờ có cơ cấu nâng hạ đặt trên xe con. Chuyển động dọc theo phân xởng là nhờ hệ thống chuyển động đặt trên xe cầu. Chuyển động ngang theo phân xởng nhờ hệ thống truyền động trên xe con (xe trục). I.2. Đặc điểm công nghệ. Cầu trục làm việc trong môi trờng rất nặng nề nh ngoài hải cảng, các nhà máy hoá chất, xí nghiệp luyện kim v.v Làm việc ở chế độ đóng, cắt cao. Ngoài ra tuỳ vào quá trình công nghệ mà cầu trục phục vụ ta có thêm một số yêu cầu công nghệ khác nh: Cầu trục vận chuyển đợc dùng rộng rãi yêu cầu về độ chính xác không cao Cầu trục lắp ráp phần lớn đợc dùng trong các nhà máy xí nghiệp nhất là trong các nhà máy cơ khí. Nó dùng để lắp ghép các chi tiết máy móc yêu cầu làm việc của nó yêu cầu độ chính xác cao, cụ thể là quá trình mở máy phải êm, dải điều chỉnh tốc độ rộng, dừng chính xác nơi lấy trả hàng. Các khí cụ điện, thiết bị điện trong hệ thống truyền động và trang bị điện của cầu trục phải làm việc tin cậy trong điều kiện làm việc để nâng cao năng suất, an toàn trong vận hành và khai thác. Từ những đặc điểm trên, có thể đa ra những yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động và trang bị điện cho các cơ cấu của cầu trục: Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động đơn giản. Các phần tử cấu thành có độ tin cậy cao, đơn giản về cấu tạo, thay thế dễ dàng Trong các sơ đồ mạch điều khiển phải có mạch bảo vệ điện áp không, quá tải và ngắn mạch Quá trình mở máy diễn ra theo một luật đợc định sẵn. Sơ đồ điều khiển cho tng động cơ riêng biệt, độc lập Lê Đức Hùng TĐH3 K46 3 Gph 3 21 Nc Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ Có công tắc hành trình hạn chế hành trình tiến, lùi cho xe cầu, xe con, hạn chế hành trình lên của cơ cấu nâng hạ. Đảm bảo hạ hàng ở tốc độ thấp Tự động cắt nguồn cấp khi có ngời làm việc trên xe cầu. Một số yêu cầu của thiết bị điện cầu trục: 1. Điện áp làm việc của lới điện cung cấp cho cầu trục không đợc quá 500V. Hay dùng loại xoay chiều 220V, 380V, 500V. Mạng điện một chiều thờng dùng 220V, 440V. Điện áp chiếu sáng lớn nhất của cầu trục là 220V, điện áp chiếu sáng khi sữa chữa và lắp ráp không quá 36V. Cấm không dùng máy biến áp tự ngẫu cung cấp điện cho chiếu sáng sữa chữa. Cách đấu điện phải đảm bảo sao cho khi cầu trục mất điện thì nguồn sáng vẫn đợc duy trì. 2. Thiết bị bảo vệ: Cầu trục phải đợc bảo vệ chống ngắn mạch và chống quá tải bằng rơ-le quá dòng điện, không đợc dùng cầu chì và ro-le nhiệt để bảo vệ cho động cơ cầu trục. Mặt khác để tránh các động cơ tự mở máy khi điện áp đợc phục hồi, ngời ta dùng thiết bị bảo vệ điện áp không. 3. Hạn chế hành trình: các cơ cấu chuyển động riêng đặc biệt của cầu trục cần phải có các cơ cấu hành trình và điểm cuối để hạn chế chuyển động của nó. ở cơ cấu nâng tải, chỉ hạn chế hành trình lên mà không hạn chế hành trình xuống. Đối với xe lớn và xe nhỏ phải có công tắc hành trình để hạn chế chuyển động của cơ cấu cả hai hớng. Riêng các xe nhỏ, nếu tốc độ chuyển động nhỏ hơn 30 m/ph thì có thể dùng lá chắn cơ khí để hạn chế chuyển động thay cho thiết bị điện. Nếu trên cùng một hệ thống đờng ray có 2 cầu trục làm việc hoặc trên cùng một xe lớn có 2 xe con làm việc thì phải đặt công tắc hành trình không cho các xe chuyển động lại gần nhau dới 1m. 4. Để đảm bảo an toàn cho ngời lái, trên các bậc thang và nắp buồng lái, ngời ta còn đặt các tiếp điểm bảo vệ, các tiếp điểm này mở ra khi có ngời đang đi trên cầu thang hay cửa buồng lái cha đợc đóng kín. Ngoài ra còn một thiết bị nh vậy ở hộp Aptomat đặt ở dới đất. Khi làm việc thì aptomat đóng và aptomat mở ra thì cầu trục ngng làm việc. 5. Vấn đề phanh hãm: các bộ phận chuyển động của cầu trục phải có bộ phận phanh hãm. 6. Trong cầu trục các dây dẫn điện phải là dây đồng và tiết diện tối thiểu phải là 2,5 mm 2 , chất cách điện phải đạt đến cấp điện áp trên 500V. Những nơi có khả năng gây ra xây xát dầu mỡ bám vào thì phải đặt dây dẫn vào trong ống hay trong lới bảo vệ. Có thể đặt các dây dẫn của nhiều mạch điện khác nhau trong 1 ống nhng phải chú ý ký hiệu rõ ràng tránh nhầm lẫn khi tháo lắp và sửa chữa. 7. Về cách điện: Điện trở cách điện giữa các dây dẫn và giữa dây dẫn và phần không mang điện của cầu trục phải đảm bảo 1000, ở nơi môi trờng ẩm ớt thì độ cách điện phải đảm bảo là 44000 ở cấp điện áp 220V, 19000 ở cấp điện áp 380V, 250000 ở cấp điện áp 500V. Vỏ kim loại của tất cả các thiết bị phải nối với phần kim loại của cầu trục và thông qua hệ thống đờng ray và nối xuống hệ thống tiếp đất của phân xởng. ở buồng lái phải rải thảm cao su tránh giật điện cho ngời lái. 8. Các cầu trục làm việc ở những nơi có khả năng cháy nổpahỉ dùng các thiết bị chống nổ. Để cung cấp điịen cho xe lớn, xe nhỏ và móc cẩu, ngời ta không dùng thanh trợt mà dùng dây mềm có bọc cao su cách điện. Phải bố trí dây sao cho tránh xây xát khi cầu trục làm việc. I.3. Yêu cầu truyền động: a. Đặc tính tải: Động cơ cho truyền động xe con làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Một chu kì của xe con có thể gồm các giai đoạn sau: .Chuyển động ngợc không tải. .Nghỉ. .Chuyển động thuận có tải. .Nghỉ. Lê Đức Hùng TĐH3 K46 4 Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ Trên hình vẽ là giản đồ phụ tải của cơ cấu nâng hạ với thời gian mở máy và thời gian phanh coi nh bằng 0. Trong đó: t 1 : Thời gian nghỉ t 2 : thời gian chuyển động không tải t 3 : thời gian nghỉ t 4 : thời gian chuyển động có tải Qua giản đồ phụ tải ta thấy đây là phụ tải ngắn hạn lặp lại biến đổi. Động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại với yêu cầu có đảo chiều. b. Yêu cầu về khởi động và hãm truyền động Khởi động êm và hãm chính xác. c. Yêu cầu về hàm và dừng khẩn cấp Sử dụng phanh hãm để hạn chế tốc độ khi chuẩn bị dừng và khi mất điện phanh hãm phải dừng truyền động ở hiện trạng tránh rơi tự do. Dừng chính xác tại nơi lấy và trả tải. d. Độ chính xác. Dải điều chỉnh tốc độ 1 100 05,0 5 min max === D e. Những yêu cầu khác. Vấn đề tính chọn công suất động cơ. Đảm bảo chiều quay Khi làm việc với thời gian đóng máy cho trớc động cơ không bị đốt nóng quá mức. Công suất động cơ cần phải đủ để đảm bảo thời gian khởi động trong quy định Việc tăng công suất động cơ lên quá lớn cũng không cho phép do: Khi P có khả năng làm tăng gia tốc cầu trục (cơ cấu nâng hạ) có thể dẫn tới đứt dây treo hay tải bị dật mạnh. Tăng vốn đầu t ban đầu. Phải thiết kế để cơ cấu làm việc an toàn ở chế độ nặng nề nhất. Các thiết bị cầu trục phải đảm bảo làm việc an toàn ở điện áp bằng 85% điện áp định mức. Lê Đức Hùng TĐH3 K46 5 t1 t2 t3 t4 M Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ Khi không có tải trọng (không tải) mô men của động cơ không vợt quá (15ữ20)% M đm , đối với cơ cấu nâng của cầu trục gầu ngoạm đạt tới 50% M đm , đối với động cơ di chuyển xe con bằng (50ữ55)%.M đm . M/M đm 1 2 3 0,2 0,4 0,6 0,8 Hình 1.2 Quan hệ giữa mô men và tải. 1- động cơ di chuyển xe cầu 2- động cơ di chuyển xe con 3- động cơ nâng - hạ. Chơng II: Chọn phơng án truyền động II.1. Giới thiệu các ph ơng án truyền động. 1. Hệ truyền động động cơ xoay chiều điều chỉnh tần số. Giới thiệu động cơ không đồng bộ: Động cơ không đồng bộ có hai loại là rôto kiểu dây cuốn và loại rôto lồng sóc: loại rôto dây cuốn có rôto giống nh dây cuốn Stato. Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thờng dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp vì bớt đợc những dây đầu nối, kết cấu dây trên rôto chặt chẽ. Trong máy điện cỡ nhỏ thờng dùng dây quấn đồng tâm một lớp. Dây quấn ba pha của rôto thờng đấu hình sao, còn ba đầu kia đợc nối vào vành trợt thờng làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài. Đặc điểm của loại động cơ này là có thể thông qua chổi than để đa điện trở phụ hay s.đ.đ phụ vào mạch điện rôto để cải thiện tính năng mở máy hay điều chỉnh tốc độ hay cải thiện hệ số công suất của máy. Khi máy làm việc bình thờng dây quấn rôto đợc nối ngắn mạch. Thứ hai là loại rôto lồng sóc: kết cấu của loại này trong mỗi rãnh của lõi sắt rôto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt và đợc nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng mà ngời ta quen gọi là lồng sóc. Dây cuốn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt. Để cải thiện tính năng mở máy, trong máy công suất tơng đối lớn, rãnh rôto có thể làm thành dạng rãnh sâu hoặc làm thành hai rãnh lồng sóc hay còn gọi là lồng sóc kép. Trong máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôto thờng đợc làm chéo đi một góc so với tâm trục. Phạm vi ứng dụng: ứng dụng chủ yếu của máy điện không đồng bộ là làm động cơ điện. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, gí thành hạ nên động cơ không đồng bộ đợc dùng rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến hàng nghìn kilôoat. Trong công nghiệp thờng dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho Lê Đức Hùng TĐH3 K46 6 G/G đm 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 §å ¸n m«n häc Tỉng hỵp hƯ ®iƯn c¬ m¸y c¸n thÐp lo¹i võa vµ nhá, ®éng lùc cho c¸c m¸y c«ng cơ ë c¸c nhµ m¸y c«ng nghiƯp nhĐ, v.v…Trong hÇm má dïng lµm m¸y têi hay qu¹t giã. Trong n«ng nghiƯp lµm m¸y b¬m hay m¸y gia c«ng n«ng s¶n phÈm. Trong cc sèng hµng ngµy, m¸y ®iƯn kh«ng ®ång bé còng dÇn dÇn chiÕn mét vÞ trÝ quan träng: qu¹t giã, m¸y quay ®Üa, ®éng c¬ trong tđ l¹nh, v.v…Tãm l¹i, theo sù ph¸t triĨn cđa nỊn s¶n xt ®iƯn khÝ hãa, tù ®éng hãa cµ sinh ho¹t hµng ngµy, ph¹m vi øng dơngcđa m¸y ®iƯn kh«ng ®ång bé ngµy cµng réng r·i. Tuy nhiªn, m¸y ®iƯn kh«ng ®ång bé cã nh÷ng nhỵc ®iĨm nh: cosϕ cđa m¸y kh«ng cao, ®Ỉc tÝnh ®iỊu chØnh tèc ®é kh«ng tèt nªn øng dơng cđa m¸y kh«ng ®ång bé cã phÇn bÞ h¹n chÕ. C¸c hƯ thèng ®iỊu chØnh tèc ®é ®éng c¬ xoay chiỊu cã yªu cÇu cao vỊ d¶i ®iỊu chØnh vµ tÝnh chÊt ®éng häc chØ cã thĨ thùc hiƯn ®ỵc víi c¸c bé biÕn tÇn. C¸c hƯ nµy sư dơng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to lång sãc cã kÕt cÊu v÷ng ch¾c vµ ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh rỴ, cã thĨ lµm viƯc ë mäi m«i trêng. Nhỵc ®iĨm cđa hƯ lµ m¹ch ®iỊu khiĨn rÊt phøc t¹p. P[kW] t[năm] t[năm] P[kW] Giá thành truyền động một chiều Giá thành truyền động tần số Giá thành phần điều khiển Giá thành động cơ Giá thành phần điều khiển Giá thành động cơ H×nh 2.1: BiĨu ®å so s¸nh kinh tÕ. Nh vËy ta thÊy khi ®éng c¬ cã c«ng st cµng lín th× ph¬ng ph¸p ®iỊu chØnh tÇn sè cµng tá ra cã nhiỊu u ®iĨm, nÕu kh«ng yªu cÇu ®é ®iỊu chØnh qu¸ kh¾t khe th× cã thĨ sư dơng kh«ng ®ång bé trong nh÷ng hƯ cã c«ng st lín. Tïy theo yªu cÇu kü tht – kinh tÕ mµ chia ra c¸c bé biÕn ®ỉi sau. BiÕn tÇn trùc tiÕp: lµ biÕn tÇn cã tÇn sè ra lu«n nhá h¬n tÇn sè líi f 1 ; f s =(0÷0,5)f 1 ., thêng dïng cho trun ®éng c«ng st lín. BiÕn tÇn gi¸n tiÕp ngn ¸p: thêng dïng cho trun ®éng nhiỊu ®éng c¬. §íi víi biÕn tÇn ngn ¸p yªu cÇu chÊt lỵng cao thêng dïng c¸c biÕn tÇn cã ®iỊu chÕ ®é réng xung. BiÕn tÇn cã nghÞch lu ®éc lËp ngn dßng: thÝch hỵp cho trun ®éng cã ®¶o chiỊu, c«ng st ®éng c¬ lín. 1.1. Lt ®iỊu chØnh gi÷ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i kh«ng ®ỉi: Khi trun ®éng ỉn ®Þnh th×: .)()( 2/12/1 xx odm o fsdm fs Usdm Us ++ == ω ω Lª §øc Hïng – T§H3 – K46 7 Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ Wủm W Wo W M Mủm Mthủm Mth M 1.2. Luật điều chỉnh từ thông không đổi: const odm Usdm o Us s === . Is/Isdm Ws Wsth0 Quan hệ Is(w s ) khi từ thông s =const. 2. Hệ truyền động động cơ xoay chiều dùng pp xung điện trở roto: Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch rôto thì mômen tới hạn của động cơ KĐB không thay đổi và độ trợt tới hạn thì tỷ lệ bậc nhất với điện trở. Nếu coi đoạn đặc tính làm việc của động cơ KĐB tức là đoạn có độ trợt từ s = 0 tới s = s th là thẳng thì khi điều chỉnh điện trở ta có thể viết: rd R r R i ss . = Trong đó: s là độ trợt khi điện trở mạch rôto là Rr si là độ trợt khi điện trở mạch roto là Rrd Biểu thức mômen đợc tính nh sau: i s rd R r I M ì = . 2 .3 Nếu giữ dòng điện rôto không đổi thì mômen cũng không đổi và phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Vì thế mà có thể ứng dụng phơng pháp điều chỉnh điện trở mạch rôto cho truyền động có mômen tải không đổi. Lê Đức Hùng TĐH3 K46 8 Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ Ur ẹK T1 T2 V0 R0 id C L1 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý. Mạch điều khiển gồm điện trở R 0 nối song song với khoá bán dẫn T 1 . Khóa T 1 sẽ đợc đóng ngắt một cách chu kỳ để điều chỉnh giá trị điện trở trung bình của toàn mạch. Khi T 1 đóng điện trở R 0 bị loại ra khỏi mạch dòng điện rôto tăng lên. Khi T 1 ngắt điện trở Ro lại đợc đa vào mạch, dòng điện rôto lại giảm xuống. Với tần số đóng cắt nhất định, nhờ có điện cảm L mà dòng điện rôto coi nh không đổi và có một giá trị điện trở tơng đơng R e trong mạch. Thời gian ngắt: t n = T-t đ . Nếu điều chỉnh trơn tỉ số giữa thời gian đóng và thời gian ngắt ta điều chỉnh trơn giá trị điện trở trong mạch rôto: Re Ro T td Ro tntd td Ro == + = Điện trở tơng đơng R e trong mạch 1 chiều tính đổi về mạch xoay chiều ba pha ở rôto theo qui tắc bảo toàn công suất. Tổn hao trong mạch rôto theo hinh 2.2 là: ).2.( 2 erdd RRIP += (2-1) Tổn hao khi mạch rôto nối ba điịen trở phụ R f vào mạch rôto là: ).(.3 2 frdr RRIP += (2-2) Cơ sở để tính tổn hao công suất là nh nhau. (2-1) =(2-2) Khi dùng chỉnh lu cầu ba pha (Id 2 =1,5.Ir 2 ) thì điện trở tính đổi là: 2 0 2 1 R e R f R ì=ì= Khi có điện trở tính đổi, dễ dàng dựng dợc đặc tính cơ theo phơng pháp thông thờng, họ đặc tính cơ này quét kín phần mặt phẳng giới hạn bởi đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ có điện trở phụ R f = 0,5.R 0 . Lê Đức Hùng TĐH3 K46 9 Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ p=1 p=0 w1 M Để mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ và mômen có thể nối tiếp điện trở R 0 với một tụ điện C có điện dung đủ lớn. 3. Hệ truyền động chỉnh l u - động cơ điện một chiều: A. Giới thiệu động cơ điện một chiều: Động cơ điện một chiều đợc dùng rất phổ biến trong công nghiệp, giao thông vận tải và nói chung ở những thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi rộng (máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện). Phân loại động cơ đuện một chiều đợc phân loại theo cách kích thích từ, thành các động cơ điện kích thích độc lập, kích thích song song, kích thích nối tiếp và kích thích hỗn hợp. Trên thực tế, đặc tính của động cơ điện kích thích độc lập và kích thích song song hầu nh giống nhau, nhng khi cần công suất lớn ngời ta thờng dùng động cơ điện kích thích độc lập để điều chỉnh dòng điện kích thích dợc thuận lợi và kinh tế hơn, mạec dù loại động cơ này đòi hỏi có thêm nguồn điện phụ bên ngoài. Ngoài ra, khác với ở trờng hợp máy phát kích thích nối tiếp, động cơ điện kích thích nối tiếp đợc dùng rất nhiều, chủ yếu trong ngành kéo tải bằng điện. B. Các loại động cơ điện một chiều: B.1.Động có điện một chiều kích từ độc lập: I E -+ Ukt Ckt Rf Rkt Uu Từ sơ đồ cấu trúc ta có: U = E + (R + R f ).I Trong đó: U điện áp phần ứng E sức điện động phần ứng R - điện trở của mạch phần ứng R f - điện trở phụ của mạch phần ứng I dòng điện mạch phần ứng Với: R = r +r cf + r b +r ct. Trong đó: r - điện trở cuộn dây phần ứng Lê Đức Hùng TĐH3 K46 10 [...]... a ¶nh hëng cđa ®iƯn trë phÇn øng Gi¶ thiÕt U=U®m=const vµ φ=φ®m=const Khi ®ã ta cã: ω0 = Uu ( Kφ ) 2 = const ; β = = var Kφ dm R + Rf Wo TN Rf1 Rf2 Rf3 Rf4 M øng dơng: H¹n chÕ dßng ®iƯn vµ ®iỊu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ë phÝa díi tèc ®é c¬ b¶n b ¶nh hëng cđa ®iƯn ¸p phÇn øng Gi¶ thiÕt R=const vµ φ=φ®m=const Khi ®ã ta cã: ω 0 = 2 Ux = var ; β = ( Kφ ) = const Kφ dm Ru Wo Wo1 Wo2 Wo3 Wo4 TN Udm U1 U2 U3... ®éng dïng mét bé biÕn ®ỉi cÊp cho phÇn øng vµ ®¶o chiỊu quay b»ng ®¶o chiỊu dßng kÝch tõ: dïng cho c«ng st lín rÊt Ýt ®¶o chiỊu .Trun ®éng dïng mét bé biÕn ®ỉi cÊp cho phÇn øng vµ ®¶o chiỊu quay b»ng c«ng t¾c t¬ chun m¹ch ë phÇn øng (tõ th«ng gi÷ kh«ng ®ỉi): dïng cho c«ng st nhá, tÇn sè ®¶o chiỊu thÊp .Trun ®éng dïng hai bé biÕn ®ỉi cÊp cho phÇn øng ®iỊu khiĨn riªng: dïng cho mäi d¶i c«ng st cã tÇn sè... c«ng st ®éng c¬: Yªu cÇu thiÕt kÕ cđa ®å ¸n: Lª §øc Hïng – T§H3 – K46 18 §å ¸n m«n häc Tỉng hỵp hƯ ®iƯn c¬ ThiÕt kÕ hƯ trun ®éng cho xe con cÇu trơc C¸c th«ng sè kÜ tht : Träng lỵng xe: 0,5 [tÊn] T¶i träng ®Þnh møc: 100 [tÊn] Tèc ®é di chun v: 0,05 ÷ 5 [m/s] §êng kÝnh b¸nh xe cÇu: 0,35 [m/s] HiƯu st c¬ cÊu η: 0,82 Tû sè trun i: 18 Lùc c¶n ®Þnh møc khi t¶i ®Þnh møc Fco = 4000 [N] Lùc c¶n ®Þnh møc khi... ®Ỉt lªn van lùc, phï hỵp nhÊt cho mơc ®Ých nµy lµ dïng biÕn ¸p Dïng biÕn ¸p kh«ng nh÷ng cho phÐp tháa m·n yªu cÇu trªn mµ cßn ®¹t thªm hai mơc tiªu quan träng: Chun ®ỉi ®iƯn ¸p lùc thêng cã gi¸ trÞ cao sang gi¸ trÞ phï hỵp víi m¹ch ®iỊu khiĨn thêng lµ ®iƯn thÊp .C¸ch ly hoµn toµn vỊ ®iƯn gi÷a m¹ch ®iỊu khiĨn víi m¹ch lùc §iỊu nµy ®¶m b¶o an toµn cho ngêi sư dơng còng nh cho c¸c linh kiƯn ®iỊu khiĨn... vèn ®Çu t lín nªn ta kh«ng xÐt ë ®©y Qua ph©n tÝch trªn ta chän hƯ trun ®éng dïng mét bé biÕn ®ỉi cÊp cho phÇn øng, ®¶o chiỊu b»ng c«ngt¾ct¬: T1 T3 T4 T5 T T2 T6 N N T I L R Ho¹t ®éng: khi Ên nót më m¸y, c«ng t¾c t¬ T cã ®iƯn, tiÕp ®iĨm T trªn m¹ch lùc ®ãng l¹i vµ ®éng c¬ quay thn HÕt hµnh tr×nh thn, xe con t¸c ®éng vµo c«ng t¾c hµnh tr×nh (hc do ®iỊu khiĨn) lµm c«ng t¾c t¬ T mÊt ®iƯn vµ c«ng t¾c t¬ N... chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu: §iỊu chØnh ®iƯn ¸p phÇn øng ®éng c¬ .§iỊu chØnh ®iƯn ¸p cÊp cho m¹ch kÝch tõ ®éng c¬ CÊu tróc phÇn lùc cđa hƯ trun ®éng ®iỊu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu bao giê còng cÇn cã bé biÕn ®ỉi C¸c bé biÕn ®ỉi nµy cÊp cho m¹ch phÇn øng ®éng c¬ hc m¹ch kÝch tõ ®éng c¬ Cho ®Õn nay trong c«ng nghiƯp sư dơng bèn lo¹i bé biÕn ®ỉi chÝnh: Bé biÕn ®ỉi m¸y ®iƯn gåm: ®éng... hµng lµ: t02=150(s) 1 Chän ®éng c¬: TÝnh to¸n chän ®éng c¬ theo c¸c bíc sau: Thêi gian ®Ĩ xe con ch¹y hÕt chiỊu dµi ph©n xëng lµ: t= l 15 = = 300( s ) v 0,05 a Trong trêng hỵp mang t¶i: Lùc c¶n ®Ỉt vµo cỉ trơc lµ: Fct = (Go + G ).µ Rct Rb F1ct = (0,5 + 100).1000.0,02 2,5 = 287,14( N ) 17,5 Tỉng lùc ®Ỉt lªn b¸nh xe lµ: F1 = 1,4.( Fco + F1ct ) = 1,4.(4000 + 287,14) = 6001.99( N ) C«ng st ®éng c¬ khi t¶i... tx=100(µs), Lª §øc Hïng – T§H3 – K46 20 §å ¸n m«n häc Tỉng hỵp hƯ ®iƯn c¬ 2 Chän c¸nh t¶n nhiƯt cho Thyristor: Khi lµm viƯc víi dßng ®iƯn, dßng ch¹y qua van g©y ra tỉn hao c«ng st ∆P, tỉn hao nµy sinh ra nhiƯt ®èt nãng van b¸n dÉn MỈt kh¸c van b¸n dÉn chØ ®ỵc phÐp lµm viƯc díi nhiƯt ®é cho phÐp Tcp nµo ®ã, nÕu qu¸ nhiƯt ®é cho phÐp th× c¸c van b¸n dÉn sÏ bÞ chäc thđng vỊ nhiƯt, ta ph¶i chän vµ thiÕt kÕ hƯ thèng... 97( vòng) ∆β.Sba 0,2.0,251.10 −4 w2 = w1 = 48( vòng) k ba 4 Kh©u ph¸t xung chïm: §Ĩ gi¶m c«ng st cho tÇng khuch ®¹i vµ t¨ng sè lỵng xung kÝch më, nh»m ®¶m b¶o cho Thyristor lµm viƯc mét c¸ch ch¾c ch¾n, ngêi ta thêng ph¸t xung chïm ®Ĩ ®iỊu khiĨn më c¸c Thyristor D¹ng xung chïm lµ d¹ng th«ng dơng nhÊt v× cho phÐp më van tèt trong mäi trêng hỵp: víi mäi d¹ng t¶i vµ nhiỊu s¬ ®å chØnh lu kh¸c nhau Xung... vµo m¹ch r«to ®èi víi ®éng c¬ r«to qn d©y) .¶nh hëng cđa suy gi¶m ®iƯn ¸p líi cÊp cho ®éng c¬ .¶nh hëng cđa thay ®ỉi tÇn sè líi cÊp cho ®éng c¬ fv Lª §øc Hïng – T§H3 – K46 13 §å ¸n m«n häc Tỉng hỵp hƯ ®iƯn c¬ B.3.§éng c¬ ®iƯn mét chiỊu kÝch tõ hçn hỵp: §éng c¬ ®iƯn mét chiỊu kÝch thÝch hçn hỵp cã thĨ ®ỵc chÕ t¹o sao cho t¸c dơng cđa c¸c d©y qn kÝch thÝch song song vµ nèi tiÕp hc lµ bï nhau, hc lµ ngỵc . Quan hệ giữa mô men và tải. 1- động cơ di chuyển xe cầu 2- động cơ di chuyển xe con 3- động cơ nâng - hạ. Chơng II: Chọn phơng án truyền động II.1. Giới thiệu các ph ơng án truyền động. 1. Hệ truyền. hợp hệ điện cơ Thiết kế hệ truyền động cho xe con cầu trục. Các thông số kĩ thuật : Trọng lợng xe: 0,5 [tấn] Tải trọng định mức: 100 [tấn] Tốc độ di chuyển v: 0,05 ữ 5 [m/s] Đờng kính bánh xe cầu: . đặt cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển cho xe con. Tuỳ theo công dụng của cầu trục mà trên xe con có một hoặc hai cơ cấu nâng. Xe con di chuyển trên xe cầu và xe cầu di chuyển dọc theo chiều dài phân