Đề tài Thiết kế hệ truyền động của xe cầu
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
MỤC LỤC
MỤC LỤC ..................................................................................................................2
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................4
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MÁY NÂNG – VẬN CHUYỂN...................................8
I. Lý thuyết chung máy nâng hạ - vận chuyển ...................................................5
II. Đặc điểm của hệ truyền động của xe cầu.......................................................7
PHẦN II: THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG CỦA XE CẦU .................................13
CHƯƠNG I : TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT TRUYỀN ĐỘNG ỨNG DỤNG
CHO TRUYỀN ĐỘNG CỦA XE CẦU.............................................................13
CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG CHO CƠ CẤU
XE CẦU CỦA CẦU TRỤC................................................................................21
CHƯƠNG III: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐỘNG LỰC......................31
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN................57
CHƯƠNG V: XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG.........71
CHƯƠNG VI: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ THUYẾT MINH SƠ
ĐỒ.........................................................................................................................90
KẾTLUẬN…………………………………………………………………………91
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................92
Đồ án môn học
Trang:
6
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC VÀ CẦU TRỤC PHÂN XƯỞNG
I. Lý thuyết chung máy nâng hạ, vận chuyển:
1. Khái niệm chung:
Sự phát triển kinh tế của mỗi nước phụ thuộc rất nhiều vào mức độ cơ giới
hoá và tự động hoá các quá trình sản xuất. Trong quá trình sản xuất máy nâng hạ
vận chuyển đóng vai trò khá quan trọng. Máy nâng, vận chuyển là cầu nối giữa các
hạng mục công trình sản xuất riêng biệt, giữa các phân xưởng trong một nhà máy,
giữa các máy công tác trong một dây chuyền sản xuất. Máy nâng vận chuyển được
dùng rất phổ biến trong công nghiệp, xây dựng, giao thông... Trong nhóm máy vận
chuyển thì cầu trục là một thiết bị vận chuyển điển hình.
Trong cầu trục có 3 chuyển động:
- Chuyển động của xe cầu theo phương ngang (xe cầu đi dọc theo phân
xưởng).
- Chuyển động của xe con theo phương ngang (xe con di chuyển trên xe cầu
theo chiều ngang phân xưởng)
- Cơ cấu nâng hạ được bố trí trên xe con và nó được chuyển động theo
phương thẳng đứng (thực hiện nâng hạ tải trọng).
2. Phân loại máy nâng - vận chuyển:
Phụ thuộc vào đặc điểm hàng hoá cần vận chuyển, kích thước, số lượng và
phương vận chuyển mà các máy nâng, vận chuyển rất đa dạng. Việc phân loại một
cách hoàn hảo các máy nâng, vận chuyển rất khó khăn.
Có thể phân loại các máy nâng, vận chuyển theo các đặc điểm sau:
- Theo phương vận chuyển hàng hoá:
+ Theo phương thẳng đứng: thang máy, máy nâng
+ Theo phương nằm ngang: băng chuyền, băng tải
+ Theo mặt phẳng nghiêng: xe kíp, thang chuyền, băng tải
+ Theo các phương kết hợp: cầu trục, cần trục, cầu trục cảng, máy xúc...
- Theo cấu tạo của cơ cấu di chuyển:
+ Máy nâng, vận chuyển đặt cố định: thang máy, máy nâng, thang chuyền,
băng tải, băng chuyền...
+ Di chuyển tịnh tiến: cầu trục cảng, cần cẩu con dê, các loại cần trục, cầu
trục...
+ Di chuyển quay với một góc quay giới hạn: cần cẩu tháp, máy xúc ...
Đồ án môn học
Trang:
7
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
- Theo cơ cấu bốc hàng:
+ Cơ cấu bốc hàng là thùng, cabin, gầu treo...
+ Dùng móc, xích treo, băng
+ Cơ cấu bốc hàng bằng nam châm điện
- Theo chế độ làm việc:
+ Chế độ dài hạn: băng tải, băng chuyền, thang chuyền
+ Chế độ ngắn hạn lặp lại: máy xúc, thang máy, cần trục...
3. Đặc điểm đặc trưng cho chế độ làm việc của hệ truyền động điện máy
nâng, vận chuyển.
Máy nâng, vận chuyển thường được lắp đặt trong nhà xưởng hoặc để ngoài
trời. Môi trường làm việc của các máy nâng, vận chuyển rất nặng nề, đặc biệt là
ngoài hải cảng, các nhà máy hoá chất, các xí nghiệp luyện kim...
Các khí cụ, thiết bị điện trong hệ thống truyền động và trang bi điện của các
máy nâng, vân chuyển phải làm việc tin cậy trong mọi điều kiện nghiệt ngã của môi
trường, nhằm nâng cao năng suất, an toàn trong vận hành và khai thác.
* Đối với hệ truyền động điện cho băng truyền và băng tải phải đảm bảo
khởi động động cơ truyền động khi đầy tải; đặc biệt là vào mùa đông khi nhiệt độ
môi trường giảm làm tăng mômen ma sát trong các ổ đỡ dẫn đến làm tăng đáng kể
mômen cản tĩnh Mc.
Trên hình 1.3 biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa mômen cản tĩnh và tốc
độ động cơ: Mc = f( )
Trên đồ thị ta thấy:
M
Khi = 0, Mc lớn hơn (2 2,5)Mc ứng
với tốc độ định mức thay đổi
đối với cơ cấu nâng - hạ, mômen theo
* Động cơ truyền động cầu trục nhất là
tải trọng rất rõ rệt.
Khi không có tải trọng
(không tải) mô men của động
0
cơ không vượt quá (15 25)%Mđm
Đối với cơ cấu nâng của cần trục gầu
ngoạm đạt tới 50%Mđm
Hình 1.1: quan hệ Mc=f
Đối với động cơ di chuyển xe khi động cơ không tải cầu bằng (50
55)%Mđm
Đồ án môn học
Trang:
8
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
Trong các hệ truyền động các cơ cấu của máy nâng, vận chuyển yêu cầu quá
trình tăng tốc và giảm tốc xảy ra phải êm, đặc biệt là đối với thang máy và thang
chuyên chở khách. Bởi vậy mômen động trong quá trình quá độ phải được hạn chế
theo yêu cầu của kĩ thuật an toàn.
Năng suất của máy nâng, vận chuyển quyết định bởi hai yếu tố: tải trọng của
thiết bị và số chu kỳ bốc, xúc trong một giờ. Số lượng hàng hoá bốc xúc trong mỗi
một chu kỳ không giống nhau và nhỏ hơn trọng tải định mức, động cho nên phụ tải
đối với cơ chỉ đạt (60
70)% công suất định mức động cơ.
Do điều kiện làm việc của máy nâng, vận chuyển nặng nề, thường xuyên làm
việc trong chế độ quá tải (đặc biệt là máy xúc) nên các máy nâng, vận chuyển được
chế tạo có độ bền cơ khí cao, khả năng chịu quá tải lớn
Xe cầu có thể chạy trên các đường ray đặt trên cao dọc theo nhà xưởng, còn xe
con có thể chạy dọc theo dầm cầu.
Vì vậy mà cầu trục có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kỳ
điểm nào trong không gian của nhà xưởng.
II. Đặc điểm của hệ truyền động cầu trục và cầu trục phân xưởng:
* Mômen cản trên trục động cơ là: Tổng hợp của hai mômen thành phần
- Mômen do ma sát gây ra luôn chống lại chuyển động quay của đông cơ.
- Mômen do tải trọng sinh ra sẽ chống lại hoặc hỗ trợ chuyển động quay của
động cơ tuỳ thuộc vào lúc tải trọng đi lên hay đi xuống.
* Tính chất của phụ tải là làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
* Chu kỳ làm việc của cơ cấu:
- Di chuyển không tải
- Di chuyển khi mang tải.
(Giữa các giai đoạn có thời gian nghỉ).
1. Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ:
Đồ án môn học
Trang:
9
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
2. Hệ số tiếp điện tương đối TĐ%:
Khi tính toán hệ số tiếp điện tương đối chúng ta bỏ qua thời gian hãm và thời
gian mở máy.
Thời gian toàn bộ một chu kỳ làm việc của cơ cấu nâng hạ có thể được tính
theo năng suất Q và tải trọng định mức Gđm:
3600.Gdm
Tck
s
Q
Trong đó: Q
: năng suất bốc giỡ hàng hoá
N / h
Gdm : tải trọng nâng hạ định mức
N
Thời gian làm việc khi nâng, hạ được xác định từ chiều cao vận tốc nâng hạ.
Hệ số tiếp điện tương đối:
Tlv
TĐ% =
.100%
Tck
Tlv : Thời gian làm việc của 1 chu kỳ xác định theo điều kiện làm việc cụ
thể của cơ cấu.
3. Chọn sơ bộ công suất động cơ:
* Xây dựng đồ thị phụ tải:
* Tính mômen trung bình hoặc mômen đẳng trị:
- Mômen trung bình được xác định theo công thức:
M .t
k
i
i
Mtb =
Tck
- Mômen đẳng trị được xác định theo công thức:
Đồ án môn học
Trang:
10
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
n
M 2t
i
i
i1
Mđt =
Tck
Trong đó:
Mi
: Trị số mômen ứng với khoảng thời gian ti
1,3 Hệ số dự trữ phụ thuộc vào mức độ nhấp nhô
k = 1,2
của đồ thị phụ tải, tần số mở máy, hãm máy.
Điều kiện chọn công suất động cơ:
Mdm
Mtb , Mdm
Mđt
Kiểm nghiệm:
* Xây dựng biểu đồ phụ tải chính xác sau khi đã tính đến thời gian khởi động
và hãm của động cơ.
* Tính lại hệ số tiếp điện tương đối thực có tính đến thời gian khởi động và
hãm.
t t
t
lv kd
TĐ%th =
h 100%
Tck
Trong đó:
: Tổng thời gian làm việc,
t
t
: Tổng thời gian khởi động
lv
kd
t
: Tổng thời gian hãm
h
Và tính phụ tải chính xác theo đại lượng đẳng trị Mđtcx
* Tính mômen đẳng trị chính xác của đồ thị phụ tải:
TD%tt
M tc M dt .
TD%tc
Trong đó: Mtc : Mômen quy đổi về hệ số tiếp điện tiêu chuẩn
TĐ% : Hệ số tiếp điện tiêu chuẩn: 15%, 25%, 40%, 60%
Động cơ được chọn là đúng nếu thoả mãn yêu cầu:
Mtc MđmĐC
TDth %
TDtc %
Mtc = Mđtcx
Đồ án môn học
Trang:
11
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
PHẦN II: THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHO XE CẦU CỦA
CẦU TRỤC
CHƯƠNG 1 : TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT TRUYỀN ĐỘNG ỨNG DỤNG
CHO TRUYỀN ĐỘNG XE CẦU CỦA CẦU TRỤC
1. Xác định phụ tải tĩnh
* Phụ tải tĩnh khi xe di chuyển có tải:
Thành phần F được xác định theo biểu thức
1
(G0 G) f
(70000 200000) 0,045
F1
694,28(N)
Rb
17,5
Trong đó G0 là trọng lượng bản thân cơ cấu
là trọng lượng tải trọng
Rb là bán kính bánh xe lấy bằng 17,5 (cm)
là hệ số ma sát lăn = 0,045 (cm)
G
f
f
Thành phần lực F được xác định theo biểu thức
ct
F (G0 G)
ct
Với
là hệ số ma sát trượt
Nếu dời điểm đặt của lực này về vành bánh xe thì tính theo biểu thức
Rct
Rb
5
Fct ' (G0 G)
(70000 200000) 0,08
6171,43(N)
17,5
Với Rct la bán kính cổ trục bánh xe lấy bằng 5 (cm)
Toàn bộ lực đặt lên bánh xe là
G0 G
70000 200000
Fc F1 Fct
( Rct f )
(0,08 5 0,045) 6865,71(N)
Rb
17,5
Đối với các cơ cấu có bánh xe sắt lăn trên đường ray phải tính đến lực cản ma
sát giữa mép bánh xe và đường ray.Lực đó được tính thêm bắng hệ số dự trữ k.hệ
số dự trữ k được xác định theo kinh nghiệm vận hành lấy K=2 và toàn bộ lực cản
trong trường hợp này là
G0 G
F'c K Fc K
( Rct f ) 2 6865,7113731,43(N)
Rb
Công suất và mômen trên trục động cơ lúc xe mang tải là:
Đồ án môn học
Trang:
12
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
Fc1 V
13731,43 36
PC1
10,985(KW )
60 1000 60 1000 0,75
F Rb
i
13731,43 0,175
MC1
213,6(Nm)
15 0,75
* Phụ tải tĩnh khi di chuyển không tải:
Thành phần F được xác định theo biểu thức
1
G0 f
70000 0,045
F1
180(N)
Rb
17,5
Thành phần lực F được xác định theo biểu thức
ct
F = G0 = 70000
0,08 = 5600(N)
ct
Toàn bộ lực đặt lên bánh xe lúc không tải là:
G0
Rb
70000
17,5
Fc0 F1 Fct
( Rct f )
(0,08 5 0,045) 1780(N)
Đối với các cơ cấu có bánh xe sắt lăn trên đường ray phải tính đến lực cản ma
sát giữa mép bánh xe và đường ray.Lực đó được tính thêm bắng hệ số dự trữ k.hệ
số dự trữ k được xác định theo kinh nghiệm vận hành lấy K=2 và toàn bộ lực cản
trong trường hợp này là
G0
F'c K Fc K
( Rct f ) 2 1780 3560(N)
Rb
Công suất và mômen trên trục động cơ lúc xe mang tải là:
Fc0 V0
60 10000 60 1000 0,5
Với 0 = 0,5. Tra hình 1.7 trang 11 _ Trang bị điên – điện tử
3560 90
PC0
10,68(KW )
F Rb
i 0
3560 0,175
15 0,5
MC0
83(Nm)
2. Xác định hệ số tiếp điện tương đối TĐ%:
Tlv
TĐ% =
.100%
Tck
Với:
Tlv = T0 + T1
Tck = Tlv + Tnghỉ
Trong đó:
• T0 : Thời gian xe di chuyển không tải:
Đồ án môn học
Trang:
13
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
S
50
T0 =
33,33
s
v0 1,5
• T1 : Thời gian xe di chuyển mang tải:
S
v
50
T1 =
83,33
s
0,6
* Thời gian làm việc là:
Tlv = 33,33 + 83,33 =116,66
s
* Thời gian nghỉ bao gồm thời gian thao tác lấy tải, cắt tải:
Tnghỉ = 100 + 150 + 20 = 250 s
* Thời gian chu kỳ: Tck = 116,66 + 250 = 336,66 s
* Hệ số làm việc tương đối:
Tlv
116,66
336,66
TĐ% =
.100%
.100% 31,82%
Tck
3. Tính chọn sơ bộ công suất động cơ:
Chọn sơ bộ công suất động cơ theo phụ tải đẳng trị kết hợp với hệ số tiếp điện
tương đối:
Theo công thức (3.32) trang 128 – Trang bị điện, ta có:
n
P2 .t
j
j
10,9852.83,33 10,682.33,33
83,33 33,33
j
P
10,9(N)
đt
n
t
j
j
Điều kiện chọn công suất động cơ:
Pđt
Pđm
Pđmđc ≥ 10,9(Kw)
Tra bảng ta chọn động cơ kích từ song song loại cầu trục luyện kim, điện áp
220V, vỏ kín, làm mát tự nhiên, chế độ làm việc ngắn hạn lập lại, TĐ% = 25, chế
độ định mức dài hạn, TĐ% = 100, với các số liệu sau:
Kiểu
_32
TĐtc% = 25%
Pđm = 12 kW
Uđm = 220 V
nđm = 790 vg/p
rư + rcp = 0,266
rcks
Iđm
= 94
= 65 A
đm = 1,32 mWb
4. Kiểm nghiệm công suất động cơ:
* Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng:
Mô men cản tĩnh khi xe chuyển động với tải được tính ở trên là :
Đồ án môn học
Trang:
14
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
M ct 213,6(N.m)
Mô men cản tĩnh khi xe di chuyển không tải là :
M c0 83(N.m)
Mô men quán tính trên trục động cơ khi xe cầu đầy tải:
JT
i2
vx
2
J
= J D + J LH
+
+ (m x + mt ) (
)
t
1,6
152
1,5
= 0,155 0,1
(7000 20000)(
)2 9,15kgm2
82,68
Mô men quán tính trên trục động cơ khi xe di chuyển không tải:
JT
i2
v0
2
J 0 JĐ JLH
mx (
)
1,6
152
0,6
= 0,155 0,1
7000(
)2 0,63kgm2
82,68
Nếu mô men trung bình của động cơ Mtb trong thời gian mở máy là không đổi
và bằng 2Mdm thì thời gian chạy xe cầu có tải t xt và không tải t x0 từ lúc bắt đầu
chạy đến lúc đạt tốc độ ổn định là:
J t đm
J t đm
t xt =
=
Mtb M ct 2M đm M ct
9,15 82,68
9,86s
290,28 213,6
J 0 đm
J 0 đm
t x0
=
Mtb M c0 2M đm M c0
0,63 82,68
0,25s
290,28 83
Quãng đường tăng tốc của xe cầu khi đầy tải và khi không tải:
txt
9,86
2
Lmm.t
Lmm.0
=
vt
0,6
1,5
2,958m
2
tx0
0,25
2
=
v0
0,1875m
2
Nếu việc hãm xe cầu bằng phanh điện cơ ở cổ trục động cơ với mô men hãm Mh
=2Mđm thì thời gian hãm từ vđm (hay
đm ) đến v = 0 khi xe cầu đầy tải và không tải
là:
Đồ án môn học
Trang:
15
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
J tđm
M h M ct 290,28 213,6
9,15 82,68
tht =
1,5s
J 0đm
M h M c0 290,28 83
0,63 82,68
th0 =
0,14s
Quãng đường hãm của xe cầu khi đầy tải và khi không tải:
1
1
Lht = vt tht 0,6 1,5 0,45m
2
1
2
2
1
Lh0
=
v0th0 1,5 0,14 0,1m
2
Quãng đường xe cầu chạy ổn định khi đầy tải và khi không tải:
Lod.t = l - Lmm.t - Lht = 25 – 2,958 – 0,45 = 21,592m
Lod.0 = l - Lmm.0 - Lh0 = 25 – 0,1875 – 0,1 = 24,7125m
Đồ án môn học
Trang:
16
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
M(N.
Mtb
a)
M ct
0
t(s)
M c0
todt
t0 : 2
tod 0
t0 : 2
(rad/s)
dm
b)
0
t(s)
dm
Hình 1.1:a)Đồ thị phụ tải xe cầu;b) Đồ thị tốc độ
Đồ án môn học
Trang:
17
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
Thời gian xe cầu chạy ổn định tương ứng lúc đầy tải và không tải :
Lod.t
vđm
21,592
0,6
tod.t
=
36s
Lod.o
v0
24,7125
1,5
tod.0
=
16,475s
Thời gian của một chu kỳ làm việc của xe cầu :
Tck = 336,66s
Thời gian nghỉ trong một chu kỳ :
Tnghi = Tck - tod.t - tod.0 - tmm.t - tmm.0 - tht - th0
= 336,66 – 36 – 16,475 – 4,93 – 0,125 – 1,5 – 0,1 = 277,53s
Thời gian đóng điện tương đối của động cơ :
T cktnghi
tlv
(%) =
100%
17,56%
Tck
Tck
Đồ thị phụ tải dựng theo các số liệu được tính như hình trên. Từ đó, tính được
mô men đẳng trị trong thời gian làm việc với thời gian đóng điện tương đối
(%) 17,56% . Khi tính phải chú ý đến việc tỏa nhieeyj kém của động cơ trong thời
gian quá độ nhờ hệ số tỏa nhiệt kém 0,5
:
Mt2tbtmm.t Mt2btmm.0 M c2t tod.t M c20tod.0
(tmm.t tmm.0 ) tod.t tod.0
Mđt =
=
290,282 4,93 290,282 0,125 213,62 36 832 16,475
0,5(4,93 0,125) 36 16,475
199,177N.m
Chuyển đổi mô men đẳng trị về (%) = 25%
%LV
%TC
17,56
25
MdtTC = Mdt
= 199,177
167N.m
Vì MdtTC = 167 < 290,28 N.m = Mđm nên động cơ đã chọn để truyền động xe
cầu có độ dự trữ nhiệt lớn.
Động cơ đã chọn hoàn toàn thõa mãn điều kiện về chế độ nhiệt.
* Kiểm nghiệm theo điều kiện quá tải mô men :
Điều kiện kiểm nghiệm :
Mlvm
M dm
Với
= (2 4 ) là hệ số quá tải động cơ
Đồ án môn học
Trang:
18
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
Mô men cực đại của động cơ :
Mlv max = Iqd
k
dm
;
Mdm = Idm
kdm
Mà : Iqd = 2Idm
Mlv max = 2Mdm
Thật vậy, ta có :
2 ndm
2 3,14 790
dm
82,68(rad / s)
60
60
P
12000
dm
M dm
145,14N.m
dm 82,68
Mặt khác : Mlv max = Ilv max kdm 2Idm kdm
2 651,2 1,32 205,92N.m
=
Vậy : Mlv max < 2Mdm , nên động cơ đã chọn thõa mãn điều kiện quá tải mô men.
Đồ án môn học
Trang:
19
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG CHO XE CẦU
CỦA CẦU TRỤC
I. Khái niệm chung:
1. Khái niệm:
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì các máy sản xuất ngày
một đa dạng, đa năng hơn dẫn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp, đòi
hỏi độ chính xác cao và tin cậy.
Một hệ thống truyền động điện không những phải đảm bảo được yêu cầu
công nghệ mà phải đảm bảo có một chế độ đặt trước ổn định về thời gian quá độ,
dải điều chỉnh, ổn định tốc độ... Tuỳ theo các loại máy công tác mà có những yêu
cầu khác nhau cần thiết cho việc ổn định tốc độ, mômen với độ chính xác cao nào
đó trước sự biến đổi của tải và các thông số nguồn... Do đó bộ biến đổi năng lượng
điện xoay chiều thành một chiều đã và đang được sử dụng rộng rãi.
Bộ biến đổi này có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau chế tạo ra như hệ
thống máy phát, khuếch đại từ, hệ thống van chúng được điều khiển theo những
nguyên tắc khác nhau với những ưu nhược điểm khác nhau.
Khi có một yêu cầu kỹ thuật sẽ có nhiều phương án lựa chọn, giải quyết,
song mỗi phương án lại có một số ưu nhược điểm khác nhau về ứng dụng của
chúng trong từng hoàn cảnh cụ thể cho phù hợp yêu cầu. Để đáp ứng các yếu tố có
sử dụng hài hòa giữa các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật.
Với những hệ thống truyền động đơn giản, không có yêu cầu cao về chất
lượng và truyền động thì ta nên dùng động cơ xoay chiều đơn giản. Với những hệ
thống có yêu cầu cao về chất lượng và truyền động, về thay đổi tốc độ, độ chính xác
thì ta thường chọn động cơ một chiều có dải điều chỉnh phù hợp.
Đối với truyền động của động cơ điện một chiều thì bộ biến đổi rất quan
trọng. Nó quyết định đến chất lượng của hệ thống do vậy việc lựa chọn phương án
và lựa chọn bộ biến đổi thông qua việc xét các hệ thống.
2. Ý nghĩa của việc lựa chọn phương pháp:
Việc lựa chọn phương án hợp lý có một ý nghĩa quan trọng, nó được thể
hiện qua các mặt:
+ Đảm bảo được yêu cầu công nghệ máy móc sản xuất.
+ Đảm bảo được sự làm việc lâu dài, tin cậy.
+ Giảm giá thành sản phẩm, tăng năng suất.
Đồ án môn học
Trang:
20
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
+ Dễ dàng sữa chữa, thay thế khi xảy ra sự cố.
II. Các phương án truyền động:
1. Hệ truyền động máy phát động cơ (F - Đ)
Trong hệ truyền động máy phát - Động cơ (F - Đ) nguồn cung cấp phần ứng
động cơ là bộ biến đổi máy điện (máy phát điều khiển kích từ độc lập).
Sơ đồ nguyên lý :
Động cơ Đ truyền động cho máy sản xuất, máy sản xuất được cấp điện phần ứng từ
máy phát F. Động cơ sơ cấp kéo máy phát F và động cơ một chiều KĐBĐK, động
cơ ĐK cũng kéo máy phát tự kích từ K để cấp điện kích từ cho động cơ Đ và máy
phát F.
Biến trở RKK dùng để điều chỉnh dòng điện kích từ của máy phát tự kích từ F.
Nghĩa là để điều chỉnh điện áp phát ra cấp cho các cuộn kích từ máy phát KTF và
cuộn dây động cơ KT Đ. Biến trở RKF dùng để điều chỉnh dòng kích từ máy phát
F, do đó điện áp phát ra của máy phát F đặt vào phần ứng động cơ Đ. Biến trở RK
Đ dùng để điều chỉnh dòng kích từ động cơ, do đó thay đổi tốc độ động cơ nhờ
thay đổi từ thông.
Phương trình đặc tính cơ của động cơ của động cơ Đ
Iu .Ru
RuD RuE
kd
U
E.F
kd
.Iu
kd kd
Với U =UF – R .I hay
Đồ án môn học
Trang:
21
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
Từ phương trình đặc tính cơ của hệ F -
Đ ta có họ đặc tính cơ của hệ là những
đường thẳng song song nằm ở cả bốn
góc phần tư của mặt phẳng tọa độ với
đặc tính cứng
* Đánh giá chất lượng của hệ thống
- Ưu điểm:
+ Phạm vi điều chỉnh dễ dàng và lớn
+ Có khả năng điều chỉnh rất bằng phẳng
+ Tổn hao khi mở máy, đảo chiều quay và khi điều chỉnh tốc độ bé, vì quá trình
này được thực hiện trên mặt kích từ.
+ Có thể đảo chiều động cơ một cách dể dàng.
+ Có khả năng quá tải cao.
+ Đặc tính quá độ tốt, thời gian quá độ ngắn
+ Điện áp đầu ra của máy phát bằng phẳng có lợi cho động cơ
+ Có khả năng giữ cho đặc tính cơ của động cơ cao và không đổi trong quá trình
làm việc.
- Nhược điểm:
+ Hệ thống sử dụng nhiều máy điện quay cho nên gây ồn, kết cấu cơ khí cồng
kềnh chiếm nhiều diện tích
+ Tổng công suất đặt lớn.
+ Vốn đầu tư ban đầu lớn.
+ Máy điện một chiều thường có từ dư lớn, đặc tính từ hóa có trể nên khó điều
chỉnh sâu tốc độ.
2.Hệ thống van - động cơ ( T- Đ ):
Đồ án môn học
Trang:
22
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
XK
R
E
Ed
Hình 2.2.10: Sơ đồ thay thế
Hình 2.2.9: Sơ đồ khối
Sơ đồ gồm:
+ FT : Máy phát tốc dùng để phản hồi âm tốc độ phần ứng của động cơ.
+ BBĐ : Bộ biến đổi dùng thyristor biến đổi điện áp xoay chiều thành một
chiều cấp cho động cơ.
+ Đ : Động cơ điện một chiều kích từ độc lập kéo máy sản xuất.
+ TH - KĐ : Khâu tổng hợp và khuếch đại tín hiệu.
+ Ucd : Tín hiệu đặt vào.
+
.n : Tín hiệu phản hồi âm tốc độ.
* Đặc tính cơ của hệ thống truyền động T - Đ:
- Chế độ dòng điện liên tục:
Dòng điện chỉnh lưu Id chính là dòng phần ứng.
Dựa vào sơ đồ thay thế (hình 2.2.9) viết được sơ đồ đặc tính.
Edo .cos R X K
n
I
K.dm
K.dm
Edo .cos R X K
n
M
(K.dm )2
K.dm
(Kdm )2
R X K
Đặc tính cơ có độ cứng
Xk : Đặc trưng cho sụt áp do chuyển mạch giữa các van.
Thay đổi góc điều khiển:
+ Khi 0 sđđ chỉnh lưu biến thiên từ Edo đến - Edo và ta được một họ
đặc tính song song nhau nằm ở nửa bên phải mặt phẳng toạ độ
không cho dòng điện phần ứng đổi chiều.
, M do các van
Đồ án môn học
Trang:
23
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
Các đặc tính cơ của hệ T - Đ mềm hơn các đặc tính cơ của hệ F - Đ bởi thành
phần sụt áp Uk do hiện tượng chuyển mạch giữa các van bán dẫn gây nên.
Hình 2.2.11: Họ đặc tính cơ của hệ T - Đ
2
+ Khi 0 : Bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lưu, động cơ có thể làm
việc ở chế độ động cơ nếu sđđ E > 0 và ở chế độ hãm ngược nếu sđđ E đổi chiều.
2
+ Khi
max : Bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc, biến
cơ năng của tải thành điện năng xoay chiều cùng tần số lưới và trả về lưới điện.
Động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh khi tải có tính thế năng.
Dòng điện trung bình của mạch phần ứng:
E Ed
I
R X K
Phương trình đặc tính:
Edo .cos R X K
.I
Kdm
Kdm
- Chế độ dòng điện gián đoạn:
Trong thực tế tính toán hệ T - Đ chỉ cần xác định biên giới vùng dòng điện
gián đoạn, là đường phân cách giữa vùng dòng điện liên tục và dòng điện gián đoạn.
Trạng thái biên liên tục là trạng thái mà góc dẫn
=
2 /p và góc chuyển mạch
0
.
Đường biên liên tục gần là đường elip.
Để giảm độ lớn của trục nhỏ elip, tăng số pha của chỉnh lưu. Tuy nhiên khi
tăng số pha chỉnh lưu sơ đồ sẽ phức tạp.
Đồ án môn học
Trang:
24
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
* Đánh giá chất lượng của hệ thống:
- Ưu điểm:
+ Tốc độ nhanh, không gây tiếng ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn
có hệ số khuếch đại công suất cao.
+ Công suất tổn hâo nhỏ, kích thước và trọng lượng nhỏ
+ Giá thành rẻ, dễ bảo dưỡng sửa chữa.
- Nhược điểm:
+ Mạch điều khiển phức tạp, điện áp chỉnh lưu có biểu đồ đập mạch cao,
gây đến tổn thất phụ đáng kể trong động cơ và hệ thống.
+ Chuyển mạch làm việc khó khăn do đường đặc tính nằm trong mặt phẳng toạ
độ.
+ Trong thành phần của hệ biến đổi có MBA nên hệ số cos
thấp.
+ Do vai trò chỉ dẫn dòng một chiều nên việc chuyển đổi chế độ làm việc khó
khăn với các hệ thống đảo chiều.
+ Do có vùng làm việc gián đoạn của đặc tính nên không phù hợp truyền động
có tải nhỏ.
III. Lựa chọn phương án truyền động
Qua quá trình phân tích hai hệ thống F - Đ và T - Đ ta thấy chúng có những ưu,
nhược điểm nhất định. Cả hai hệ thống đều đáp ứng được yêu cầu công nghệ đặt ra.
Nhưng xét về chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật thì mỗi hệ thống đạt được những đặc
điểm khác nhau. Cụ thể ta thấy hệ F - Đ dễ điều chỉnh tốc độ, chuyển đổi trạng thái
hoạt động linh hoạt vì đặc tính hệ thống nằm đều bốn góc phần tư.Với hệ thống F -
Đ khi lắp đặtt chiếm diện tích lớn, cồng kềnh nhưng hiệu suất lại không cao. Khi
làm việc lại gây tiếng ồn, rung động mạnh, vốn lắp đặt cao.
Trong giai đoạn CNH - HĐH ngày nay với xu hướng chung vươn tới mục tiêu
yêu cầu tối ưu nhất đảm bảo tính khoa học gọn nhẹ, không gây tiếng ồn, ít ảnh
hưởng đến môi trường xung quanh.
Với hệ truyền động F - Đ mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng còn nhiều hạn chế
chưa đáp ứng được yêu cầu CNH - HĐH. Ngày nay với nền công nghiệp hiện đại
người ta dần tiến hành thay thế hệ thống truyền động F - Đ bằng các hệ truyền động
khác.
Với hệ truyền động T - Đ có hệ số khuếch đại lớn, dễ tự động hoá do tác động
nhanh chính xác, công suất tổn hao nhỏ, kích thước nhỏ và gọn nhẹ.
Đồ án môn học
Trang:
25
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
Xu hướng phát triển công nghệ tự động hoá các hệ thống tự động, gia công
chính xác nên điều khiển hệ thống được thực hiện bằng cách lắp ghép hệ thống với
các bộ điều khiển tự động như: PLC, vi xử lý...
Nhìn chung hệ T - Đ đáp ứng được yêu cầu đặt ra. Với những ưu điểm và
những đặc điểm phù hợp cách truyền động.
Vậy em quyết định chọn phương án truyền động T - Đ.
IV.Chọn sơ bộ mạch động lực
1. Các sơ đồ nối dây của bộ chỉnh lưu có điều khiển
Trong kỹ thuật điện hiện nay có nhiều trường hợp phải sử dụng nguồn điện áp
một chiều có trị số thay đổi được để cung cấp cho các phụ tải khác nhau tuỳ thuộc
mục đích sử dụng. Các nguồn điện áp một chiều nhà máy phát điện một chiều, các
bộ biến đổi tĩnh (Khuyếch đại từ) có khá nhiều nhược điểm, trong đó có nhược
điểm cơ bản là tổn thất riêng khá lớn. Cùng với sự phát triển của kỹ thuật bán dẫn
và vi mạch điện tử thì việc sử dụng các bộ chỉnh lưu bán dẫn có điều khiển ngày
càng được phổ biến và có nhiều ưu việt.
a) Sơ đồ nối dây hình tia:
Hình 2-8: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL - Đ hình
tia 3 pha và sơ đồ thay thế
Đặc điểm của sơ đồ nối dây hình tia:
Số van chỉnh lưu bằng số pha của nguồn cung cấp
Các van có một điện cực cùng tên nối chung, điện cực còn lại nối với nguồn
xoay chiều. Nếu điện cực nối chung là katôt, ta có sơ đồ katôt chung, nếu điện cực
nối chung là anôt, ta có sơ đồ nối anôt chung.
Đồ án môn học
Trang:
26
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
Hệ thống điện áp nguồn xoay chiều m pha phải có điểm trung tính. trung tính
nguồn là điện cực còn lại của điện áp chỉnh lưu
b) Sơ đồ hình cầu
Đặc điểm của sơ đồ chỉnh lưu cầu:
Số van chỉnh lưu bằng 2 lần số pha của điện áp nguồn cung cấp, trong đó có m
van có katôt nối chung (các van 1, 3, 5) tạo thành cực dương của điện áp nguồn; m
van có anôt chung ( 2, 4, 6) tạo thành cực âm của điện áp chỉnh lưu
Mỗi pha của điện áp nguồn nối với 2 van, 1 ở nhóm anôt chung, 1 ở nhóm katôt
chung.
Hình 2-9: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL- Đ hình cầu 3 pha và sơ đồ thay thế
2. Nguyên lý làm việc của BBĐ xoay chiều - một chiều
a) Sơ đồ tia:
Xét sơ đồ tia 3 pha katôt nối chung
Để một Thyristor mở cần có 2 điều kiện
Điện áp Anôt - Katôt phải dương
( UA > 0)
Có tín hiệu điều khiển đặt vào điện cực
điều khiển và Katôt của van
Do đặc điểm vừa nêu mà trong sơ đồ tia
Đồ án môn học
Trang:
27
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
3 pha các van chỉ mở trong một giới hạn nhất định.
Ví dụ: ở pha A, trong khoảng wt = 0 ¸ uA > 0. Tuy nhiên ở các khoảng wt = 0 ¸
p / 6 , uC > uA và wt = 5p/6¸ ub > uA
Như vậy van T1 nối vào pha A chỉ có thể mở trong khoảng wt = p/6 ¸ 5p/6.
Trong khoảng này nếu tín hiệu đến cực điều khiển của T1 thì T1 mở. Tương tự với
T2 và T3.
Thời điểm a0 = wt= p/6 được gọi là thời điểm mở tự nhiên của sơ đồ chỉnh lưu 3
pha. Nếu truyền tín hiệu mở van chậm hơn thời điểm mở tự nhiên một góc độ điện
thì khoảng dẫn dòng của van sẽ thay đổi (nhỏ hơn 2p/3) dẫn đến trị số trung bình
của điện áp chỉnh lưu sẽ giảm đi. Khi góc mở a càng lớn thì Ud càng nhỏ
b) Sơ đồ cầu: Từ kết cấu của sơ đồ chỉnh lưu cầu ta có nhận xét: Để có dòng
qua phụ tải thì trong sơ đồ phải có ít nhất 2 van cùng thông, một ở nhóm anôt
chung, một ở nhóm katôt chung. Vậy với giả thiết là sơ đồ làm việc ở chế độ dòng
liên tục và bỏ qua quá trình chuyển mạch thì khi bộ chỉnh lưu cầu m pha làm việc, ở
một thời điểm bất kỳ trong sơ đồ luôn có 2 van có thể dẫn dòng khi có xung điều
khiển: Van ở nhóm katôt chung nối với pha có điện áp dương nhất và van ở nhóm
anôt chung nối với pha có điện áp âm nhất. Thời điểm mở tự nhiên của sơ đồ cầu
cũng được xác định như đối với sơ đồ tia có số pha tương ứng:
Để điều khiển điện áp chỉnh lưu trên phụ tải một chiều ta thay đổi thời điểm đưa
xung điều khiển đến các cực điều khiển của các van, làm thay đổi khoảng dẫn dòng
của van làm điện áp trung bình của chỉnh lưu thay đổi.
Đặc điểm của các sơ đồ hình tia là ngoài các thời gian chuyển mạch các van ứng
với
(là khoảng thời gian khi một van nào đó đang ngừng làm việc và van tiếp sau
đang bắt đầu làm việc )dòng điện phụ tải id bằng dòng điện trong van đang mở. Do
Đồ án môn học
Trang:
28
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
đó dòng điện trong mạch phụ tải được xác định bởi sức điện động pha làm việc của
máy biến áp, còn độ sụt áp trong bộ biến đổi thì được xác định bởi độ sụt áp trên
pha đó.
Ở sơ đồ cầu, bên ngoài chu kỳ chuyển mạch vẫn có hai van làm việc đồng thời.
Dòng điện phụ tải chảy liên tiếp qua hai van và hai pha của máy biến áp dưới tác
dụng của hiệu số sức điện động của các van tương ứng, nghĩa là dưới tác dụng của
sức điện động dây. Sau một chu kỳ biến thiên của điện áp xoay chiều cả sáu van của
bộ biến đổi đều tham gia làm việc.
Trị số trung bình của sức điện động chỉnh lưu Ed ở trạng thái dòng điện liên tục
được xác định như sau:
Ed = Eđmcos
Trong đó Eđm là trị số cực đại của sức điện động chỉnh lưu ứng với trường hợp
0
Với sơ đồ 3 pha hình tia trị số cực đại của sức điện động chỉnh lưu là:
Eđm1 =1,17E2f. Với sơ đồ cầu là Eđm2 =2,34E2f
Trong đó E2f là trị số hiệu dụng của s.đ.đ pha thứ cấp máy biến áp
Kết luận: Để phù hợp với yêu cầu của đề tài thì ta chọn bộ chỉnh lưu cầu 3 pha.
3. Dòng điện chỉnh lưu trên phụ tải một chiều
Do điện áp chỉnh lưu lặp đi lặp lại 2m (hoặc m) lần trong một chu kỳ của điện áp
nguồn nên ở chế độ xác lập thì dòng qua tải cũng lặp đi lặp lại như vậy (tuỳ thuộc
sơ đồ chỉnh lưu là tia hay cầu, số pha chẵn hay lẻ). Như vậy chỉ cần biết dòng và áp
trên tải trong khoảng thời gian là 1/m chu kỳ hay là tương đương góc độ điện 2p / q
( q=2m hoặc q = m). Để xác định dòng và áp trên tải ta dựa vào sơ đồ thay thế của
chỉnh lưu trong một khoảng thời gian làm việc của một van.
Hình 2- 10: Sơ đồ thay thế của chỉnh lưu trong
khoảng thời gian làm việc của van
U: tổng đại số điện áp nguồn xoay chiều tác động trong mạch vòng nối với các
van đang dẫn dòng trong sơ đồ ở thời gian đang xét.
Đồ án môn học
Trang:
29
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
Nếu là sơ đồ tia thì chỉ có 1 van mở, u = uf.
Nếu là sơ đồ cầu thì có 2 van ở 2 pha khác nhau cùng làm việc, u = ud.
Nếu chọn mốc thời gian xét t = 0 là thời điểm bắt đầu mở một van trong sơ đồ thì
u = Um.sin(wt + y)
+ Um - Biên độ điện áp nguồn (pha hoặc dây)
+ y - góc pha đầu, được xác định: y = p / 2 - p / q + a
T đặc trưng cho van đang dẫn dòng, ở sơ đồ tia là 1 van, sơ đồ cầu là 2 van nối
tiếp nhau, bỏ qua sụt áp trên van
Ed, Rd, Ld là các phần tử của phụ tải
Ud, Id - dòng và áp trên tải.
Phương trình cân bằng điện áp từ sơ đồ thay thế:
did
Rd .id Ld .
Um sin(t ) Ed
(2-5)
dt
Giải phương trình này ta nhận được biểu thức của dòng điện chỉnh lưu:
sin( arctg )
1 ( )2
sin(t arctg )
1 ( )2
id i0 Im[1
et / ] Im[1
]
(2-6)
Tuỳ thuộc đặc tính phụ tải, dạng sơ đồ, giá trị góc điều khiển mà có thể có các chế
độ làm việc khác nhau:
Nếu trong toàn bộ thời gian làm việc id >0 ta có chế độ dòng tải liên tục
Nếu trong một chu kỳ làm việc mà dòng tải có q khoảng bằng không và q khoảng
khác không ( q = m nếu là sơ đồ tia, q = 2m nếu là sơ đồ cầu ) ta có chế độ dòng tải
gián đoạn.
Chế độ giới hạn giữa 2 chế độ nêu trên được gọi là chế độ dòng biên liên tục
4. Đảo chiều trong hệ thống T - Đ
Trong nhiều trường hợp cần phải thay đổi được chiều dòng điện qua phụ tải của bộ
chỉnh lưu. Do tính dẫn dòng một chiều của các van nên phải đảo chiều bằng công
tăc tơ hoặc sử dụng các sơ đồ đặc biệt gồm 2 bộ chỉnh lưu, mỗi bộ dẫn dòng theo
một chiều.
Có 2 bộ chỉnh lưu điều khiển là sơ đồ đấu chéo và sơ đồ song song ngược. Về mặt
nguyên lý thì sơ đồ đấu chéo hoặc sơ đồ song song ngược hoạt động tương tự như
nhau. Khi BBĐ này làm việc thì BBĐ kia nghỉ, khi đổi chế độ của BBĐ thì dòng
Đồ án môn học
Trang:
30
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
điện qua tải được đổi chiều. Thực tế người ta hay sử dụng sơ đồ đấu song song
ngược với các phương pháp điều khiển khác nhau.
Để điều khiển 2 BBĐ song song ngược có thể sử dụng:
Điều khiển riêng rẽ (điều khiển độc lập): Là sử dụng 2 bộ phát xung độc lập nhau.
Khi bộ phát xung này làm việc (phát xung mở cho BBĐ) thì bộ kia nghỉ, do đó các
van trong BBĐ còn lại không thể mở được. Khi cần đảo chiều thì cho bộ này nghỉ,
sau đó cho bộ thứ 2 phát xung để mở các van của BBĐ thứ 2. Phương pháp điều
khiển này có nhược điểm là tần số đảo chiều không cao vì các van Thyristor cần có
thời gian để khôi phục đặc tính khoá của nó.
Điều khiển phụ thuộc: Cả 2 bộ phát xung cùng phát xung đến các BBĐ, trong đó
một bộ làm việc ở chế độ chỉnh lưu, bộ còn lại làm việc ở chế độ nghịch lưu chờ.
Khi sử dụng phương pháp này, sẽ có dòng điện không cân bằng chạy trong các
BBĐ. Để hạn chế dòng này người ta sử dụng các cuộn kháng cân bằng
Hình 2- 10:
Sơ đồ nối song song ngược
của hệ thống CL - Đ có đảo chiều quay
Do yêu cầu công nghệ,hệ truyền động tịnh tiến với tải trọng thấp, với tần số
đảo chiều không cao nên em lựa chọn phương pháp điều khiển riêng.
Như hình 2.11, hệ có 2 bộ biến đổi BBĐ A và BBĐ B ( A là BBĐ dương –
BBĐP, B là BBĐ âm – BBĐN). Các máy phát xung A và B phát xung cấp cho các
BBĐ A và BBĐ B . Xung phát ra được cấp hay không được cấp cho các BBĐ nhờ
khối LOG.
Đồ án môn học
Trang:
31
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
BBÐP
A
BBÐN
B
Hình 2- 11: Hệ truyền động T- Đ điều khiển riêng
Gỉa sử, BBĐ A đang làm việc ở chế độ nghịch lưu với góc điều khiển
2
A
còn BBĐ B khóa. Động cơ Đ được cấp điện quay thuận. Khi có lệnh đảo
2
chiều bởi UC , góc mở A tăng lớn hơn , dòng điện phần ứng giảm dần về 0. Khi
cảm biến dòng điện 0 phát tín hiệu, khối LOG sẽ cắt xung điều khiển đưa vào BBĐ
và BBĐ A khóa lại. Sau đó, cũng khối LOG cho tín hiệu cấp xung để xung điều
A
2
khiển từ máy phát xung tới BBĐ B . Góc mở B
với giá trị được quyết định bởi
UC . Điện áp phần ứng động cơ đổi dấu và động cơ quay ngược.
Sơ đồ mạch động lực
Trong s¬ ®å gåm cã:
- M¸y biÕn ¸p BA :Lµm nhiÖm vô cung cÊp nguån cho m¹ch
- CK lµ cuén kh¸ng dïng ®Ó läc nguån 1 chiÒu gäi lµ cuén kh¸ng san b»ng.
Đồ án môn học
Trang:
32
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
- BD lµ c¸c m¸y biÕn dßng ®-îc s÷ dông ®Ó lÊy tÝn hiÖu ©m dßng ®iÖn, ®-a
trë l¹i khèng chÕ ®Çu vµo m¹ch ®iÒu khiÓn.
- C¸c bé R-C ®-îc m¾c song song víi c¸c Tiristor trong c¸c qu¸ tr×nh
chuyÓn m¹ch vµ biÕn thiªn du/dt ; di/dt
- § lµ ®éng c¬ ®Þªn 1 chiÒu kÝch tõ ®éc lËp, dïng ®Ó truyÒn ®éng cho hÖ
thèng.
Hình 2.2.19: Sơ đồ mạch động lực
Đồ án môn học
Trang:
33
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
CHƯƠNG 3 : TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHỦ YẾU CỦA MẠCH
ĐỘNG LỰC
I. Các thông số động cơ:
1. C ác thông số động cơ:
Công suất định mức : Pđm = 12 (kW)
Tốc độ định mức
: nđm = 790 (vg/p)
Điện áp định mức
: Uđm = 220 (V)
P
12.1000
220
dm
Dòng điện định mức: Iưđm
=
54,54(A)
Udm
2. Các thông số còn lại:
U2a, U2b, U2c: Sức điện động thứ cấp MBA nguồn.
E
: Sức điện động của động cơ.
R, L
: Điện trở và điện kháng trong mạch.
R = 2.Rba + Rư + Rk + Rđt
L = 2.Lba + Lư + Lk
Rba, Lba : Điện trở, điện kháng của MBA quy về thứ cấp
2
W
2
Rba = R2 + R1.
Lba = L2 + L1.
W1
2
W
2
W1
Rk, Lk
Rư, Lư
: Điện trở, điện kháng cuộn lọc.
: Điện trở, điện cảm mạch phần ứng động cơ.
Udm
Iudm
220
Rư = 0,5(1 -
).
= 0,5.(1 - 0,8).
= 0,4
54,54
Udm .60
220.60
Lư = .
0,25.
4(mH)
2.p.ndm Idm
2.3,14.3.790.54,54
Trong đó:
= 0,25 hệ số lấy cho động cơ có cuộn bù
II. Tính chọn thiết bị mạch động lực:
1. Tính chọn Thyristor:
Thyristor được chọn dựa vào các yếu tố cơ bản: dòng tải, điều kiện toả nhiệt,
điện áp làm việc. Các thông số của van được tính như sau:
Đồ án môn học
Trang:
34
Trường: ĐHSPKT Vinh
SVTH: TRẦN MINH
a. Điện áp ngược lớn nhất mà Thyristor phải chịu:
Unv = kdtU.Ulv
Trong đó:
KdtU : hệ số dự trữ điện áp
Theo (8-1),(8-2) (T.25 - Thiết kế thiết bị điện tử công suất _ Trần Văn
Thịnh) ta có: kdtU = 1,8
Ud
ku
3
Ulv = knv.U2 = knv
220 230,27(V )
Với:
Ud, Ulv, U2 : điện áp tải, nguồn xoay chiều, ngược của van.
knv =
6
: hệ số điện áp ngược
3 6
ku =
: hệ số điện áp tải
Điện áp ngược của van cần chọn:
Unv = kdt1.Ulv = 1,8 . 230,27 = 414,486 (V)
b. Dòng điện làm việc của van:
Dòng điện làm việc của van được chọn theo dòng điện hiệu dụng chạy qua
van theo sơ đồ đã chọn (Ilv = Ihd). Dòng điện hiệu dụng được tính:
Id
54,54
3
Ilv Ihd khd Id
31,49(A)
3
Trong đó:
Ihd
: dòng điện hiệu dụng của van
: dòng điện tải
Id
khd
: hệ số xác dòng điện hiệu dụng
1
( do sơ đồ cầu nên khd
)
3
Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh tản nhiệt và đầy đủ diện tích toả
nhiệt, không có quạt đối lưu không khí. Với điều kiện đó dòng định mức của van
cần chọn là:
Iđmv = ki.Ilv = 3,2.31,49 = 100,768 (A)
(ki = 3,2 là hệ số dự trữ dòng điện)
Từ các thông số Unv, Iđmv ta chọn Thyristor loại C397E (T.217- sách
TKTBĐTCS) có các thông số sau:
Điện áp ngược cực đại của van : Un = 500 (V)
Đồ án môn học
Trang:
35
Tải về để xem bản đầy đủ
87 trang
06/09/2024
380
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Đề tài Thiết kế hệ truyền động của xe cầu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- de_tai_thiet_ke_he_truyen_dong_cua_xe_cau.doc
