đồ án tổng hợp hệ điện cơ_thiết kế hệ truyền động cho xe con cầu trục tải 10 tấn

Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Đồ án môn học
Tổng hợp hệ điện cơ
(Đề số 5)
Tên đề tài :
Thiết kế hệ truyền động cho xe con cầu trục
Với các thống số kĩ thuật:
- Trọng lợng xe con 5 Tấn
-Tải trọng định mức 10 Tấn
-Tốc độ di chuyển 0.05ữ0.5 m/s
- Lực cản chuyển động khi tải định mức 4000 N
- Lực cản chuyển động khi không tải 2000 N
- Hiệu suất cơ cấu() 0.82
- Tỉ số truyền (i) 31
- Đờng kính bánh xe cầu (D
b
) 0.35 m
Yêu cầu các nội dung:
Nêu các yêu cầu về công nghệ và truyền động
Chọn phơng án truyền động. Tính chọn công suất động cơ và mạch lực.
Xây dựng cấu trúc điều khiển tổng hợp hệ.
Thiết kế mạch điều khiển.
Mô phỏng (Simulink).
Phơng án thiết kế:
1. Hệ truyền động động cơ xoay chiều dùng phơng pháp điều
chỉnh tần số.
2. Hệ truyền động động cơ một chiều dùng phơng pháp chỉnh lu
hoặc băm xung điệu áp.
3. Hệ truyền động động cơ một chiều dùng phơng pháp xung
điện trở Roto.
Tài liệu tham khảo: Trang bị máy công nghiệp dùng chung.

Danh sách sinh viên thực hiện đề tài
Số thứ tự Nhóm sinh viên Giáo viên hớng dẫn
1 Nguyễn Đăng Phú
PGS.TS Bùi quốc khánh
2 Phạm Thành Đồng
3 Nguyễn Đình Thắng
4 Phùng Văn Đức
5 Bùi Anh Tú
c Lời nói đầu
húng ta biết rằng sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia 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 - vận chuyển đóng vai trò quan trọng .Cầu trục là một trong nhiều cơ cấu nh
vậy. Nó là cầu nối giữa các hạng mục sản xuất, giữa các phân xởng trong nhà máy,
giữa các máy công tác trong một dây chuyền sản xuất v.v Với vai trò là mũi nhọn
của kỹ thuật hiện đại, lĩnh vực tự động hoá đang phát triển với tốc độ ngày càng cao.
Những thành tựu của lý thuyết Điều khiển tự động, Tin học công nghiệp, Điện tử
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 1 Tự Động Hoá 3_K44
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
công suất, Kỹ thuật đo lờng đã và đang đợc triển khai trên quy mô rộng lớn, tạo
nên những thiết bị và dây chuyền công nghiệp sản xuất tự động với năng suất cao và
chất lợng tốt .
Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một công
nghệ sản xuất. Đặc biệt trong dây chuyền sản xuất tự động hiện đại, truyền đồng
điện đóng góp vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lợng sản
phẩm. Vì vậy, các hệ truyền động điện luôn luôn đợc quan tâm nghiên cứu nâng cao
chất lợng để đáp ứng các yêu cầu công nghệ mới với mức độ tự động hoá cao.
Việc tăng năng suất máy sản xuất và giảm giá thành thiết bị điện của máy là hai
yêu cầu cần chủ yếu đối với hệ thống truyền động điện và tự động hoá sản xuất song
chúng thờng mâu thuẫn nhau. Một bên đòi hỏi sử dụng các hệ thống phức tạp, một
bên lại yêu cầu hạn chế số lợng thiết bị chung trên máy và số thiết bị cao cấp. Vậy

việc lựa chọn một hệ thống truyền động điện và tự động hoá thích hợp cho cơ cấu
sản xuất là không đơn giản.
Với việc ứng dụng rộng rãi các tiến bộ kỹ thuật trong lĩnh vực điện tử - tin học,
các hệ truyền động điện đợc phát triển và có thay đổi đáng kể. Đặc biệt, do công
nghệ sản xuất các thiết bị điện tử công suất ngày càng hoàn thiện nên các bộ biến
đổi điện tử công suất trong hệ truyền động điện không những đáp ứng đợc yêu cầu
tác động nhanh, độ chính xác cao mà còn góp phần làm giảm kích thớc và hạ giá
thành của hệ thống.
Việc nghiên cứu và học tập một cách nghiêm túc và sâu sắc môn học Tổng hợp
hệ điện cơ là một trong những đòi hỏi quan trọng đối với sinh viên ngành Tự động
hoá XNCN. Nó phù hợp với yêu cầu phát triển ngày càng cao và phong phú của nền
công nghiệp nớc ta cũng nh sự phát triển nh vũ bão của các thành tựu công nghệ hiện
đại trên thế giới.
Cũng để đáp ứng nhu cầu học tập môn học " Tổng hợp hệ điện cơ " việc làm đồ
án môn học là rất phù hợp và cần thiết . Bản đồ án này thực hiện việc "Thiết kế hệ
truyền động cho cầu trục". Tuy nhiên để tổng hợp đợc một hệ truyền động cho cầu
trục một cách hoàn chỉnh không phải đơn giản. Trong phạm vi và yêu cầu của môn
học này ta chỉ nghiên cứu tổng hợp hệ thống truyền động cho động cơ di chuyển
xe cầu. ở đây ngoài việc tính toán các thông số và giá trị cần thiết cho mạch động
lực và mạch điều khiển, thiết kế mạch điều khiển ,còn có sự quan tâm đến việc xây
dựng cấu trúc điều khiển tổng hợp hệ truyền động T-Đ, thiết kế các bộ điều chỉnh
cho mạch vòng phản hồi nối cấp, thực hiện mô phỏng các đặc tính hệ thống bằng ch-
ơng trình Simulink của phần mềm MATLAB.
Trong quá trình thực hiện, với sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn
Tự động hoá XNCN đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy giáo PGS.TS Bùi Quốc
Khánh cùng các sinh viên khác cộng với sự nỗ lực của bản thân, bản đồ đã đợc hoàn
thành. Tuy nhiên, do thời gian tơng đối ngắn và trình độ chuyên môn còn hạn chế
nên bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót . Em mong nhận đợc sự góp ý của
các thầy cô giáo và các bạn để bản đồ án này đợc hoàn thiện hơn.
Hà nội , Ngày 15/05/2003

Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 2 Tự Động Hoá 3_K44
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Phú
Chơng I: Mô tả công nghệ và yêu cầu hệ
truyền động
1.1. Mô tả công nghệ

Cầu trục là một loại máy nâng - vận chuyển đợc sử dụng phổ biến trong nhiều
ngành kinh tế khác nhau nh trong nhà máy cơ khí, xí nghiệp luyện kim, công trờng
xây dựng, hầm mỏ, hải cảng
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 3 Tự Động Hoá 3_K44
3
2
1
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Thông thờng cầu trục đợc điều khiển nhờ ngời lái ngồi điều khiển trong cabin,
theo yêu cầu của nơi sản xuất, bộ điều khiển có thể đặt ngoài cầu trục, từ một tủ điều
khiển đặt ở nền phân xởng.
Phân loại cầu trục :
+ Theo đặc điểm cấu tạo :
Cầu trục kiểu cầu (cầu trục)
Cầu trục hình cổng
Cầu trục cáp.
+ Theo trọng tải :
Loại nhẹ < 5 ữ 10 tấn
Loại trung bình 10 ữ 15 tấn
Loại nặng > 15 tấn
+ Theo chế độ làm việc :
Loại nhẹ : hệ số tiếp điện TĐ% = 10 ữ 15 %, số lần đóng máy trong một
giờ là 60.

Loại trung bình : TĐ% =15 ữ 25%, số lần đóng máy trong một giờ là 120.
Loại nặng : TĐ% = 25 ữ 40%, số lần đóng máy trong một giờ là 240.
Loại rất nặng : TĐ% = 40 ữ 60%,số lần đóng máy trong một giờ > 240.
+ Theo chức năng :
Cầu trục vận chuyển : sử dụng rộng rãi, yêu cầu chính xác không cao.
Cầu trục lắp ráp : phần lớn 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 có độ chính xác cao.
1.1.1 Cấu tạo cơ bản của cầu trục
Cầu trục hai dầm hiện nay đợc sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, xí nghiệp,
dùng để cẩu các cấu kiện sắt thép, các phôi sản phẩm, lắp ráp các thiết bị máy
móc
Tuỳ theo tải trọng, theo chế độ làm việc hoặc theo cấu tạo của cơ cấu di
chuyển, cầu trục hai dầm cũng đợc chia thành nhiều loại. Nhng dù có cấu tạo đơn
giản hay phức tạp thì cấu tạo cơ bản của cầu trục gồm ba phần : xe cầu, xe con và cơ
cấu nâng hạ.
1 - Xe cầu:
Xe cầu có hai dầm chính hoặc khung dàn chính đợc chế tạo băng kép có độ
cứng không gian đặt cách nhau một khoảng tơng ứng với khoảng cách bánh xe của
xe con. 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, tạo điều kiện cho cầu trục chạy dọc suốt phân xởng. Tải trọng sẽ do trọng lợng
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 4 Tự Động Hoá 3_K44
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
bản thân cầu, trọng lợng xe con cùng vật nâng sẽ truyền qua bánh xe qua đờng ray.
Trên mặt bằng kết cấu khung có lắp đặt cơ cấu di chuyển xe cầu.
2 - Xe con:
Xe con đợc thiết kế lắp đặt trên xe cầu, di chuyển dọc cầu, tạo điều kiện cho
cầu trục phục vụ đợc suốt khẩu độ gian nhà phân xởng.

3 - Cơ cấu nâng hạ:
Cơ cấu nâng hạ thờng có tang cắt thành rãnh xoắn hai chiều để cuộn cáp nâng
và hạ. Cuối hai đầu dây cáp mắc palăng kép để đảm bảo nâng hạ tải trọng theo ph-
ơng thẳng đứng, đồng thời tăng số lợng cáp có khả năng chịu lực tốt. Toàn bộ cơ cấu
tang, hộp truyền bánh răng và động cơ xe con đợc đặt trên xe con di chuyển ngang
nhà phân xởng.
Ngoài ra còn có cơ cấu phanh hãm, gồm ba loại : phanh guốc, phanh đĩa và
phanh đai. Khi động cơ của cơ cấu đóng vào lới điện thì đồng thời động cơ phanh
cũng có điện, mở má phanh giải phóng trục động cơ để động cơ làm việc. Khi động
cơ ngừng làm việc, động cơ phanh mất điện, ép chặt má phanh vào trục động cơ để
hãm. Cầu trục loại nặng thờng dùng hai phanh để đảm bảo an toàn.
1.1.2. Các chuyển động của cầu trục
+ Chuyển động của xe cầu : chuyển động này giúp cho toàn bộ cầu trục tiến
hay lùi theo phơng ngang, dọc theo đờng ray.
+ Chuyển động của xe con : chuyển động theo phơng vuông góc với chuyển
động của xe cầu trên mặt phẳng ngang.
+ Chuyển động của cơ cấu nâng hạ : nâng hạ tải trọng theo phơng đứng.
1.1.3. Đặc điểm công nghệ của cầu trục
Cầu trục làm việc trong môi trờng rất nặng nề, đặc biệt là ở ngoài hải cảng,
trong các nhà máy hoá chất, xí nghiệp luyện kim
Các khí cụ điện, thiết bị điện trong hệ truyền động và trang bị điện cầu trục
phải làm việc tin cậy trong điều kiện nghiệt ngã của môi trờng.
Các động cơ truyền động cầu trục thờng mô men thay đổi theo tải trọng, nhất
là cơ cấu nâng hạ, mô men thay đổi rõ rệt.
Hệ truyền động các cơ cấu của cầu trục yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốc
xảy ra rất êm. Bởi vậy mô men động trong quá trình quá độ phải đợc hạn chế theo kĩ
thuật an toàn.
Năng suất của cầu trục quyết định bởi hai yếu tố : tải trọng của các thiết bị và
số chu kì bốc ,xúc trong một giờ. Số lợng hàng hoá bốc, xúc trong mỗi một chu kì
không nh nhau và nhỏ hơn tải trọng định mức cho nên phụ tải đối với động cơ chỉ

đạt ( 60 ữ70 )% công suất định mức của động cơ.
Do làm việc trong điều kiện nặng nề, thờng xuyên làm việc quá tải nên cầu
trục đợc chế tạo có độ bền cơ khí cao, khả năng chịu quá tải lớn.
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 5 Tự Động Hoá 3_K44
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Nguyên lí làm việc cầu trục hai dầm : Biến các chuyển động quay tròn của
các động cơ điện dẫn động qua hộp giảm tốc thành các chuyển động tịnh tiến, vào
ra, lên xuống.
1.2. Yêu cầu truyền động điện
Các động cơ truyền động đều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại có số lần
đóng điện lớn. Đa số các cầu trục đều làm việc trong điều kiện môi trờng nặng nề
nh trong các nhà máy cơ khí, hoá chất, luyện kim ,chế độ quá độ xảy ra nhanh khi
mở máy và đảo chiều.
Các thiết bị cầu trục phải đảm bảo đợc các yêu cầu về công nghệ và năng suất, đảm
bảo an toàn cho ngời và thiết bị, đơn giản trong các thao tác. Cụ thể là :Đặc tính tải
- Phụ tải của cơ cấu nâng hạ là phụ tải thế năng. Động cơ cho truyền động nâng
hạ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
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 hạ không tải t
2
: thời gian nâng tải
t
01
: thời gian nghỉ t
3
: thời gian hạ tải
t

4
: thời gian nâng không tải t
02
: thời gian nghỉ
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
- Đối với truyền động nâng hạ tải gia tốc khởi động nhỏ nhất là t
kd


5V (s)
với v - tốc độ nâng tải (m/s)
- Thời gian hãm cũng đợc tính tơng tự nh trên
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
30
05,0
5,1
D
min
max
==

=
e. Những yêu cầu khác.
+ Các động cơ truyền động phải có khả năng đảo chiều quay, phạm vi điều
chỉnh tốc độ đủ rộng và có các đờng đặc tính thoả mãn yêu cầu công nghệ.
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 6 Tự Động Hoá 3_K44
t 1 t 2
t 01
t 3
t 4 t 02
M w
0
M(t)
w(t)
t
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
VD: các cầu trục lắp ráp phải thoả mãn yêu cầu về dừng máy chính xác nên
đòi hỏi có đờng đặc tính cơ cứng, có đờng đặc tính cơ thấp, có nhiều đờng đặc tính
trung gian để mở máy và hãm êm. Việc điều chỉnh tốc độ các cơ cấu đều đợc thực
hiện bằng phơng pháp điện trong phạm vi tơng đối rộng (ở các cầu trục thông thờng
D 3 : 1; ở các cầu trục lắp ráp D 10 : 1 hoặc lớn hơn ).
+ Bộ phận chuyển động phải có phanh hãm điện từ để giữ chặt các trục truyền
động khi động cơ mất điện. ở cầu trục di chuyển kim loại nóng chảy, để cho an toàn
ngời ta dùng hai phanh hãm trên trục động cơ.
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 dĩa và phanh đai. Nguyên lý hoạt
động cơ bản giống nhau 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 động

cơ phanh cũng có điện bơm thuỷ lực mở má phanh giải phóng trục động cơ để động
cơ làm việc. Khi động cơ ngừng làm việc thì động cơ phanh mất điện ép chặt má
phanh vào trục động cơ để hãm. Đối với cơ cấu nâng hạ cầu trục loại nặng thờng ng-
ời ta dùng 2 phanh để đảm bảo an toàn.
+ 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.
- Điện áp cung cấp cho cầu trục không vợt quá 500 V.
- Mạng điện xoay chiều hay dùng là 220 V, 380V.
- Mạng điện một chiều là 220V, 440V.
- Điện áp chiếu sáng của cầu trục không đợc vợt quá 220V .
- Điện áp chiếu sáng khi sửa chữa phải nhỏ hơn 36V, không dùng biến áp tự
ngẫu để cung cấp cho mạch điện chiếu sáng, sửa chữa.
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 7 Tự Động Hoá 3_K44
Gph
3
21
Nc
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
+ Các mạch điện và các động cơ phải đợc bảo vệ ngắn mạch và quá tải trên
200% bằng các rơle dòng điện cực đại, không dùng bảo vệ nhiệt vì các động cơ làm
việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Trong mạch khống chế phải bố trí các thiết bị bảo vệ

để loại trừ hiện tợng động cơ tự khởi động khi điện áp lới phục hồi (sau khi mất
điện).
+ Đối với cầu trục cỡ lớn, phải dùng các thiết bị khắc phục hiện tợng vênh
giàn cầu.
Trong hệ truyền động các cơ cấu của cầu trục ,các động cơ có sơ đồ điều riêng
biệt. Chính vì thế việc tổng hợp bộ điều chỉnh cho từng loại cơ cấu truyền động là
độc lập nhau .
Động cơ truyền động cầu trục, nhất là đối với cơ cấu nâng hạ ,mômen thay đổi
theo tải trọng rất rõ rệt .Khi không có tải trọng ( không tải ) mômen của động cơ
không vợt quá (15 ữ 20)% M
đm
. Đối với động cơ di chuyển xe con mômen của động
cơ bằng (35 ữ 50)% M
đm
,và bằng (50 ữ 55 )% M
đm
đối với động cơ di chuyển xe
cầu.
Quan hệ giữa mô men và tải trọng mô tả trên hình
M/M
đm
1
2
3
0,2 0,4 0,6 0,8
Trong hệ truyền động các cơ cấu cấu máy nâng - vận chuyển nói chung và cầu trục
nói riêng ,yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốc xảy ra phải êm. Bởi vậy mômen
động trong quá trình quá độ phải đợc hạn chế theo yêu cầu kĩ thuật an toàn.
Những năm gần đây ,do sự phát triển của kĩ thuật bán dẫn, kĩ thuật biến đổi
điện năng công suất lớn ,các hệ truyền động điện cho cầu trục đã dùng nhiều bộ biến

đổi Thyristor thay cho các hệ cổ điển dùng máy điện khuếch đại cũng nh khuếch đại
từ. Hệ truyền động các cơ cấu cầu trục dùng bộ biến đổi Thyristor - DC Motor (T-Đ)
đối với cơ cấu di chuyển, do có ảnh hởng của mômen phản kháng cho nên sơ đồ
khống chế đảo chiều đơn giản dùng các Contactor đảo chiều trong mạch phần ứng
của động cơ.
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 8 Tự Động Hoá 3_K44
G/G
đm
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Chế độ làm việc của các cơ cấu cầu trục đợc xác định từ yêu cầu của quá trình
công nghệ ,chức năng của cầu trục trong 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 thống
truyền động điện phải phù hợp với từng loại cụ thể. Ví dụ nh cầu trục trong phân x-
ởng luyện thép lò Mactanh ,trong các phân xởng nhiệt luyện phải đảm bảo các chỉ
tiêu kĩ thuật trong chế độ quá độ. Cầu trục trong các phân xởng 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 v.v
Từ những đặc điểm trên đây có thể đa ra những yêu cầu cơ bản đồi với hệ truyền
động cho các cơ cấu của cầu trục nh sau:
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 và thay thế dễ
dàng.
Sơ đồ bảo vệ phải có mạch bảo vệ điện áp " không " ,bảo vệ quá tải và ngắn
mạch.
Quá trình mở máy diễn ra theo một quy luật định sẵn.

Có công tắc hành trình hạn chế hành trình tiến ,lùi cho xe cầu ,xe con và hạn
chế hành trình lên xuống 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.
Sơ đồ điều khiển cho từng động cơ phải riêng biệt .
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 9 Tự Động Hoá 3_K44
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Chơng II : Phân tích và lựa chọn phơng án
Qua tìm hiểu yêu cầu công nghệ của cơ cấu nâng hạ cầu trục 120 tấn em xin
nêu một số nhận xét sau:
Hệ thống truyền động cầu trục làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (NHLL) . ở
hệ thống này chế độ làm việc NHLL đợc biẻu thị một cách dứt khoát rõ ràng về cả
thời gian nghỉ và thời gian chu kỳ. Khi máy không làm việc động cơ đợc ngắt hoàn
toàn khỏi nguồn.
Để điều chỉnh tốc độ cho hệ thống này ta có thể dùng 2 loại hệ truyền động
với động cơ một chiều hoặc xoay chiều.
Động cơ một chiều có u điểm là có khả năng điều chỉnh tốc độ trong phạm vi
rộng,dễ tạo đờng đặc tính cơ học phù hợp với yêu cầu làm việc của máy,có khả năng
quá tải cao,cần có nguồn điện một chiều. Nói chung việc dùng hệ truyền động một
chiều có thể đạt đợc đặc tính điều chỉnh rất lí tởng song hệ làm việc kém tin cậy, giá
thành hệ thống đắt, nguồn cấp riêng do vậy chỉ trong những trờng hợp có công suất
lớn và yều cầu cao về truyền động mới dùng hệ này. Trong yều cầu đề bài nêu, ứng
dụng trong một hệ công suất không lớn và không cần điều chỉnh quá chính xác do
vậy ta bỏ qua giải pháp này.
Động cơ xoay chiều có hiệu quả kinh tế cao , đạt yêu cầu về đặc tính khởi
động cũng nh đặc tính điều chỉnh. Hệ truyền động này dùng động cơ không đồng bộ
3 pha . Loại động cơ này đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, chiếm tỉ lệ rất lớn
so với động cơ khác .
Tuy nhiên động cơ KĐB có cấu tạo phần cảm và phần ứng không tách biệt.
Từ thông động cơ cũng nh mô men động cơ sinh ra phụ thuộc nhiều vào tham số.

Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền động diện động cơ không đồng bộ là hệ
điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh .
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 10 Tự Động Hoá 3_K44
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Trong công nghiệp thờng sử dụng bốn hệ điều chỉnh tốc độ :
+ Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ
+ Điều chỉnh xung điện trở mạch rô to
+ Phơng pháp điều chỉnh công suất trợt
+ Phơng pháp biến đổi tần số
Sau đây sẽ trình bày một số đặc điểm và phạm vi ứng dụng của 4 phơng pháp
nói trên:
Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ:
Ưu điểm:
Tổn thất trong bộ biến đổi thấp
Dễ dàng tự động hoá
Thiết bị thực hiện là Thyristor hay van hai
chiều có bán sẵn trên thị trờng.
Phù hợp cho các tải có moment tải là hàm
tăng của tốc độ nh bơm li tâm, quạt gío
Nhợc điểm:
Điện áp không sin có nhiều thành phân sóng
hài bậc cao.
Tổn thất phụ do dòng FUCAULT lớn.
Moment và tốc độ dao động khi vận hành.
Phạm vi điều chỉnh hẹp.
Điều chỉnh công suất trợt:
Ưu điểm:
Công suất trợt đợc trả về lới hoặc cấp cho
động cơ một chiều.
Đặc tính điều chỉnh có độ cứng cao.

Nhợc điểm:
Hệ thống phải dùng thêm một sơ đồ chỉnh lu
có điều khiển hoặc động cơ một chiều.
Đắt tiền hiệu quả kinh tế thấp.
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 11 Tự Động Hoá 3_K44
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Chỉ phù hợp điều khiển động cơ công suất
lớn.
Phơng pháp biến đổi tần số:
Ưu điểm:
Mở rộng dải điều chỉnh nâng cao chất lợng động học của
hệ thống điều chỉnh tốc độ.
ứng dụng trong các hệ cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ
cùng một lúc hoặc các hệ đơn lẻ có yêu cầu tốc độ cao.
Khi làm việc với động cơ KĐB Rotor lồng sóc sẽ có kết
cấu đơn giản vững chắc giá thành hạ, làm việc trong nhiều
môi trờng khác nhau.
Có rất nhiều bộ biến tần của nhiều hãng khác nhau bàn
trên thị trờng.
Nhợc điểm:
Mạch điều khiển rất phức tạp.
Giá thành bộ biến tần còn đắt.
Điều chỉnh xung điện trở mạch rô to:
Đây là một phơng pháp điều chỉnh đơn giản và cổ điển đã đợc sử dụng trớc đây rất
nhiều. Nguyên lí điều chỉnh dựa trên việc thay đổi điện trở bên Rôto thay đổi đờng
đặc tính cơ động cơ KĐB dẫn đến thay đổi tốc độ. Phơng pháp này có nhợc điểm là
tổn thất trên điện trở lớn và tốc độ ổn định kém song ngời ta vẫn dùng vì các u điểm
sau: điều chỉnh đợc ở tốc độ thấp ,tốc độ điều chỉnh nhỏ hơn tốc độ cơ bản, tự động
hoá trong điều chỉnh đợc dễ dàng, hạn chế đợc dòng mở máy, các thao tác điều
chỉnh đơn giản, giá thành chi phí vận hành thấp, vì vậy đợc sử dụng với các hệ

thống làm việc ngắn hạn và ngắn hạn lặp lại, các hệ thống có yêu cầu về tốc độ
không cao nh cầu trục, cần trục, cơ câú nâng hạ, thang máy,
Kết hợp với yêu cầu của đề bài vì vậy quyết định chọn phơng pháp điều chỉnh
xung điện trở Rotor cho hệ cầu trục đã cho.
Khi điều chỉnh điện trở thêm vào Rôto:
Điện trở trong mạch Roto động cơ KĐB là Rr=Rrd+Rf
trong đó Rrd là điện trở dây quấn Roto, Rf là điện trở ngoài mắc thêm vào
Rôto.
Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch Rôto thì moment tới hạn của động cơ
KĐB không thay đổi và độ trợt tới hạn tỉ 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=sth là thẳng thì
khi điều chỉnh điện trở ta có thể viết
S=siìRr/Rrd
Trong đó s là độ trợt khi điện trở mạch Rôto là Rr, si là độ trợt khi điện trở
Rôto là Rrd.
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 12 Tự Động Hoá 3_K44
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Ta có công thức
Si*
Rrd*Ir
3M
2

=
Có nghĩa là momen chỉ phụ thuộc vào dòng điện Rôto và không phụ thuộc
vào tốc độ động cơ. Vì thế mà có thể ứng dụng phơng pháp này cho truyền động có
momen tải không đổi.
Mạch điều khiển gồm điện trở mạch một chiều R1 và khoâ bán dẫn K đấu song
song đóng cắt một cách chu kì để điều chỉnh giá trị trung bình của điện trở
toàn mạch. Khi K đóng điện trở R1 bị loại ra khỏi mạch, dòng điện Rôto tăng lên.

Khi K ngắt điện trở R1 lại đợc đa vào mạch dòng điện Rôto lại giảm xuống. Với tân
số đóng cắt nhất định nhờ có cuộn cảm Lk mà dòng điện Rôto coi nh không đổi và
có một giá trị điện trở tơng đơng Re trong mạch một chiều. Thời gian ngắt Tn=Tck-
Tđ.
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=R1ìTd/(Td+tn)=R1ìTd/Tck=ìR1
Điện trở tơng đơng trong mạch một chiều tính đổi về mạch xoay chiều ở Rôto
theo quy tắc bảo toàn công suất tổn hao trong mạch Rôto. Cơ sở để tính: Tổn hao
công suất là nh nhau.
Với chỉnh luu cầu 3 pha thì điện trở tính đổi là: Rf=1/2Re=0.5ììR1
Khi có điện trở tính đổi dễ dàng dựng đợc 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 Rf=0.5ììR1.
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 13 Tự Động Hoá 3_K44
Khoá K
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Chơng III: Tính chọn công suất
động cơ và các phần tử mạch lực
1. Các thông số kĩ thuật :
Trọng lợng xe cầu ( G
0
) : 5 Tấn
Tải trọng định mức ( G
đm
) : 10 Tấn
Tốc độ di chuyển ( v ) : ( 0,05 ữ0,5 ) m/s
Lực cản chuyển động khi tải định mức ( F
c
) : 4000N

Lực cản chuyển động khi tải không tải ( F
C0
) : 2000N
Hiệu suất cơ cấu ( ) : 0,82
Tỉ số truyền ( I ) : 31
Đờng kính bánh xe cầu ( D
b
) : 0,35m
Cho rằng cầu trục đợc thiết kế với cung đờng dịch chuyển tải trọng
l = 28m.
Mômen quán tính của các bộ phận quay của cơ cấu quy đổi về trục động cơ :
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 14 Tự Động Hoá 3_K44
M=M(n) khi Rf biến thiên
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
J
qđ
= 0,15kGm
2
.
Thời gian xe dừng để tháo tải trọng : t
01
= 150s.
Thời gian lấy tải : t
02
= 100s.
Tính chọn nh sau :
Tốc độ của động cơ đợc tính từ tốc độ di chuyển của bánh xe :
Tốc độ nhỏ nhất : n
đcmin
= 84,6 vòng/phút

Tốc độ lớn nhất : n
đcmax
= 846 vòng/phút
Dải điều chỉnh tôc độ : D =
max
:
min
= n
đcmax
: n
đcmin
= 15 : 1
2. Tính phụ tải tĩnh
Trong các cơ cấu chuyển động của cầu trục momen phụ tải của mỗi loại đều
có khác nhau, momen hay lực tác dụng lên hệ thống nâng luôn luôn có chiều không
đổi( chiều lực hút của trái đất) không phụ thuộc vào chiều quay của động cơ. Còn
momen phụ tải của hệ thống qua lại thì có chiều thay đổi khi chiều quay của động cơ
thay đổi. Từ đó ta thấy rằng phụ tải và tơng ứng với chế độ làm việc của hai loại hệ
thống trên là khác nhau.
Mỗi chu kỳ làm việc của xe trục có bốn giai đoạn lấy tải , di chuyển tải, tháo
tải, di chuyển xe không về vị trí ban đầu. Thời gian xe chạy hết quãng đờng l=28m
là:
t=
5660*
30
28
V
L
==
(s)

Giả sử thời gian lấy tải và tháo tải nh trên.
Sơ bộ ta tính đợc hệ số đóng điện tơng đối là:
Công suất tĩnh trên trục động cơ khi tải bằng định mức :
Khi xe chạy không tải ta có hệ số k=
5.0
GG
G
dm0
0
=
+
Tra đồ thị ta tìm đợc hiệu suất động cơ trong trờng hợp này là =0,78
Vậy công suất tính trên trục động cơ khi xe cầu chạy không tải :

Vậy nếu chọn sơ bộ công suất theo công suất trung bình thì ta có:
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 15 Tự Động Hoá 3_K44
b
bdc
D.
i.v
i.nn

==
%30
15010056.2
%100.56.2
ttt.2
%100.t.2
%DM
0201

=
++
=
++
=
kw439.2
82,0.1000
5,0.4000
.1000
v.F
P
cdm
C
C
==

=
kw282,1
78,0.1000
5,0.2000
.1000
v.F
P
0C
0C
==

=
kw
t

tPtP
kP
CC
dm
326,2
2
282,1439,2
25,1
.2

0
=
+
=
+
=
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Với DM%=30%
Vì không có trị số tiêu chuẩn của thời gian đóng điện tơng đối là 30% nên ta quy đổi
về hệ số đóng điện là 25%. Công suất định mức động cơ sau khi quy đổi là:

kWPP
dmdm
55.2
%25
%30
1
==
Tốc độ yêu cầu của động cơ đợc xác định từ tốc độ bánh xe:
n=n

b
.i=
846
35,0.14,3
31.5,0.60
.
60
==
b
D
iv

(v/ph)
Ta tiến hành chọn công suất động cơ điện theo các thông số sau:
1. P
đm
cỡ 2.55kW
2. n
đm
=846 vòng/phút
Tra sổ tay đặc tính cơ trong tài liệu Đặc tính cơ truyền động điện của
Vesennhepski ta chọn động cơ xoay chiều KĐB 3 pha Rôto dây quấn MT 12_6 có
các thông số sau:
U
đm
= 380 V
P
đm
= 3,5 KW
I

rdm
= 12,2A
n
đm
= 910 vòng/phút
đm
= 92,25 rad/s

m
= 2,5
Cos

dm
= 0,73
Cos

kt
= 0,35
I
Stdm
= 10,3 A
I
Stk
= 7,5 A
R
St
= 2,09
X
St
= 1,565

R
rdm
= 215
E
rđm
= 204 V
R
r
= 0,77
X
r
= 0,3
Ke = 1,74
J = 0,0675 kgm
2
=J
đc
Qđc = 109 kg
Mômen định mức và mômen tới hạn của động cơ đợc tính nh sau:
73,36
9550
==
dm
dm
dm
P
n
M
(Nm)
83,9173,36.5,2. ===

dmdmt
MM

(Nm)
Hệ số trợt định mức:
09,0
1000
9101000
0
0
=

=

=
n
nn
s
dm
dm
Mômen quán tính của hệ thống quy đổi về trục động cơ khi có tải đợc xác
định theo công thức:

2
01
))((5.91)(
n
V
mmJJKJ
dmdctt

+++=
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 16 Tự Động Hoá 3_K44
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
73.0)
846
5.0
)(10.510.10(5.91)15.00675.0(15.1
233
=+++
(kgm
2
)
Trong đó K
t
=0.15 là hệ số tính đến mômen quán tính các bộ phận quay ngang của cơ
cấu truyền lực,m
đm
,m
0
khối lợng định mức của tải trọng và khối lợng định mức của
tải trọng và khối lợng xe trục(kg)
Mômen quán tính của hệ thống quy đổi về trục động cơ khi không tải
J
o
=K
t
(J
dc
+J
t

)+91.5m
0
(
n
V
)
2
=1.15(0.0675+0.15)+91.5.10
3
(
846
5.0
)
2
=0.41(kgm
2
)
Mômen trên trục động cơ khi xe chạy có tải là:
M
c
=
54.27
82.0.31.2
35.0.4000
.2
.
=
c
bco
ni

DF
(Nm)
Và xe chạy không tải là:
M
co
=
47,14
78.0.31.2
035.2000
.2
.
==
c
bco
ni
DF
(Nm)
Chon mô men chuyển tiếp khi khởi động động cơ là
M
2
=1.2M
c
=1,2.27,54=33,048(Nm)
Và mômen cực đại khi khởi động bằng mômen tới hạn động cơ. Nếu có xét tới khả
năng sụt áp
Ta có: M
1
=M
t
0.9

2
=91,83.0,9
2
=74,38(Nm)
Mômen khởi động trung bình là:
M
kđ
=
71,53)048,3338,74(
2
1
)(
2
1
21
=+=+ MM
(Nm)
Và ta coi không đổi trong thời gian khởi động có tải và không tải
Thời gian khởi động có tải là :
T
M1
=
6,2
)04,2771,53(55,9
910.73,0
)(55,9
.
=

=

ckd
dmt
MM
nJ
(s)
Thời gian khởi động không tải có thể tính đến gần đúng nh sau:
T
M2
=
)(99,0
)47,1471,53(55,9
910.41,0
)(55,9
.
s
MM
nJ
cokd
dmo
=

=

Thời gian hãm máy có tải về không tải đợc tính tơng tự nh trên:
t
d1
=
21,1
)(55,9

.

+
cph
dmt
MM
nJ
(s)
t
d2
=
88,0
)(55,9
.
0

+
cph
dmo
MM
nJ
(s)
chiều dài x đi đợc trong thời gian mở máy có tải và không tải là:
L
m1
=
)(7,0
.60.2
.
2

1
0
1
mt
i
nD
t
V
m
dm
m
dm
==

L
m2
=
)(27,0
.60.2
.
2
2
0
2
mt
i
nD
t
V
m

dm
m
dm
==

Trong đó V
đm
là tốc độ xe thực tế khi động cơ quay về tốc độ định mức
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 17 Tự Động Hoá 3_K44
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Chiều dài xe đi đợc trong thời gian hãm máy có tải và không có tải là:
L
d1
=
)(33,0
2
1
mt
V
d
dm
=
L
d2
=
)(24,0
2
2
mt
V

d
dm
=
Chiều dài xe đi đợc khi di chuyển tải trọng với tốc độ ổn định
L
1
=L-L
m1
-L
d1
=28-0,33=26,97(m)
Chiều dài xe đi đợc khi xe chạy không tải là:
L
2
=L-L
m2
-L
d2
=28-0,27=27,49(m)
Để xác định một cách chính xác thời gian làm việc của xe trục và động cơ trong các
hành trình với tốc độ ổn định ta phải xác định lại tốc độ xe thực tế ứng với hành trình
có tải trọng và không có tải trọng
Cách xác định nh sau:
S
1
=S
đm
0675,0
73,36
04,27

09,0 ==
dm
c
M
M
n
1
=n
0
(1-S
1
)=932,52
Hệ số trợt động cơ khi xe chạy không tải
S
2
=S
đm
0355,0
73,36
47,14
09,0 ==
dm
co
M
M
n
2
=n
0
(1-S

2
)=9946,54
suy ra tốc độ khi xe di chuyển có tải trọng và không có tải trọng có tải trọng là:
V
1
=
)(55,0
.60
1
s
m
i
nD
b
=

V
2
=
)(57,0
.60
2
s
m
i
nD
b
=

Thời gian xe di chuyển với tốc độ ổn định khi có và không có tải là:

t
1
=
)(04,49
55,0
97,26
1
1
s
V
L
==
t
2
=
)(23,48
57,0
49,27
2
2
s
V
L
==
Theo các số liệu nhận đợc về mômen và thời gian ta xây dựng đợc biểu đồ phụ tải
toàn phần của động cơ nh sau:
(vẽ hình)
Để kiểm nghiệm động cơ theo điều kiện phát nóng ta xác định trị số chính xác của
thời gian đóng mạch điện tơng đối
ĐM%=

%58,28
)(
23,4899,004,496,2
22110
=
++++
+++
=
+


ttttttt
t
ddlvlv
lv
Khi tính toán mômen đẳng trị ta chú ý đến hiện tợng kém toả nhiệt của động cơ khi
mở máy. Nếu hệ số kém toả nhiệt =0,5 thì:
M
đt1
=
)(61,21
)(
)(
2121
2
2
1
2
21
2

Nm
tttt
tMtMttM
mm
cocmm
kd
=
+++
+++

Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 18 Tự Động Hoá 3_K44
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Tính đổi mômen này về hệ số đóng điện tiêu chuẩn 25% ta đợc:
M
đt
=M
đt1
)(11,23
25
58,28
61,21 Nm
DM
DM
tc
cx
==
M
đt
<M
đm

=36,73 nên động cơ đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng
Từ các thông số của động cơ đã chọn ta tính đợc các đại lợng khác
R
rqđ
=K
e
2
.R
r
=1,76
2
.0,77=2,385()
X
rqđ
=1,76
2
.0,73=2,261()
n
o
=
)/(1000
.60
phv
p
f
=
M
đm
=
)(747,36 Nm

P
mm
dm
=


S
đm
=(1000-910)/1000=0,09
Tốc độ di chuyển xe trục là: V=0,5(m/s)
V
min
=0,05n
đmmin
=
)/(62,84
60
phm
D
Vi
b
=

V
max
=0,5n
đmmax
=
)/(22,846
60

phm
D
Vi
b
=

Tính chọn các điện trở thêm vào:
Giả sử một cách gần đúng ta xấp xỉ các đờng đặc tính cơ của động cơ KĐB
Rôto dây quấn thành các đoạn thẳng đi qua điểm tốc độ đồng bộ và điểm tới hạn.
Khi thêm điện trở vào Rôto ta có liên hệ:
S=siì(Rd+Rf)/Rd <*>
Trong đó Rd là điện trở tơng ứng với si(sđm)
*Tính chọn điện trở một chiều Ro:
Ro là điện trở mạch một chiều nó tơng đơng với điện trở Rfo=1/2ìRo bên
mạch Rôto.
ở chế độ định mức bên Rôto chỉ có Rr và có si=sđm=0.09
+. ứng với chế độ V
max
tơng đơng n
đc
=846(vòng/ph)
S
iMax
=(1000-846)/1000 = 0.154
Thay vào <*> ta có S
iMax
=S
đm
ì(Rd+Rfp)/Rd
Suy ra R

fo
= [(S
iMax
S
đm
)/S
đm
]ìRd= 2,385ì(0.154 0.09)/0.09 =1,696
Vậy R
o
= 2ìR
fo
= 2ì1,696 =3,392
+. ứng với tốc độ V
min
=0.05 m/s (n
đc
=84,62 v/ph)
S
im
= (1000-84,62)/1000 =0.935
R
f

=(S
im
-S
đm
)ìR
rqđ

/S
đm
= 22,4
Suy ra R
mc

=2ì22,4=44,8 () .
Do đó ta chọn đợc R
1
=R
mc

- R
o
= 44,8 3,392 =41,41
Chọn R
1
=42
<>Nhận xét: Nếu khoá K đóng cắt tạo giá trị điện trở trung bình từ 0R1
thì hoàn tòan điều khiển đợc tốc độ động cơ từ
min

max
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 19 Tự Động Hoá 3_K44
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
III.2 Tính chọn công suất mạch lực
1> Tinh chọn van chỉnh lu
Với phơng pháp điều khiển nh trên thì dòng Rôto sẽ lớn nhất khi điện trở fụ
thêm vào chỉ có Ro. Ta xét hai trờng hợp:
a) Trờng hợp mở máy động cơ KĐB

I
rqđ
=I
s
=
2'
21
2
'
2
1
1
)()( xx
s
rr
r
U
f
++
+
+
Lúc mở máy s=1
I
rqđ
=
)()(
'
21
2'
21

1
xxrrr
U
f
++++
Thay vào ta đợc:
I
rqđ
=
)(3,30
)565,1261,2()696,1385,209,2(
220
22
A=
++++
Ta có liên hệ tiếp theo: I
rmm
=I
rqđ
*ki= 30,3*1.67 = 53,328A
Dòng qua Diode : I
D
= I r/3 =17,776 A
b) Xét trờng hợp làm việc của động cơ: Nhìn vào biểu thức ta thấy dòng Rôto
sẽ nhỏ đi không tính đến dòng để chọn Diode trong trờng hợp này.
Điện áp ngơc đặt lên van: U
Dng
= 6ìE
rđm
=6ì214= 499,67 V

Tiến hành chọn Diode
( I
Dhd
=17,776 A & Ungmax=499,67 V)
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 20 Tự Động Hoá 3_K44
Hình vẽ điều chỉnh
M=M(n) khi Rf biến thiên
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Chọn hệ só an toàn Ki=1.5 & Ku =1.8. Vậy I
hd
=K
i
.I
D
=1,5.17,776=26,664(A)
và U
ngmax
= K
u
.U
ng
=1,8.499,67 =899,5(V).
Tra tài liệu chọn van BYT 30 có các thông số sau;
+. Imax=30 A
+. Ungmax= 200ữ1000 V
+. U = V
+. Ith = A
+. Iro = mA
+. Tcf =
o

C*
2> Chọn điện cảm L
K
Căn cứ vào hằng số thời gian bên Rôto (Quy đổi sang Stato)
l ới áp kỳchu lần Vài
=
++
+
=
10 f
R
f
R
rqd
R
L
k
L
rs
T

(chọn =5 lần)
Vậy T
rs
=5*0.02= 0.1(s)
L
K
=0,1(R
f0
+R

f1
+R
rqđ
) =0.1*(2,385+1,696+21)=2,508(H)
3> Tính chọn Transitor khoá
a. Các thông số để chọn T
+. Icmax
+. Ucemax
+.
+. Tần số
*. Tính dòng Ic lớn nhất mà Transitor phải chịu:
+. Trờng hợp mở máy: I
rqđ
<đã tính trớc> =30,3 A.
I
rmm
=30,3*1,76=41,328(A)
Suy ra Imckđ=1.5ìI
rmm
49(A).
+. Trờng hợp vận hành: Không có chế độ hãm ngợc
suy ra I
cmax
=I
mckđ
=49(A).
+. Trờng hợp ở chế độ định mức dòng nhỏ hơn nhiều.
*. Tính điện áp lớn nhất đặt lên U
ce
+. Trờng hợp mở máy: Lúc này Sđđ cảm ứng bên Rôto là Max ứng với tần số

f2=f1
E
2r
=E
2rđm
=204(V)
U
dII
=K
cl
ìE
2r
=2.34ì204 =477,36(V)
Đây chính là điện áp U
cemax
phải chịu.
*. Tần số làm việc f
lv
=5kHz
Nh vậy ta thu đợc các tham số để chọn:
+. U
cemax
>477,36 V
+. Ic>49 A
+. f
lv
= 5kHz
Tra tài liệu Điện tử công suất Nguyễn Bính ta chọn đợc Transitor ESM 3006 có
các thông số:
V

ce
=1000V
V
ceo
=600 V
V
ce.sat
= 1.5 V
Ic=50 A
Ib=7A
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 21 Tự Động Hoá 3_K44
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
t
f
=1.5às
t
on
= 1.5às
Pm = 300 W
t
s
= 5 às
T
o
lv=25
o
C
=50/7
4> Các phần tử mạch phụ trợ
a. Mạch phụ trợ cắt Transitor

Mạch phụ trợ bao gồm các phần tử C, D
1
, R
1
Dòng điện tải là i. Vì thời gian chuyển trạng thái rất ngắn nên cho phép xem
i=I=const trong mỗi lần chuyển trạng thái.
Sơ kiện: V
CE
=V
CESat
=0; i
c
=I; i
D
=0;
Khi cho xung âm tác dụng vào bazơ của T dòng I
c
giảm tuyến tính từ I0, trong
khoảng thời gian t
f
Nếu có mạch trợ giúp ta có
i
C
+i
1
=I=const
Vừa khi i
C
bắt đầu giảm tuyến tính thì i
1

cũng bắt đầu tăng tuyến tính. Tụ C đợc nạp
điện.
C
iI
dt
dV
CC

=
Khi t=t
f
suy ra i
C
=0V
C
(t
f
)=V
0
=V
CE
<<U
sau t
f
tụ C đợc nạp bằng dòng I
C
I
dt
dV
C

=
cho đến khi V
C
=U
Thời gian tổng cộng của quá trình chuyển sang trạng thái mở là t
F
, thông thờng ngời
ta chọn C sao cho 2t
f
<t
F
<5t
f
Ta chọn t
F
=3t
f
=3.0,8=2,4 (às)
Điện dung C đợc tính gần đúng bằng biểu thức
i
1
=I=
F
CE
t
U
C
dt
dV
C

C=
U
t
I
F
.
Vì động cơ làm việc quanh điểm xác lập tại V
max
=0,5 m/s tơng đơng s=0,154
nên U=U
mc
(s=0,154)
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 22 Tự Động Hoá 3_K44
+Vc
D1
C
R1
Phụ trợ cắt Transitor
i
1
c
i
T(ESM
3006)
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
U=sE
2rđm
.k
cl
=0,154.204.2,34=73,51 (V)

C=
U
t
I
F
.
=
63,1
51,73
4,2.50
=
(àF)=1630(pF)
b. Mạch phụ trợ đóng Transitor
Mạch trợ giúp gồm L
2
, D
2
, R
2
có chức năng hạn chế sự tăng trởng của dòng i
C
trong khoảng thời gian đóng t
on
của Tranzitor, t
on
là thời gian cần thiết để V
CE
giảm từ
giá trị U xuống V
CESat

0
Thời gian tổng cộng của qúa trình đóng là t
R
Điện cảm L
2
đợc tính gần đúng bằng biểu thức:
R
t
I
L
t
i
LU
dt
di
L
222
=


==

I
tU
L
R
.
2
=
với 2t

on
< t
R
<5t
on
chọn t
R
=3t
on
=3.10
-6
(s)
suy ra:
I
tU
L
R
.
2
=
=
0044,0
50
310.51,73
6
=

mH
Điện trở R
2

có tác dụng hạn chế dòng điện do suất điện động tự cảm trong L
2
tạo ra trong mạch L
2
R
2
D
2
trong khoảng thời gian t
F
chuyển sang trạng tháikhoá T.
Nh vậy phải thoả mãn điều kiện
==<>


84,1
10.4,2
10.0044,0
6
3
2
2
2
2
F
F
t
L
Rt
R

L
chọn R
2
=1,5
Điện trở R
1
có tác dụng hạn chế dòng điện phóng của tụ điện C trong mạch CTR
1
trong khoảng thời gian đóng t
R
. Nh vậy phải thoả mãn điều kiện:
==>>


84,1
10.1630
10.3
.
9
6
11
C
t
RtCR
R
R
chọn R
1
=2
D

1
và D
2
chỉ có tác dụng cho dòng đi theo một chiều cố định.
Ta chọn D
1
và D
2
tơng tự nh trong mạch chỉnh lu.
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 23 Tự Động Hoá 3_K44
Hình vẽ mạch phụ trợ đóng
L2
D1
D2
R1
C
R2
T(ESM
3006)
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
4> Tính chọn mạch Base

+. Tính chọn Rb: Rb đợc Suy ra Ib=(Ub-Udg-Ube)/Rb=Kbhì( Icbh/).
Ib>kbhìIbmax=1.3ì4=5.2 A Rb<= (Ub Udg-Ube)/5.2=(12-0.7-
Mạch bazơ bao gồm các điôt Dg, Dg, R
b
Dg tạo mạch đối với xung áp dơng đặt vào bazơ
Dg tạo mạch đối với xung áp âm đặt vào bazơ
R
b

có tác dụng hạn chế dòng bazơ
Ta biết rằng hệ số khuếch đại dòng =
b
C
I
I
đã đợc ấn định khi chế tạo Tranzitor.
Tranzitor làm việc với dòng I
C
không phải lúc nào cũng ở giá trị định mức. Tr-
ờng hợp khi có tải nhỏ(I
C
nhỏ) thì rõ ràng là I
b
quá lớn so với mức cần thiết, T sẽ làm
việc ở chế độ quá bão hoà, nó sẽ kéo dài thời gian t
F
sang trạng thái mở. Có Das và
Dg thì khi I
C
nhỏ, một phần dòng bazơ đợc đa thẳng đến collector mà không qua
khuếch đại.
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 24 Tự Động Hoá 3_K44
Mạch badơ
Rb
Dg'
Dg
UB
R2
R1

D2
D1
C
L2
T(ESM
3006)
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
=

=<
==>
==>
17,1
1,9
7,07,012
2,5/)(
1,97.3,1.
/)(
max
beDgbb
bbhb
cbh
bhbbeDgbb
cbh
b
UUUR
AIkI
I
kRUUUI
I

I

chọn R
b
=1
Chọn Dg và Dg :
Chọn Dg và Dg : KYZ70 có các thông số :
+. Imax=20A
+. Un=50 V
+. U =1.1 V
+. Ith=20 Ă
+. I rò= 100à Ă
+. T
p
cf=150
o
Sinh viên: Nguyễn Đăng Phú 25 Tự Động Hoá 3_K44
MạCH ĐIềU KHIểN TRANSITOR
Rb
Dg'
Dg
+Vc
UB
R2
R1
D2
D1
C
L2
T(ESM

3006)