Đề tài thiết kế hệ thống điện cho truyền động cơ cấu nâng hạ cầu trục phân xưởng

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN
Khoa: ĐIỆN

Giáo viên hướng dẫn: TRẦN DUY TRINH.
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN DOÃN NAM
Tên đề tài: “Thiết kế hệ thống điện cho truyền động cơ cấu nâng hạ cầu trục phân
xưởng “

1. Các thông số cơ bản:
- Trọng lượng của tải trọng G = 190000 N.
- Trọng lượng bộ phận mang tải: G0 = 2800 N
- Chiều cao nâng tải: H= 12m
- Tốc độ nâng tải: Vn = 14.5m/ph
- Chế độ làm việc của cơ cấu: Chế độ trung bình

2. Nội dung thực hiện:
- Tổng quan về cầu trục
- Tính chọn cơng suất động cơ cho truyền động cơ cấu nâng
- Phân tích lựa chọn phương án truyền động.
- Tính chọn thiết bị mạch động lực và hệ thống điều khiển
- Xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống

Ngày nhận đề tài…10/10/2012……….Ngày hoàn thành……
10/11/2012…………

Ngày…10.tháng…10….. năm 2012

Giáo viên hướng dẫn:
Trần Duy Trinh

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 1 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN
LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, trong công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước, khoa học kỹ
thuật phát triển một cách rõ rệt và đã được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực
trong đó có lĩnh vực cơng nghiệp. ở nước ta đã và đang xuất hiện nhiều máy
móc, trang thiết bị hiện đại cho nên địi hỏi q trình giảng dạy phải trang bị cho
sinh viên những kiến thức cơ bản về nguyên lý hoạt động cũng như nguyên tắc
vận hành của các trang thiết bị nhằm nắm bắt kịp thời xu thế phát triển của khoa
học công nghệ trong những năm tới.

Trong quá trình học tập tại trường ĐH SPKT Vinh, em đã được thầy giáo
Vũ Anh Tuấn giảng dạy cho em môn học Trang Bị Điện. Nhằm củng cố kiến
thức của môn học này, đã có rất nhiều đề tài để làm đồ án của các máy công
nghiệp khác nhau. Và em đã được thầy giáo Trần Duy Trinh giao thiết kế đề tài:

”Thiết kế trang bị điện cho cơ cấu nâng hạ cầu trục phân xưởng”

Thiết kế trang bị điện cho cầu trục là một việc tương đối khó đối với em.
Tuy nhiên trong thời gian làm đồ án, với sự cố gắng của bản thân cùng với sự
chỉ bảo hướng dẫn tận tình của thầy giáo Trần Duy Trinh em dã hoàn thành
xong bản đồ án mơn học của mình. Trong q trình làm đồ án, với nhiều kiến
thức còn hạn chế nên bản đồ án vẫn cịn nhiều chỗ thiếu sót, cho nên em rất
mong nhận được sự nhận xét, góp ý của các thầy cô giáo bộ môn để bản đồ án
của em có thể hồn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Duy Trinh cùng với các thầy cô
giáo bộ môn.

Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Doãn Nam

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 2 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

PHẦN MỘT:
TỔNG QUAN VỀ CẨU TRỤC
A. 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 -
vận chuyển đóng vai trị khá quan trọng. máy nâng - vận chuyển là cầu nối giữa
các hạng mục cơng trình sản xuất riêng biệt, giữa các phân xưởng trong một nhà
máy, giữa các máy công tác trong một dây chuyền sản xuất v.v…
Tính chất và số lượng hàng hoá cần vận chuyển tuỳ thuộc vào đặc thù của
quá trình sản xuất.
Trong ngành khai thác mỏ, trên các cơng trình thuỷ lợi, trên các công trường
xây dựng nhà máy thuỷ điện, xây dựng công nghiệp, xây dựng dân dụng v.v…,
phần lớn các công việc nặng nề như bốc, xúc, đào, khai thác đất đá đều do các
máy nâng - vận chuyển thực hiện.
Việc sử dụng các máy nâng - vận chuyển trong các hạng mục cơng trình lớn
sẽ làm giảm đáng kể thời gian xây dựng, giảm bớt số lượng công nhân (khoảng
10 lần).
Trong các nhà máy chế tạo cơ khí, máy nâng - vận chuyển dùng để vận
chuyển phôi, bán thành phẩm và thành phẩm từ các nhà máy này sang nhà máy

khác, từ phân xưởng này sang phân xưởng khác.
b. Phân loại máy nâng - vận chuyển.
Phụ thuộc vào đặc điểm của hàng hố 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 hồn hảo các máy nâng - vận chuyển rất khó khăn.
Có thể phân loại các máy nâng - vận chuyển theo các đặc điểm chính sau:
1. Theo phương vận chuyển hàng hoá.
a, Theo phương thẳng đứng: thang máy, máy nâng
b, Theo phương nằm ngang: băng chuyền, băng tải
c, Theo mặt phảnh nghiêng: xe kíp, thang chuyền, băng tải
d, Theo các phương kết hợp: cầu trục, cần trục, cầu trục cảng, máy xúc v.v…
2. Theo cấu tạo của cơ cấu di chuyển.
a, máy nâng - vận chuyển đặt cố định: thang máy, máy nâng, thang chuyền,
băng tải, băng chuyền v.v…

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 3 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

b, Di chuyển tịnh tiến: cầu trục cảng, cần cẩu con dê, các loại cần trục, cầu
trục v.v…

c, Di chuyển quay với 1 góc quay tới hạn: cần cẩu tháp, máy xúc v.v…
3. Theo cơ cấu bốc hàng.
a, Cơ cấu bốc hàng là thùng, cabin, gầu treo…
b, Dùng móc, xích treo, băng.
c, Cơ cấu bốc hàng bằng nam châm điện.
4. Theo chế độ làm việc.
a, Chế độ dài hạn: Băng tải, băng chuyền, thang chuyền.
b, Chế độ ngắn hạn lặp lại: máy xúc, thang máy, cần trục v.v…

c. 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 hố chất, các xí nghiệp luyện kim…
Các khí cụ, thiết bị điện trong hệ thống truyền động và trang bị điện của các
máy nâng - vận 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 chuyền và băng tải, phải đảm bảo khởi
động động cơ 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.

Mc

0
 đm

Hình 1-2.

Đồ án mơn học: Trang Bị Điện 4 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

Quan hệ Mc = f( ) khi khởi động không có băng tải
Trên hình 1-2 biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa mômen cản tĩnh và tốc
độ động cơ: Mc = f( ).
Trên đồ thị ta thấy: Khi  = 0, Mc lớn hơn (2 2,5 lần)Mc ứng với tốc độ
định mức.
Đặc điểm trên cũng đúng với một số máy nâng - vận chuyển khác như thang

chuyền, băng chuyền v.v…
Động cơ truyền động cầu trục, nhất là đối với cơ cấu nâng - hạ, mômen thay
đổi theo tải trọng rất rõ rệt. Khi khơng có tải trọng (không tải), mômen của động
cơ không vượt quá (15 20)% Mđm, đối với cơ cấu nâng của cần trục cầu ngoạm
đạt tới 50% Mđm, đối với động cơ di chuyển xe con bằng (35 50%) Mđm, đối
với động cơ di chuyển xe cầu bằng (50 55%)Mđm.
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 chuyền chở khách. Bởi vậy, mômen động cơ trong quá trình quá độ phải
được hạn chế theo yêu cầu kỹ thuật an tồn.

M/M®m
1,0

1

0,8

2
3

0,6

0,4

0,2
0,2 0,4 0,6 0,8 G/G®m

Hình 1-3
Mơmen của động cơ phụ thuộc vào tải trọng.

1-Động cơ di chuyển xe cầu; 2-Động cơ di chuyển xe con; 3-Động cơ nâng - hạ

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 5 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

Năng suất của máy nâng - vận chuyển quyết định bởi 2 yếu tố: tải trọng của
thiết bị và số chu kỳ bốc, xúc trong 1 giờ. Số lượng hàng hố bốc xúc trong mỗi
chu kỳ khơng như nhau và nhỏ hơn tải trọng định mức, cho nên phụ tải đối với
động cơ chỉ đạt (60 70)% công suất định mức của 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.

D. Hệ truyền động dùng trong các máy nâng - vận chuyển.
Hiện nay, hệ truyền động điện trong các máy nâng - vận chuyển sử dụng phổ
biến là hệ truyền động với động cơ xoay chiều và 1 chiều. Xu hướng chủ yếu
khi thiết kế và chế tạo hệ truyền động điện cho máy nâng - vận chuyển là thường
chọn hệ truyền động với động cơ xoay chiều vì có hiệu quả kinh tế cao, đạt yêu
cầu về đặc tính khởi động cũng như đặc tính điều chỉnh.
Để đáp ứng các yêu cầu về an toàn, độ tin cậy khi làm việc dài hạn của hệ
truyền động điện các máy nâng - vận chuyển, nâng cao tuổi thọ của các khí cụ
điều khiển, nên dùng các khí cụ phi tiếp điểm thay cho các khí cụ tiếp điểm (rơle
- cơng tắc tơ). Các khí cụ phi tiếp điểm đó có thể chế tạo, lắp ráp thừ các phần tủ
điện từ, điện tử và bán dẫn.
Những năm gân đây, do sự phát triển mạnh của kỹ thuật bán dẫn, kỹ thuật
biến đổi điện năng công suất lớn, các hệ truyền động điện cho máy nâng - vận
chuyển đã dùng nhiều các bộ biến đổi thyristor thay thế cho các hệ cổ điển dùng

máy điện khuyếch đại cũng như khuyếch đại từ.
Bộ biến đổi thyristor có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với bộ biến đổi quay: quán
tính nhỏ, độ nhạy cao, kích thước và trọng lượng bé hơn,cho phép chế tạo được
những hệ truyền động có các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật cao.
E. Những đặc điểm cơ bản của hệ truyền động và trang bị điện cầu trục.
Chế độ làm việc của các cơ cấu cầu trục được xác định từ các 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 truyền động điện phải phù hợp với từng loại cụ thể.
Cầu trục trong phân luyện thép lò mactanh, trong các phân xưởng nhiệt luyện
phải đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật trong chế độ quá độ. Cầu trục trong các phân

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 6 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

xưởng 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…

Các cơ cấu của cầu trục làm việc trong chế độ cực kì nặng nề: tần số đóng cắt
lớn, chế độ quá độ xảy ra nhanh khi mở máy, hãm và đảo chiều.

Từ những đặc điểm trên, có thể đưa 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 sơ đồ điều khiển phải có mạch bảo vệ điện áp “khơng”, q tải và

ngắn mạch.
- Quá trình mở máy diễn ra theo 1 quy luật được định sẵn.
- Sơ đồ điều khiển cho từng động cơ riêng biệt, độc lập.
- Có cơng 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 người làm việc trên xe cầu.

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 7 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

PHẦN 2:
TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO CƠ CẤU NÂNG
A. khái niệm chung.
1. Chọn công suất động cơ cho những truyền động có điều chỉnh tốc độ.
+ Truyền động điện có điều chỉnh tốc độ nhằm đáp ứng một cơng nghệ nào
đó và đảm bảo q trình cơng nghệ đó là tối ưu. Để điều chỉnh tốc độ truyền
động điện ta có thể thực hiện theo phương pháp điện – cơ hay điện thuần tuý.
- Phương pháp cơ là phương pháp điều chỉnh có cấp nhờ thay đổi tỷ số
truyền ở hộp tốc độ hoặc điều chỉnh vô cấp nhờ ly hợp ma sát, đĩa ma sát…
phương pháp này làm cho máy trở nên cồng kềnh.
- Phương pháp điện – cơ là phương pháp thay đổi tỷ số truyền qua các cặp
bánh răng với việc thay đổi dòng điện.
- Phương pháp thuần tuý đang được dùng phổ biến hiện nay đó là thay đổi
tốc độ truyền động điện bằng việc thay đổi tốc độ động cơ điện , phương pháp
này làm giảm nhẹ kết cấu cơ khí của máy.
- Chọn cơng suất động cơ cho những truyền động có điều chỉnh tốc độ là

phức tạp hơn. Ngoài ra các đồ thị phụ tải và tốc độ còn cần biết phạm vi điều
chỉnh tốc độ, yêu cầu về điều chỉnh và một số yêu cầu khác.
- Với hệ có điều chỉnh tốc độ, các u cầu về cơng suất và mơmen trong
truyền động có thể khác nhau.
- Do P = M. nên nếu P = const thì mơmen sẽ thay đổi tỷ lệ nghịch theo
tốc độ. Điều chỉnh càng sâu, tốc độ thấp thì mơmen càng lớn và mômen cực đại
khi tốc độ thấp nhất.

M max = P

min

Cịn nếu giữ M= const thì công suất sẽ thay đổi tỷ lệ thuận với tốc độ tới
một giá trị cực đại của tốc độ thì công suất sẽ cực đại

P max =M. max
Nhìn chung động cơ điện một chiều cho phép điều chỉnh tốc độ đơn giản,
trơn hơn so với động cơ điện xoay chiều.

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 8 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

Thực tế đặc tính của máy sản xuất khơng giữ ổn định như mong muốn trong

tồn bộ phạm vi điều chỉnh tốc độ mà bị thay đổi theo điều kiện công nghệ, điều

kiện tự nhiên.

Một hệ truyền động điện có điều chỉnh tốc độ tốt nếu đặc tính điều chỉnh của

hệ giống đặc tính cơ của máy. Khi đó động cơ sẽ được sử dụng một cách hợp lý

nhất, nghĩa là làm việc có dư tải ở mọi thời điểm, ở mọi tốc độ và hệ truyền

động điện sẽ đạt các chỉ tiêu năng lượng cao và động cơ được chọn sẽ có kích

thước phù hợp nhất.

2. Chọn công suất động cơ cho cơ cấu nâng hạ trục.

+ Mômen cản trên trục động cơ điện là tổng hợp hai mômen thành phần:

- Mômen do ma sát gây ra luôn chống lại chuyển động quay của động cơ.

- Mômen do tải trọng sinh ra sẽ chống lại hoặc hỗ trợ quay của động cơ tuỳ

thuộc vào lúc tải trọng đi lên hay đi xuống.

+ Do đó khi xác định biểu thức phụ tải của cơ cấu nâng hạ chú ý đến đặc

điểm này:

- Phụ tải của cơ cấu nâng hạ là phụ tải ngắn hạn lặp lại.

Thời gian làm việc của động cơ ở chế độ này thường ngắn (t lv <(3  3.5)t n )

và phụ tải cũng có thể là ngắn hạn khơng đổi hoặc ngắn hạn biến đổi.

Trong công nghiệp người ta chế tạo động cơ chuyên dụng để phục vụ ở chế

độ ngắn hạn với các thời gian làm việc tiêu chuẩn là 15, 30, 60 và 90 phút.

Chính vì vậy việc chọn và sử dụng động cơ làm việc ngắn hạn khá dễ dàng.

- Phụ tải ngắn hạn không đổi, động cơ được chọn cần phải thoả mãn điều

kiện sau: M dm = (1.1  1.3)M c

Hoặc: P dm = (1.1  1.3)P c

Với thời gian làm việc tiêu chuẩn bằng hoặc lớn hơn chút ít thời gian làm

việc thực: T TC  t lv

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 9 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

Đồ thị phụ tải ngắn hạn: M
a. Không đổi:

M

0 t 0 t1 t2 t3 t

tlv

b. Biến đổi: H×nh (a) H×nh (b)

- Phụ tải ngắn hạn biến đổi: Ta cần tính mơmen hoặc cơng suất đẳng trị rồi

lựa chọn động cơ thoả mãn điều kiện sau:

M dm = (1.1  1.3)M c

Hoặc: P dm = (1.1  1.3)P c

Với thời gian làm việc bằng hoặc lớn hơn chút ít thời gian làm việc thực như

hình (b) : t TC  t1 + t 2 + t 3

- Trong sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ nhất là trong truyền động

thang máy, có thể sử dụng đổi trọng (tương tự như bánh đà) để phân

điều tải trọng cho động cơ truyền động khi phụ tải biến đổi trong dải

rộng.

- Sơ đồ động lực của một cơ cấu nâng hạ điển hình như hình vẽ sau đây:

1) Động cơ truyền động 2) Trơc vÝt, b¸nh vÝt
3) Hép sè

4) Tang n©ng

5) Bé phËn lÊy t¶i
6) T¶i träng

Đồ án mơn học: Trang Bị Điện 10 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

3. Biểu thức phụ tải khi nâng.
+ Phụ tải tĩnh của cơ cấu nâng hạ chủ yếu là do trọng tải quyết định. Để xác
định phụ tải tĩnh phải dựa vào sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ:
Ta có: M n = G  Go .R t (N.m) (1)

u.i.c

Trong đó:
G: Trọng lượng của tải trọng (N).
G 0 : Trọng lượng của bộ lấy tải (N).
R t :Bán kính của tang nâng (m).
u: Bội số ròng rọc.
i: Tỷ số truyền của hộp tốc độ.
i 2.Rt .n (2)

u.v

Trong đó:
v: Tốc độ nâng hạ (m/s).
n: Tốc độ quay của động cơ (vòng/phút).
c : Hiệu suất của bộ truyền động.
c phụ thuộc vào G  Go và dm
G = G  G0

Gdm  G0

c : Là một hàm số phụ thuộc vào (c , G) ta tra bảng

c

1 1,09 G (Hình 2)

0,8

0,8

0,6

0,75

0,4

0,65

0,2

0
0,2 0,4 0,6 0,8 1

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 11 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

+ Khi nâng không tải G = 0
M n0 = G.Rt u.i.c (3)

4. Phụ tải tĩnh khi hạ:
+ Có hai chế độ khi hạ tải:
- Hạ động lực thực hiện khi tải trọng nhỏ. Khi đó mơmen do tải trọng sinh
ra không đủ để thắng mômen ma sát trong cơ cấu máy điện làm việc ở chế độ
động cơ.
- Hạ hãm thực hiện khi hạ tải trọng lớn. Khi đó mơmen do tải trọng gây ra
rất lớn, máy điện phải làm việc ở chế độ hãm để giữ cho tải trọng được hạ với
tốc độ ổn định.
+ Mômen trên trục động cơ do tả trọng gây ra khơng có tổn thất.

M t = G  G0 u.i .Rt (N.m) (4)
Khi hạ tải năng lượng được truyền từ phía tải trọng sang cơ cấu truyền động
nên:

M h Mt  M Mt .h (N.m) (5)

Trong đó: Mh : Mômen trên trục động cơ khi hạ tải.

M : Tổn thất mômen trong cơ cấu truyền động.

h : Hiệu suất của cơ cấu khi hạ.

Mt  M : Hạ hãm.

Mt  M : Hạ động lực.

Coi tổn thất trong cơ cấu nâng hạ khi nâng tải và khi hạ tải như nhau thì:

M Mt  Mt Mt  1  1 (6)
 c  c 

Thay (6) vào (5) ta có:

M h Mt  M Mt  2   1  (7)

 c 

Đồng nhất (5) và (7) ta suy ra hiệu suất cơ cấu hạ tải trọng:

h  2   1  (8)

 c 

Chế độ làm việc của động cơ phụ thuộc vào hiệu suất cơ cấu khi hạ tải.

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 12 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

Khi c  0,5  h  0 : Động cơ làm việc ở chế độ động cơ để hạ tải trọng
chuyển sang hạ động lực.

Khi c  0,5  h  0 : Động cơ làm việc ở chế độ hãm để hạ tải trọng  Hạ
hãm.

5. Hệ số tiếp điện tương đối TD%.
Khi tính tốn đến tiếp điện tương đối, ch8úng ta phải 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 tính được
theo Q và Gdm .

TCK    3600.Gdm  (s)

Q

Trong đó: Q: Năng suất dỡ trong 1h (N)
Gdm : Tải trọng nâng hạ định mức của cơ cấu (N.m)

Hệ số tiếp điện tương đối:

TD%  tlv .100%
TCK

tlv : Thời gian làm việc của 1 chu kỳ xác định theo điều kiện làm việc cụ thể
của cơ cấu.

6. Chọn sơ bộ công suất động cơ.
Xây dựng đồ thị phụ tải.

M

0 TCK t

Tính mơmen trung bình hoặc mômen đẳng trị.

n

 Mi.ti

M th K. i1

TCK

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 13 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

M dt  n

 M t2.t1

i 1

TCK

Trong đó:

Mi : Trị số mômen ứng với khoảng thời gian ti .

K=1,2 1,3 hệ số phụ thuộc vào độ nhấp nhô của đồ thị phụ tải, tần số mở
máy, hãm máy.

Điều kiện để chọn công suất động cơ:

M dmdc M th

7. Kiểm nghiệm.
- Xây dựng đồ thị phụ tải chính xác sau khi đã tính đến thời gian khởi động
và hãm của động cơ.
- Tính hệ số tiếp điện tương đối có tính đến thời gian khởi động và hãm.

TD%  tlv   tkd   th .100%

TCK

Trong đó: tlv : Tổng thời gian làm việc.

th : Tổng thời gian hãm.

tkd : Tổng thời gian khởi động.

- Tính mơmen đẳng trị chính xác của phụ tải.

MTC M dt . TD%dt
TD%TC

Trong đó: MTC : Mơmen quy đổi về hệ số tiếp điện tiêu chuẩn.

Động cơ được chọn có: M dm MTC

B. Tính chọn cơng suất động cơ truyền động.
1. Xác định phụ tải khi nâng.
M n G  G0 .Rt (N.m)

u.i.cdm

Với:
G = 190000 N
G0 = 2800 N
Rt = 200 mm = 0.2 m
u = 2

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 14 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

cdm 0,95

Chọn i = 40
Thay số vào ta tính được phụ tải tính tốn:
M n 190000  2800 2.40.0,95 .0,2 507,37 (N.m)

- Phụ tải khi nâng khơng tải:

Theo hình 2 ta xác định được :c 0,4

M n0  G0 .Rt  2800 .0,2 17,5 (N.m)
u.i. c 2.40.0,4

2. Phụ tải tĩnh khi hạ. (N.m)
Mơmen khơng tính đến tổn thất:

M t G  G0 u.i .Rt 190000  2800 2.40 .0,2 482

Mômen hạ tải trọng:

M h M t  M M t .M h (N.m)

Ta có:

h 2  1 2  1 0,947

 cdm 0,95

Vậy mômen hạ tải:

M h M t .h 482.0,947 456,5 (N.m)

- Phụ tải tĩnh khi hạ không tải:

M h0 G0.Rt .(2  1 ) 2800.0,2 .(2  1 )  3,5 (N.m)
u.i  c 2.40 0,4

M h0  0 nghĩa là mômen động cơ cùng chiều với mômen phụ tải. Động cơ

làm việc ở chê độ hạ động lực.
3. Xác định hệ số tiếp điện tương đối

TD%  tlv .100%
TCK

Với : tlv th0  tn  th  tn0

TCK tlv  tng

Trong đó:

th0 : Thời gian hạ khơng tải

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 15 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

th0  h 12.60 49,655 (S)
vh0 14,5

tn : Thời gian nâng tải

tn  h 12.60 49,655 (S)
vn 14,5

th : Thời gian hạ tải

th  h 12.60 99,31 (S)
vh 7,2

tn0 : Thời gian nâng không tải

tn0  h 12.60 49,655 (S)
vn0 14,5

Thời gian làm việc:
tlv 49,655  49,655  99,31  49,655 248,275 (S)

tng : Thời gian nghỉ bao gồm thời gian lấy tải, cắt tải, thời gian làm việc của

xe cầu, xe con.
tng 110  80 110 300 (S)

TCK tlv  tng 248,275  300 548,275 (S)

Vậy hệ số tiếp điện tương đối:

TD%  tlv .100%  248,275 .100% 45,28%
TCK 548,275

4. Tính chọn sơ bộ cơng suất động cơ.

Để xét đến đặc tính phát nóng của động cơ khi làm việc ta chọn sơ bộ cơng

suất động cơ theo phụ tải trung bình.

n
 Miti
M tb K. K. M h0.th0  M n .tn  M h .th  M n0.tn0
i1

TCK TCK

M tb 1,2. ( 3,5).49,655  507,37.49,655  456,5.99,31 17,5.49,655 548,275 130

(N.m)

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 16 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

Vì động cơ khơng có hệ số tiếp điện chuẩn là TD% = 45,28% nên ta quy về
hệ số tiếp điện chuẩn là TD% = 40%.

Ta có:

M tbcx M tb. TD% TD 130. 45,28 138,3 c % 40 (N.m)

Dựa vào tỉ số truyền để chọn tốc độ động cơ phù hợp.

M n 2 .Rt .n u.v

 n  i.u.v  40.2.14,5 924 (v/ph)
2 .Rt 2.3,14.0,2

Căn cứ vào điều kiện chọn công suất động cơ.

M dmd / c M tbcx  Pdmd / c Ptbcx

Mà (W) = 13,38 (KW)
Vậy Pdmd / c 13,38 (KW) Ptbcx M tbcx . M tbcx . n 9,55 138,3. 924 9,55 13382
Dựa vào các thông số đã biết và yêu cầu công nghệ của hệ thống, tra bảng
phụ lục em chọn động cơ không đồng bộ rôto dây quấn loai luyện kim kiểu
MTM, 380V, 50Hz, TĐ = 40% như sau:

Loại MTM411-6.
Uđm=380 V
Pđm=16 (kW)
nđm=957(vòng/phút)
Mth/Mđm = 2,8
- Stator:
Cos dm = 0,78
Cos  không tải = 0,075
Istđm = 38 (A)
Isto = 21,4 (A)
rst = 0,323 ( )

xst = 0,398 ( )
- Rôto:
Erđm = 200 (V)

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 17 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

Irđm = 53(A)

rr = 0,092 ( )

xr = 0,235 ( )

Hệ số biến áp Ke (Kr = K e2 ) = 1,8

Mơmen qn tính của Rơto J = 0,5 (kgm2)

Khối lượng của động cơ Q = 280 (kg)

C. Kiểm nghiệm lại động cơ.

Việc tính chọn cơng suất động cơ ở trên là việc tính chọn sơ bộ, vì ở đó ta

bỏ qua giai đoạn mở và hãm máy. Để có thể khẳng định chắc chắn loại động cơ

với các thơng số ở trên có đáp ứng được u cầu truyền động hay không ta cần

phải tiến hành kiểm tra lại theo: điều kiện phát nóng, điều kiện khởi động và

điều kiện quá tải về momen.

a. Kiểm tra điều kiện phát nóng:

Việc kiểm tra động cơ theo điều kiện phát nóng là khó khăn vì khơng thể

tính tốn phát nóng động cơ 1 cách chính xác. Tuy vậy, người ta thường sử dụng

các phương pháp tính gần đúng để kiểm tra điều kiện phát nóng thơng qua các

đại lượng điện. Có nhiều phương pháp kiểm tra khác nhau. ở đây, ta dùng

phương pháp momen đẳng trị.

Công thức kiểm tra:

Mđc ≥ Mđt

Mà: Mđm=Pđm. 9,55 = 16000. 9,55 = 159,66 (N.m)
ndm 950

M dt   Mi2.ti 157.44 (N.m)
 ti

Ta thấy Mđt > Mđm, như vậy động cơ thỏa mãn điều kiện phát nóng.

b. Kiểm nghiệm điều kiện khởi động và quá tải về mômen:
Điều kiện khởi động:

Mkđ ≥ Mcmm

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 18 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

Động cơ đã chọn phải thoả mãn điều kiện khởi động tức là động cơ có thể
sinh ra momen khắc phục momen tải lúc mở máy mà không bị quá tải( dịng
điện phần ứng khơng q 2-2,5Iđm). Do tính chất tải của ta không thay đổi theo
tốc độ nên nếu động cơ đã thoả mãn điều kiện làm việc bình thường thì nó cũng
thoả mãn điều kiện lúc khởi động.

Điều kiện quá tải về mômen:
Theo tính tốn ở phần I, momen cản lớn nhất khi nâng tải Mcmax=268,68Nm.
Mặt khác Mđm = 159,66Nm, như vậy ở điều kiện quá tải cực đại, động cơ
phải làm việc với hệ số quá tải là :

k= M cmax M 507,37 3,178 dm 159,66
Như vậy động cơ đã chọn thoả mãn các điều kiện phát nóng và điều kiện quá
tải về momen.
Vậy động cơ đã chọn phù hợp với yêu cầu đặt ra.

PHẦN 3:
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG
A. Khái niệm chung.

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 19 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH -------- KHOA ĐIỆN

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các máy sản xuất ngày

càng đa dạng và có nhiều chức năng dẫn đến hệ thống trang bị điện ngày càng
phức tạp và địi hỏi có độ chính xác tin cậy cao.

Do bộ biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành 1 chiều có thể sử dụng
nhiều thiết bị như máy phát, khuyếch đại từ, hệ thống van, chúng được điều
khiển theo những nguyên tắc khác nhau và có những ưu nhược điểm khác nhau.
Do đó để lựa chọn phương án phù hợp với những loại cơng nghệ địi hỏi nhà
thiết kế phải so sánh chi tiết kĩ thuật để đưa ra phương án tối ưu nhất.

B. Nội dung chọn phương án.
Trong thực tế, khi đứng trước một vấn đề sẽ có nhiều phương án giải quyết,
tuy nhiên mỗi phương án sẽ có ưu nhược điểm riêng. Nhiệm vụ của nhà thiết kế
là phải chọn ra phương án tối ưu nhất, phù hợp với u cầu cơng nghệ đó.
Đối với các hệ truyền động đơn giản, không có u cầu cơng nghệ cao thì chỉ
cân dùng động cơ xoay chiều với hệ thống truyền động đơn giản. Cịn các hệ
thống điều khiển phức tạp có u cầu cao về chất lượng và truyền động như điều
chỉnh 2 vùng như, sử dụng bộ biến đổi động cơ 1 chiều (BBĐ-Đ) và hộp tốc độ,
ở bộ biến đổi này có thể là máy phát 1 chiều hoặc bộ chỉnh lưu dùng thyristor.
c. ý nghĩa của việc lựa chọn phương án.
Việc so sánh và lựa chọn phương án hợp lý nhất có 1 ý nghĩa đặc biệt quan
trọng, nó được thể hiện qua các mặt sau:

- Đảm bảo được yêu cầu công nghệ của máy sản xuất.
- Đảm bảo an toàn, làm việc tin cậy, lâu dài.
- Giảm giá thành đồng thời nâng cao chất lượng kỹ thuật, tăng năng suất
lao động và giảm nhẹ cường độ lao động.
- Khi xảy ra hư hỏng có thể thay dễ dàng với các linh kiện dự trữ có sẵn.
D. Các phương án truyền động.
1. Hệ truyền động máy phát - động cơ (F - Đ).
Hệ thống F - Đ là hệ truyền động điện mà bộ biến đổi điện là máy phát điện 1

chiều kích từ độc lập, máy phát này thường do động cơ sơ cấp không đồng bộ 3
pha ĐK quay và coi tốc độ quay của máy phát là không đổi. Động cơ ĐK cũng
kéo ln máy phát tự kích từ K để cấp điện kích từ K cho động cơ Đ và máy
phát F, biến trở Rkk dùng để điều chỉnh dòng điện của máy phát tự kích từ K
nghĩa là để điều chỉnh điện áp phát ra cấp cho cuộn kích từ máy phát KTF và

Đồ án môn học: Trang Bị Điện 20 Sinh viên: Nguyễn Doãn Nam