Đồ án trang bị điện đề tài thiết kế trang bị điện cho cơ cấu nâng hạ tải

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM

...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH QUANG GVHD: BÙI THANH HÒA

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................ 3
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC VÀ CẦU TRỤC PHÂN XƯỞNG....................4
I. Lý thuyết chung máy nâng hạ, vận chuyển:................................................................4
1. Khái niệm chung:.......................................................................................................4
2. Phân loại máy nâng - vận chuyển:.............................................................................4
3. Đặc điểm đặc trưng cho chế độ làm việc của hệ truyền động điện máy nâng, vận
chuyển............................................................................................................................ 5
4. Một số nét về cầu trục phân xưởng:...........................................................................6
II. Đặc điểm của hệ truyền động cầu trục và cầu trục phân xưởng:...............................7
1.Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ:...........................................................................8
2.Biểu thức phụ tải tĩnh:.................................................................................................8
PHẦN II TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO TRUYỀN ĐỘNG CƠ CẤU
NÂNG........................................................................................................................... 12
I. Xác định phụ tải tĩnh................................................................................................12
II. Kiểm nghiệm công suất động cơ:............................................................................14
1. Điều kiện khởi động.................................................................................................14
2. Điều kiện phát nóng.................................................................................................14
PHẦN III PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG........................17
I. Khái niệm chung.......................................................................................................17
1. Khái niệm................................................................................................................. 17
2. Ý nghĩa của việc lựa chọn phương pháp..................................................................17
II. Các phương án truyền động:....................................................................................18
1. Hệ truyền động máy phát – động cơ........................................................................18
2. Hệ thống van - động cơ ( T- Đ ):..............................................................................22
III. Lựa chọn phương án truyền động:.........................................................................24
IV. LỰA CHỌN BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHO CƠ CẤU:...............25
1. Các sơ đồ nối dây của bộ chỉnh lưu có điều khiển...................................................25
2. Nguyên lý làm việc của BBĐ xoay chiều- một chiều...............................................27
3. Dòng điện chỉnh lưu trên phụ tải một chiều.............................................................29
PHẦN IV TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

..................................................................................................................................... 36
A. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐỘNG LỰC.......................................................36
I. Các thông số:............................................................................................................36
1. Các thông số động cơ:..............................................................................................36
2. Các thơng số cịn lại:................................................................................................36
II. Tính chọn thiết bị mạch động lực:...........................................................................36

SVTH: XAIYADETH 1 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

1. Tính chọn Thyristor:................................................................................................36
2. Chọn máy biến áp....................................................................................................38
3. Chọn cuộn kháng cân bằng......................................................................................38
4. Chọn R, C................................................................................................................39
B. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN..................................................................40
I. Giới thiệu về sơ đồ mạch điều khiển:.....................................................................40
II. Thiết kế mạch phát xung điều khiển........................................................................41
1. Mạch đồng bộ hoá và phát xung răng cưa................................................................41
2. Thiết kế mạch nguồn nuôi một chiều:......................................................................53
3. Mạch tạo điện áp chủ đạo.........................................................................................53
II. Thiết kế bộ điều khiển tổng hợp tín hiệu phản hồi :................................................54
1. Mơ tả tốn học hệ truyền động T – Đ :....................................................................54
2.Thiết kế mạch vòng điều khiển dòng điện :..............................................................56
3. Mạch vòng điều chỉnh tốc độ...................................................................................59
PHẦN V XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG................................62
I. Xét tính ổn định của hệ thống...................................................................................62
1. Tiêu chuẩn ổn định đại số........................................................................................62
2. Xét tính ổn định của hệ thống..................................................................................62
II. Đồ thị tốc độ:..........................................................................................................64

Kết luận........................................................................................................................ 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................66

SVTH: XAIYADETH 2 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

LỜI NÓI ĐẦU

Trong điều kiện công cuộc kiến thiết nước nhà đang bước vào thời kỳ cơng
nghiệp hố hiện đại hố với những cơ hội thuận lợi và những khó khăn thách thức lớn.
Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ, những người chủ tương lai của đất nước những nhiệm
vụ nặng nề.

Sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung và
trong lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho bộ mặt của xã hội thay đổi
từng ngày. Trong hồn cảnh đó, để đáp ứng được những điều kiện thực tiễn của sản
xuất đòi hỏi những người Kĩ Sư Điện tương lai phải được trang bị những kiến thức
chuyên nghành một cách sau rộng.

Trong quá trình học môn TRANG BỊ ĐIỆN em được nhận đề tài :Thiết kế
trang bị điện cho cơ cấu nâng hạ tải.

Tuy nhiên, do kiến thức cịn hạn chế, trong phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến
thức lớn nên bản đồ án không khỏi có những sai sót. Em mong nhận được sự góp xây
dựng của các thầy, thầy giáo cũng như bè bạn để bản đồ án được hoàn thiện hơn.

Trong quá trình thực hiện đồ án này em đã được sự chỉ bảo tận tình của cơ giáo
NGUYỄN THỊ THANH BÌNH.

Mặc dù em đã rất cố gắng để làm được đồ án một cách tốt nhất nhưng
chắc chắn rằng nó cịn chứa đựng rất nhiều thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ
bảo của các thầy cơ để có thể nhận thức đúng đắn nhất về từng vấn đề.

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh Viên Thiết Kế:

LOUANG APHAY XAIYADETH

SVTH: XAIYADETH 3 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

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 hố
và tự động hố các q trình sản xuất. Trong quá trình sản xuất máy nâng hạ 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. Máy nâng vận chuyển được dùng rất phổ
biến trong cơng nghiệp, xây dựng, giao thơng... 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 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 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 ...
- 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

SVTH: XAIYADETH 4 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ 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 ngồi trời.

Mơi 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 bi điện của các

máy nâng, vân chuyển phải làm việc tin cậy trong mọi điều kiện nghiệt ngã của mơi

trường, nhằm nâng cao năng suất, an tồn 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 mơmen

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:

Khi  = 0, Mc lớn hơn (2 2,5)Mc ứng

với tốc độ định mức thay đổi M

đối với cơ cấu nâng - hạ, mômen theo c

* Động cơ truyền động cầu trục nhất là

tải trọng rất rõ rệt.

Khi khơng có tải trọng

(khơng tải) mơ men của động

cơ không vượt quá (15 25)%Mđm 

Đối với cơ cấu nâng của cần trục gầu 0 đm
ngoạm đạt tới 50%Mđm
Hình 1.1: quan hệ Mc=f 

Đối với động cơ di chuyển xe khi động cơ không tảicầu 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

chuyên chở khách. Bởi vậy mơmen động trong q trình q 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

SVTH: XAIYADETH 5 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

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
4. Một số nét về cầu trục phân xưởng:

Cầu trục được dùng chủ yếu trong các phân xưởng, nhà kho để nâng hạ và vận
chuyển hàng hóa với lưu lượng lớn.
Cầu trục là một kết Cầu trục được dùng chủ yếu trong các phân xưởng, nhà kho để
nâng hạ và cấu dầm hộp hoặc dàn, trên đó đặt xe con có cơ cấu nâng. Dầm

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.

SVTH: XAIYADETH 6 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

Cầu trục được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế với các thiết bị
mang vật rất đa dạng như móc treo, thiết bị cặp, nam châm điện, gầu ngoạm... Đặc
biệt, cầu trục được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy và luyện
kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng.

Phần kết cấu thép của cầu trục một dầm gồm dầm cầu có hai đầu tựa lên các dầm
cuối với các bánh xe di chuyển dọc theo ray đặt trên vai cột của nhà xưởng. Cơ cấu di
chuyển của cầu trục một dầm thường dùng phương án dẫn động chung. Phía trên dầm
chữ I là dàn thép đặt trong mặt phẳng ngang để đảm bảo độ cứng cần thiết theo
phương ngang của dầm cầu. Palăng điện có thể chạy dọc theo các cánh thép phía dưới
của dầm chữ I nhờ cơ cấu di chuyển palăng. Cabin điều khiển được treo vào phần kết
cấu chịu lực của cầu trục.

Kích thước dầm thép chữ I của cầu trục lăn đầm đơn được chọn từ điều kiện bền
theo tải trọng nâng, khẩu độ và điều kiện để palăng điện có thể di chuyển dọc theo các
cánh dưới của dầm. Ngoài ra, độ cứng của dầm theo phương ngang dầm cầu cũng cần
được đảm bảo.
Trong trường hợp cầu trục có khẩu độ nhỏ, phương án đơn giản nhất để đảm bảo độ
cứng dầm cầu sẽ là hàn thêm các thanh giằng.
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:
- Hạ không tải
- Nâng tải.
- Hạ tải.
- Nâng không tải.
(Giữa các giai đoạn có thời gian nghỉ).

SVTH: XAIYADETH 7 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN
1.Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ:

7 1

2

3
4
A

5

G0 6

Hình 1.2. Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ dùng móc

Trong đó:

1. Trục vít

2. Bánh vít

3. Truyền động bánh răng

4. Tang nâng

5. Bộ phận lấy tải

6. Móc

7. Động cơ truyền động

A. Điểm cố định

2.Biểu thức phụ tải tĩnh:

Phụ tải tĩnh của cơ cấu nâng hạ chủ yếu là do tải trọng quy định. Để xác định

phụ tải tĩnh phải dựa vào sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ ( hình 2.1)

a. Phụ tải tĩnh khi nâng.

* Mơmen nâng có tải:

M n G  G0 .Rt  N.m

u.i. c

Trong đó:

G : Trọng lượng của tải trọng  N 

Go : Trọng lượng của bộ lấy tải  N 

Rt : Bán kính của tang nâng (trống tời)  m

SVTH: XAIYADETH 8 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

i : Tỷ số truyền của hộp tốc độ

i  2 .Rt .n
v

với v : vận tốc nâng hạ  m / s

n : tốc độ quay của động cơ. vg / s

c : Hiệu suất của cơ cấu

Trong các công thức trên hiệu suất c lấy bằng định mức khi tải trọng bằng

định mức. Ứng với các tải trọng khác định mức, cần xác định c theo tải trọng như

trên hình 2.2

Xác định c dựa theo hệ số mang tải:

K  Pc c

Pcdm
c  ( dm , G* ) tra bảng 0,8

G* : tải trọng tương đối0,6

G* = G  G0 0,4 G0  G
G0  Gdm
Gdm  G0 0,2
0,8 1
* Mômen nâng không tải: 0 0,2 0,4 0,6
Mno = G0 Rt  Nm
u.i. c Hình 1.3
Quan hệ phụ thuộc theo tải trọng

b. Phụ tải tĩnh khi hạ:

* Có 2 chế độ hạ tải:

- Hạ động lực thực hiện khi tải trọng nhỏ. Khi đó mơmen do tải trọng sinh

ra khơng 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 làm việc ở chế độ hãm để giữ xho tải trọng được hạ với tốc độ ổn

định.

* Mômen trên trục động cơ do tải trọng gây ra không có tổn thất.

M t G  G0 u.i R t  Nm

Khi hạ tải trọng năng lượng được truyền từ phía tải trọng sang cơ cấu truyền

động nên:

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

SVTH: XAIYADETH 9 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

Mt <  M : Hạ động lực

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

M  M t  M t M t ( 1  1)

c c

Do đó: M h M t  M M t (2  1 )
c

= (G0  G)Rt (2  1 )
u.i c

Vậy hiệu suất của cơ cấu hạ tải trọng:

h 2  1
c

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

- Khi c < 0,5, h < 0, Mh < 0  Động cơ làm việc ở chế độ động cơ để hạ tải

trọng  hạ động lực.

- Khi c > 0,5, h > 0, Mh > 0  Động cơ làm việc ở chế độ hãm để hạ tải

trọng  hạ hãm.

* Hệ số tiếp điện tương đối TĐ%:
Khi tính tốn 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:

Tck 3600.Gdm Q  s

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:

TĐ% = Tlv .100%

Tck

Tlv : Thời gian làm việc của 1 chu kỳ xác định theo điều kiện làm việc cụ thể
của cơ cấu.
* Chọn sơ bộ công suất động cơ:

* Xây dựng đồ thị phụ tải:
* Tính mơmen trung bình hoặc mơmen đẳng trị:

- Mơmen trung bình được xác định theo công thức:

Mtb = k  M i .ti

Tck

SVTH: XAIYADETH 10 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

- Mômen đẳng trị được xác định theo công thức:

Mđt = n

 M i2ti

i 1

Tck

Trong đó:
Mi : Trị số mômen ứng với khoảng thời gian ti

k = 1,2  1,3  Hệ số dự trữ phụ thuộc vào mức độ nhấp nhô

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.

TĐ%th =  tlv   tkd   th 100%

Tck

Trong đó:

 tlv : Tổng thời gian làm việc,  tkd : Tổng thời gian khởi động

 th : Tổng thời gian hãm

Và tính phụ tải chính xác theo đại lượng đẳng trị Mđtcx
* Tính mơmen đẳng trị chính xác của đồ thị phụ tải:

M tcM dt . TD% tt
TD% tc

Trong đó: Mtc : Mơmen 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

Mtc=Mđtcx TDth %
TDtc %

SVTH: XAIYADETH 11 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

PHẦN II

TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO TRUYỀN ĐỘNG CƠ CẤU NÂNG

I. Xác định phụ tải tĩnh

* Phụ tải tĩnh khi nâng có tải:

M n G  G0 Rt 150000  20000 0, 45 2367 N.m
u.i.c 2.10.0, 85

Trong đó:

G =15 tấn = 150000 N ( Trọng lượng của tải trọng )

G0 = 2 tấn =20000 N( Trọng lượng của bộ phận lấy tải )

Rt = 0,45 m ( Bán kính trống tời )

u = 2 ( Bội số ròng rọc )

i = 10 ( Tỷ số truyền của hộp tốc độ )

c = 0,85 ( Hiệu suất của cơ cấu )

Chọn chiều cao nâng hạ là : 10m

Vận tốc nâng tải v = 0.25m/s và hạ tải là v = 0,4m/s.

Vận tốc nâng hạ không tải là: v = 1,5 m/s

* Phụ tải tĩnh khi nâng không tải:

G0 Rt  20000 0, 45 308 Nm

Mno = u.i.c 2.10.0,85

* Phụ tải tĩnh khi hạ có tải:

M h M t (2  1 ) G  G0 R t (2  1 )
c u.i c

= 20000 150000 2.10 .0, 45.(2  1 0,85)  1657 Nm

* Phụ tải tĩnh khi hạ không tải :

M h0 G0 R t (2  1 )
u.i c

= 20000 2.10 .0, 45.(2  1 0,85) 216 Nm

Xác định hệ số tiếp điện tương đối TĐ%:

TĐ% = Tlv .100%
Tck

Với: Tlv = Th0 + Tn + Th +Tn0

Tck = Tlv + Tnghỉ

Trong đó:

 Th0 : Thời gian hạ không tải:

SVTH: XAIYADETH 12 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

Th0 = H 10 6, 66 s

vh0 1, 5

 Tn : Thời gian nâng tải:

Tn = H  10 40 s

vn 0,25

 Th : Thời gian hạ tải:

Th = H  10 25 s

vh 0, 4

 Tn0 : Thời gian nâng không tải:

Tn0 = H 10 6, 66 s

vn 1,5

* Thời gian làm việc là:

Tlv = 6,66 + 40 + 25 + 6,66 = 78,32  s

* Thời gian nghỉ bao gồm thời gian thao tác lấy tải, cắt tải, thời gian làm việc của
xe cầu, xe con:

Tnghỉ = 10 + 10 + 20 + 20= 60 s
* Thời gian chu kỳ: Tck = 78,32 + 60 = 138,32s
* Hệ số làm việc tương đối:

TĐ% = Tlv .100%  78,32 .100% 56%
Tck 138, 32

1. Tính chọn sơ bộ cơng suất động cơ:
Chọn sơ bộ công suất động cơ theo phụ tải đẳng trị kết hợp với hệ số tiếp điện

tương đối:

n
 M i2.ti 2 2 2 2
M dt  i 1 (2367 .40 1657 .25  308 .6, 66  216 .6, 66) 1936( Nm) )

Ti 78, 32

Vì động cơ khơng có hệ số tiếp điện chuẩn là TĐ% = 56% nên chọn TĐtc% = 100%.

Mômen trung bình chính xác:

M tbcx M dt TDth % 1936 56 1448 Nm
TDtc % 100

Tỷ số truyền:

i 2 Rtn  n  i.u.v  10.2.0, 25 2, 27 v / s 136 v / p
uv 2 Rt 2.3,14.0,35

Điều kiện chọn công suất động cơ:

Mđmtc ≥ Mtbcx  Mđmđc ≥ 1448(Nm)

SVTH: XAIYADETH 13 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

Tra bảng ta chọn động cơ một chiều  - 220V, vỏ kín, làm mát tự nhiên, chế

độ 60 ph và TĐ 100% vỏ bảo vệ, chế độ định mức dài hạn TĐ, với số liệu sau:

Kiểu  _812 TĐtc% = 100%

Pđm = 75 kW rư + rcp = 0,023 

Uđm = 220 V rcks = 34,4 

nđm = 500 vg/p Iđm = 242 A

 đm = 57,2 mWb

II. Kiểm nghiệm công suất 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 iến hành

kiểm tra lại theo: điều kiện phát nóng, điều kiện khởi động và điều kiện quá tải về

momen.

1. Điều kiện khởi động

Mkđ ≥ Mcmm
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 q 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. Vậy động cơ đã chọn phù hợp với yêu cầu đặt ra.
2. Điều kiện phát nóng

Vì ở cơ cấu nâng hạ: Mc = const, J = const.
Phương trình đặc tính là:

M  M c J ddt

* Xét trong quá trình mở máy M = MN ( 0 )
Với hằng số thời gian của hệ thống Tc

Tc  J0 11,4.0
MN MN

Mà ta biết: 0  Uk  220 1, 2.57, 2 3, 2(rad / s)

M N k..Idm 1, 2.57, 2.242 16610(Nm)

 Tc 11, 4.3, 2 16610 0, 002(s)

SVTH: XAIYADETH 14 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

Để động cơ đạt tốc độ ổn định   ôđ thì T  .Trong thực tế khi tốc độ đạt
khoảng 95 – 98% tốc độ định mức thì có thể coi hệ thống đã đạt trạng thái ổn định.

Tkd (3 4)Tc 4.Tc 4.0, 002 0, 008(s)

* Xét trong quá trình hãm: M
B
Ta có: 0 3, 2rad / s  n0 30(v / s)
ôđ A
Áp dụng:
1
Th Tc .ln 1  od
0  od

Trong quá trình hãm tái sinh:

t

M 0 M1
Hình 2.1 Đồ thị mơ men ccủa q trình hảm tái

Độ sụt tốc khi hạ tải:

n  n0.M h 30.2367 4, 2(v / p)
M N 16610

   4, 2 0, 43(rad / s)

9, 55

 od 0   3, 2  0, 43 3, 63(rad / s)

Ở chế độ không tải:

n  n0 .M h0 30.308 0,55(v / p)
M N 16610

   n 0,55 0, 05(rad / s)
9,55 9,55

 1 0   3, 2  0, 05 3,15(rad / s)

 Động cơ làm việc hạ ở chế độ động lực:
Th 0, 002 ln 3,15  3, 63 3, 2  3, 63 0.0002(s)

 hệ số tiếp điện tương đối theo tính tốn:

TD%tt Tkd  Th  Tlv .100%
Tck

0, 008  0, 0002  78,32 .100% 56, 6%
138, 32

Mơmen đẳng trị chính xác của đồ thị phụ tải là:

Mtc Mdt TDtt % 1936. 56, 6 1456(Nm)
TDtc % 100

Ta có: Pđm = 75 (kW) nđm = 500 (v/ph) Iđm = 242 (A)

SVTH: XAIYADETH 15 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

dm  ndm 9,55  500 9,55 52 (rad/s)

Pdm 75.103
 M dm   1500 (Nm)
dm 50

Vậy thoả mãn Mđm > Mtc ( 1500 > 1456 )

 Động cơ được chọn thoả mãn với điều kiện phát nóng.

Động cơ được chọn phù hợp với tốc độ và yêu cầu của đề tài

SVTH: XAIYADETH 16 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

PHẦN III
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG
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, địi 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 cơng tác mà có những u cầu khác
nhau cần thiết cho việc ổn định tốc độ, mơmen với độ chính xác cao nào đó trước sự
biến đổi của tải và các thơng 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 hịa
giữa các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật.
Với những hệ thống truyền động đơn giản, khơng có u 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 u cầu cơng nghệ máy móc sản xuất.
+ Đảm bảo được sự làm việc lâu dài, tin cậy.
+ Giảm giá thành sản phẩm, tăng năng suất.
+ Dễ dàng sữa chữa, thay thế khi xảy ra sự cố.

SVTH: XAIYADETH 17 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

II. Các phương án truyền động:
1. Hệ truyền động máy phát – động cơ

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 luôn
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 cuộn kích từ động cơ KTĐ.
Biến trở RKF dùng để điều chỉnh dịng kích từ máy phát F đặt vào phần ứng động cơ
Đ. Biến trở RKĐ dùng để điều chỉnh dịng kích từ động cơ do đó thay đổi từ thông.

~3 pha

KTK §K F UF U§ § MSX
K

RKK KTF
K1
KT§

K2 RK§

RKF K1

K2

Hình3.1, Sơ đồ nguyên lý của hệ F – Đ
Trong đó: + F là máy phát

+ Đ là động cơ
+ KTD là cuộn kích từ động cơ
+ KTF là cuộn kích từ máy phát
+ Rkđ là điện trở kích từ động cơ
+ Rkf là điện trở kích từ máy phát
+ MSX là máy sản xuất
a. Phương trình đặc tính của hệ F – Đ.
Từ phương trình của động cơ điện 1 chiều ta có:

.I   U  RUD

KD KD ư

Khi thay U = EF – Iư.RưF, ta có:
.I EF  IURUF  RUD

KD KD ư

SVTH: XAIYADETH 18 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

Hay KD KD EF  RUDRUF .Iư (*)

Trong đó:

U: Điện áp đặt vào phần ứng động cơ (V).

RưF, RưĐ: Điện trở phần ứng máy phát, động cơ (  ).

Iư : Dòng điện phần ứng động cơ cũng là dòng điện phần ứng máy phát (A).

Thay Iư = KD M vào (*) ta có phương trình đặc tính cơ của hệ F – Đ:

 = EF  2 RUD RUF .M

KD KD

Hay  0 

Với 0  EF là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ.
K D

  2 RUD RUF .M là độ sụt dốc của động cơ khi mômen của động cơ là M.

 KD 

b, Đặc tính cơ của hệ F – Đ.

Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ là đặc tính ứng với điện áp phần ứng định mức

(UĐ = UĐđm) và điện áp kích từ định mức (UKTĐ = UKTĐđm ) nghĩa là từ thông định

mức (  Đ =  Đđm ).Để điều chỉnh tốc độ động cơ d 2 vùng dưới đường đặc tính
tự nhiên ta giữ từ thông động cơ là định mức (  Đ =  Đđm ) và điều chỉnh giảm

điện áp đăt vào phần ứng động cơ (UĐ giảm).
Trường hợp này tốc độ 0 thay đổi (giảm) cịn độ cứng đặc tính cơ giữ nguyên,
các đặc tính cơ song song nhau.

Thực hiện điều đó nhờ điều chỉnh giảm điện trở RKF d 2 mạch từ của máy phát F,
do đó thay đổi (giảm) stđ EF của máy phát và điện áp đặt vào động cơ. Để điều chỉnh

tốc độ động cơ d 2 vùng trên đường đặc tính tự nhiên, ta không thể tăng điện áp đặt
vào phần ứng động cơ cao hơn giá trị định mức vì sẽ làm cháy động cơ. Vì vậy lúc này

giữ nguyên điện áp là định mức và tiến hành điều chỉnh RKĐ d 2 mạch kích từ động
cơ để thay đổi giảm từ thông của động cơ. Trường hợp này, tốc độ khơng tải lý tưởng

0 tăng lên cịn độ cứng đặc tính cơ giảm đi. Đặc tính cơ có tốc độ 0 càng lớn thì
càng mềm.

Dạng đặc tính cơ vùng dưới đường đặc tính tự nhiên (vùng 1) và trên đường đặc
tính tự nhiên (vùng 2) như hình vẽ

0

(2)

(1)

0 Mc M

-

SVTH: XAIYADETH 19 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH BÌNH