mô tả toán học động cơ điện và bộ điều khiển xung điện trở roto

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mục lục
Mục lục 1
Lời nói đầu 3
CHƯƠNG I :TổNG quan về công nghệ 5
I. Đặc điểm chung của cơ cấu nâng-hạ cầu trục 5
II. Khảo sát đặc tính phụ tải 7
III. Xây dựng các công thức cần thiết cho tính toán cơ cấu nâng 9
Chơng II:tính công suất động cơ truyền động 14
I. Chọn loại động cơ 14
II. Tính toán chọn động cơ : 15
III. Xây dựng biểu đồ phụ tải tĩnh 15
IV. Tính toán hệ số tiếp điện tơng đối 17
Chơng III:Chọn phơng án truyền động 18
I. Hệ điều chỉnh xung điện trở Roto 18
II. Chọn động cơ truyền động 21
i. Chọn sơ bộ loại động cơ 21
ii. Kiểm nghiệm lại động cơ 22
III. Mô tả toán học động cơ điện và bộ điều khiển xung điện trở Roto
25
Nguyên lý làm việc: 28
IV. Tính toán mạch lực 30
i. Tính điện trở điều chỉnh: 30
ii. Tính toán bộ chỉnh lu Roto 32
iii. Tính chọn mạch bảo vệ điot và Thyristor 36
iv. Tính toán các thiết bị đo: 38
Chơng IV:Tổng hợp mạch vòng 44
I. Khái quát chung 44
II. Tổng hợp mạch vòng: 47
i. Tổng hợp mạch vòng dòng điện 48
ii. Tổng hợp mạch vòng tốc độ 51

Chơng V:Thiết kế tính toán mạch điều khiển 54
I. Giới thiệu chung về mạch điều khiển 54
i. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 54
Nguyên lý làm việc của sơ đồ: 55
II. Tính toán mạch điều khiển: 55
i. Bộ điều chỉnh tốc độ và dòng điện (khâu 1 và 2) 55
Chọn IC thuật toán loại TL084 56
ii. Khâu tạo xung răng ca: (khâu 3) 56
iii. Khâu so sánh (khâu 4) 57
iv. Khâu phát xung chùm (khâu 9) 58
Website: Email : Tel : 0918.775.368
v. Phần trở AND (khâu 7 và khâu 8) 59
vi. Phần tử cộng đảo NOR (khâu 6) 59
vii. Khâu đo điện áp tụ C (khâu 10) 60
viii. Khâu khuyếch đại xung và biến áp xung (khâu 11 và 12) 61
ix. Sơ đồ nguyên lý 64
x. Tính toán thông số nguồn nuôi 64
Mô phỏng hệ thống bằng matlab 71
Kết Luận 74
Tài liệu tham khảo 75
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Lời nói đầu
Truyền động điện là công đoạn cuối cùng của một công nghệ sản
xuất. Trong dây truyền sản xuất tự động hiện đại, truyền động đóng góp
vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lợng sản phẩm.
Ngày nay, cùng với những tiến bộ của kỹ thuật điện tử công suất và tin
học, các hệ truyền động cũng ngày càng phát triển và có nhiều thay đổi
đáng kể nhờ việc áp dụng những tiến bộ trên. Cụ thể là các hệ truyền
động hiện đại không những đáp ứng đợc độ tác động nhanh, độ chính xác
điều chỉnh cao mà còn có giá thành hạ hơn nhiều thế hệ cũ, đặc điểm này

rất quan trọng trong việc đa những kết quả nghiên cứu trong kỹ thuật vào
thực tế sản xuất.
Sau thời gian nghiên cứu học tập môn Tự động điều chỉnh truyển
động điện em đợc giao đề tài thiết kế môn học với nội dung:
Thiết kế hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cầu trục
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mặc dù rất cố gắng trong việc thiết kế nhng do kiến thức có hạn nên
chắc chắn không tránh khỏi những hạn chế nhất định, mong các thầy
đóng góp ý kiến để đồ án đợc hoàn thiện hơn.
Website: Email : Tel : 0918.775.368
CHƯƠNG I :TổNG quan về công nghệ
Cầu trục nói chung đợc sử dụng trong nhiều nghành kinh tế khác
nhau nh các phân xởng lắp ráp cơ khí, xí nghiệp luyện kim, công trờng
xây dựng, cầu cảng Chúng đợc sử dụng trong các nghành sản xuất trên
để giải quyết các việc nâng bốc vận chuyển tải trọng, phối liệu, thành
phẩm Có thể nói rằng, nhịp độ làm việc của máy nâng chuyển góp phần
quan trọng, nhiều khi có tính quyết định đến năng suất của cả dây chuyền
sản xuất ở các nghành nói trên. Vì vậy, thiết kế hệ truyền động cần trục ở
cơ cấu nâng hạ cần phải tuân thủ chặt chẽ các quy trình kỹ thuật đồng thời
cũng phải đảm bảo tính kinh tế. Trớc khi đi vào thiết kế hệ truyền động
cho cơ cấu nâng-hạ cầu trục, trong chơng này ta đi tìm hiểu một số đặc
điểm công nghệ cùng với việc phân tích những nét chính trong yêu cầu
truyền động cầu trục.
I. Đặc điểm chung của cơ cấu nâng-hạ cầu trục.
Cần trục thờng có ba chuyển động:
Chuyển động nâng hạ (của bộ phận nâng tải ).
Chuyển động ngang của xe trục.
Chuyển động dọc của xe cầu.
Trong khuôn khổ đồ án này chỉ tập chung thiết kế hệ truyền động
cho riêng cơ cấu nâng hạ. Để có thể đa ra những phơng án hợp lý cho hệ

truyền động cơ cấu nâng hạ, trớc hết ta đi phân tích khát quát những điểm
cơ bản về yêu cầu trong truyền động của cơ cấu nâng hạ cần trục.
Thứ nhất, về loại phụ tải: Đặc điểm của các động cơ truyền động
trong cơ cấu cần trục nói chung là đều làm việc ở chế độ ngắn
hạn lặp lại, có số lần (tần số) đóng điện lớn.
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Thứ hai, về yêu cầu đảo chiều quay: Động cơ truyền động cần
trục, nhất là cơ cấu nâng hạ, phải có khả năng đảo chuyền quay,
có mômen thay đổi theo tải trọng rất rõ rệt. Theo khảo sát từ thực
tế thì khi không có tải trọng (không tải) mômen động cơ không v-
ợt quá (15 ữ 20)%M
đm
; đối với cơ cấu nâng của cần trục ngoặm
đạt tới 50% M
đm

Thứ ba, yêu cầu về khởi động và hãm: Trong các hệ truyền động
các cơ cấu của máy nâng, yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốc
phải êm, đặc biệt đối với thang máy và thang chuyên chở khách.
Bởi vậy, mômen động trong quá trình hạn chế quá độ phải đợc
hạn chế theo yêu cầu của kỹ thuật an toàn. ở các máy nâng tải
trọng, gia tốc cho phép thờng đợc quy định theo khả năng chịu
đựng phụ tải động của các cơ cấu. Đối với cơ cấu nâng hạ cần
trục, máy xúc gia tốc phải nhỏ hơn khoảng 0,2 m/s
2
để không giật
đứt dây cáp. Ngoài ra, động cơ truyền động trong cơ cấu này phải
có phạm vi điều chỉnh đủ rộng và có các đờng đặc tính cơ thoả
mãn yêu cầu công nghệ. Đó là các yêu cầu về dừng máy chính
xác, nên đòi hỏi các đờng đặc tính cơ thấp, có nhiều đờng đặc

tính trung gian để mở hãm máy êm.
Thứ t, phạm vi điều chỉnh không lớn, ở các cần trục thông th-
ờng D 3:1;ở các cần trục lắp ráp (D= 10 ữ 1) hoặc lớn hơn. Độ
chính xác điều chỉnh không yêu cầu cao, thờng trong khoảng
5%.
Thứ năm, yêu cầu về bảo vệ an toàn khi có sự cố: Các bộ phận
chuyển động phải có phanh hãm điện từ, để giữ chặt các trục khi
mất điện, bảo đảm an toàn cho ngời vận hành và các bộ phận
khác trong hệ thống sản xuất. Để đảm bảo an toan cho ngời và
thiết bị khi vận hành, trong sơ đồ không chế có các công tắc hành
trình để hạn chế chuyển động của cơ cấu khi chúng đi đến các vị
Website: Email : Tel : 0918.775.368
trí giới hạn. Đối với cơ cấu nâng-hạ thì chỉ cần hạn chế hành trình
lên mà không cần hạn chế hành trình hạ.
Thứ sáu, yêu cầu về nguồn và trang bị điện: Điện áp cung cấp
cho cần trục không vợt quá 500V. Mạng điện xoay chiều hay
dùng là 220V, 380V; mạng một chiều là 220V, 44V. Điện áp
chiếu sáng không vợt quá 220V. Không đợc dùng biến áp tự ngẫu
để cung cấp cho mạng chiếu sáng sửa chữa. Do đa số đều làm
việc trong môi trờng nặng nề, đặc biệt ở các hải cảng, nhà máy
hoá chất, xí nghiệp luyện kim , sửa chữa Nên các khí cụ điện
trong hệ thống truyền động và trang bị điện của các cơ cấu nâng
hạ cần trục yêu cầu phải làm việc tin cậy, bảo đảm về năng suất,
an toàn trong mọi điều kiện khắc nghiệt của môi trờng, hơn nữa
lại phải đơn giản trong thao tác.
Năng suất của máy nâng quyết định bởi hai yếu tố: tải trọng của thiết
bị và số chu kỳ bốc, xúc trong một giờ. Số lợng hàng bốc xúc trong mỗi
chu kỳ không nh nhau và nhỏ hơn tải định mức, cho nên phụ tải đối với
động cơ chỉ đạt (60 ữ 70%) công suất định mức của động cơ.
II. Khảo sát đặc tính phụ tải.

Khảo sát đặc tính của phụ tải hay của cơ cấu mà động cơ truyền
động có ý nghĩa quan trọng trong việc đa ra những lựa chọn hợp lý giữa
phơng án truyền động cũng nh cân nhắc khi lựa chọn động cơ. Vì trạng
thái làm việc của truyền động phụ thuộc vào momen quay (M
đ
) do động
cơ sinh ra và momen cản tĩnh (M
c
) của phụ tải của máy quyết định.
Khảo sát cơ cấu nâng hạ ngời ta thấy rằng: Momen cản của cơ cấu
sản xuất luôn không đổi cả về độ lớn và chiều bất kể chiều quay của động
cơ có thay đổi thế nào. Nói cách khác momen cản của cơ cấu nâng hạ
thuộc loại momen cản thế năng có đặc tính M
c
=const và không phụ thuộc
vào chiều quay. Điều này có thể giải thích dễ dàng là momen của cơ cấu
Website: Email : Tel : 0918.775.368
do trọng lực của tải trọng gây ra. Khi tăng dự trữ thế năng (nâng tải)
momen thế năng có tác dụng cản trở chuyển động; tức là hớng ngợc chiều
quay động cơ. Khi giảm thế năng (hạ tải), momen thế năng lại là momen
gây ra chuyển động, nghĩa là nó hớng theo chiều quay động cơ.
Dạng đặc tính cơ của cơ cấu nâng hạ nh sau:
Từ đặc tính cơ của cơ cấu phụ tải ta có một số nhận xét sau:
+ Khi hạ tải ứng với trạng thái máy phát của động cơ thì M
đ
là
mômen hãm, M
c
là mô men gây chuyển động.
+ Khi cần trục hạ tải dụng lực: cả hai mômen đều gây chuyển động.

Nh vậy, trong mỗi giai đoạn nâng, hạ tải thì động cơ cần phải đợc
điều khiển để làm việc đúng với các trạng thái làm việc ở chế độ máy phát
hay động cơ sao cho phù hợp với đặc tính tải. Phụ tải của cần trục có thể
biến đổi từ 0 (khi hạ hoặc nâng móc câu không tải) đến những giá trị rất
lớn. Phức tạp lớn hơn cả là các điều kiện hạ tải. Khi hạ không tải, trọng l-
ợng của móc câu không đủ để bù lại các lực ma sát trong truyền động,
nên động cơ phải sinh ra một momen nhỏ theo chiều hạ. Khi hạ những tải

M
H2: Dạng đặc tính cơ của cơ cấu
nâng-hạ
M
C
Website: Email : Tel : 0918.775.368
trọng lớn, không những các lực ma sát đợc khắc phục hết mà động cơ còn
bị tải trọng kéo quay theo chiều tác dụng của nó. Khi đó, muốn hạn chế
và điều chỉnh tốc độ, ta phải sử dụng các phơng tiện nhất định.
III. Xây dựng các công thức cần thiết cho tính toán cơ cấu nâng.
Phụ tải tĩnh của cơ cấu nâng chủ yếu do tải trọng của bản thân cơ cấu
và vật nâng gây ra. Thờng có thể chia làm hai loại cơ cấu: loại có dây cáp
một đầu và loại có dây cáp hai đầu. Trong khuôn khổ đồ án này chỉ đề
cập tới loại dùng cáp một đầu đợc sử dụng rộng rãi trong các cần trục,
palăng trong các phân xởng lắp ráp.
a. Phụ tải tĩnh khi nâng tải.
Giả sử có cơ cấu nâng hạ nh sau:
H2. Sơ đồ cơ cấu nâng-hạ cần trục
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Xét một cơ cấu nâng có palăng với bội số u; hiệu suất
P
; bộ truyền

trung gian có tỷ số truyền chung là i và hiệu suất
0
.
Khi động cơ quay theo chiều tơng ứng, vật đợc nâng lên với vận tốc
v
n
.
Lực căng của các nhánh dây nếu không tính mất mát:
T
0
= T
1
= T
2
= =
u
GG )(
0
+

Thực tế, do có các lực cản phụ, lực căng trong các nhánh dây cuốn
lên tang nên:
pp
u
G
T
T

.
'

0
0
==
Momen do vật nâng gây ra trên tang:
p
t
p
v
u
RGG
u
DGGD
TM

.
).(
.2
).(
2
.
0000
0
+
=
+
==
Momen trên trục cuối cùng của bộ truyền trung gian (trục III) là:
tpt
v
u

GGM
M


)(
0
3
+
==
(
t
: là hiệu suất của tang, hệ số này tính đến do việc: muốn nâng vật
lên ta phải đặt vào trục III (trục tang) một momen lớn hơn momen M
n
trên
tang , vì còn phải thắng lực cản trên tang do độ cứng của dây và do ma sát
trong ổ trục).
Tơng tự, momen trên trục II sẽ là;
22
0
22
3
2

).(
.

tp
t
iu

RGG
i
M
M
+
==
và momem trên trục I:
2121
0
11
2
1

).(
.

tp
t
iiu
RGG
i
M
M
+
==
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Tổng quát:
tpnn
t
iiiu

RGG
M

.) ).( (
).(
2121
0
1
+
=
Ta đặt:
i=i
1
i
2
i
n
: là tỷ số truyền chung của bộ truyển.
=
1

2

n
: là hiệu suất chung của bộ truyền

c
=
P

t
là hiêu suất chung của cơ cấu.
c
t
iu
RGG
M


)(
0
1
+
=
(N.m)
Vậy muốn nâng đợc vật lên, động cơ phải phát ra momen nâng khắc
phục đợc momem trên trục động cơ.
c
t
n
iu
RGG
MM


)(
0
1
+
==

(N.m) (1)
Công suất của động cơ cần thiết để nâng vật:
c
nnn
n
vGGM
P


.102.60
).(
1000
.
0
+
==
(kW) (2)
Trong các công thức (1), (2) thì:
G - trọng lợng của tải trọng (kg).
G
0
trọng lợng bản thân cơ cấu nâng (kg).
R
t
bán kính tang nâng (m).

c
hiệu suất của cơ cấu nâng.
u bội số của ròng rọc (palăng)
i Tỉ số truyển chung của cơ cấu truyền trung gian.

n
t
vu
nR
i
.
2

=
Website: Email : Tel : 0918.775.368
n Tốc độ động cơ (v/phút)
v
n
tốc độ nâng tải (m/phút)
Từ (1) & (2) dễ dàng suy ra momen và công suất của động cơ phát ra
lúc nâng không tải:
c
t
n
iu
RG
M


.
0
0
=
(3)
c

n
n
vG
P

.102.60
.
0
0
=
(4)
b. Phụ tải tĩnh khi hạ tải.
Có thể có hai trạng thái hạ tải.
+ Hạ động lực
+ Hạ hãm.
Hạ động lực đợc dùng khi hạ những tải trọng nhỏ. Khi đó momen do
tải trọng sinh ra không đủ để thắng lực ma sát trong cơ cấu. Máy điện làm
việc ở chế độ động cơ.
Hạ hãm đợc dùng khi hạ những tải trọng lớn. Khi đó momen do tải
trọng sinh ra lớn hơn mô men ma sát nên gây ra chuyển động của hệ
thống. Máy điện phải làm việc ở chế độ hãm để giữ cho tải trọng rơi với
vận tốc ổn định (tức là chuyển động không có gia tốc).
Gọi momen trên trục động cơ do tải trọng sinh ra khi không có mất
mát là momen tải trọng:
iu
RGG
M
t
t
.

).(
0
+
=
Khi hạ tải, năng lợng đợc truyền từ phía tải trọng về phía cơ cấu
truyền và động cơ, nên:
htth
MMMM

.==
Website: Email : Tel : 0918.775.368
trong đó: M
h
momen trên trục động cơ khi hạ tải.
M mất mát trong cơ cấu truyền.

h
hiệu suất của cơ cấu khi hạ tải.
Nếu M
t
> M ta có trạng thái hạ hãm; còn nếu M
t
< M ta có trạng
thái hạ động lực.
Nếu coi mất mát trong cơ cấu khi nâng và khi hạ tải là nh nhau thì:
)1
1
( ==
c
tt

c
t
MM
M
M



)
1
2(
.
).(
)
1
2.()1
1
(
0
c
t
c
t
c
tth
iu
RGG
MMMM

+
===
(6)
So sánh (5) và (6)
c
h


1
2 =
Đối với những tải trọng tơng đối lớn (tơng ứng với
c
> 0,5), ta có
h
>0, M
h
>0. Điều này có nghĩa là momen động cơ ngợc chiều với momen
phụ tải, động cơ làm việc ở trạng thái hãm (hạ hãm). Khi tải trọng tơng
đối nhỏ
c
<0,5 thì
h
< 0; M
h
<0. Điều này có nghĩa là momen động cơ
cùng chiều với momen phụ tải để cùng khắc phục lực ma sát trong cơ cấu
truyền lực.
Từ (6) ta suy ra momen hạ không tải:
)12.()
1

2(
.
.
0
0
0
==
cn
c
t
h
M
iu
RG
M


(7)
Từ đó tính đợc công suất trên trục động cơ khi hạ tải:
1000
.
hh
h
M
P

=
(kW) (9)
1000
.

0
hho
h
M
P

=
(kW) (10)
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Chơng II:tính công suất động cơ
truyền động
Chọn công suất động cơ phù hợp với yêu cầu truyền động là một
khâu quan trọng trong quá trình tiến hành thiết kế hệ thống. Việc chọn
công suất động cơ bao hàm cả việc chọn loại động cơ.
I. Chọn loại động cơ.
Phân tích vấn đề chọn loại động cơ trong truyền động cần trục liên
quan đến giá thành lắp đặt, khả năng đáp ứng yêu cầu công nghệ.
Trong lĩnh vực truyền động cần trục trớc kia, động cơ điện một chiều
kích thích nối tiếp đợc dùng rất phổ biến trong cần trục. Sở dĩ nh vậy là
bản thân loại động cơ này có những u điểm mà các loại động cơ không
đồng bộ và đồng bộ không có đợc, đặc biệt là những yêu cầu rất đặc trng
của một số lĩnh vực truyền động. Trớc hết vì nó dùng nguồn một chiều
Website: Email : Tel : 0918.775.368
nên nó yêu cầu số lợng thanh trợt ít so với các loại động cơ khác. Đối với
truyền động nâng, động cơ này đảm bảo đợc những tốc độ hạ ổn định
(hoặc lớn hoặc nhỏ) cho mọi tải trọng.
Tuy nhiên hiện nay, đợc sự hỗ trợ của các thiết bị công suất, cùng
với những đặc điểm nh: rẻ, cấu tạo đơn giản, tin cậy, hiệu suất cao thì
động cơ không đồng bộ đã thay thế hầu hết các loại động cơ điện một
chiều trong lĩnh vực này. Thực vậy, nhờ những tiến bộ sâu sắc của lĩnh

vực vi điện tử và điện tử công suất mà càng có nhiều thiết bị cho phép
khắc phục nhợc điểm của động cơ không đồng bộ, cụ thể là ngời ta đã tạo
ra đợc tất cả những đặc tính cơ thoả mãn hầu hết quá trình công nghệ khắt
khe nhất, đồng thời lại cho phép hạ giá thành vận hành và lắp đặt. Mặt
khác, việc dùng động cơ xoay chiều không đồng bộ cũng tiện lợi do việc
dùng nguồn xoay chiều 3 pha vốn sẵn có trong công nghiệp.
II. Tính toán chọn động cơ :
Nh đã biết, động cơ muốn kéo đợc tải thì cần phải sinh ra một
momen M
Đ
có khả năng khắc phục đợc momen tải của cơ cấu sản xuất.
M
Đ
M
pt
.
Muốn xác định đợc công suất động cơ, cũng tức là tìm đợc M
Đ
, cần
phải có điều kiện ban đầu. Đó là các điều kiện:
+ Phải có biểu đồ phụ tải tĩnh của cơ cấu sản xuất mà động cơ sẽ
phục vụ dới dạng: I
C
=f(t), M
C
=f(t) hoặc P
C
=f(t) đã tính quy đổi về trục
động cơ.
+ Phải có biểu đồ phụ tải biến thiên tốc độ trong quá trình làm việc.

Vì vậy, trớc hết ta đi tiến hành xây dựng biểu đồ phụ tải tĩnh.
III. Xây dựng biểu đồ phụ tải tĩnh.
Dựa vào các công thức đã thiết lập ở phần trên ta tiến hành các b-
ớc tính toán.
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Khi tải trọng nâng là định mức G
đm
=90T.
+ Mô men động cơ khi nâng tải:
NmKGm
cui
RGG
M
t
n
5,55486,565
8,0.1.80
1000.4,0).5,090(

).(
0
==
+
=
+
=

+ Mô men động cơ khi hạ tải:
mNmKG
ui

RGG
M
c
t
h
.5,3329.4,339)
8,0
1
2(
1.80
1000.4,0).5,090(
)
1
2(
.
).(
0
==
+
=
+
=

Khi không tải, tức là động cơ khi đó chỉ nâng một lợng tải
trọng là của chính bản thân cơ cấu.
Ta có dựa theo đồ thị quan hệ
c

theo tải trọng:
21,0

0
=
c


mNmKG
i
RG
M
c
t
n
.7,116.9,11
21,0.80
1000.4,0.5,0
.
.
0
0
0
====


mNmKG
i
RG
M
c
t
h

.7,67.9,6)
21,0
1
2(
80
1000.4,0.5,0
)
1
2(
.
0
0
0
====

Từ kết quả tính momen hạ lúc không tải ta cũng thấy rõ là M
h0
<0 ;
nghĩa là khi đó cơ cấu làm việc ở trạng thái hạ tải động lực.
Từ đó ta xây dựng sơ bộ biều đồ phụ tải nh sau:
H2.1Biểu đồ phụ tải cơ cấu nâng hạ
Website: Email : Tel : 0918.775.368
IV. Tính toán hệ số tiếp điện t ơng đối
+ Vận tốc nâng: v
n
= 0,06
ữ
0,6 m/s. chọn tốc độ năng v
n
= 0,3 m/s

+ Chiều cao nâng: H=8 m.
+ Chiều dài phân xởng Là L=100 m .
+ Chọn vận tốc của xe cầu là 1 m/s .
Trong giai đoạn tính toán sơ bộ để chọn động cơ ta bỏ qua thời gian
mở và hãm máy. Mặt khác nếu coi tốc độ làm việc của cả 4 giai đoạn
trên là nh nhau thì:
Chu kỳ làm việc của cơ cấu nâng hạ bao gồm 4 giai đoạn chính: Hạ
không tải, nâng tải, hạ tải và nâng không tải. Giữa các giai đoạn trên còn
có thời gian nghỉ.
+ Tỷ số truyền:

phv
R
iv
n
v
nR
i
t
t
/573
4,0 2
60.3,0.1.80
2
2
====


Giả thiết tốc độ làm việc và chiều cao nâng hạ trong các giai đoạn nh
sau:

=== s
V
H
T
lv
107
3.0
8
44
Thời gian xe cầu chuyển động chính là thời gian nghỉ caủa chuyển
động nâng hạ cầu trục :


=== s
v
l
T
nghi
200
1
100
.2 2


=+=+= sTTT
nghilvCK
307200107
Hệ số tiếp điện tơng đối.

%85,34100.
307
107
%100.% ===
CK
lv
T
T
TD
Vậy ta chọn hệ số tiếp điện TD% = 25 %
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô men đẳng trị tính trên trục động cơ:

7,1908
307
7,26).7,677,1165,33295,5548(
.
2222
4
1
2
=
+++
==

=
ck
i
ii
dt

T
tM
M
Nm
+ Công suất động cơ chọn sơ bộ sẽ là:

kW
nM
P
dmdt
c
5,114
9550
5737,1908
9550
.
=
ì
==
Từ kết quả tính toán ở trên ta lựa chọn sơ bộ loại động cơ xoay chiều
rô to dây quấn, làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, có thời gian đóng
điện tơng đối tiêu chuẩn =25%. Do đó, công suất quy đổi tơng ứng:
kWPP
tc
pt
dcqd
5.114
%25
%25
.5,114

%
%
. ===


Chơng III:Chọn phơng án truyền động
Chọn phơng án truyền động là dựa trên các yêu cầu công nghệ và kết
quả tính chọn công suất động cơ, từ đó tìm ra một phơng án khả thi đáp
ứng đợc cả yêu cầu về đặc tính kỹ thuật và kinh tế với công nghệ đặt ra.
Lựa chọn phơng án truyền động tức là phải xác định đợc loại động cơ
truyền động là một chiều hay xoay chiều, phơng pháp điều chỉnh tốc độ
phù hợp với đặc tính tải, sơ đồ nối bộ biến đổi đảm bảo yêu cầu truyền
động.
I. Hệ điều chỉnh xung điện trở Roto
a. Nguyên lý điều chỉnh:
Nh đã biết, với động cơ roto dây quấn, ta có thể thay đổi đợc độ cứng
của đờng đặc tính cơ bằng cách đa điện trở phụ vào mạch roto động cơ.
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Thực chất của phơng pháp này là điều chỉnh công suất trợt; công suất
trợt ở đây đợc lấy bớt ra và đợc biến thành tổn hao nhiệt năng vô ích
trên điện trở.
+ Vì độ trợt tới hạn tỷ lệ bậc nhất với điện trở roto nên:
rdfth
th
R
R
RR
R
s
s

2
2
2
0
=
+
=
Nếu coi đoạn đặc tính làm việc của động cơ, tức là đoạn có độ trợt từ
s=0 ữ s
th
, là tuyến tính thì khi điều chỉ điện trở roto ta có thể viết:
2
0
2
00
.
R
R
ss
R
R
s
s
s
s
rd
rdth
th
===

trong đó: s
0
_ là độ trợt tới hạn khi điện trở roto là R
2
(tức điện trở tự
nhiên ở mạch roto); còn s _ là độ trợt khi điện trở roto là R
rd
=R
2
+R
f
.
Theo biểu thức mô-men thì:
01
2
2
2
.
2
1
2
2
1
.
.3
])
'
.[(
'
.3

s
RI
X
s
R
R
s
R
U
M
rd
mn
f


=
++
=
Nh vậy, khi thay đổi điện trở roto, nếu giữ dòng roto I
2
không đổi thì
mo-men không đổi và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Vì vậy, ph-
ơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở roto rất
thích hợp với hệ truyền động có mô-men tải không đổi (x=0). Thực tế,
việc thay đổi điện trở roto dùng cấp điện trở ngày nay ít dùng, vì vừa có
hiệu suất thấp, độ trơn điều chỉnh kém, đặc tính điều chỉ lại dốc. Vì thế
điều chỉnh xung điện trở roto dùng van bán dẫn với các mạch vòng điều
chỉnh sẽ tạo đợc đặc tính điều chỉnh cứng và đủ rộng; mặt khác lại dễ
tự động hoá việc điều chỉnh.
Nguyên lý cơ bản của bộ điều chỉnh xung điện trở roto nh sau:

Website: Email : Tel : 0918.775.368
H3.1: Sơ đồ nguyên lý, hoạt động và các đặc tính điều chỉnh bằng ph-
ơng pháp xung điện trở roto.
Hoạt động đóng cắt của khoá bán dẫn S tơng tự nh mạch điều chỉnh
xung áp một chiều:
+ Khi S đóng: R
0
bị loại ra khỏi mạch phần ứng, dòng roto tăng lên.
+ Khi S ngắt: R
0
đợc đa vào mạch, dòng roto lại giảm.
Với tần số đóng cắt nhất định, nhờ điện cảm L mà dòng roto coi nh
không đổi và ta có một giá trị điện trở tơng đơng R
td
trong mạch.
000
R
T
t
R
tt
t
RR
ck
d
ngd
d
td

==

+
=
Điện trở tơng đơng R
td
trong mạch một chiều đợc tính quy đổi về
mạch xoay chiều ba pha ở roto theo nguyên tắc bảo toàn công suất. Kết
quả tính quy đổi đợc:
2

2
1
0
R
RR
tdf

==
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Nh vậy, điều chỉnh chu kỳ đóng ngắt của S ta thay đổi đợc và từ đó
thay đổi đợc R
f
. Cho =0 ữ 1, ta dựng đợc họ các đặc tính cơ tơng ứng
quét gần nh mặt phẳng giới hạn bởi đặc tính tự nhiên và đặc tính cơ có
điện trở phụ R
f
=R
0
/2.
b. Đánh giá và phạm vi ứng dụng:
+ Có thể nói việc sử dụng phơng pháp xung điện trở roto trong điều

chỉnh truyền động, về mặt lý thuyết, là một phơng pháp đơn giản nhất,
dễ thực hiện và vận hành; mạch điều chỉnh cũng rất đơn giản là gồm
hai mạch vòng điều chỉnh (tốc độ và dòng điện).
+ Phơng pháp này nh đã phân tích ở trên cũng rất phù hợp với phụ tải
có mô-men không đổi nh cơ cấu nâng-hạ cần trục. Cụ thể là nó cho
phép điều chỉnh để động cơ có mô-men khởi động lớn khi nâng bằng
cách thêm một cách hợp lý điện trở và mạch roto trong giai đoạn khởi
động; cho phép điều chỉnh trơn và dải điều chỉnh rộng nếu ta tăng điện
trở R
0
kết hợp với việc dùng một tụ bổ trợ cho việc mở rộng phạm vi
điều chỉnh. Mặt khác, việc điều chỉnh đợc tiến hành ở mạch roto nên
không gây ảnh hởng đến công suất động cơ tiêu thụ đa vào stato; tức là
không gây ảnh hởng đến lới điện và tải khác khi động cơ khởi động nh
ở phơng pháp điều chỉnh điện áp stato.
II. Chọn động cơ truyền động.
i. Chọn sơ bộ loại động cơ.
Từ kết quả phân tích và kết quả tính toán ở chơng II, tra theo
catalog, ta tra đợc các thông số của động cơ cần chọn theo điều kiện:
P
đmĐ
P
qđ
= 114,5 kW.
n
đmĐ
n=573 v/ph.

đc
=25% ;

tc
=25% ;
Loại động cơ: MTH 713-10, roto dây quấn , phục vụ cần trục:
Website: Email : Tel : 0918.775.368
=25% ; P
đm
=160kW ; n
đm
=587 v/ph ; cos
đm
=0,68 ; cos
không
tải
=0,04
I
1.đm
=395A;I
1.không tải
=285A;r
1
=0,012 ;x
1
=0,061; I
2
=235A
r
2
=0,022 ;x
2
=0,098 ;J=15 kgm

2
;G=1900kg; k
r
=k
e
2
=0,84
2
.
8,2=
dm
th
M
M
3,2=
dm
kd
M
M
5,7
1
=
dm
kd
I
I
;
5,2
0
=

dm
dm
n
n
ii. Kiểm nghiệm lại động cơ.
Yêu cầu của kiểm tra về tính chọn công suất nói chung thờng gồm
các bớc sau:
+ Kiểm tra điều kiện khởi động.
+ Kiểm tra điều kiện phát nóng
+ Kiểm nghiệm quá tải mômen.
a. Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng.
Để kiểm nghiệm động cơ theo điều kiện phát nóng ta phải tiến hành
xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần, bao gồm phụ tải tĩnh và phụ tải động.
Tức là tính đến các giai đoạn quá độ nh thời gian mở máy, hãm máy.
dt
d
JM
cdg

=
Trớc hết ta xác định mômen quán tính của chuyển động thẳng quy
đổi sang trục động cơ:
2
2
232
2
22
2
.02,0
587

3,0.10.9,1.4 4
mkg
n
vG
GD
n
===

Vì gia tốc lớn nhất của cơ cấu nâng không đợc quá 0,2 m/s
2
, do đó
thời gian mở máy nhỏ nhất tơng ứng là:
t
mm
=v
n
/a = 5.v
n
= 5.0,2 =1 (s).
Website: Email : Tel : 0918.775.368
trong đó: v
n
_ là vận tốc nâng (m/s); a _ là gia tốc của cơ cấu khi
khởi động (m/s
2
).
Đối với giai đoạn hạ, thì cho phép gia tốc khởi động khi hạ nhỏ
hơn 0,6 ữ 0,7 (m/s
2
). Do đó thời gian hãm máy khi hạ không tải tơng

ứng là:
t
mh
= v/a =5.0,3 = 1,5 (s).
Từ đó ta tính đợc mô-men d khi nâng tải định mức là:
mkGM
d
.65,20
5,1387
587)202,015(2,1
=
ì
ì++
=
Mô-men cản lớn nhất của động cơ: M
max
= 565 + 20,65 =
585,65.m = 5745,2 N.m
Mô-men d khi hạ không tải: M
d.h0
= 585,65 6,9 =578,75 kG.m
Mô-men d khi nâng không tải:M
d.n0
= 585,65 11,9 =573,15kG.m
Chọn thời gian ban đầu để bắt đầu mở máy nâng và hạ tải :

)(56,0
00
stt
nh

==
M,
P
t

t
Website: Email : Tel : 0918.775.368
H3.2. Biểu đồ phụ tải M(t), P(t) và

(t)
Từ biểu đồ phụ tải dựng đợc ta có nhận xét rằng: Các thời gian
quá độ trong chu kỳ làm việc của cơ cấu không đáng kể so với thời
gian động cơ làm việc ổn định. Cụ thể là tổng thời gian quá độ t
qd
=
(1,5 + 0,56 + 0,56 + 4.1,5 ) = 8,62 (s) << thời gian làm việc t
lv
=107
(s). Hơn nữa ở giai đoạn tính chọn sơ bộ động cơ đợc tính theo ph-
ơng pháp mô-men đẳng trị nên ta không cần kiểm nghiệm động cơ
theo điều kiện phát nóng.
b. Kiểm nghiệm theo điều kiện quá tải.
Kiểm nghiệm điều kiện quá tải, đối với động cơ không đồng bộ,
cần xét đến hiện tợng sụt áp của lới điện. Thông thờng, cho phép sụt
áp 10%, nên mô-men tới hạn của động cơ trong tính toán kiểm
nghiệm chỉ còn:
M
th
=(90%)
2

.M
th
=0,81.M
th
(M
th
_ là mô-men tới hạn theo số liệu của động cơ).
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Từ số liệu tra đợc của động cơ đã chọn ta tính đợc:
+ Mô-men định mức của động cơ là:
mN
n
P
M
dm
dm
dm
.1,2603
587
1609550
9550
=
ì
=
ì
=
+ Mô-men lớn nhất của động cơ là:
mNM
D
.75,59038,21,260381,0

max
=ìì=
Giá trị mô-men này lớn lơn giá trị mô-men cản lớn nhất khi nâng
tải định mức là 5745,2 N.m
Vậy động cơ đã chọn thoả mãn điều kiện quá tải mô-men.
c. Kiểm nghiệm theo điều kiện khởi động.
Ta có:
NmMM
dmkd
13,59871,26033,23,2 =ì=ì=
Trong khi đó mô-men cản tĩnh lớn nhất lúc khởi động là: M
c.max
=5745,2 Nm.
Vậy:
max.ckd
MM
, nghĩa là thoả mãn điều khiện về khởi động.
III. Mô tả toán học động cơ điện và bộ điều khiển xung điện trở Roto
Phơng pháp điều chỉnh mạch điện trở mạch Roto là phơng pháp chỉ
áp dụng cho động cơ không đồng bộ Roto dây quấn, nhờ nối tiếp cuộn
dây Roto và điện trở nhờ bộ biến đổi mạch ngoài.
Sơ đồ mạch lực