tổng quan về hệ truyền động

Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
Tổng quan về Hệ truyền động
CHƯƠNG I
ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU
TRUYỀN ĐỘNG
I. Đặc điểm công nghệ và yêu cầu hệ truyền động :
Cầu trục là một loại máy nâng, vận chuyển được sử dụng phổ biển trong
nhiều nghành kinh tế khác nhau như trong nhà máy cơ khí, luyện kim , công
trường xây dựng….
Thông thường, cầu trục được điều khiển trong cabin theo yêu cầu của nơi
sản xuất , bộ điều khiển đặt ngoài cầu trục, tủ điều khiển đặt ở nền phân
xưởng.
Phân loại cầu trục :
- Theo đặc diểm cấu tạo :
+ Cầu trục kiểu cầu
+ Cầu trục tháp
- Theo trọng tải :
+ Loại nhẹ : < 5 - 10 tấn
+ Loại trung bình : 10 - 15 tấn
+ Loại nặng : > 15 tấn
- Theo chế độ làm việc :
+ Loại nhẹ : hệ số tiếp điện TĐ% = 10 - 15%, số lần đóng
máy trong một giờ là 60.
+ Loại trung bình : TĐ=15 - 25 %, số lần đóng máy trong
một giờ là 120.
+ Loại nặng : TĐ% = 40 - 60 %, số lần đóng máy trong một
giờ >240.
- Theo chức năng :
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ

+ Cầu trục vận chuyển : dùng rộng rãi, yêu cầu chính xác
không cao.
+ Cầu trục lắp ráp : phần lớn nằm trong các nhà máy, xí
nghiệp , dùng để lắp ráp các chi tiết máy móc có yêu cầu độ chính
xác cao.
I.1 Cấu tạo cơ bản của cầu trục :
Cầu trục hai dầm hiện nay dược dùng rộng rãi trong các nhà máy, dùng để
cẩu các kiện sắt thép, các phôi sản phẩm các thiết bị . . .
Tuỳ theo tải trọng , chế độ làm việc hoặc theo cơ cấu di chuyển, cầu trục
hai dầm cũng được chia thành nhiều loại. nhưng dù có cấu tạo đơn giản hay
phức tạp thì một cầu trục cũng gồm 3 phần cơ bản : Xe cầu, xe con và cơ cấu
nâng hạ.
1. Xe cầu :
Xe cầu có hai dầm chính hoặc khung dầm chính làm bằng thép có độ
cứng, không gian đặt cách nhau một khoảng tương ứng với khoảng cách bánh xe
của xe con. Hai đầu cầu được liên kết cơ khí với hai dầm quay ngang tạo thành
khung hình chữ nhật trong mặt phẳng ngang.
Các bánh xe của cầu trục được thiết kế trên các dầm ngang của khung
hình chữ nhật , tạo điều kiện cho cầu trục chạy dọc suốt phân xưởng . Tải trọng
do trọng lượng bản thân cầu, trọng lượng xe con cùng vật nặng sẽ truyền qua
bánh xe qua đừơng ray. Trên mặt bằng kết cấu khung có lắp đặt cơ cấu di
chuyển xe cầu.
2. Xe con :
Xe con đựơc thiết kế lắp đặt trên xe cầu, di chuyển dọc cầu làm cho cầu
trục phục vụ được khẩu độ gian nhà phân xưởng .
3. Cơ cấ nâng hạ :
Cơ cấu nâng hạ thường có dạng 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 phương thẳng đứng , đồng thời tăng số lượng cá có khả năng chịu lực tốt.
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ

ĐIỆN CƠ
Toàn bộ cơ cấu tang , hộp truyền động bánh răng và động cơ xe con được đặt
trên xe con di chuyển ngang phân xưởng .
Ngoài ra còn có cơ cấu phanh hãm gồm 3 loại : phanh guốc , phanh đĩa và
phanh đai. Khi động cơ của cơ cấu đóng vào lưới thì đồng thời cơ cấu phanh
hãm 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 , Ðp chặt má phanh vào
trục để hãm. Cầu trục loại nặng thường dùng hai phanh.
I.2 Các chuyển động của cầu trục :
+ Chuyển động của xe cầu : tiến hay lùi cầu trục theo phương ngang dọc
đường ray.
+ chuyển động của xe con : chuyển động theo phương vuông góc với
chuyển động của xe cầu trên mặt phẳng ngang.
+ Chuyển động của cơ cấu nâng hạ : nâng hạ tải trọng theo phưong thẳng
đứng.
I.3 Đặc điểm công nghệ của cầu trục :
Cầu trục làm việc trong môi trường rất nặng nề, đặc biệt là ở 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 đảm bảo làm việc tin cậy trong điều kiện nghiệt ngã của môi trường.
Các cơ cấu truyền động cầu trục thường thay đổi mô men theo tải trọng.
Nhất là cơ cấu nâng hạ , mô men thay đổi rõ rệt. Khi không có tải trọng mô men
động cơ không vượt quá (15 - 20 )% Mđm. Đối với cơ cấu nâng hạ của cầu trục
ngoạm đạt tới 50%Mđm. Đối với đông cơ di chuyển xe con bằng
(30-50)%Mđm. Đối với động cơ di chuyển xe con bằng (30-35 )%Mđm, đối với
động cơ di chuyển xe cầu bằng (50 - 55 )%Mđm.
Trong các hệ truyền động các cơ cấu của cầu trục yêu cầu quá trình tăng
và giảm tốc xảy ra rất êm. Bởi vậy mô men động trong quá trình quá độ phải
được hạn chế theo kĩ thuật an toàn.
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ

ĐIỆN CƠ
Năng suất cầu trục được quyết định bởi hai yếu tố : tải trọng của các thiết
bị và số chu kì bốc xúc trong một giờ. Số lượng hành hoá bốc xúc trong mét chu
kì không nh nhau và nhỏ hơn tải trọng định mức nên phụ tải với động cơ chỉ đạt
(60 - 70 )% công suất của động cơ.
Do làm việc trong điều kiện nặng nề , thường xuyên làm việc quá tải nên
cầu trục dược chế tạo có độ bền cơ khí cao, khả năng chịu quá tải lớn.
Nguyên lý làm việc của cầu trục hai dầm : biến các chuyển động quay
tròn của các động cơ điện dẫn qua hộp giảm tốc thành các chuyển động tịnh tiến.
II. Yêu cầu truyền động điện :
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 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.
Các động cơ truyền động điện dều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại có tần
số đóng điện lớn. Đa số các cầu trục đếu làm việc trong điều kiện môi trường
nặng nề, chế độ quá độ xảy ra nhanh khi mở máy , hãm và đảo chiều.
Các thiết bị cầu trục phải đảm bảo được các yêu cầu công nghệ và năng suất,
đảm bảo an toàn, đơn giản các thao tác . Cụ thể là :
+ Các động cơ truyền động phải có khả năng đảo chiều quay, phạm vi
điều chỉnh tốc độ đủ rộng và có các đường đặc tính thoả mãn yêu cầu
công nghệ. Ví dụ với cầu trục lắp ráp yêu cầu dừng máy chính xác nên đòi
hỏi đặc tính cơ cứng, đường đặc tính cơ thấp, có nhiều đường đặc tính
trung gian để mở máy và hãm êm. Việc điều chỉnh tốc độ các cơ cấu đều
thực hiện bằng phương pháp điện trong phạm vi tương đối rộng.
+ Bộ phận di chuyển phải có phanh hãm điện từ để giữ chặt các trục
truyền động khi động cơ mất điện .
- Điện áp cung cấp cho cầu trục không vượt quá 500 V.
- Mạng điện xoay chiều hay dùng là 220 V, 380 V.
- Mạng điện một chiều hay dùng là 220 V, 440 V.

Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
- Điện áp chiếu sáng của cầu trục không vượt quá 220 V.
- Điện áp chiếu sáng khi sửa chữa phải nhỏ hơn 36 V ,
không dùng biến áp tự ngẫu để cung cấp cho mạch điện
chiếu sáng , sửa chữa.
+ Các mạch điện và các động cơ phải đựơc 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 không chỉ
phải bố trí các thiết bị bảo vệ để loại trừ hiện tượng động cơ tự khởi động
khi điện áp lưới phục hồi sau khi mất điện.
+ Đối với cầu trục cỡ lớn phải dùng các thiết bị khắc phục vênh giàn cầu.
Trong hệ truyền động các cơ cấu của cầu trục , các động cơ có sơ
đồ 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 , mô
men thay đổi theo tải trọng là rõ rệt, khi không tải mô men động cơ không
vượt quá (15 - 20 )% Mđm và bằng ( 50 - 55)% Mđm đối với động cơ di
chuyển xe cầu .
Trong hệ truyền động các cơ cấu máy nâng , vận chuyển nói chung
và cầu trục nói riêng, yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốc phải xảy ra
rất êm. Bởi vậymô men động trong quá trình quá độ phải được 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 nhièu bộ biến đổi Tiristor thay cho các hệ cổ điển dùng máy điện
khuyếch đại cũng như khuyếch đại từ. Hệ truyền động các cơ cấu cầu trục
dùng bộ biến đổi Tiristor - DC Motor (T-Đ) đối với cơ cấu di chuyển , do
có ảnh hưởng của mô men phản kháng nên sơ đồ khống chế đảo chiều
đơn giản dùng cho các Contactor đảo chiều trong mạch phần ứng của

động cơ .
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
Chế độ làm việc của các cơ cấu cầu trục đươc xác định từ yêu cầu
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.
Từ những đặc điểm trên ta có những yêu cầu cơ bản với hệ thống
truyền động cho các cơ cấu của cầu trục như sau :
+ Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển tự động đơn giản.
+ Các phần tử cấu thành có độ tin cậy cao.
+ Sơ đồ bảo vệ có mạch bảo vệ điện áp không, bảo vệ quá tải và
ngắn mạch.
+ Quá trình mở máy diễn ra theo mét quy luật định sẵn
+ Có công tắc hành trình hạn chế quá trình tiến,lùi cho xe cẩu , 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 người làm việc trên xe cẩu.
+ Sơ đồ điều khiển cho từng động cơ phải riêng biệt.
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
CHƯƠNG II
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
Trong hệ truyền động cầu trục là động cơ có điều chỉnh tốc độ và có
đảo chiều quay, là động cơ làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại.
Nh vậy để thực hiện truyền động các cơ cấu của cầu trục chúng ta
đưa ra hai phương án chính nh sau :
+ Dùng hệ truyền dộng xoay chiều có điều chỉnh tốc độ.
+ Dùng hệ truyền động chỉnh lưu Tiristor - Động cơ một chiều có
đảo chiều quay.

Bây giê ta sẽ phân tích ưu , nhược điểm của từng loại hệ truyền
động này để từ đó chọn ra một phương án phù hợp nhất cho cầu trục .
I. Hệ truyền động xoay chiều có điều chỉnh tốc độ :
Hệ truyền động này dùng động cơ không đồng bộ 3 pha, loại động
cơ này được sử sụng rộng rãi trong công nghiệp , chiếm tỉ lệ rất lớn so với
các loại động cơ khác. Ngày nay do sự phát triển của công nghệ chế tạo
bán dẫn công suất và kĩ thuật tin học điện tử, động cơ không đồng bộ mới
được khai thác các ưu điểm của mình. Nó trở thành hệ truyền động cạnh
tranh có hiệu quả với truyền động chỉnh lưu Tiristor .
Không giống nh động cơ một chiều, động cơ không đồng bộ có cấu
tạo phần cảm và phần ứng không tách biệt. Từ thông và mô men phụ
thuộc nhiều tham sè.
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền động điện động cơ không
đồng bộ là hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh.
Trong công nghiệp thường sử dụng bốn hệ truyền động điều chỉnh
tốc độ động cơ không đồng bộ nh sau :
1. Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ dùng bộ biến đổi Tiristor :
Nguyên tắc điều chỉnh của phương pháp này là dựa vào mô men động
cơ không đồng bộ tỉ lệ với bình phương điện áp Stator, do đó có thể điều
chỉnh được mô men và tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh giá trị
điện
áp stator trong khi giữ nguyên tần số.
Phương pháp điều chỉnh điện áp chỉ thích hợp với truyền động mà mô
men tải là hàm tăng theo tốc độ.
2. Điều chỉnh điện trở mạch Rotor :
Phương pháp này là điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng
cách điều chỉnh điện trở mạch Rotor bằng các van bán dẫn. Do vậy ưu
điểm của phương pháp này là dễ tự động hoá điều chỉnh.

Điện trở trong mạch Roto động cơ không đồng bộ :
frdr
RRR
+=
Trong đó :
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
rd
R
là điện trở dây quấn Rotor.
f
R
là điện trở phụ thêm và mạch Rotor.
Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch Rotor thì mô men tới hạn của
động cơ không thay đổi và độ trượt tới hạn tỉ lệ với bậc nhất với điện trở .
Biểu thức mô men :
i
rdr
Sw
RI
M
.
3
=
Với
i
S
là độ trượt khi điện trở mạch Rotor là
rd
R

Nếu giữ dòng điện Rotor bằng hằng số thì M=const và không
phụ thuộc vào tốc độ động cơ . Vì thế mà có thể ứng dụng phương pháp
điều chỉnh điện trở mạch Rotor cho truyền động có mô men tải không đổi.
Phương pháp động cơ trơn điện trở mạch Rotor bằng phương pháp xung :
ρ

000
R
T
T
R
TT
T
RR
d
nd
d
C
==
+
=
C
R
là điện trở tương đương trong mạch Rotor được tính thời gian đóng
Td và thời gian ngắt Tn của một khoá bán dẫn cho phép một điện trở Ro vào
mạch hay không.
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ

3. Phương pháp điều chỉnh công suất trượt :

Đối với các hệ truyền động công suất lớn, tổn hao
S
P
∆
lớn. Vì vậy để
điều chỉnh được tốc độ vừa tận dụng được công suất người ta dùng các sơ đồ
điều chỉnh công suất trượt :
dt
S
dtCCS
P
P
S
SRSWMWWMP
∆
=
==−=∆
)(
11
4. Phương pháp biến đổi tần số :
Phương pháp này điều chỉnh tốc độ động cơ dựa trên nguyên tắc điều
chỉnh tần số f1 sang tần số f2. khi điều chỉnh tần số động cơ không đồng bộ
thường kéo theo việc điều chỉnh điện áp, dòng điện hoặc cả từ thông mạch
Stator. Do vậy đây là phương pháp phức tạp phải dùng nhiều thiết bị.
Có hai loại biến tần :
+ Biến tần trực tiếp : loại này sơ đồ dơn giản.
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ

Điện áp vào xoay chiều U1 tần số f1 qua mạch van là ra ngay tải với tần

số f2. Bộ biến tấu này thường có hiệu suất biến đổi năng lượng cao, tuy nhiên
thực tế sơ đồ mạch van khá phức tạp, có số lượng van lớn ( nhất là mạch 3 pha ).
Việc thay đổi tần số ra f2 khó khăn và phụ thuộc nhiều vào f1.
+ Biến tần gián tiếp : cấu trúc sơ đồ :

Điện áp xoay chiều được biến thành 1 chiều nhờ bộ chỉnh lưu, qua
bộ lọc rồi được nghịch lưu biến đổi thành U2 với tần số f2. Hiệu
suất loại này thấp song cho phép thay đổi để dùng f2 mà không phụ
thuộc f1.
II. Hệ truyền động chỉnh lưu Tiristor có đảo chiều quay :
Do chỉnh lưu Tiristor dẫn dòng theo một chièu và chỉ điều khiển được khi
mở, còn khoá theo điện áp lưới cho nên truyền động van được thực hiện đảo
chiều khó khăn và phức tạp hơn truyền động máy phát động cơ , cấu trúc mạch
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
lực cũng như cấu trúc mạch điều khiển hệ truyền động T-Đ đảo chiềucó yêu cầu
an toàn cao và logic điều khiển chặt chẽ.
Có 2 nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động T-Đ đảo chiều :
+ Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ
động cơ .
+ Giữ nguyên chiều dòng kích từ và đảo chiều dòng điện phần ứng.
Trong thực tế, các sơ đồ truyền động ( T-Đ) dảo chiều có nhiều
song đều thực hiẹn theo mét trong hai nguyên tắc trên và được phân
ra 5 loại sơ đồ chính :
1. Sơ đồ 1 : Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cáp cho phần ứng và
đảo chiều quay bằng đảo chiều dòng kích từ. Dùng cho công
suất lớn và Ýt đảo chiều.

Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ

2. Sơ đồ 2 : truyền động dùng cho một biến đổi cấp cho phần ứng
và đảo chiều quay bằng Contactor chuyển mạch ở phần ứng ( từ
thông không đổi ).

3. Sơ đồ 3 : truyền động dùng 2 bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều
khiển riêng . Loại này có ưu điểm là dùng cho mọi dải công suất
có tần số đảo chiều lớn.
4. Sơ đồ 4,5 :truyền động dùng hai bộ biến đổi nối song song
ngược điều khiển chung. Loại này dùng cho mọi dải công suất
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
vừa và lớn, đảo chiều êm hơn. Tuy nhiên mạch cồng kềnh, vốn
đầu tư và tổn thất lớn.
Mạch điều khiển của 5 loại sơ đồ này có thể chia thành 5 loại chính :
1. Điều khiển riêng :
Nguyên tắc : Khoá các bộ biến đổi mạch phần ứng để cắt dòng, sau đó
chuyển mạch, nh vậy, khi điều khiển sẽ tồn tại 1 thời gian gián đoạn,
sơ đồ 1,2,3 được điều khiển theo nguyên tắc này.
Khi điều khiển riêng thì có hai bộ làm việc riêng rẽ nhau, tại mỗi
thời điển chỉ có một bộ có xung điều khiển , bộ kia bị khóa do không
có xung điều khiển . Trong một khoảng thời gian thì BĐ1 ị kháo hoàn
toànvà dòng phần ứng triệt tiêu, tuy nhiên sđđiện phần ứng E vẫn còn
dương. Sau khoảng thời gian này thì phát xung mở bộ BĐ2 đổi
chiềudòng phần ứng, động cơ được hãm tái sinh.
Hệ truyền động có van đảo chiều điều khiển riêng có ưu diểm làm
việc an toàn , không có dòng cân bằng chạy giữa các bộ điều khiển
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
biến đổi, tuy nhiên lại có một khoảng thới gian trễ mà dòng điện động
cơ bằng 0.

2. Điều khiển chung :
Nguyên tắc :Tại một thời điểm, cả BĐ1 và BĐ2 đều nhận được xung
mở, tuy nhiên chỉ có một bộ biến đổi cấp dòng nghịch lưu. Mặc dù
Ed1=Ed2 tức là không có giá trị dòng cân bằng song giá trị tức thời
của sđđ luôn khác nhau , do đó vẫn xuất hiện thành phần xoay chiều
của dòng điện cân bằng, để hạn chế thường dùng cuộn kháng cân bằng
Lcb.
3. Kết luận :
Qua phân tích hai loại hệ truyền động trên , em chọn phương án
chỉnh lưu Tiristor - động cơ một chiều có đảo chiều quay vì :
+ Hệ tác động nhanh, không gây ồn, dễ tự động hoá do các van có
hệ số khuyếch đại công suất rất cao. Điều này thuận lợi cho việc thiết
lập hệ thống điều chỉnh tự động nhiều vòng để nâng cao chất lượng các
đặc tính và đặc tính động của hệ thống.
+ Ta sẽ dùng sơ đồ 3 cho hệ truyền động một chiều vì loại này có
thể dùng cho mọi dải công suất , có tần số đảo chiều lớn.
+ Dùng hệ truyền động này sẽ đạt được tốc độ tối ưu.
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
CHƯƠNG III
TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ MẠCH LỰC

I. Chọn động cơ điện :
Mét chu kì làm việc của cầu trục gồm có 4 giai đoạn : Lấy tải , di chuyển tải
trọng ,theo tải , di chuyển không tải về vị trí ban đầu .
Ta có :
- Thời gian xe đứng để tháo tải T
01
= 100 s .
- Thời gian xe đứng để lấy tải T

02
=150 s
- Khoảng dịch chuyển của tải trọng L = 50 m.
Hãm động bằng cơ cấu phanh cơ khí có mômen phanh M
ph
= 78,5 Nm.
Ta qui ước là khi xe chạy theo chiều đi là xe di chuyển tải trọng định mức còn
chiều về là xe chạy không tải .
Thời gian xe chạy hết quãng đường L= 50 m là :
T
1
=
V
L
=50/0,6 = 83,33 s.
Sơ bộ xác định thời gian đóng mạch tương đối :
ĐM
sb
% =
211*2
%100*1*2
ToToT
T
++
=
15010033,83*2
%100*33,83*2
++
=40%
Công suất cân tĩnh trên trục động cơ khi tải trọng định mức

Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
Pc =
dm
VFc
η
*1000
*
=
8,0*1000
6,0*5600
=4,35 kw
Khi xe cầu chạy không tải
K =
FcdmFco
Fco
+
=
58003000
3000
+
= 0,34
Hình vẽ
Tra đồ thị quan hệ phụ thuộc hệ số mang tảI η
c
theo tải trọng suy ra
η
co
= 0,65
Công suất cản tĩnh khi xe cầu chạy không tải là

Pco =
co
VFco
η
*1000
*
=
65,0*1000
6,0*3000
= 2,77 kw
Chọn sơ bộ động cơ theo công suất trung bình thì :
Pdm = K*
t
tPcotPc
2

+
= 1,25*
2
35,472,2
+
=4,45 kw
TĐ%= 400%
Tốc độ yêu cầu đối với động cơ được xác định từ tốc độ của bánh xe :
n = n
b
*i =
Db
IV
*

**60
π
=
34,0*14,3
16*6,0*60
= 540 v/phut
Từ các số liệu trên tra trong quyển “ các đặc tính cơ của động cơ trong truyền
động điện” - Bùi Đình Tiến và Lê Tòng dịch , ta chọn được động cơ :
Động cơ một chiều kiểu ΠΠ ,Uđm = 220 V.
Có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lạI εdd =40%
Kiểu
động
cơ
Pđm
(KW)
Uđm
(V)
Nđm
(Vg/ph)
Iđm
(A)
R
u
+R
cp
(Ω)
R
cks
(Ω)
D/đ đm

Của
cuộn
kíchtừ
Iđm(A)
ΠΠ-21
4,5 220 1050 26 0,94 128 1,24
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
So sánh tốc độ định mức và tốc độ yêu cầu ta thấy có sự chênh lệch lớn do vậy
cần phải đổi lại hệ số truyền ở đây . Ta chọn i = 30
Tốc độ yêu cầu đối với động cơ được xác định từ tốc độ của bánh xe lúc này
là :
n = n
b
*i =
Db
IV
*
**60
π
=
34,0*14,3
30*6,0*60
= 1013 v/phut
mômen quán tính của hệ truyền động quy đổi về trục động cơ khi có tải được
xác định theo công thức :
Jt =Kt*(Jdc +J1) +91,5(m
dm
+m
0

).(V/n)
2
.
Jt = 1,15*(0.125+0.15)+91.5*(91.1+1000)*(0.6/1013) = 3.22 Kgm
2
.
Mômen quán tính của hệ truyền động quy đổi về trục động cơ khi không tải
được xác định theo công thức :
Jo =Kt*(Jdc+J1)+ 91.5*(m
0
).(V/n)
2
Jo =1.15*(0.125+0.15)+91.5*(1.1*1000)*(0.6/1013)
2
= 0,33 Kgm
2
Kt hệ số tính đến mômen quán tính các bộ quay của cơ cấu truyền lực .
m
0
,m
dm
: khối lượng định mức của tải trọng và xe cầu .
mômen trên trục động cơ khi xe chạy có tải
Mc=
dmi
DbFc
η
**2
*
=

8,0*30*2
34,0*5800
=41,1 Nm
mômen trên trục động cơ khi xe chạy không tải
Mco=
coi
DbFco
η
**2
*
=
65,0*30*2
34,0*3000
=26,2 Nm
Chọn mômen chuyển tiếp khi khởi động động cơ :
M
2
=1,2M
c
= 1,2*41,1=49,32 Nm
Và mômen cực đại khi khởi động bằng mômen cực đại cho phép :
Mcp=2,5*Mdm
Nếu có xét đến khả năng sụt áp của lưới mất 10% thì :
M
1
= 2.5*43.4*0.9
2
=87.68 Nm.
Mômen khởi động trung bình là :
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ

ĐIỆN CƠ
Mkd = 0.5*(M
1
+M
2
)=0,5*(87.68+49.32)=68.5 Nm
Và coi là không đổi trong thời gian khởi động có tải và không tải .
Thời gian khởi động có tải :
Tm
1
=
)(*55,9
*
McMkd
ndmJt
−
=
)1.415.68(*55.9
1050*22.3
−
= 13 s
Thời gian khởi động không tải :
Tm
1
=
)(*55,9
*
McoMkd
ndmJo
−

=
)2.265.68(*55.9
1050*33.0
−
= 0.85 s
Thời gian hãm có tải và không tải được xác dịnh tương tự nh trên :
Td
1
=
)(*55,9
*
McMph
ndmJt
+
=
)1.415.78(*55.9
1050*22.3
+
= 3 s
Td
2
=
)(*55,9
*
McoMph
ndmJo
+
=
)2.265.78(*55.9
1050*33.0

+
= 3,4 s
Chiều dài xe đi được trong thời gian mở máy khi có tải và không tải :
Lm
1
=(Vdm/2)*Tm
1
=
i
dmDb
*60*2
.*
ηπ
*Tm
1
=
30*60*2
1050*34.0*14,3
*13=4 m
Lm
2
=(Vdm/2)*Tm
2
=
i
dmDb
*60*2
.*
ηπ
*Tm

2
=
30*60*2
1050*34.0*14,3
*0,85=0,27 m
Chiều dài xe đi được trong thời gian hãm máy khi có tải và không tải :
Ld
1
=(Vdm/2)*Td
1
=
i
dmDb
*60*2
.*
ηπ
*Td
1
=
30*60*2
1050*34.0*14,3
*3=0,9 m
Ld
2
=(Vdm/2)*Td
2
=
i
dmDb
*60*2

.*
ηπ
*Td
2
=
30*60*2
1050*34.0*14,3
*3.4=1 m
Chiều dài xe đi được khi chuyển tải trọng với tốc độ ổn định :
L
1
= L – (Lm
1
+Ld
1
) = 50 – ( 4+0,9) = 45,1 m
Chiều dài xe đi được khi chuyển không tải trọng với tốc độ ổn định :
L
2
= L – (Lm
2
+Ld
2
) = 50 – ( 0.85+1) = 48,15 m
Thời gian xe di chuyển với tốc độ ổn định khi không tải và có tải
T
11
=L
1
/V = 45,1/0,6 =75,2 s

T
12
=L
2
/V = 48,15/0,6 = 80,25 s
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
Theo các số liệu nhận được ở trên về mômen và thời gian ta xây dựng được đồ
thị phụ tải toàn phần của động cơ .
để kiểm nghiệm động cơ theo điều kiện phát nóng , ta xác định được hệ số chính
xác của thời gian đóng mạch tương đối .
ĐM
cx
% =
∑∑
∑
+
ToTlv
Tlv 100.
Td2=
)020121212111(
100).212111(
TTTdTdTmTTTm
TmTTTm
+++++++
+++
=
4.2567.173
100*7.173
+

= 40,4%
mômen đẳng trị :
Mdt1 =
1211)21(
12 11 )21(.
TTTmTm
TMcoMcoTMcMcTmTmMkdMkd
+++
+++
β

=
25.802.75)813(*5.0
25.80*2.26*2.2625.80*1.41*1.41)813(5.68*5.68
+++
+++
= 41,3 Nm .
tính quy đổi mômen này về hệ số đóng mạch tiêu chuẩn 40%
Mdt = Mdt1*
MDtc
DMcx
= 41,3*
40
1,40
=41,5 Nm
Vì Mdt < Mdm nên động cơ đã chọn thoả mãn đìêu kiện phát nóng.
II. Tính chọn mạch biến đổi :
Hệ truyền động cầu trục là 1 chiều và đảo chiều có sơ đồ khối hệ truyền động
đảo chiều và các tín hiệu điều khiển nh sau :
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ

ĐIỆN CƠ
Mạch bến đổi điện áp tới động cơ gồm hai bộ chỉnh lưu cầu 3 pha tiristor điều
khiển riêng, mạch kích từ là chỉnh lưu cầu 3 pha diode.
1. Mạch biến đổi nguồn cấp cho động cơ :
xét khi 1 bộ chỉnh lưu làm việc .Ta có sơ đồ sau :
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
Trong đó :
BAN : biến áp nguồn lấy điện từ biến áp cấp cho động cơ .
Uvo : điện áp dây hiệu dụng thứ cấp biến áp nguồn
T : 6 Tiristor của mạch chỉnh lưu cùng loại
Lck : cuộn kháng san bằng
Lư,Rư : Cảm kháng ,điện trở phần ứng động cơ .
Rư = r
u
+r
cp
=0,94 Ω
Điện áp không tải của bộ chỉnh lưu Udo phải thoả mãn phương trình
γ
1
.Udo.cosα
min
= γ
2
.Eưđm +
∑
Uv
+ Iưmax.Rư1 +
∆

U
maxy
trong đó :
Udo : điện áp không tải của chỉnh lưu
γ1 : hệ số tính đến sự suy giảm của lưới điện ;γ1= 0,95
γ2 : hệ số dự trữ BAN ; γ2 = 1,04 – 1,06
α
min
: góc điều khiển cực tiểu , sơ đồ đảo chiều và m =6 xung , nên ta chọn α
min
= 12
0
.
Iưmax : dòng cực đại phần ứng động cơ .Iưmax= (2-2,5)Iưđm.
Chọn Iưmax = 2 Iưđm = 2*26 = 52 (A)
∑
Uv
: tổng sụt áp trên van .Mỗi thời điểm chỉ có 2 van dẫn nên
∑
Uv
= 2Uv
≈
2*1,6= 3,2 V
Eưđm = Uuđm – Iưđm.Rư =220 – 0,94*26 = 195,56 (V)
∆
Uymax : sụt áp cực đại do trùng dẫn

∆
Uymax =
∆

Uydm*(Iưmax,Iưdm)/(Iddm.Iưdm)
Có Iddm = Iưdm và Iưmax =2*Iưdm
⇒
∆
Uymax = 2*
∆
Uydm = 2.Udo.Uk.Yk
với Uk là điện áp ngắn mạch : Uk% = 5%
⇒
Uk=0,55
Và γ
k
=
∆
Uy/
∆
Uk% = 0,5 (tra bảng bộ chỉnh lưu cầu 3 pha ).
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
Vậy Udo = (γ
2
Eưđm +
∑
Uv
+Iưmax.Rư1) / (γ
1
cosα
min
- 2.γk.Uk) =
290,55(V)

⇒
Uvo=Udo/1,35 = 215,22 (V)
• Tính chọn BAN :
Biến áp nguồn đấu theo kiểu
∆
/γ .Điện áp lưới Ul = 380 V
 Tỉ số biến áp : K
BAN
=
3/1*
1
Uvo
U
=
3/1*22,215
380
= 3,06
Dòng hiệu dụng thứ cấp BAN
I
2
=
3/2
*I
d
=
3/2
.26 = 21,23 A
 Dòng hiệu dụng sơ cấp BAN
I
1

= (1/K
BAN
).I
2
=(1/3,06).21,23 = 6,94 A
Công suất định mức BAN
S
BAN
= 1,05.Udo.Idđm = 1,05.290,55.26 = 7932,015 (VA)
Tra sổ tay ta chọn biến áp tiêu chuẩn có Sđm = 8,5 (KVA)
*Tính chọn các Thyristor trong mạch chỉnh lưu :
Ta có bộ chỉnh lưu là cầu 3 pha .Tra sổ tay ,ta tính được các thông số sau :
- Dòng trung bình qua mỗi thyristor :
I
T
= 1/3*Idđm= 1/3*26 = 8,67 (A)
- Dòng cực đại qua mỗi thyristor :
I
TM
= 1/3*Idmax = 1/3*52= 17,33(A)
- Điện áp ngược cực đại mỗi thyristor phải chịu :
Ungmax=
2
Uvo =
2
.215,22= 304,37(V)
- Chọn hệ số dự trữ về điện áp và dòng điện của các thyristor là :
Ku = 1,6 và Ki= 1,5
- Vậy thyristor phải chịu được điện áp ngược cực đại là :
Ung = 1,6*304,37 = 486,99(V)

Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
Chịu được dòng trung bình khi dẫn : I
T
= 1,5*8,67= 13 A
Chịu được dòng cực đại khi dẫn : = 1,5*17,33 = 26 A.
Vậy ta chọn được loại thyristor dùng cho bộ chỉnh lưu cấp nguồn cho
động cơ
Loại I
0

(A)
Vrrm=
Vdrm
Itsm
(A)
Iđm
(mA)
Vgt
max
(V)
Igt
max
(A)
Vtm
max
(V)
Itm
max
(A)

du/dt
(V/
s
µ
di/dt
(A/
s
µ
TYN
690
16 220 3 1,5 25 1,4 50 50 100

Trong đó :
I
0
- Dòng trung bình ở trạng thái dẫn của thyristor
Vrrm- điện áp lặp lại của thyristor
Vdrm- điện áp lặp lại ở trạng thái khoá
Itsm – Dòng điện quá tải ở điểm hư hỏng trong trạng thái dẫn
Iđm – Dòng cực đại ở trạng thái khoá
Vgt,Igt - điện áp dòng điện điều khiển
Vtm,Itm - điện áp ,dòng điện cực đại ở trạng thái dẫn
du/dt – Tốc độ tăng tới hạn của điện áp ở trạng thái khoá
di/dt – Tốc độ tăng tới hạn của dòng điện ở trạng thái dẫn
• Tính điện cảm phần ứng :
Công thức gần đúng tính điện cảm phần ứng động cơ một chiều kích từ độc
lập :
Lư
≈
Kl(Uuđm/Iưdm.Zp.n

dm
) (H) - truyền động điện trang 273
Trong đó : Kl = 1,4- 1,9 ( có máy bù ) chọn Kl= 1,4
Uuđm = 220 (V) ; I
udm
= 26 (A)
Zp = 4 (số đôi cực ) và n =1050(vòng/phút)
Đồ án môn học TỔNG HỢP HỆ
ĐIỆN CƠ
 Lư = 1,4.(220/26*4*1050) = 2,82.10
3
−
(H)
Hay Lư = 2,82 (mH)
• tính toán mạch bảo vệ du/dt và di/dt
Ta có sơ đồ mạch hoàn chỉnh nh sau :
a) Mạch R1C1 bảo vệ quá điện áp do tích tụ điện tích
( điện tử công suất trang 261 Nguyễn Bính )
Gọi b là hệ số dự trữ về điện áp của thyristor  b=1-2
Chọn b= 1,6
Giả sử BAN có Lc = 0,2(mH)
Hệ số quá điện áp : K =
max.Ungb
Vrrm
= 600/(1.6*304.37) = 1,23
Các thông số trung gian , sử dụng các đường cong
C
*
min
(K) = 5,5 ;

R
*
max
(K) = 1,2 ;
R
*
min
(K) = 0,55 ;
Tính di/dt min khi chuyển mạch .Ta có phương trình lúc bắt đầu trùng dẫn