TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CỦA TỜI TRỤC MỎ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
CỦA TỜI TRỤC MỎ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
1.1. Tình hình sử dụng tời trục trên thế giới và Việt Nam
1.1.1. Tình hình sử dụng tời trục trên thế giới
Vận tải bằng tời trục là hình thức vận tải phổ biến ở các nớc trên thế giới. Vận
tải bằng tời trục có nhiệm vụ giải quyết vấn đề đi lại ở các khu vực khai thác mỏ, vận
chuyển vật liệu, khoáng sản trong các hầm mỏ.
Trên thế giới, tời trục vẫn là phơng tiện vận tải quan trọng và hiệu quả để vận
chuyển đất đá, khoáng sản, thiết bị vật t và con ngời phục vụ sản xuất.
1.1.2. Tình hình sử dụng tời trục mỏ ở Việt Nam
Vận tải bằng tời trục có u điểm là năng suất vận tải lớn, độ tin cậy cao, dễ bảo
quản sử dụng và điều khiển, chi phí sản xuất nhỏ nên hầu hết các mỏ than khai thác
hầm lò ở nớc ta đều sử dụng tời trục làm phơng tiện vận chuyển.
Hiện nay, động cơ truyền động cho tời trục mỏ thờng là động cơ điện xoay
chiều không đồng bộ ba pha rôto dây quấn, điều khiển chủ yếu bằng phơng pháp điều
chỉnh điện trở phụ mạch rôto thông qua các công tắc tơ.
Động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto dây quấn có u nhợc điểm là:
* Ưu điểm:
- Giảm dòng khởi động động bằng cách đa các điện trở phụ vào mạch rôto .
- Điều chỉnh tốc độ thực hiện bằng điện trở phụ ra nhờ công tắc tơ.
- Có mômen tới hạn (M
th
) không đổi trong quá trình làm việc
- Dải điều chỉnh tốc độ phụ thuộc vào mômen tải.
* Nhược điểm:
- Tổn thất điện năng đáng kể trên các điện trở đặc biệt khi làm việc ở tốc độ thấp.
- Quá trình chuyển cấp tốc độ không êm dịu.
- Chi phí vận hành lớn
1.2. Các nguyên tắc điều khiển tự động truyền động điện

1.2.1. Nguyên tắc điều khiển theo thời gian
* Ưu điểm:
- Thời gian mở máy không (hoặc rất ít) thay đổi. Thiết bị đơn giản an toàn và
làm việc tin cậy.
- Nguyên tắc này thờng đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Nên sử
dụng nguyên tắc này để khởi động và hãm động năng.
* Nhược điểm:
Mômen, dòng điện khởi động chịu ảnh hởng bởi các tham số mômen cản (M
c
),
mômen quán tính (J), điện áp nguồn (U) và nhiệt độ môi trờng (
θ
).
1.2.2. Nguyên tắc điều khiển theo tốc độ
* Ưu điểm:
Dùng ít thiết bị
* Nhược điểm:
- Điện áp chỉnh định của các công tắc tơ khác nhau.
- Thời gian mở và hãm máy phụ thuộc vào M
c
, J, U,
θ
, R của cuộn dây.
- Khi nhiệt độ thay đổi thì tốc độ chuyển cấp cũng thay đổi.
- Phơng pháp này dùng khi hãm động cơ một chiều và xoay chiều.
1.2.3. Nguyên tắc điều khiển theo dòng điện
1
2
* Ưu điểm:
- Duy trì đợc mômen động cơ trong một giới hạn xác định.

- Quá trình mở máy, hãm máy không phụ thuộc vào cuộn dây rơle.
* Nhược điểm:
- Thời gian mở máy phụ thuộc vào sự tăng (giảm) của M
c
và J.
- Mômen động phụ thuộc vào M
c
, J, U .
1.2.4. Nguyên tắc điều khiển theo hành trình (vị trí)
* Ưu điểm:
Sơ đồ đơn giản, dùng ít thiết bị.
* Nhược điểm:
- Độ chính xác không cao.
- Thiết bị thờng dùng: các loại công tắc giới hạn.
- Chỉ áp dụng đợc ở máy, cơ cấu có từng vị trí xác định trong không gian.
1.2.5. Kết luận
Trong thực tế còn có nhiều nguyên tắc điều khiển khác theo công nghệ, theo
chức năng, công suất, nhiệt độ v.v…Tất cả mọi nguyên tắc điều khiển có thể đợc
phối hợp với nhau trong cùng một sơ đồ điều khiển.
1.3. Tổng quan về chế độ làm việc tời trục mỏ vùng than Quảng Ninh
1.3.3. Các chế độ làm việc của tời trục mỏ
1.3.3.1. Biểu đồ tốc độ 2 thời kỳ

Hình 1-5. Biểu đồ tốc độ 2 thời kỳ của tời trục
Biểu đồ tốc độ 2 thời kỳ là biểu đồ tốc độ đơn giản, sử dụng đối với tời trục kéo
thùng cũi có quãng đờng vận chuyển ngắn (< 80m).
1.3.3.2. Biểu đồ tốc độ 3 thời kỳ
2
3
Hình 1-6. Biểu đồ tốc độ 3 thời kỳ của tời trục

Biểu đồ tốc độ 3 thời kỳ là dạng biểu đồ tốc độ đơn giản, song quá trình tăng
tốc và giảm tốc không phù hợp với tời trục mỏ có đờng cong dỡ tải.
1.3.3.3. Biểu đồ tốc độ 5 thời kỳ
Đặc trng của biểu đồ tốc độ 5 thời kỳ trong giai đoạn tăng tốc và giảm tốc có
hai gia tốc khác nhau. Để goòng không tải khi đi ra khỏi đờng cong dỡ tải dễ dàng
hơn goòng có tải khi đi vào đờng cong dỡ tải chọn v
k1
> v
k2
.
Hình 1-7. Biểu đồ tốc độ 5 thời kỳ của tời trục
1.3.3.4. Biểu đồ tốc độ 6 thời kỳ
Biểu đồ tốc độ 6 thời kỳ phù hợp với tời trục kéo thùng skip hoặc thùng cũi lật.
Hình 1-8. Biểu đồ tốc độ 6 thời kỳ của tời trục
1.3.3.5. Biểu đồ tốc độ 7 thời kỳ
3
4
Hình 1-9. Biểu đồ tốc độ 7 thời kỳ của tời trục
Biểu đồ tốc độ 7 thời kỳ thích hợp với tời trục kéo hai thùng skíp hoặc hai
thùng cũi lật.
1.3.3.6. Biểu đồ tốc độ 5 thời kỳ khi nâng và 6 thời kỳ khi hạ
Biểu đồ 5 thời kỳ khi nâng và 6 thời kỳ khi hạ thích hợp cho tời trục kéo một
thùng skíp hoặc một thùng cũi lật.
Hình 1-10. Biểu đồ tốc độ 5 thời kỳ khi nâng (a) và 6 thời kỳ khi hạ (b)
1.3.4. Nhận xét
- Tời trục kéo hai xe goòng cho năng suất gấp đôi tời trục kéo một xe goòng.
- Biểu đồ tốc độ 7 thời kỳ là dạng biểu đồ tổng quát nhất cho các tời trục mỏ
4
5
- Việc chọn các chế độ làm việc của tời trục mỏ cần thỏa mãn yêu cầu sau:

+ Tời trục chuyển động trong khu vực nhận tải hoặc dỡ tải phải êm dịu.
+ Tời trục sau khi ra khỏi khu vực nhận tải cần phải tăng tốc nhanh đến tốc độ
cho phép hoặc gần vào đến khu vực dỡ tải cần phải giảm tốc nhanh đến tốc độ nhỏ
nhất cho phép.
+ Gia tốc khi tăng tốc hoặc khi giảm tốc phải nhỏ hơn giá trị cho phép, tải trọng
tác động lên máy trục là nhỏ.
1.3.5. Các hệ thống truyền động điện cho tời trục mỏ
1.3.5.1. Hệ truyền động điện một chiều máy phát - động cơ (MF - ĐC)
a. Hệ truyền động máy phát - động cơ với khuếch đại máy điện
Hình 1-11. Sơ đồ cấu trúc hệ thống truyền động điện
máy phát - động cơ với khuếch đại máy điện
Hệ thống máy phát - động cơ với KĐMĐ có tính tác động nhanh nhng bị ảnh
hởng của hiện tợng từ trễ, do có phần quay nên độ bền cơ bị hạn chế.
b. Hệ truyền động máy phát - động cơ với khuếch đại máy điện và khuếch đại từ
trung gian
5
6
Hình 1-12. Sơ đồ cấu trúc hệ thống truyền động điện máy phát
động cơ với khuếch đại máy điện và khuếch đại từ trung gian
Hệ thống này có u điểm là cải thiện đợc đặc tính tĩnh và đặc tính động tốt
hơn, giảm đợc công suất của mạch điều khiển do dòng điều khiển trong khuếch đại từ
trung gian nhỏ hơn nhiều so với dòng điều khiển trong khuếch đại máy điện.
d. Ưu, nhược điểm của hệ truyền động điện một chiều máy phát - động cơ
- Thực hiện việc điều khiển theo đúng biểu đồ tốc độ của tời trục mỏ.
- Khi điều chỉnh tốc độ cho hiệu quả kinh tế cao.
- Có khả năng duy trì tốc độ trung gian độc lập với tải.
- Có khả năng chuyển từ chế độ động cơ sang chế độ hãm điện.
- Quá trình khởi động và giảm tốc êm dịu.
- Có khả năng tự động hóa và điều chỉnh tự động cao.
- Kích thớc hệ thống lớn, chi phí đầu t và chi phí vận hành cao.

- Hiệu suất làm việc và độ tin cậy không cao do phải sử dụng nhiều máy điện quay.
1.3.5.2. Hệ truyền động điện xoay chiều
a. Truyền động điện động cơ rôtor dây quấn có biến trở kim loại (hình 1-15)
Hệ thống truyền động điện này có nhợc điểm là tổn hao năng lợng lớn trên
các điện trở phụ, gia tốc trong quá trình khởi động và giảm tốc thay đổi gây nên các
xung lực ảnh hởng đến độ bền cơ học của tời trục.
6
7
Hình 1-15. Sơ đồ cấu trúc hệ thống truyền động điện động
cơ rôtor dây quấn có biến trở kim loại trong mạch rôtor
b. Truyền động điện động cơ rôtor dây quấn có biến trở lỏng
Trong hệ thống này, việc dịch chuyển các điện cực nhúng trong dung dịch chất
lỏng do động cơ điện một chiều kích từ độc lập truyền động thông qua hộp giảm tốc có
tính tự hãm. Hộp giảm tốc có tỉ số truyền lớn và mômen quán tính nhỏ để tăng tính tác
động nhanh của hệ thống.
7
8
Hình 1-16. Sơ đồ cấu trúc hệ thống truyền động điện động
cơ rôtor dây quấn có biến trở lỏng trong mạch rôtor
1.3.5.3. Các phương pháp điều khiển hệ truyền động điện xoay chiều trong giai
đoạn giảm tốc và chuyển động đều trên đường cong dỡ tải
a. Điều khiển trong thời kỳ giảm tốc
Phơng pháp đơn giản nhất để điều khiển truyền động điện trong thời kỳ giảm
tốc là sử dụng phanh cơ khí. Trong quá trình giảm tốc nếu cần gia tốc không đổi và
nhỏ hơn gia tốc cho phép thì cần phải thay đổi mômen hãm. Nếu không duy trì gia tốc
không đổi sẽ dẫn đến trong thời kỳ giảm tốc quãng đờng làm việc của tời trục sẽ
thay đổi, do đó tời trục sẽ không dừng chính xác ở vị trí mong muốn.
b. Điều khiển truyền động trong thời kỳ chuyển động đều trên đường cong dỡ tải
Trong thời kỳ chuyển động đều trên đờng cong dỡ tải yêu cầu tời trục chuyển
động sử dụng các biện pháp sau:

+ Điều khiển mômen hãm cơ khí
+ Sử dụng hệ thống truyền động điện phụ công suất nhỏ
+ Sử dụng hệ thống truyền động điện hai động cơ
+ Cung cấp cho động cơ nguồn dòng có tần số thấp
1.3.5.4. Hệ thống truyền động điện Biến tần - Động cơ
Để nhận đợc chế độ giảm tốc và chuyển động đều với tốc độ thấp trong đờng
cong dỡ tải tốt hơn so với truyền động điện đông cơ không đồng bộ rôtor dây quấn sử
dụng hệ thống truyền động điện Biến tần - Đông cơ.
Sơ đồ cấu trúc của hệ truyền động điện Biến tần - Động cơ
8
9
Hình 1-19. Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động điện Biến tần - Động cơ
Trong hệ truyền động điện Biến tần - Động cơ, để điều chỉnh tốc độ động cơ ta
tiến hành thay đổi tần số và điện áp nguồn cấp cho mạch stator của động cơ.
9
10
Chương 2
TỔNG HỢP ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CỦA HỆ ĐIỀU KHIỂN VÀ
LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHO PHÙ HỢP TỜI TRỤC MỎ
2.1. Các hệ thống truyền động điện cho tời trục mỏ vùng Quảng Ninh
2.1.1. Hệ thống truyền động tời trục mỏ JTK -1.6 giếng nghiêng (- 80) công ty
than Mạo Khê
Hình 2-1. Sơ đồ hệ thống tời trục JTK-1.6
2.1.1.2. Nhận xét
* Ưu điểm:
Quá trình khởi động, điều chỉnh tốc độ thực hiện bằng phơng pháp thay đổi
các cấp điện trở phụ kết hợp với phanh cơ khí.
Điều khiển đơn giản và phụ thuộc vào kinh nghiệm vận hành của ngời thợ
* Nhược điểm:
- Tổn hao năng lợng lớn đặc biệt là vùng tốc độ thấp.

- Dải điều chỉnh hẹp, độ êm dịu trong quá trình điều chỉnh kém.
- Điều khiển không linh hoạt kết hợp nhiều thao tác cùng một lúc.
- Thờng xuyên phải bảo dỡng và kiểm tra
10
11
- Hệ thống mạch lực và mạch điều khiển cồng kềnh, diện tích lắp đặt lớn.
1.1.2. Hệ thống truyền động điện của tời trục mỏ công ty than Vàng Danh
11
12

Hình 2-3. Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động điện tời trục mỏ Vàng Danh
12
13
- Hệ thống truyền động điện động cơ rôtor dây quấn điều khiển đơn giản, vốn
đầu t thấp.
- Tự động cắt và đa điện trở phụ vào làm việc theo từng chế độ bằng các rơle.
- Có thiết bị hiển thị độ sâu và bộ phận giới hạn tốc độ để đảm bảo hệ thống
làm việc đúng hành trình, tốc độ và vị trí.
- Có thiết bị bảo vệ khi lỏng cáp.
- Điều khiển các chế độ làm việc gây nên tổn thất năng lợng lớn.
- Dải điều chỉnh tốc độ thấp, độ êm dịu trong dải điều chỉnh kém.
- Giàn điện trở phụ cồng kềnh
2.1.3. Hệ thống truyền động điện của tời trục 2Ц-3,5x1,7-17 công ty than Mông
Dương
13
14
2.1.3.2. Nhận xét
- Tổn hao năng lợng lớn trên các cấp điện trở phụ
- Dải điều chỉnh hẹp, độ êm dịu trong quá trình điều chỉnh kém.
- Vận tốc, gia tốc và lực động tác dụng nên tời trục thay đổi lớn

2.1.4. Hệ thống truyền động điện tời trục mỏ БМ-2000 công ty than Hà Lầm
14
Hìn
h 2-
4.
Sơ
đồ
cấu
trúc
hệ
thố
ng
truy
ền
độn
g
điệ
n
tời
trục
mỏ
Mô
ng
Dư
ơng
15
Hình 2-6a. Sơ đồ nguyên lý mạch lực hệ thống tời trục БМ-2000
2.1.4.2. Nhận xét
- Động cơ truyền động cho tời trục là động cơ không đồng bộ rôto dây quấn.
- Điều khiển các chế độ làm việc gây nên tổn thất năng lợng lớn.

- Dải điều chỉnh tốc độ thấp, độ êm dịu trong dải điều chỉnh kém.
- Giàn điện trở phụ cồng kềnh, thiết bị điều khiển là hệ thống phức tạp.
2.1.5. Hệ thống truyền động điện của tời trục mỏ công ty than Khe Chàm
15
16
Hình 2-7. Sơ đồ hệ truyền động điện tời trục mỏ JK-2,5
16
17
.1.5.2. Nhận xét
- Hệ làm việc tin cậy chắc chắn, các hình thức bảo vệ hệ thống liên động
- Mạch điều khiển phức tạp, không linh hoạt.
- Cồng kềnh chiếm nhiều diện tích nắp đặt thiết bị
- Tổn hao năng lợng lớn trên các cấp điện trở phụ
- Dải điều chỉnh hẹp, độ êm dịu trong quá trình điều chỉnh kém.
- Vận tốc, gia tốc và lực động tác dụng nên tời trục thay đổi lớn
- Thờng xuyên phải bảo dỡng và kiểm tra
2.2. Đánh giá thực trạng hệ thống truyền động điện và các hệ thống điều khiển
hiện nay của tời trục mỏ khu vực khai thác mỏ hầm lò vùng than Quảng Ninh
* Ưu điểm
- Thời gian mở máy không (hoặc rất ít) thay đổi. Thiết bị đơn giản an toàn và
làm việc tin cậy.
- Giảm dòng khởi động động động cơ bằng cách đa các điện trở phụ vào mạch
rôto của động cơ đồng thời tăng đợc mômen khởi động.
- Điều chỉnh tốc độ động cơ đợc thực hiện bằng cách đa thêm hoặc loại điện
trở phụ ra nhờ công tắc tơ.
- Có mômen tới hạn (M
th
) không đổi trong quá trình làm việc khi điều chỉnh điện
trở phụ mạch rôto.
- Dải điều chỉnh tốc độ phụ thuộc vào mômen tải.

* Nhược điểm
- Tổn thất điện năng đáng kể trên các điện trở điều chỉnh đặc biệt khi làm việc ở
vùng tốc độ thấp.
- Quá trình chuyển cấp tốc độ không êm dịu.
- Mạch điều khiển quá trình làm việc của hệ là phức tạp nhiều dây nối gây khó
khăn cho việc kiểm tra và khắc phục sự cố.
- Chi phí vận hành tăng do phải thờng xuyên bảo dỡng, sửa chữa, thay thế
vành góp điện, chổi than và các tiếp điểm.
- Do thờng xuyên phải làm việc trong môi truờng ẩm ớt và có khí bụi nổ nên
phải thờng xuyên hiệu chỉnh lại các rơle và công tắc tơ.
- Làm việc không tin cậy, điều khiển không linh hoạt, cồng kềnh chiếm nhiều
diện tích lắp đặt.
2.4. Cấu trúc của hệ thống truyền động điện Biến tần - Động cơ
Hệ truyền động điện Biến tần - Động cơ có sơ đồ cấu trúc chung đợc thể hiện
trên hình 2-11.
Hình 2-11. Sơ đồ hệ truyền động điện Biến tần - Động cơ.
2.5. Hệ thống truyền động điện Biến tần - Động cơ
2.5.1. Động cơ điện
Để khắc phục những nhợc điểm trên cần thay thế hệ truyền động điện cũ bằng
hệ truyền động điện Biến tần - Động cơ không đồng bộ rôtor lồng sóc.
Động cơ điện không đồng bộ rôtor lồng sóc có những u điểm cơ bản nh sau:
17
18
- Chế tạo đơn giản, đợc sử dụng rộng dãi trong các ngành công nghiệp
- Giá thành rẻ so với động cơ không đồng bộ rôtor dây quấn
- Khi sử dụng biến tần để điều khiển động cơ có khả năng tiết kiệm năng lợng.
2.5.2. Biến tần
Biến tần nguồn áp đợc sử dụng phổ biến với những u điểm cơ bản sau:
- Dải điều chỉnh rộng so với biến tần trực tiếp và biến tần nguồn dòng.
- Dòng điện sau biến tần có dạng hình sin, do đó phù hợp với động cơ không

đồng bộ rôtor lồng sóc.
- Công suất lớn, giá thành thấp so với biến tần nguồn dòng.
Vì vậy ta lên chọn biến tần nguồn áp kết hợp với động cơ không đồng bộ rôtor
lồng sóc truyền động cho tời trục mỏ.
2.5.3. Bộ điều chỉnh dòng
a. Các đặc điểm chung của bộ điều chỉnh dòng điện
Bộ nghịch lu dòng điện và nghịch lu điều biến độ rộng xung (PWM) có thể
làm việc với phơng thức điều khiển dòng điện. Ở bộ nghịch lu dòng điện, nguồn
một chiều đầu vào là một nguồn dòng thực, nên dễ dàng thích nghi với chế độ điều
khiển dòng điện.
Trong bộ nghịch lu PWM, bộ điều chỉnh dòng điện có cấu trúc phức tạp hơn,
nhng dải thông lớn hơn và thành phần sóng hài bậc cao của dòng nhỏ hơn so với
nghịch lu dòng điện. Sơ đồ cấu trúc hệ biến tần nghịch lu PWM hình 2-14.
Hình 2-14. Sơ đồ cấu trúc bộ biến tần nghịch lưu PWM
Các tín hiệu điện áp chuẩn điều khiển mạch nghịch lu PWM u
sad
, u
sbd
, u
scd
là
các tín hiệu ra của các bộ điều chỉnh dòng xoay chiều. Tín hiệu đầu vào là bộ điều
chỉnh dòng điện sai lệch giữa giá trị đặt dòng xoay chiều các pha i
sad
, i
sbd
, i
scd
và giá trị
dòng điện thực các pha tơng ứng i

sa
, i
sb
, i
sc
.
18
19
Bộ điều chỉnh dòng điện xoay chiều có chức năng điều chỉnh véc tơ điện áp
stator sao cho dòng điện stator luôn bám tín hiệu dòng đặt. Do điện áp ra chứa thành
phần sóng hài nhỏ và có đặc tính động tốt nên bộ nghịch lu PWM đợc coi là bộ điều
khiển tốt nhất hiện nay.
b. Bộ điều chỉnh dòng điện
Muốn duy trì từ thông rôto không đổi và đặt áp nhanh dòng điện i
sq
thành đại
lợng điều khiển mô men quay sử dụng bộ điều khiển dòng riêng rẽ kiểu PI. Sơ đồ cấu
trúc trên hình 2-17.
Hình 2-17. Sơ đồ khối cấu trúc hệ truyền động động cơ không đồng
bộ xoay chiều ba pha điều khiển tựa từ thông rotor
Khối (1) là khâu điều chỉnh từ thông, khối (2) là khâu điều chỉnh dòng điện có
nhiệm vụ điều chỉnh hai thành phần dòng điện một chiều i
sd
và i
sq
, khối (8) là khâu
điều chỉnh tốc độ quay, khối (9) cho trớc giá trị đặt của từ thông phụ thuộc vào tốc
độ quay, nó quyết định trạng thái từ hoá của động cơ, khối (7) là mô hình từ thông có
nhiệm vụ tính toán giá trị thực của từ thông rotor
rd

Ψ
, góc pha
s
ϑ
từ dòng điện stator
và tốc độ góc
r
ω
.
Nếu ta chọn một hệ trục toạ độ vuông góc dq có gốc toạ độ trùng với gốc toạ độ
của hệ ba pha, trục d trùng với vector từ thông rotor
r
Ψ
và quay với tốc độ đồng bộ
s
ω
thì
0
=Ψ
rq
, và
rdr
Ψ=Ψ
, các thành phần i
sd
, i
sq
là các đại lợng một chiều. Trong
chế độ xác lập, các phần tử có thể là không đổi, trong quá trình quá độ chúng có thể
thay đổi theo một thuật toán điều khiển đã đợc định trớc.

2.5.4. Mô hình hệ thống truyền động điện Biến tần - Động cơ cho tời trục mỏ
Từ những phân tích trên ta xây dựng hệ truyền động điện Biến tần - Động cơ
truyền động cho tời trục mỏ nh hình 2-18
19
20
2.6. Luật điều khiển tốc độ hệ Biến tần - Động cơ ứng dụng cho tời trục mỏ
2.6.1. Luật điều khiển tốc độ động cơ thay đổi tuyến tính theo thời gian
Hình 2-21. Luật điều khiển tốc độ động cơ thay đổi tuyến tính theo thời gian
Luật điều khiển tốc độ động cơ thay đổi tuyến tính theo thời gian, đơn giản dễ
điều khiển song có nhợc điểm tải trọng động lớn.
20
Hình 2-18. Mô hình hệ truyền động điện Biến tần - Động cho tời trục mỏ
21
2.6.2. Luật điều khiển tốc độ động cơ thay đổi tuyến tính theo quãng đường
Hình 2-22. Luật điều khiển tốc độ động cơ thay đổi theo quãng đường
)S(f
vdc
=ω
Với luật điều khiển tốc độ động cơ theo quãng đờng, trong quá trình tăng tốc
và giảm tốc gia tốc đều thay đổi nhng quãng đờng: tăng tốc, giảm tốc và chuyển
động đều của thùng nâng không thay đổi khi tải thay đổi.
2.7. Lựa chọn phương pháp điều khiển tốc độ cho phù hợp với tời trục mỏ
2.7.1. Luật điều khiển tốc độ đặt của biến tần theo thời gian
Ưu điểm: Đơn giản trong lập trình và lắp đặt, không cần các cảm biến.
Nhợc điểm: Không linh hoạt, chơng trình thực hiện không đúng hành trình
khi xảy ra sự cố, khi tải không đồng đều thì điều khiển phức tạp, trong thời kỳ tăng tốc
t
1
thì vận tốc thùng nâng dao động mạnh, gia tốc và lực động lớn.
2.7.2. Luật điều khiển tốc độ đặt của biến tần theo quãng đường

* Ưu điểm:
Luật điều khiển biến tần theo quãng đờng sẽ điều khiển thùng nâng chuyển
động với vận tốc êm dịu, gia tốc và lực động nhỏ.
Sử dụng luật điều khiển bộ biến tần theo quãng đờng chuyển động của thùng
nâng cho các thông số động lực học nhỏ hơn cả.
Việc kết hợp biến tần với PLC đáp ứng đợc tơng đối phù hợp với điều kiện
của vận tải ở giếng nghiêng của mỏ, lắp đặt và vận hành đơn giản.
* Nhược điểm:
Thực hiện các biểu đồ vận tải theo các thời kỳ trong trờng hợp có sự cố thì tốc
độ sẽ thay đổi theo từng quãng đờng, cho nên tốc độ thực tế không đạt đợc tốc độ
đặt ban đầu theo quãng đờng
Từ những phân tích ta áp dụng luật điều khiển theo quãng đờng cho hệ thống.
21
22
Chương 3
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BIẾN TẦN - ĐỘNG CƠ
TRỤC TẢI GIẾNG NGHIÊNG CÔNG TY THAN KHE CHÀM
3.1. Hệ thống trục tải JK - 2,5/ 20A công ty than Khe Chàm
3.1.2. Biểu đồ nâng tải theo thiết kế của hệ thống trục tải JK - 2,5
Vận chuyển ngời dụng biểu đồ 5 thời kỳ, đối với vận chuyển than, đá đào lò
và thiết bị vật liệu, sử dụng biểu đồ nâng 7 thời kỳ .
Hình 3-1. Biểu đồ nâng 5 thời kỳ khi chở người mức + 32 - 225
Hình 3-2. Biểu đồ nâng 7 thời kỳ khi chở hàng mức + 32 - 225
3.2. Mô phỏng hệ thống truyền động Biến tần - Động cơ bằng Matlab & Simulink
3.2.1. Mô tả sơ đồ mô phỏng
22
23
Hình 3-3. Sơ đồ cấu trúc Simulink mô phỏng hệ Biến tần - Động cơ
3.2.2. Sơ đồ mô phỏng thu gọn cho tời trục mỏ Khe Chàm
Hình 3-6a. Sơ đồ mô phỏng thu gọn biểu đồ nâng tải 7 thời kỳ

23
24
Hình 3-8. Kết quả mô phỏng hệ truyền động điện Biến tần - Động cơ
truyền động cho tời trục mỏ với biểu đồ nâng tải 7 thời kỳ
* Nhận xét:
Từ kết quả đó cho thấy trục tự động vận hành theo biểu đồ 7 thời kỳ đúng nh
tín hiệu đặt mong muốn với vận tốc nâng cực đại 4,7m/s. Khi tăng tốc mô men của
động cơ tự động tăng và có giá trị dơng, khi làm việc ổn định mô men có giá trị
không đổi, cân bằng với mô men cản. Khi giảm tốc mô men động cơ tự động giảm.
Hình 3-6b. Sơ đồ mô phỏng thu gọn biểu đồ nâng tải 5 thời kỳ
24
25
Hình 3-8. Kết quả mô phỏng hệ truyền động điện Biến tần - Động cơ
truyền động cho tời trục mỏ với biểu đồ nâng tải 5 thời kỳ
* Nhận xét:
Từ kết quả đó cho thấy trục tự động vận hành theo biểu đồ 5 thời kỳ đúng nh
tín hiệu đặt mong muốn với vận tốc nâng cực đại 4,7 m/s. Khi trục tải tăng tốc từ 0
÷1,5m/s, thời gian tăng tốc ngắn, mô men của động cơ tự động tăng cao và có giá trị
dơng, khi làm việc ổn định mô men của động cơ có giá trị không đổi, cân bằng với
mô men cản của hàng. Khi giảm tốc mô men động cơ giảm theo.
3.3. Kết luận
- Tốc độ tời trục đạt đợc theo tín hiệu đầu vào do ngời đặt theo yêu cầu của
sản xuất, không phụ thuộc vào ý thức, trình độ tay nghề của thợ vận hành. Thời gian
quá độ ngắn, tời sớm đạt đợc thông số định mức.
- Phơng pháp này tiết kiệm điện năng triệt để vì không có phần tử tiêu thụ điện
năng. Khắc phục đợc tồn tại tiêu tốn điện năng vô ích so với phơng pháp khởi động
bằng điện trở rô to dây quấn hiện tại đang dùng.
- Phơng pháp dùng biến tần khởi động động cơ một cách êm dịu, tránh đợc
động năng lớn và va đập cơ khí khi khởi động và dừng tời
- Tời có thể vận hành theo các biểu đồ vận tải đặt trớc

25