Thiết Kế Hệ Truyền Động Nâng Hạ Cầu Trục

Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

Lời nói đầu
Trong những năm gần đây, tốc độ phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực tự động
hoá đã có tác động đáng kể đến sự sản xuất của xã hội loài ngời. Tự động hoá trong sản
xuất với việc áp dụng những thành tựu công nghệ mới nhằm nâng cao năng xuất, hạ giá
thành sản phẩm không những là yêu cầu bắt buộc mà hơn nữa còn đợc xem nh một
chiến lợc đối với các nhà máy, xí nghiệp cũng nh toàn bộ nền sản xuất công nghiệp của
mỗi quốc gia.
Trên góc độ kĩ thuật, một dây chuyền sản xuất tự động hoá đợc hình thành do sự
phối hợp nhịp nhàng và có hiệu quả của nhiều công đoạn khác nhau. Truyền động điện
có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một công nghệ sản xuất, và do đó
truyền động điện đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lợng
sản phẩm. Những thành tựu trong lý thuyết truyền động đã ra đời và nhanh chóng đợc
ứng dụng vào sản xuất để đáp ứng các yêu cầu công nghệ mới với mức độ tự động hoá
cao. Các hệ thống truyền động điện 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.
Đối với các thầy cô và sinh viên ngành tự động hoá của trờng ĐH SPKT Vinh,
môn học truyền động điện và tổng hợp hệ điện cơ đợc xem là vấn đề trọng tâm trong
giảng dạy, học tập và nghiên cứu. Sau một thời gian học tập môn truyền động điện và
môn tổng hợp hệ điện cơ em đợc giao đồ án môn học tổng hợp hệ điện cơ với đề tài
thiết kế hệ truyền động cho cơ cấu nâng của cầu trục
Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế hệ truyền động cho cơ cấu nâng của cầu trục.
Thông số cho trớc :
-Tải trọng định mức :
10(Tấn)

-Tốc độ nâng cực đại (có tải )
0,25(m/s)
-Tốc độ nâng cực đại (không tải )
1,5(s)
-Tốc độ hạ cực đại (có tải)
0,4(m/s)
-Tốc độ hạ cực đại (không tải )
1,5(m/s)
-Gia tốc cực đại khi nâng
0,5(m/s 2)
-Gia tốc cực đại khi hạ
0,5 (m/s2)
-Hiệu suất cơ cấu ()
0,85
-Tỉ số truyền (i)
10
-Đờng kính culi(tời )
0,7(m)
Phơng án thiết kế: sử dụng động cơ điện 1 chiều.
Vinh, ngày 15 tháng 08 năm 2013
chơng 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
Đồ án: Trang bị điện

1

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

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.
Hệ thống nâng hạ tải trong xây dựng 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.
Nội dung của đồ án là 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.
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 vợt quá (15 ữ 20)%Mđm; đối với cơ cấu nâng của cần trục ngoặm đạt tới 50%
Mđm
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. 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 0,5 m/s2 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 thờng 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 ng ời và
thiết bị khi vận hành, trong sơ đồ không chế có các công tắc hành trình để hạn chế

Đồ án: Trang bị điện

2

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

chuyển động của cơ cấu khi chúng đi đến các vị 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, 440V. Do đa số đều làm việc trong môi trờng nặng nề, đặc biệt ở các công trình
xây dung, 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 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.
Trên đây là một số những đặc điểm và yêu cầu cơ bản nhất của cơ cấu nâng hạ
cần trục. Quá trình thiết kế sau này sẽ đi sát vào các đặc điểm đó.

II.

Đặc tính cơ của phụ tải.
Phụ tải của cơ cấu nâng hạ là loại phụ tải thế, có trị số không đổi, không phụ
thuộc vận tốc và chiều quay của động cơ. Khi nâng tải momen thế năng có tác dụng
cản trở chuyển động, có hớng ngợc với chiều quay của động cơ. Khi 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:
w(rad/s)

0

Mc

M(Nm)

H1.1. Đặc tính cơ của cơ cấu nâng hạ
Nhận xét:
Khi hạ tải ứng với trạng thái máy phát của động cơ thì M đ là mômen hãm, Mc là
mô men gây chuyển động.
Khi cần trục hạ tải dụng lực: cả hai mômen đều gây chuyển động.
Đồ án: Trang bị điện

3

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

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 cầu 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 lợng 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 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.

Tính toán cơ cấu nâng hạ
Nh đã tìm hiểu ở trên, động cơ truyền động trong cơ cấu nâng làm việc với phụ
tải ngắn hạn lặp lại, mở máy và hãm máy nhiều. Do đó, khi chọn công suất động cơ
cần xét đến phụ tải tĩnh và động.
Sơ đồ cơ cấu nâng hạ nh sau:

Các thông số: bội số u; hiệu suất P ; bộ truyền trung gian có tỷ số truyền chung là i và
H1.2. Sơ đồ cơ cấu
hiệu suất 0.
nâng-hạ cần trục
Sau đây ta sẽ khảo sát các đặc tính phụ tải khi nâng và hạ tải trọng.
1. Xác định phụ tải tĩnh.
Phụ tải tĩnh của cơ cấu nâng chủ yếu do tải trọng của bản thân cơ cấu và vật nâng
gây ra.
a. Phụ tải tĩnh khi nâng tải.
Vận tốc nâng: vn
Lực căng của các nhánh dây nếu không tính mất mát:
T0 = T1 = T2 = =

(G + G0 )
u

Thực tế, do có các lực cản phụ nên:
Đồ án: Trang bị điện

4

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

T0 =

------

Khoa điện

T0 ' G + G o
=
p
u. p

Momen do vật nâng gây ra trên tang:
M v = T0 .

D0 (G + G0 ).D0 (G + G0 ).Rt
=
=
2
2u. p
u. p

Momen trên trục cuối cùng của bộ truyền trung gian là:
M3 =

M v (G + G0 )
=
, t: là hiệu suất của tang.
t
u. p . t

Tơng tự, momen trên trục II sẽ là;
M2 =

M3
(G + G0 ).Rt
=
i 2 . 2 u.i 2 . p . t . 2

và momem trên trục I:
M1 =

(G + G 0 ).R t
M2
=
i 1 .1 u.i 1 .i 2 . p . t .1 . 2

M1 =

(G + G 0 ).R t
u.(i 1 i 2 ...i n ).(1 2 ... n ). p . t

Tổng quát:

Đặt:

i=i1i2in : là tỷ số truyền chung của bộ truyển.
=12n: là hiệu suất chung của bộ truyền
c=Pt là hiêu suất chung của cơ cấu.
M1 =

(G + G0 ) Rt
(N.m)
u.i. c

Vậy muốn nâng đợc vật lên, động cơ phải phát ra momen nâng khắc phục đợc momem
trên trục động cơ.
M n = M1 =

(G + G0 ) Rt
(N.m)
u.i. c

(1)

Công suất của động cơ cần thiết để nâng vật:
Pn =

M n . n (G + G0 ).v n
=
(kW)
1000
60.102. c

(2)

Trong các công thức (1), (2) thì:
G - trọng lợng của tải trọng (kg).
G0 trọng lợng bản thân cơ cấu nâng (kg).
Rt bán kính tang nâng (m).
c hiệu suất của cơ cấu nâng.
u bội số của ròng rọc (palăng)
Đồ án: Trang bị điện

5

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

i Tỉ số truyển chung của cơ cấu truyền trung gian.
i=

2 .Rt .n
u.v n

n Tốc độ động cơ (v/phút)
vn 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:
M n0 =

Pn 0 =

G 0 . Rt
u.i. c

(3)

G0 .v n
60.102. c

(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:
Mt =

(G + G0 ).Rt
u.i

Khi hạ tải, năng lợng đợc truyền từ phía tải trọng về phía cơ cấu truyền và động cơ,

nên:
M h = M t M = M t . h

trong đó:
Mh 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 Mt > M ta có trạng thái hạ hãm; còn nếu Mt < 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:
M =

Mt
1
M t = M t ( 1)
c
c

Mh = Mt Mt (

(G + G 0 ).R t
1
1
1
1) = M t .(2 ) =
( 2 ) (6)
c
c
u.i
c

Đồ án: Trang bị điện

6

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

1

So sánh (5) và (6) h = 2

c

Đối với những tải trọng tơng đối lớn (tơng ứng với c > 0,5), ta có h >0, Mh >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; Mh <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:
M h0 =

G 0 .R t
1
(2 ) = M n 0 .(2 c 1)

u.i
c

(7)

Từ đó tính đợc công suất trên trục động cơ khi hạ tải:
Ph =

M h . h
1000

Ph 0 =

M ho . h
1000

(kW)

(9)

(kW)

(10)

2. Tổng kết các công thức cần thiết dùng trong tính toán cơ cấu nâng-hạ:
Từ phân tích đặc điểm công nghệ của cơ cấu cần trục nâng-hạ, ta nhận thấy chu
kỳ làm việc của cơ cấu nâng thờng bao gồm các giai đoạn: Hạ không tải, nâng tải, hạ
tải và nâng không tải. Giữa các gia đoạn đó có những thời gian nghỉ. Dựa vào nhiệm vụ
cụ thể của cơ cấu mà xác định chu kỳ làm việc. Dới đây xin tổng kết lại các công thức
cần thiết trong tính toán cơ cấu này.

Giai đoạn hạ không tải:
G0 .Rt
1
( 2 ) (N.m)
u.i
c

M h0 =

Ph 0 =

M h 0 . h
(kW).
1000

Giai đoạn nâng có tải:
Mn =

(G + G0 ).Rt
u.i. c

Pn =

(N.m);

(G + G0 ).v n
(kW)
6120. c

Giai đoạn hạ có tải:

Mh =

(G + G0 ).R t
1
M .
(2 ) (N.m) Pn = h h (kW)
u.i
c
1000

Giai đoạn nâng không tải:


M n0 =

G0 .Rt
u.i. c

Đồ án: Trang bị điện

Pn 0 =

(N.m)

7

G0 .v n
(kW)
6210. c

SV: nguyễn trọng khánh


Trêng §HSPKT Vinh

§å ¸n: Trang bÞ ®iÖn

------

8

Khoa ®iÖn

SV: nguyÔn träng kh¸nh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

Chơng ii:
Tính toán công suất động cơ truyền động
I. Tính Chọn sơ bộ công suất động cơ truyền động.
1. Tiêu chuẩn chọn động cơ
Để chọn động cơ cho cơ cấu nâng hạ ta phải xác định công suất( hay momen) đẳng
trị, dựa vào các công thức sau:
Momen đẳng trị:
(2.1)

2
M dtr =

M i .t i
ti

Công suất đẳng trị:

Pi .t i
ti
2

Pdtr =

(2.2)

Trong đó Mi, Pi, ti là momen, công suất và thời gian làm việc của trạng thái thứ i
trong 1 chu kì làm việc.
2. Xây dựng biểu đồ phụ tải
Theo kết quả phân tích ở trên, chu kỳ làm việc của cơ cấu nâng-hạ thờng gồm 4
giai đoạn: hạ không tải, nâng tải, hạ tải và nâng không tải.
Mô men động cơ khi nâng tải: vn=0,25 m/s , G=10T
Mn =

(G + G0 ).Rt 10,6.10 3.0,25.9,81
=
= 612( Nm)
i.u.c
50.0,85

(G + G0 ).vn 10,6.103.0,25.9,81
Pn=
=
= 31 (kW)
1000. c
1000.0,85

Khi hạ tải: v=0,4m/s
Ph=

(G + G0 ).vn
1
10,6.10 3.0,4
1
(2 ) =
(2
).9,81 = 34.3 (kW)
3
1000. c
c
10
0,85

Mh=

(G + G0 ).Rt
1
10,6.103.0,7
1
(2 ) =

(2
).9,81 = 120( Nm)
i.u
c
50
0,85

Khi hạ không tải hoặc nâng không tải ta có hiệu suất của động cơ thay đổi .Ta tính theo
biểu thức :
K=

Pc
1
=
= 0,1
Pcdm 10

Dựa vào đồ thị quan hệ phụ thuộc c theo tải trọng (Tr.10-Trang bị điện-điện tử-NXB
giáo dục) ta có c=0,24
Vậy khi hạ không tải : v=0,7m/s
M h0 =

G0 .Rt
1
0.6.10 3.0,25.9,81
1
(2 ) =
(2
) = 64( Nm)
u.i

c
50
0,24

Đồ án: Trang bị điện

9

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

Pho=

------

Khoa điện

G0V
1
0.6.10 3.0,7
1
(
2

)
=
(2
) = 0.91 (kW)

3
3
10
c
10
0,24

Nâng không tải : v=0,7m/s
M n0 =

Pn 0 =

G0 .Rt 0.6.103.0,25.9,81
=
= 204( Nm)
u.i. c
50.0,24

G0 .vn
0.6.103.0,7.9,81
=
= 17.2 (kW)
1000. 0c
1000.0,24

Tính thời gian nâng hạ ,chọn chiều cao h=12(m)
Thời gian nâng:
tn=

h

12
=
= 48( s)
v h 0,25

Thời gian hạ tải:
tn=

h 12
=
= 30( s)
v h 0,4

Thời gian nâng và hạ không tải : tno=tho=

12
= 17,14( s )
0,7

Thời gian làm việc:

t

i

= 48 + 30 + 2.17,14 = 112.28( s)

Chọn Tchuky=5 phút
TĐ%=

112.28
= 37%
300

Đồ thị phụ tải :
M(Nm)
Mn
Mh
Mn0
t(s)
Mh0
Tck

H2.1.Đồ thị phụ tải của động cơ
Momen đẳng trị:

M .t
t
2

M dtr =

i

i

i

612 2.48 + 120 2.30 + (64) 2 .17,14 + 204 2.17,14
=

= 414( Nm)
112.28

Công suất đẳng trị:
Đồ án: Trang bị điện

10

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

P .t
t
2

Pdtr =

i

i

=

i

------

Khoa điện

312.48 + 34.32.30 + (0.91) 2 .17,14 + 17.2 2.17,14
= 27.8( KW )
112.28

Từ vận tốc nâng ta tính đợc tốc độ góc của động cơ khi nâng:
n=

i.u.v n 50.60.0,25
=
= 341(v / ph)
2 .Rt
2 .0,35

Vì nâng tải là chế độ làm việc nặng nề nhất (chọn là chế độ định mức) của động cơ có
momen và công suất lớn nên khi chọn động cơ ta nên chọn động cơ ta chú ý vấn đề quá
tải trong trờng hợp này.
Từ kết quả tính toán ở trên ta lựa chọn sơ bộ loại động cơ một chiều 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:
M qd = M dc .
Pqd = Pdc .

% pt
37%
= 31.1
= 37.8( N .m)
%tc
25%

% pt
37%
= 28.6
= 34.4(kW )
% tc
25%

Chọn động cơ một chiều kích từ độc lập có các thông số nh sau :
Loại -814
Udm=220 V
Pdm=35(kW)
Ndm=500(vòng/phút)
Idm=190 A
R=r+rcp=0,0805
Rcks=35,2
Số vòng trên 1 cực của cuộn song song : Wcks=1100
Từ thông hữu ích của một cực từ

.10-2wb=82,1

Mô men quán tính của phần ứng J=0,2 (kgm2)
9,55
Mdm=Pdm. ndm =669 (Nm)

II. Kiểm nghiệm lại động cơ
Việc tính chọn công suất động cơ ở trên là việc tính chọn sơ bộ, vì ở đó ta bỏ qua
giai đoạn mở và hãm máy. Để có thể khẳng định chắc chắn loại động cơ với các thông
số ở trên có đáp ứng đợc yêu cầu truyền động hay không ta cần phải tiến hành kiểm tra
lại theo: điều kiện phát nóng, điều kiện khởi động và điều kiện quá tải về momen.
1. Kiểm tra điều kiện phát nóng:

Việc kiểm tra động cơ theo điều kiện phát nóng là khó khăn vì không thể tính
toán phát nóng động cơ 1 cách chính xác. Tuy vậy, ngời ta thờng sử dụng các phơng

Đồ án: Trang bị điện

11

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

pháp tính gần đúng để kiểm tra điều kiện phát nóng thông qua các đại lợng điện. Có
nhiều phơng pháp kiểm tra khác nhau. ở đây, ta dùng phơng pháp momen đẳng trị.
Công thức kiểm tra:
Mđc Mđt
Theo tính toán ở trên Mđt= 414Nm, Mđm= 669Nm. Nh vậy, động cơ thoả mãn điều
kiện phát nóng.
2. Kiểm nghiệm điều kiện khởi động và quá tải về momen:
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 quá tải( dòng điện phần ứng
không quá 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 thờng thì nó cũng thoả mãn điều kiện lúc khởi
động.

Điều kiện quá tải về momen:
Theo tính toán ở phần I, momen cản lớn nhất khi nâng tải M cmax=612Nm. Mặt khác
Mđm = 669Nm, nh vậy ở điều kiện quá tải cực đại, động cơ phải làm việc với hệ số quá
tải là :
k=

M c max 612
=
= 0.92
M dm
669

Nh vậy động cơ đã chọn thoả mãn các điều kiện phát nóng và điều kiện quá tải về
momen.

Đồ án: Trang bị điện

12

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

Chơng iii:
Chọn phơng án truyền động

I. Phân tích để chọn phơng án truyền động
Việc 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.
Động cơ dùng trong truyền động cầu trục có thể là động cơ một chiều hoặc là
động cơ xoay chiều . 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 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.
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 tiện lợi do việc dùng nguồn xoay chiều 3 pha vốn trong công nghiệp.
Trong khuôn khổ đồ án này em đợc giao thiết kế theo phơng án hệ truyền động
động cơ điện một chiều dùng chỉnh lu Thyristor. Nên ở đây em chọn động cơ điện một
chiều kích từ độc lập.
Về phơng diện điều chỉnh tốc độ ,động cơ điện một chiều có nhiều u việt hơn so với
các loại động cơ khác, không những nó có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu
trúc mạch lực ,mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lợng cao trong dải
điều chỉnh tốc độ rộng .Có hai phơng pháp cơ bản để điều chỉnh tốc độ động cơ điện
một chiều :
o Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ
o Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ

Cấu trúc phần lực của hệ truyền động điều chỉnh tỗc độ động cơ điện một chiều bao
giờ cũng cần có bộ biến đổi .Các bộ biến đổi này cấp cho mạch phần ứng động cơ hoặc
mạch kích từ động cơ .Tơng ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi ta có các hệ truyền
động nh sau:
Hệ truyền động máy phát -động cơ(F-Đ)
Ưu điểm: sự chuyển đổi trạng thái làm việc linh hoạt, khả năng quá tải lớn. Do vậy,
hệ truyền động F-D thờng dùng trong công nghiệp mỏ.

Đồ án: Trang bị điện

13

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

Nhợc điểm: là dùng nhiều máy điện quay, gây tiếng ồn lớn và công suất lắp đặt
máy ít nhất gấp 3 lần công suất động cơ chấp hành. Ngoài ra, do các máy phát 1 chiều
có từ d, đặc tính từ hoá có trễ nên khó điều chỉnh sâu tốc độ.
Hệ truyền động xung áp -động cơ (XA)
Hệ truyền động chỉnh lu tiristor -động cơ (T-Đ)
Trong đồ án này thiết kế theo phơng án hệ truyền động cơ điện một chiều dùng
chỉnh lu tiristor nên ta chọn hệ truyền động chỉnh lu tiristor -động cơ (T-Đ).
Do yêu cầu của công nghệ, hệ truyền động điều khiển động cơ phải có khả năng
điều chỉnh tốc độ và đảo chiều quay. Có 5 phơng án xây dựng mạch lực để cấp điện

cho mạch phần ứng.
Phơng án đảo chiều dòng kích từ: (H3.1. Sơ đồ đảo chiều dòng điện kích từ)

Đảo chiều dòng kích từ

Ưu điểm: chỉ điều chỉnh công suất rất nhỏ so với công suất định mức của truyền
động
Nhợc điểm: đòi hỏi phải có logic đảo chiều rất chặt chẽ. Ngoài ra, hằng số thời gian
của cuộn kích từ Tk lớn, đặc tính từ hoá có tính phi tuyến mạnh, phạm vi điều chỉnh
hẹp và bị ảnh hởng mạnh của nhiễu phụ tải M c, từ d của động cơ có ảnh hởng xấu đến
chất lợng của hệ truyền động loại này.
Phơng án dùng 1 BBĐ chỉnh lu có điều khiển kết hợp với các contắctơ đóng cắt

T
N

M

N
T

H3.2. Sơ đồ đổi nối mạch phần ứng dùng contắctơ
Hiện nay ngời ta ít sử dụng sơ đồ này do giá thành của contắctơ cao hơn các
thiết bị bán dẫn.
Sơ đồ dùng 2 bộ biến đổi điều khiển chung:
Đồ án: Trang bị điện

14

SV: nguyễn trọng khánh

Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

B1

M

B2

H3.3.Sơ đồ dùng 2 bộ biến đổi điều khiển chung
Ưu điểm: Việc đảo chiều khá đơn giản, ta chỉ phải tăng hoặc giảm góc mở để 1
bộ biến đổi chuyển từ trạng chế độ động cơ sang trạng thái hãm. Hệ có thể làm việc đ ợc ở cả 4 góc phần t.
Nhợc điểm: Do điện áp tức thời của 2 bộ biến đổi khác nhau nên tại mỗi thời điểm
luôn tồn tại dòng điện vòng chạy qua 2 BBĐ. Để hạn chế dòng điện vòng này thì phải
dùng thêm các cuộn kháng cân bằng. Mặt khác, do có các cuộn kháng CB nên xuất
hiện Ucbđộng có trị số rất lớn( 7 đến 10 lần dòng tĩnh) buộc quá trình đảo chiều phải
chậm. Sau 1 thời gian sử dụng, phải thay thế các cuộn kháng CB.
Sơ đồ dùng 2 BBĐ điều khiển riêng.

M

H3.4.Sơ đồ dùng 2 BBĐ đảo chiều điều khiển riêng
Ưu điểm : sơ đồ này không cần có cuộn kháng CB, làm việc an toàn
Nhợc điểm: logic đảo chiều phức tạp vì phải bảo tại mỗi thời điểm chỉ đợc 1 bộ mở
nếu không sẽ gây ngắn mạch nguồn cấp, quá trình đảo chiều diễn ra chậm.

Chọn sơ đồ:
Do đặc điểm hệ truyền động của cơ cấu nâng hạ là làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp
lại, thờng xuyên phải dừng máy và không đòi hỏi đảo chiều ngay lập tức mà thờng có
trễ sau 1 thời gian nhất định nên ta chọn phơng án dùng 2 bộ biến đổi điều khiển riêng
là hợp lý hơn cả.
II.
Sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha đối xứng :
Đồ án: Trang bị điện

15

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

Sơ đồ:

H3.5.Sơ đồ mạch chỉnh lu cầu 3 pha đối xứng
Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ: (khi không xét đến trùng dẫn)
Điện áp pha thứ cấp máy biến áp lần lợt là:
u2 a = 2 .U 2 .sin
2

u2b = 2 .U 2 .sin

3

2

u2c = 2 .U 2 .sin

3


Góc mở đợc tính từ điểm chuyển mạch tự nhiên( giao điểm của các nửa hình sin).
Giả thiết T5 , T6 đang dẫn cho dòng chảy qua VF = U2c ; VG= U2b;

+ cho xung điều khiển mở T1. Tiristor này đợc mở vì U2a>0. Sự mở
6
của T1 làm cho T5 bị khoá lại một cách tự nhiên vì U2a> U2c. Lúc này T6 và T1 cho
dòng chảy qua, và điện áp trên tải là:
Ud=Uab=U2a-U2b;

Khi =1=


+ cho xung điều khiển mở T2 .Tiristor này mở vì khi T6 dẫn
6
dòng,nó đặt U2b lên anốt T2 mà U2b>U2c.Sự mở của T2 làm cho T6 bị khoá lại một cách
tự nhiên vì U2b>U2c.

Khi = 2 = 3

Quá trình cứ tiếp tục nh vậy, mỗi van đợc đa xung vào mở sau

1
T.
3

Ta có biểu thức tính toán sau:
Điện áp trung bình trên tải : Ud=

6
2

5
+
6



6

Đồ án: Trang bị điện

+

16

2U 2 sin d =

3 6
cos

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

Điện áp ngợc lớn nhất đặt lên van: Unmax= 6U 2 ;
Dòng điện chảy qua các van là
Ưu nhợc điểm của sơ đồ:

: IT = Id/ 3;

Ưu điểm:
Số xung áp chỉnh lu trong một chu kỳ lớn(6),vì vậy độ đập mạch của điện áp chỉnh
lu thấp,chất lợng điện áp cao.
Giá trị trung bình của dòng điện chạy qua mỗi van trong một chu kỳ thấp,chỉ bằng
một phần ba dòng điện chỉnh lu
Sơ đồ có hệ số sử dụng biến áp cao; cao nhất so với các sơ đồ cầu,công suất biến áp
bằng công suất tải
Sơ đồ chỉnh lu không làm lệch pha lới điện công nghiệp
Sơ đồ có thể hoạt động ở chế độ nghịch lu
Nhợc điểm:
Nhợc điểm chủ yếu của sơ đồ chỉnh lu điều khiển cầu ba pha là sử dụng số van
tiristor lớn(6 van),giá thành thiết bị cao.
Cơ cấu mạch điều khiển mạch phức tạp

Đồ án: Trang bị điện

17

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

~380V,50Hz
AT

BA

C

1cc

R

C

T1

T4
2cc

C

2cc
C

R

T3

2cc
C

R

T5

2cc
C

R

T1

2cc
C

R

T3

R

T6
2cc

C

R

T4
2cc

C

R

T2
2cc

C

R

T6
2cc

C

R

2cc
C

R

T5

R

T2
2cc

2cc

Lk

M
CKT
Rdc

H3.6.Sơ đồ mạch lực của cơ cấu nâng hạ cầu trục

Chơng iV:
Tính toán mạch NG lực
Đồ án: Trang bị điện

18

SV: nguyễn trọng khánh

Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

Chọn diot mạch chỉnh lu:
Ta chọn 6 điốt loại 10 RIA20 có các thông số:
Un=200V
Idm=10A
U=1,6 V
dU
= 300(v / s)
dt

tmax=125oC
Tính toán các thiết bị bảo vệ cho van:
Bảo vệ quá nhiệt
Van bán dẫn bị hỏng khi nhiệt độ mặt ghép vợt quá nhiệt độ giới hạn cho phép.
Giá trị nhiệt độ này thờng từ 800 1000( bán dẫn GE) và 1250-2000C(bán dẫn SI). Loại
van mà ta chọn có nhiệt độ cho phép là 1250C.
Công suất tổn hao:
P=U.Ihdv
trong đó:
P : công suất tổn hao trên van
U: điện áp rơi trên van khi dẫn( 2,8V)
Ihdv: dòng điện hiệu dụng chạy qua van, Ihdv=233,33(A)
Vậy:
P=2,8.233,33=653,24(W)

Vì tổn hao là khá lớn nên ta chọn phơng thức làm mát bằng nớc.
1. Bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ quá tải
a.
Bảo vệ quá tải
bo v van khụng b quỏ ti, ta mc aptomat phớa u vo ca b bin i.
Vi cỏc thụng s ca aptomat thớch hp thỡ khi van b quỏ ti, rle nhit ca aptomat
s tỏc ng ct b bin i ra khi li. Dũng in nh mc ca Aptomat thng
chn trong khong (1,1-1,3) ln dũng in thc t qua nú.
IATdm=1,2.I1=1,2.112=134,4(A) chọn IATđm=150(A)
UATdm=220(V)
Dũng in quỏ ti:
Iqt=1,5. I1=1,5.112= 168(A)
b.
Bảo vệ ngắn mạch:
Dùng dây chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch các Tiristor,ngắn mạch đầu ra
của bộ chỉnh lu
Nhóm 1CC: dòng điện định mức :
I1CC=1,1.I2=1,1.541,55=628,7(A) chọn I1CC=640(A)
Nhóm 2CC : dòng điện định mức:
Đồ án: Trang bị điện

19

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

I2CC=1,1.Iđmv=1,1.300=330(A) chọn I2CC=340(A)
2. Bảo vệ quá điện áp cho van
Bảo vệ quá điện áp do quá trình đóng cắt các Tiristor đợc thực hiện bằng cách mắc
R-C song song với Tiristor. Khi có sự chuyển mạch,các điện tích tích tụ trong các lớp
bán dẫn phóng ra ngoài tạo ra dòng điện ngợc trong khoảng thời gian ngắn,sự biến
thiên nhanh chóng của dòng điện ngợc gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các
điện cảm làm cho quá điện áp giữa anốt và catốt của Điốt.Khi có mạch R-C mắc song
song với Điốt tạo ra mạch vòng phóng điện tích trong quá trình chuyển mạch nên Điốt
không bị quá điện áp
Theo kinh nghiệm R=(5ữ30);
C =(0,25ữ4)àF
Chọn R=10(), C=0,3(àF)
Chọn thiết bị đo tốc độ:
Để lấy tín hiệu phản hồi tốc độ, sử dụng phát tốc. Máy phát tốc là máy điện nhỏ,
làm việc ở chế độ máy phát và thực hiện chức năng biến đổi chuyển động quay của
trục động cơ thành tín hiệu điện áp .
Sơ đồ:
R
Error: Reference source not found
C



Rt

U
H4.1. Máy phát tốc
Biến trở có tác dụng nh một cầu phân áp mà điện áp ra thay đổi đợc để phù hợp với

điện áp đặt tốc độ động cơ.
Phơng trình đặc tính ra của máy phát tốc nh sau:

U F = K.n = K 1 .
Trong đó:

d
dt

UF: điện áp ra của mạch phát tốc
K, K1: các hệ số khuếch đại
n: vận tốc quay của rôto ; : góc quay.

Chọn loại máy 113/1Y4 có các thông số
Pđm=115(W)
Uđm=230(V)
Iđm=0,5(A)
nđm=1000(v/ph)
R=7,34()
Chọn thiết bị đo dòng điện
Đồ án: Trang bị điện

20

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

Có 2 phơng pháp chính để tạo ra tín hiệu phản hồi dòng là sử dụng điện trở sun và
sử dụng biến dòng.
ở đây, ta sử dụng biến dòng xoay chiều đo điện áp 3 pha phía đầu vào bộ biến đổi :
R
Ia

Ib

Ic
R1

U2I
C

D0
R0

R0

U2I0

R0

H4.2.Mạch đo dòng xoay chiều 3 pha
Trong sơ đồ trên, tín hiệu ra của các biến dòng là tín hiệu xoay chiều, sau khi qua hệ
thống chỉnh lu đợc biến đổi thành tín hiệu một chiều. Sau đó tín hiệu này đợc đa vào
mạch vòng điều chỉnh dòng điện.

Chơng V.
thiết kế mạch điều khiển
I.

Nhim v ca mch iu khin
Trong đồ án này, ta phải xây dựng mạch điều khiển để điều khiển 2 bộ biến đổi
chỉnh lu cầu 3 pha làm việc độc lập. Mặt khác, để đảm bảo an toàn tránh trờng hợp 2
bộ cùng dẫn đồng thời, tín hiệu điều khiển phải thoả mãn yêu cầu logic chặt chẽ. Sơ đồ
E
khối nguyên lý của mạch điều khiển:
E
d
Với phơng pháp điều khiển chỉnh lu thyristor đảo chiều
sơ 2 bộ biến đổi điều khiển
riêng ta có mạch lực nh sau

iL

t1

d

i
i1
L

t2

t3

i2
L

Đồ án: Trang bị điện

b '1
b 'b2
21

1

b
2

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

H6.1 Nguyên lý điều khiển 2 BBĐ
Nguyên lý hoạt động:
Tại một thời điểm chỉ xung phát vào 1 bộ biến đổi còn bộ kia bị khoá do không có
xung điều khiển. Hệ có 2 bộ biến đổi là BĐ1 và BĐ2 với các mạch phát xung điều
khiển tơng ứng là FX1 và FX2, trật tự hoạt động của các bộ phát xung này đợc quy

định bởi các tín hiệu logíc b1 và b2. Quá trình hãm và đảo chiều đợc mô tả bằng đồ
thị thời gian. trong khoảng thời gian 0 t1, BĐ1 làm việc ở chế độ nghịch lu với góc
1 <


còn bộ biến đổi BĐ2 bị khoá. Tại t1 phát lệnh đảo chiều bởi iLđ, góc điều khiển
2

1 tăng đột biến đến lớn hơn /2, dòng phần ứng giảm dần về 0, lúc này cắt xung
điều khiển để khoá BĐ1, thời điểm t2 đợc xác địng bởi cảm biến dòng điện không
SI1. Trong khoảng thời gian trễ = t3 - t2 , BĐ1bị khoá hoàn toàn, dòng điện phần ứng
bị triệt tiêu. Tại t3, sđđ động cơ E vẫn còn dơng, tín hiệu logic b2 kích cho FX2 mở
BĐ2 với góc 2 > /2 và sao cho dòng điện phần ứng không vợt quá giá trị cho phép,
động cơ đợc hãm tái sinh, nếu tốc độ giảm của 2 phù hợp với quán tính của hệ thì có
thể duy trì dòng điện hãm và dòng điện khởi động ngợc không đổi, điều này đợc
thực hiện bởi các mạch vòng điều chỉnh tự động dòng điện của hệ thống.
Trong sơ đồ, ta sử dụng 2 biến dòng điện S i1 và Si2 để lấy tín hiệu logic về dòng
điện từ 2 bộ chỉnh lu. Tín hiệu đầu ra của biến dòng i 01 và i02 đợc đa vào mạch logic
LOG, cùng với tín hiệu logic il sẽ tạo tín hiệu đầu ra b1 và b2 cho phép mở hay khoá các
bộ chỉnh lu tơng ứng.
Sơ đồ nguyên lý mạch LOG :

H6.2.nguyên lý mạch LOG
Trong đó:
i01( i02 )=1 có dòng điện chạy qua bộ 1(bộ 2)
il = 1- phát xung điều khiển mở bộ 1
= 0- phát xung điều khiển mở bộ 2
Đồ án: Trang bị điện

22

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

b1,b2 tín hiệu khoá bộ 1, bộ 2
kt: tín hiệu báo mất kích từ
Để đảm bảo an toàn thì sau khi 1 bộ khoá ta chờ thêm 1 thời gian T bằng 1 chu kì dòng
điện mới cho phép mở bộ còn lại.
II.

Thiết kế bộ điều chỉnh dòng điện và tốc đô
1. Bộ điều chỉnh dòng có cấu trúc PI
Hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng:
Ri(p)=

1 + 0,0275 p
0,09 p

Sơ đồ mạch:
Ck1
Uid R1
Ui

R3

C1

R2

Udk

H6.3 Bộ điều chỉnh dòng điện có cấu trúc PI
R3C1= 0,0275 ; R1C1=0,09
Chọn C1=2,2(F) ta có R3=12,5(k)
R1=R2=

0,09
= 40,91 (k)
2,2.10 6

2. Bộ điều chỉnh tốc độ có cấu trúc PI
Hàm truyền :
Ww(p)=

1 + 0,0374 p
0,0005

Sơ đồ mạch:
Ck2
Uid R4
Ui

R6

R5

C2
Udk

H6.4.Bộ điều khiển dòng điện có cấu trúc PI
R6C2= 0,0374 , R4C2=0,0005
Chọn C2=2,2(F) ta có R6=17(k)
R4=R5=227,3()

Đồ án: Trang bị điện

23

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

3.

------

Khoa điện

Thiết kế mạch phát xung mở van

Phõn tớch v thit k mch iu khin
Bộ biến đổi của ta gồm 2 CL cầu 3 pha, mỗi chỉnh lu gồm 6 thyristor, nên mạch
điều khiển phải phát xung mở 6 van 1 cách thích hợp. Do tính chất giống nhau của các

pha nên mạch điều khiển cho các van đều nh nhau nhng lệch nhau về thời gian. Mặt
khác thời điểm phát xung mở van có liên hệ về mặt thời gian với pha của điện áp thứ
cấp biến áp nên ta chỉ cần xét cho 1 pha.
Da trờn nguyờn lý ca mch to xung, ta thit k mch cho tng khi ca s .
a.

Khõu ng pha
S :
-12V
1

D6
R02

R1
D3

C1

R7

3

-12V
D1

A

R2

phaA

B

+

D4

+12V

R8

-

+

OP1
D2

+12V

C

-

BA

OP2

-12V

H6.5 mch to xung tam giỏc ng pha vi in ỏp li
Hot ng:
Ta dựng mch chnh lu 1 pha cú im gia to in ỏp 1 chiu. Nh mỏy bin
ỏp h ỏp ca mch chnh lu, in ỏp 1 chiu c to ra cú tr s thớch hp. in ỏp
chnh lu cú biờn nh qua mch so sỏnh to xung vuụng. Cui cựng, in ỏp
xung vuụng np cho t C1 qua mch tớch phõn to in ỏp ta. Khi ti B cú xung
in ỏp õm, diot D4 phõn cc thun cho dũng in chy qua np cho t C 1. Ta chn
in tr np R8 cú tr s nh thớch hp in ỏp trờn t C nhanh chúng tng ti in
ỏp thụng ca iot n ỏp D6. Khi xung in ỏp ti B dng, n lt iot D 3 phõn cc
thun, t C1 c nap theo chiu ngc li, in ỏp trờn t gim tuyn tớnh v 0. in
tr R7 c chn cn c vo thi gian in ỏp trờn t v 0. Nh cú iot D 6 in ỏp
trờn t c gi giỏ tr khụng õm.
b.

Khõu so sỏnh
Mch so sỏnh dựng IC thut toỏn :

Đồ án: Trang bị điện

24

SV: nguyễn trọng khánh


Trờng ĐHSPKT Vinh

------

Khoa điện

-12V

Udk

R9

C

+

R10

OP3

-

+12V

H6.6.Mch so sỏnh dựng khuch i thut toỏn
Thi im phỏt xung m tiritor c xỏc nh bng cỏch so sỏnh in ỏp iu
khin vi in ỏp tam giỏc ó to ra trờn. Xung ra ca mch so sỏnh l xung vuụng
lt trng thỏi nhng thi im in ỏp vo bng nhau.
Vì mỗi pha của bộ biến đổi có 2 van thay nhau dẫn ở 2 nửa chu kì dơngvà âm
của điện áp nguồn nên xung điều khiển tạo ra ở trên phải đợc phân phối đến
từng van 1 cách thích hợp dựa vào cực tính điện áp nguồn. Tín hiệu để phân
phối xung có thể đợc lấy ra từ đầu ra của 2 điot chỉnh lu D1, D2. Tín hiệu này
sau đó sẽ đợc đa qua phần tử AND cùng với xung vuông đợc tạo ra ở trên sẽ
cho xung điều khiển mở van thích hợp .
c.

Khõu khuch i to xung iu khin van
in ỏp iu khin van c to ra nh bin ỏp xung ghộp phi hp vi
tranzitor npn. Khi cc baz ca tranzitor cú in ỏp dng, tranzitor chuyn
trng thỏi t khoỏ sang m bóo ho nờn cú dũng in chy qua cun s cp ca

bin ỏp xung lm cm ng 1 xung in ỏp dng phớa th cp.
Do tải có tính cảm, dòng điện tăng dần lúc phát xung điều khiển mở van. Để
đảm bảo khả năng mở 1 cách chắc chắn ta tạo ra xung điều khiển dạng chùm bằng
cách sử dụng 1 mạch dao động dùng KĐTT. Xung vuông đợc tạo ra cùng với dao động
xung qua phần tử AND sẽ cho chùm xung.
Sơ đồ mạch:
C
R

R1

D

OP

Xung
chum

R2
Xung
vuong

H6.7. Mạch tạo xung chùm
Theo phân tích ở trên, để đảm bảo an toàn cho bộ biến đổi, tín hiệu phát xung mở
van đợc cho phép bởi tín hiệu b1, b2 từ mạch LOG:

Đồ án: Trang bị điện

25

SV: nguyễn trọng khánh