KHẢO sát hệ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG điện cơ cấu đẩy tay gầu

Đồ án tôt nghiệp

Chơng 1

Chơng 1

khái quát về máy xúc

1.1 Đặc điểm công nghệ máy xúc

Máy xúc đợc sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khai thác mỏ,
khâi thác khoáng sản,trên các công tròng xây dựng cầu cống ,nó đợc dùng để san
gạt đất đá ,bốc xúc ,đào quặng trên các công trờng xây dựng, trên các công trờng
thủy lợi, các khai trờng . Cụ thể máy xúc thờng đợc dùng trong các công việc sau:
- Trong xây dựng dân dụng và công nghiệp: đào hố móng, đào rãnh thoát nớc, đào rãnh dùng để lắp đặt đờng ống cấp thoát nớc, đờng điện ngầm, điện thoại,
bốc xúc vật liệu ở các bãi, kho chứa vật liệu. Ngoài ra có lúc làm việc thay cần trục
khi lắp các ống thoát nớc hoặc thay các búa đóng cọc để thi công móng cọc, phục vụ
thi công cọc nhồi
- Trong xây dựng thuỷ lợi: đào kênh,mơng, nạo vét sông ngòi, bến cảng,
ao,hồkhai thác đất để đắp đập, đắp đê
- Trong xây dựng cầu đờng: đào móng, khai thác đất cát để đắp đờng, nạo bạt
sờn đồi để tạo taluy khi thi công đờng sát sừơn núi
- Trong khai thác mỏ: đây là loại thiết bị không thể thiếu trong ngành khai
thác mỏ lộ thiên .nó luôn luôn là thiết bị của một đàu dây truyền sản xuất bốc xúc
vận chuyển đất đá ra bãi thaỉ, than thì đợc đa ra bến cảng ( than, đất sét, cao lanh, đá
sau nổ mìn)
- Trong các lĩnh vực khác: nhào trộn vật liệu trong các nhà máy hoá chất
(phân lân, cao su). Khai thác đất cho các nhà máy gạch sứTiếp liệu cho các trạm
trộn bê tôngBốc xếp vật liệu trong các ga tầu, bến cảng. Khai thác sỏi, cát ở lòng
sông.
-Ngoài ra máy xúc còn dợc dùng trong nhiều công việc khác nữa...

1.2 Phân loại máy xúc
1.2.1 Theo tính năng sử dụng
a - Máy xúc xây dựng chạy bánh xích, bánh lốp có thể tích gầu xúc từ 0,25
đến 2m3.
b Máy xúc dùng trong công nghiệp khai thác mỏ lộ thiên có thể tích gầu
xúc từ 4,6 đến 8m3.
c Máy xúc bốc đất dá có thể tích gầu xúc từ 4 đến 35
d Máy xúc gầu ngoạm có thể tích gầu xúc từ 4 đến 80 m3

1.2.2 Theo cơ cấu bốc xúc.
Máy xúc có cơ cấu bốc xúc là gầu xúc thuận : là gầu xúc di chuyển vào đất
đá theo hớng từ máy xúc ra phía trớcdới tác dụng của hai lực kết hợp của cơ cấu
nâng và cơ cấu đẩy tay gầu.
Máy xúc có cơ cấu bốc xúc theo kiểu gầu cào (gầu ngợc) di chuyển theo hớng từ tây gầu vào máy xúc .
Máy xúc có cơ cấu bốc xúc theo kiểu gầu treo trên dây: gầu xúc di chuyển
theo hớng từ phía ngoài vào máy xúc dới tác dụng của lực kết hợp của hai cơ cấu
kéo và nâng.
Khái quát về máy xúc

1


Đồ án tôt nghiệp
Chơng 1
Máy xúc có cơ cấu bốc xúc theo kiểu gầu ngoạm: tức là quá trình bốc xúc
đất đá đợc thực hiện bằng cách khép kín dần hai nửa thành gầu ngoạm dới tác dụng
lực kéo của cơ cấu kéo.
Máy xúc có cơ cấu bốc xúc theo kiểu gầu quay. nghiã là gầu xúc trông nh
một bánh xe ,và nhiều gầu đợc lắp trên bánh xe đó theo ch vi của đờng tròn . Khi

xúc hệ thống gầu này sẽ quay và liên tục đổ vật liệu vào một băng tải ở bên cạnh .

Máy xúc có cơ cấu bốc xúc theo kiểu máng cào nhiều gầu xúc.
1.2.3. Theo thể tích gầu xúc.
a Máy xúc công suất nhỏ có thể tích gầu xúc từ 0,25 đến 2 m3
b - Máy xúc công suất trung bình có thể tích gầu xúc từ 2 đến 6 m3

c - Máy xúc công suất lớn có thể tích gầu xúc từ 6 đến 80 m3
1.2.4. Theo cơ cấu truyền lực.
Máy xúc dùng cơ cấu truyền lực là động cơ thủy lực

Máy xúc dùng cơ cấu truyền lực là động cơ điện.
1.2.5. Theo cấu tạo của cơ cấu di chuyển.
Máy xúc chạy bánh xích
Máy xúc chạy bánh lốp
Máy xúc chạy trên đờng ray
Máy xúc bớc
Máy xúc trên phà

1.3 Yêu cầu cơ bản cuả hệ truyền động điện các cơ cấu máy xúc
Để đạt đợc những dòi hỏi vè công ngệ cũng nh điều kiện làm việc , thì máy
xúc cần có những đặc tính đặc thù riêngmà không loại thiết bị nào có.

1.3.1 Đặc tính cơ
Đặc tính cơ của hệ truyền động của các cơ cấu chính của máy xúc nh cơ
cấu nâng hạ, đẩy tay gầu và cơ cấu quay phải đợc bảo vệ một cách tin cậy khi quá
tải. Nghĩa là hệ truyền động phải tạo ra đặc tính máy xúc

A 0

B
D
1
2

M
0

C (Md)
Hình1.1. Đặc tính máy xúc

1.3.2. Động cơ truyền động
Khái quát về máy xúc

2


Đồ án tôt nghiệp
Chơng 1
Động cơ truyền động các cơ cấu máy xúc phải chắc chắn. Khả năng chịu
quá tải phải lớn. Độ cách điện của động cơ phải đảm bảo chịu quá nhiệt, độ ẩm cao.
Động cơ phải chịu đợc tần số đóng cắt lớn (400 đến 600) lần/h
đồng thời động cơ truyền đông các cơ cấu chính của máy xúc phải có
mômen quán tính đủ nhỏ để giảm thời gian quá độ khi mở máy và hãm. Nên chọn
động cơ có phần ứng dài, đờng kính nhỏ.

1.3.3. Các thiết bị điều khiển
Các thiết bị điều khiển dùng trong máy xuúc phải đảm bảo làm việc tin
cậy trong điều kiện nặng nề nhất ( độ rung động, chao lắc lớn, phụ tải đột biến và
tần số đóng cắt lớn).

1.3.4. Hệ thống điều khiển
. Hệ thống điều khiển truyền động các cơ cấu của máy xúc phải đơn giản,
chắc chắn, mức độ tự động hóa cao .
Các cơ cấu truyền động máy xúc trong quá trình làm việc thờng xuyên bị quá
tải, nên việc hạn chế mômen nhỏ hơn trị số cho phép ở chế độ tĩnh và động là yếu tố
quan trọng bậc nhất. Để máy xúc có năng suất cao nhất đồng thời bảo vệ đợc các
thiết bị không bị hỏng hóc khi bị quá tải cần thực hiện hai yêu cầu: Hạn chế mômen
dới trị số cho phép và đảm bảo độ cứng của đờng đặc tính cơ trong phạm vi mômen
phụ tải bằng mômen định mức của động cơ (nh đờng đặc tính số 1 trên hình vẽ 1.1)
Trong thực tế không sử dụng đờng đặc tính cơ lý tởng nh đờng 1 mà thờng
dùng đặc tính cơ mềm hơn nh đờng 2. Độ cứng của đờng đặc tính cơ ở vùng phụ tải
định mức giảm xuống từ 85 đến 90%. Nếu độ cứng của đặc tính quá lớn thì ngời
vận hành máy khó cảm nhận đợc cơ cấu bị quá tải, và không kịp giảm lớp cắt dẫn
đến cơ cấu dừng và làm giảm năng suất của máy.
Năng suất của máy xúc dợc đặc trng bởi diện tích tạo thành giữa các trục tọa
độ và đờng đặc tính cơ cấu của hệ truyền động . Để đánh giá năng suất của máy ta
đa ra hệ số lấp đầy
k=

SABCD
S .m
=
SABCD o.Md

(1.1)

Trong đó: S = SADC0 Là diện tích hợp thành bởi hệ trục tọa độ và đờng đặc
tính cơ của hệ truyền động.
SABCO Là diện tích hợp thành bởi hệ trục tọa độ và đờng đặc tính cơ lý tởng.

o Tốc độ không tải lý tởng của động cơ.
Md Mômen dừng
m Hệ số tỷ lệ
Đối với các hệ truyền động hệ này, hệ số lấp đầy của máy xúc có thể đạt tới
0,8 đến 0,9.
Trên hình vẽ 2.2 biểu diễn các đờng đặc tính cơ của các hệ truyền động khác
nhau dùng trong máy xúc. Họ đặc tính cơ của các hệ đó cho phép đánh giá và tính
chọn hệ truyền động một cách hợp lý đối với từng loại máy xúc cụ thể. Hệ truyền
động xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ ba pha (đờng 1) nó đợc sử dụng rộng
rãi cho các loại máy xúc có thể tích gầu tới 1m3. Nếu dùng động cơ truyền động là
động cơ xoay chiều có hệ số trợt lớn, cho phép hạn chế dòng điện trong phạm vi cần
Khái quát về máy xúc
3


Đồ án tôt nghiệp
Chơng 1
thiết để giảm độ cứng của đờng đặc tính cơ trong vùng mômen phụ tải bằng mômen
định mức của động cơ, có thể thực hiện đợc bằng cách đấu thêm điện trở phụ vào
mạch rôto của động cơ: Rf = (10 đến 15)% R (R là điện trở của day quấn rôto động
cơ).

%
100
75

4
1

50

2
25

3

0

50 100 150 200 250
M%
Hình 1.2. Đặc tính cơ của các hệ truyền động
Nếu trong mạch rôto của động cơ có đấu cuộn kháng bão hòa hoặc khuyếch
đại từ, ta sẽ nhận đợc đờng đặc tính cơ tối u với hệ truyền động xoay chiều.
Hệ truyền động máy phát - động cơ với đờng đặc tính cơ 3 đợc áp dụng rộng
dãi cho các loại máy xúc từ 2 đến 5m3. Hệ này có đờng đặc tính cơ gần với đờng
đặc tính cơ tối u cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ truyền động trong một phạm vi
khá rộng.
Hệ truyền động máy phát - động cơ có khuyếch đại trung gian (khuyếch đại
máy điện KĐMĐ, khuyếch đại từ KĐT, khuyếch đại bán dẫn KĐBD) sẽ tạo ra đờng
đặc tính cơ 4, đáp ứng đáp ứng hoàn toàn với yêu cầu của máy xúc. Hệ này đợc sử
dụng rộng rãi trong các loại máy xúc có công suất lớn có thể tích gầu từ 10 đến
80m3.

Chơng 2
hệ thống điện trên máy xúc 8

2.1. giới thiệu,các thông số cơ bản
2.1.1 giới thiệu
Máy xúc 8 là loại máy xúc điện của liên xô cũ chế tạo , máy dùng hệ truyền
động F-Đ với hệ điều khiển bằng khuyếch đại từ .Trong nhiều năm qua loại thiết bị
này đã đóng góp một phàn quan trọng trong việc hoàn thành sản lợng bốc xúc đất

đá và than, đạt mọi chỉ tiêu kế hoạch mà tổng công ty than đề ra
Đầu năm 2004, trong chơng trình hợp tác kinh tế , kỹ thuật giữa Nga-Việt .
01 chiếc máy xúc 8 đã đợc sửa chữa , nâng cấp, cải tiến hệ thống điện , mà chủ
yếu là hệ thống điều khiển.
Khái quát về máy xúc

4


Đồ án tôt nghiệp
Chơng 1
Sau thời gian chạy thử nghiệm đến nay, chiếc máy này đã thực hiện bốc hàng
triệu mét khối đất đá và than, nhng hệ thống vẫn ổn định , nó đã thể hiện đợc tốt
hiệu suất sử dụng , giảm đợc cờng độ lao động của ngời công nhân trong công tác
vận hành, sửa chữa, bảo dỡng. Đây là thế hệ máy xúc điện hiện đại và độc nhất ở
Việt Nam

2.1.2 Đặc tính kỹ thuật
Dung tích gầu
Chu kỳ xúc tính toán ( khi góc quay 900)
Lực nâng gầu lớn nhất
Lực ra vào tay gầu lớn nhất
Lực kéo lớn nhất tác dụng lên cơ cấu di chuyển
áp lực nén lên mặt đất
Tốc độ nâng gầu lớn nhất
Tốc độ ra vào gầu lớn nhất
Tốc độ quay ( khi xác lập)
Tốc độ di chuyển
Trọng lợng toàn bộ máy
Phần đối trọng

8m3
26 giây
80 tấn
37 40 tấn
180 tấn
2,04kg/cm2
0,94 m/s
0,61 m/s
2,78 v/p
0.45 km/h
373 tấn
35 40 tấn

2.1.3 Kích thớc hình học của máy
Chiều cao toàn bộ máy
14,72
Chiều dài của cần
13,35
Góc ngiêng của cần
47
Bán kính xúc lớn nhất
18,4
Bán kính xúc trên cỗ phẳng
12
Chiều cao của tầng xúc (không bé hơn)
14
Chiều cao đổ lớn nhất
8,6
Bán kính đổ lớn nhất

16,3
Chiều cao đổ thấp nhất
5,7
Hành trình ra vào gầu
4,3
Độ cao từ tâm gối đỡ suppo tới đất
8,3
Bán kính từ tâm đến đuôi máy
7,78
Chiều cao từ dới sàn máy tới đất
2,765
Chiều rộng buồng máy
6,512
Chiều rộng cả máy
7,69
Chiều rộng tới hai mép xích
6,98
Chiều cao máy (không kể cần)
11,55
Chiều dài sơ li
7,95-8,23
Chiều rộng bản xích
1,4
Tốc độ di chuyển
0,45
Độ dốc cho phép
12
Tổng công suất máy
520

Khái quát về máy xúc

m
m
độ
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
km/h
độ
KW

5


§å ¸n t«t nghiÖp

2.2.

Ch¬ng 1

vÞ trÝ c¸c tñ ®iÖn trªn m¸y

A7

A8
A6

A2

A5

xA

A1

A10 A11

A9

A3
A4

GC

GS

C

GH

Bé Góp
H×nh 2.2 vÞ trÝ c¸c tñ ®iÖn
Kh¸i qu¸t vÒ m¸y xóc

6


Đồ án tôt nghiệp
A1 Tủ cao thế
A2,A3 Tủ điều khiển
A4 Tủ công tắc tơ
A5 Tủ điều khiển truyền động phụ
A6 Bảng điều khiển
A7 Hộp điều khiển trái tốc độ trái

Chơng 1
A8 Hộp điều khiển tốc độ phải
A9 Tủ kiểm tra cách điện
A10 Rơle rò PP 380v
A11 - Rơle rò PP 220v
XA Vành cao áp, vành hạ áp

2.2.1 . thiết bị tủ điều khiển A2
Rơ le KA1H: Rơ le dòng kích thích máy phát nâng
KV1H: Rơ le giảm từ trờng máy phát nâng
Rơ le KA1C: Rơ le dòng kích thích máy phát ra vào

KV1C: Rơ le điện áp cắt khi chuyển mạch chế độ làm việc
Rơ le KA1S: Rơ le dòng kích thích máy phát quay
KV1S: Rơ le điện áp khi chuyểnchế độ làm việc
KM1H: Đóng biến áp TVH duy trì cuộn rơle KM2H
KM2H: Đóng điện cho mạch phanh - rơle KM1H kích thích nâng
KM2C: Đóng điện KM1C cấp điện cho TVC, công tắc tơ KM3C, phanh
YAC, kích thích T ra vào
KM1C: Duy trì cuộn KM2C - đóng biến áp TVC
KM2S: Đóng điện cuộn KM1S chuyển mạch SA1 kích thích T quay
KM1S: Đóng điện TVS duy trì mạch KM2S
KVP: Rơle điều khiển điện áp ở chế độ làm việc và di chuyển.
KV5C: Rơle từ thông giảm
KV5S: Rơle từ thông giảm
2KV1: Đóng TV5 điều khiển tay số
KV2H
KV2C
Rơ le điện áp
KV2S
KM3P: Đóng kích thích 2 động cơ di chuyển
KM4S: Đóng kích thích 2 động cơ quay

Khái quát về máy xúc

7


Đồ án tôt nghiệp
KA1H

KV1H

KM2H

Chơng 1
KA1C

KV1C

KM2C

KA1S

KV1S

KM1C

KVSC

KV2C

? ?? ? -22?

2KV1

TV5

KV2S

KTC

KTS

KM1S

KM3P
? ?? ? -22?

KVSS

KM2S

KV2H

KM1H

KVP

KM4S

? ?? ? -22?

Hình 2.2 thiết bị tủ điện A2

2.2.2. thiết bị tủ điều khiển A3
QF32: Đóng điện kích thích động cơ nâng hạ.
QF33: Đóng điện kích thích động cơ ra vào.
QF34: Đóng điện kích thích động cơ quay.
QF26: Đóng điện cho mạch điều khiển.
S1 - S4; 251 254; 151 154: Các điện trở sun báo dòng điện mạch kích
thích các động cơ nâng, ra vào, quay.

KA2H, KA3H: Rơ le cờng độ mạch kích thích nâng
KA2C, KA3C: Rơ le cờng độ mạch kích thích ra vào
KA2S, KA3S: Rơ le cờng độ mạch kích thích quay
US 1-1: Bộ điều khiển dòng mạch đồng bộ 6kV
US3 : Bộ điều khiển dòng mạch kích thích nâng
US4 : Bộ điều khiển dòng mạch kích thích ra vào
US5 : Bộ điều khiển dòng mạch kích thích quay
KT1-KT2: Rơ le thời gian mạch đồng bộ
KVB: Rơle đóng điện mạch kích thích chung
2KM1: Đóng điện cho bộ điều khiển dòng mạch đồng bộ (US1-1)
KV1: Rơle đóng điện điều khiển cho mạch điều khiển đồng bộ động
cơ 6kV sau rơle KT2.

Khái quát về máy xúc

8


§å ¸n t«t nghiÖp

Ch¬ng 1

UD - 1
QF32

QF33

QF34

51

Bé CÇu n¾n méT ChiÒu

151
KA2H

54

QF26

KA3H

55

251
KA2C

54

154

155

? ? -US3

347 348 349

KA3C

KA2S

154

254

KA3S

255

254

? ?-US4

? ?-US5

???1

? T? ? -2P
-22?

? T? ? -2P
-22?

? T? ? -2T

US1-1

US3

US4

US5

KT2

KVB

2KM1

US 1-2

KT1

VS4

VS6

VS2

VS1

VS3

VS5

KV1

H×nh 2.3 thiÕt bÞ tñ A3

2.2.3 Tñ ®iÒu khiÓn xoay chiÒu A5

Kh¸i qu¸t vÒ m¸y xóc

9


Đồ án tôt nghiệp
Chơng 1
QF15
QF16
áptômát cung cấp nguồn tăng sấy
QF20
QF 5: áptômát cấp nguồn cho động cơ ép hơi
QF10: átômat cấp nguồn cho động cơ bơm dầu quay
QF22: áptômat cấp nguồn cho kích thích động cơ đồng bộ
QF23: áptômat cấp nguồn cho kích thích động cơ một chiều
QF13: áptômat cấp nguồn cho động cơ tời phụ
QFH: áptômat cấp nguồn cho kích thích máy phát nâng
QFC: áptômat cấp nguồn kích thích máy phát ra vào di chuyển
QFS: áptômat cấp nguồn cho kích thích máy phát quay di chuyển
QF25: áptômat cấp nguồn cho đồng pha các mạch truyền động chính
QF28: áptômat cấp nguồn cho đồng pha các động cơ một chiều
QF31: áptômat cấp nguồn cho đồng pha kích thích động cơ đồng bộ
QF6: áptômat cấp nguồn cho động cơ các động cơ một chiều
QF7: áptômat cấp nguồn cho động cơ quạt mát bộ gúp
QF9: áptômat cấp nguồn cho quạt mát buồng máy(Quạt nóc)
SF1: Cung cấp nguồn cho các đèn pha
SF2: Cung cấp nguồn cho chiếu sáng ngoài máy
SF3: Cung cấp nguồn cho chiếu sáng trong máy
SF4: Cung cấp nguồn cho chiếu sáng cabin
SF5: Cung cấp nguồn cho điều khiển tủ A1 (máy cắt chân không )

QF4: Cung cấp nguồn cho mạch đèn tín hiệu
QF27: áptômat cung cấp nguồn cho mạch điều khiển tay số
QF21: áptômat cung cấp nguồn cho mạch điều khiển 110V
QF2: áptômat cung cấp nguồn cho biến áp chiếu sáng 380/220V
KM1: Khởi động từ các đèn pha
KM2: Khởi động từ ép hơi
KM3: Khởi động từ quạt mát các động cơ một chiều
KM4: Khởi động từ cho quạt mát các máy phát
KM5: Khởi động từ cho các quạt nóc máy
KM6: Khởi động từ động cơ bơm dầu
TV8; TV9: Biến áp đèn tín hiệu
KK1 KK5: Rơle nhiệt các quạt mát động cơ một chiều
KK6 KK8: Rơle nhiệt các quạt mát máy phát
KK9; KK10: Rơle nhiệt các động cơ bơm dầu
KLR: Rơle chống ngợc pha
KRN: Rơle dò
QF1: áptômát tổng
QF2: áptômát cấp điện cho biến áp 380/220V

Khái quát về máy xúc

10


§å ¸n t«t nghiÖp

Ch¬ng 1

QF15

QF16

QF20

QF5

QF10

QF22

QF23

QF13

QF8

QFH

QFC

QFS

QF25

QF28

QF31

QF6

QF7

QF9

SF1

SF2

SF3

SF4

SF5

QF4

QF27

QF21

QF2

KM1

KM2

KM3

KM4

KM5

QF1

KK1

TV8

KK2

KK3

TV9

KK4

KK5

KK6

KK7

KV7

KM6

KK9

KK8

KVN

KV8

KLR

KK10

H×nh 2.4 tñ ®iÖn xoay chiÒu A5
2.2.4 Tñ c«ng t¾c t¬ A4
Kh¸i qu¸t vÒ m¸y xóc

11


Đồ án tôt nghiệp

Chơng 1

KM3C

KM1P

Công tắc tơ đóng điện phần ứng
động cơ ra vào

Công tắc tơ đóng điện phần ứng
động cơ di chuyển từ ra vào

KM3S

KM2P

Công tắc tơ đóng điện phần ứng
động cơ quay

UA-H
Cảm biến dòng
mạch nâng

Công tắc tơ đóng điện phần ứng
động cơ di chuyển từ quay

UA-C
Cảm biến dòng
mạch ra vào

UA-S
Cảm biến dòng
mạch quay

Hình 2.5 Tủ điện A4

2.3 hệ thống cấp điện chính
2.3.1 mạng cung cấp điện
Máy xúc 8 là thiết bị khai thác đợc nhận điện cung cấp từ lới chính
6kV. Điện lới 6kV đợc đa vào tủ điện cao áp -10. Trong tủ này có lắp cầu dao
cách ly PB 6 630 qua hệ thống cầu chì cao áp 72 và cầu dao dầu BM 10
630 20K rồi theo đờng cáp mềm 3x35+1x25 vào hộp nhận điện đầu vào
lắp ở phía đuôi bệ di chuyển của máy.

Khái quát về máy xúc

12


Đồ án tôt nghiệp
Chơng 1
Từ hộp đầu vào điện 6kv theo đờng cáp mềm 3x35+1x25 đi vào ống
lắp trong trục đứng trung tâm để đến 4 vành cao thế ( vành thu điện) của tủ, vành
thu điện TK12 14T qua các má thu điện và đờng cáp mềm, điện sẽ đa vào tủ
phân phối điện cao áp 6 - 630 qua cầu dao cách ly PB 6/100 điện sẽ đợc
chia làm 2 nhánh

* Nhánh 1:
Đi qua cầu dao chân không kí hiệu trên sơ đồ là BB để cấp điện cho động cơ
đồng bộ - 14 29 - 62 kí hiệu trên sơ đồ là

* Nhánh 2:
Qua cầu chì cao áp 7-6/30 tới biến thế lực 160 6/0,4 qua attômát
chung(A) điện 380v sẽ tới QF5 để đóng điện cho động cơ ép hơi, QF6 đóng điện
cho các động cơ quạt mát các động cơ 1 chiều, QF7 đóng điện cho động cơ quạt mát
các máy phát, QF9 đóng điện cho các động cơ quạt nóc máy, QF10 đóng điện cho 2
động cơ bơm dầu hhệ thống qua máy, QF13 đóng điện cho động cơ tời phụ QF20
đóng điện cho hệ thống tăng sấy, QF8 đóng điện cho hệ thống bảo vệ chạm mát cao
áp, QFH đóng điện cho biến thế cung cấp nguồn chỉnh lu kích tự máy phát nâng,
QFC đóng điện cung cấp cho biến thế cung cấp (BT) nguồn chỉnh lu kích từ máy
phát ra vào, QFS đóng điện cung cấp (BT) nguồn chinh lu kích từ máy phát quay,
QF22, QF23, QF24 đóng điện cung cấp nguồn cho biến thế chỉnh lu kích từ các
động cơ 1 chiều.

2.3.2. - Đặc tính kỹ thuật của bộ gúp
Bộ gúp gồm một động cơ dẫn động chính -loại động cơ đồng bộ và ba
máy phát điện một chiều cấp cho ba mạch điện chính là : nâng hạ ; ra vào (di
chuyển ); quay (di chuyển ) .Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị này đợc ghi trong
bảng 1

a - Động cơ đồng bộ
Động cơ đồng bộ là động cơ cấp dẫn động cho các máy phát .Khi sử dụng
động cơ này sẽ đảm bảo tốt hơn yêu cầu về tốc độ quay vì , khi tốc độ của động cơ ở
chế độ đồng bộ , nó không phụ thuộc vào điện áp lới :
Theo công thức :

n=

60 f
p

(2.1)

Trong đó : - số cặp cực p = const (theo kiểu chế tạo )
Tần số lới điện dao động trong phạm vi cho phép
(49 50) , cho nên có thể coi nh f = const
Nh vậy tốc độ động cơ gần nh không đổi
Khái quát về máy xúc

13


Đồ án tôt nghiệp
Chơng 1

Động cơ đồng bộ khi làm việc ở chế độ đồng bộ , sẽ cải thiện đáng kể về
chất lợng sử dụng công suất lới điện : Do đa nguồn kích thích một chiều vào phần
ứng , động cơ làm việc ở chế độ đồng bộ có cos luôn luôn bằng 1, và khi máy
không tải hoặc non tải nó sễ bù cos cho lới ( hay hạn chế sự tiêu hao năng lợng
của lới xấp xỉ bằng không )
Phơng pháp hòa đồng bộ cho động cơ là đơn giản dễ kiểm tra . Máy sử
dụng sơ đồ đấu trực tiếp phần ứng của động cơ với nguồn chỉnh lu cầu ba pha có
điều khiển từ biến thế TV2 , nhờ động cơ lấy đà và rơ le thời gian 1KV1
Nghiêm cấm khởi động cơ khi mạch phần ứng bị hở . vì khi đó do tác
động của từ trờng biến thiên sẽ tạo nên suất điện động rất lớn trong phần ứng gây
hỏng hóc các thiết bị .

b - Các máy phát điện một chiều
Các máy phát này là máy phát điện một chiều công suất lớn , là loại
máy phát có kích từ độc lập và 100 phần trăm từ trờng chính của mỗi máy phát đều
do kích thích độc lập tạo nên . các cuộn kích từ này đợc cấp nguồn bởi các bộ blốc
-2P-22M điều khiển ,theo nguyên tác điều khiển riêng
Cả ba máy phát đơc lắp cùng trục với nhau vàđặt trên một bệ máy , do đó
nó đảm bảo đợc yếu tố tốc độ bằng nhau và bằng tốc độ của động cơ đồng bộ . mỗi
máy phát đợc lắp một quạt gió cỡng bức có công suất
P= 7,5 Kw
Tất cả các máy phát đều có thể chạy quá tải trong thời gian t = 5 giây ở
điều kiện Uđm .Mức độ quá tải là hai lần về cờng độ , ở điều kiện Ulàmviệc =
(0,2 0,25 )Uđm .Chế độ làm việc của các máy phát là lâu dài có phụ tải chu kỳ
không đổi . Tần số của những lần quá tải tức thời phải đảm bảo sao cho tri số trung
bình của cờng độ ở phần ứng , trong vòng 60 phút , không vợt quá cờng độ định
mức .
Các cuộn dây của máy phát có lớp cách điện loại F, OCT 88 65 /
70 ; lớp cách điện của động cơ đồng bộ là loại B , OCT 88 65 / 70 .Lớp cách
điện của stato là loại phản nhiệt , kiểu Mônôlit có thể chịu đợc điện áp tới 800 v.

Khái quát về máy xúc

14


Đồ án tôt nghiệp

Chơng 1

Bảng :1
T
T

Các thông số

Động cơ Máy
đồng bộ nâng

1

Công suất định mức (Kw)

525

500

250

115

2

Điện áp định mức

6000

560

630

330

3

120

895

397

348

4

Dòng điện phần ứng đm
(đối với đ/c đồng bộ là
dòng stator )
(A)
Số vòng quay

(V/P)

1000

1000

1000

1000

5

Điện áp KTĐL đm (V)

___

38.5

35.5

31

6

Dòng điện đm một nhánh
KTĐL
(A)
Hiệu
suất
định mức

đm%
Tần số
(Hz)

___

29

12

19.3

___

93.2

92.6

92.1

300/6
220
200
5
1

171/4
340
14
12

186/4
280
14

1425*32
8

1425*32
4

425*30
5

1

1

1

1

3530
2230M

32326
3632

3626
32326

318
2320

7
8

CM-1429-62

(V)

M-1518K

fát Máy fát Máy fát
quay, dc ravào, dc
M-1414K-2

M2000M

50

9

Số vòng các cuộn:
-Phần ứng
-Kích thích độc lập
-Cực từ phụ
-Cuộn bù
-Giảm từ

10

Mác và kích thớc than

___

11

___

12

Số lợng chổi than trên một
tay
Số lợng trên máy

13

Số vòng bi

2.3.3 Đặc tính kỹ thuật các động cơ một chiều
Khái quát về máy xúc

15


Đồ án tôt nghiệp

Chơng 1

Trên máy xúc 8 ,để phục vụ sự làm việc của các cơ cấu chính , ngời
ta sử dụng 2 động cơ nâng làm nhiệm vụ truyền động cho tời nâng , 2 động cơ
quay phục vụ cho cơ cấu quay máy xúc , 1 động cơ ra vào cho truyền động
tời ra vào , 2 động cơ di chuyển phục vụ di chuyển máy và 1 động cơ phục vụ
mở đáy gầu . Đặc tính kỹ thuật của các động cơ này đợc ghi
ở bảng 2
Bảng :2
Động cơ Động cơ Động cơ Động cơ Đ/c mở
nâng
d/c
quay
ra vào đáy gầu
-816
-52
-812
-812
M-21
TT Tên chi tiết

1

Công suất đm

Kw

190

54

100

100

5.5

2

Tốc độ đm

V/P

720

1200

750

750

1450

3

Điện áp fần ứng đm V

300

395

305

305

4

Dòng điện fần ứng đm

680A

150A

360A

360A

63A

5

Cế độ làm việc



75%

45 phút

80%

80 %

25%

6

Dòng KTĐL

A

20.5

11.5

17.2

17.2

1.42

7

Số cực từ chính

4

4

4

4

4

110

8

0.0055
0.33
0.014
0.014
0.086
Điện trở f/ứng

(ở 20 độ C )
9
3.26
6.3
4.76
4.76
77
Điện trở KTĐL
( ở 20 độ C )
10 Điện trở cực từ phụ
0,0032
0.021
0.009
0.009
0.05
( ở 20 độ C )

Những đặc điểm cấu tạo và tính chất làm việc :
Tất cả các động cơ này có kết cấu chuyên dùng , độ bền cơ học cao , có khả năng
chịu quá tải lớn , kiểu chế tạo nằm ngang ( trừ hai động cơ quay ) . Vỏ của các động
cơ nâng , quay , ra vào là kiểu lắp gếp hai nửa dọc theo tâm trục ,nhằm phục vụ tháo
lắp dễ dàng , thuận tiện khi sửa chữa . Thông gió cho các động cơ là cục bộ , cỡng
bức bằng quạt gió kiểu 4A-904-Y3 . Công suất P = 2,2 Kw (trừ các động cơ di
chuyển và mở đáy gầu có kết cấu kiểu kín )
Các động cơ quay , nâng , ra vào , di chuyển đều có kích thích độc lập đợc lấy
từ các bộ blốc TM-2P-22M với điện áp Uktđl = 110 v
Động cơ mở đáy gầu có kích thích lấy từ bộ chỉnh lu cầu cấp kích thích chung ,
còn phần ứng lại lấy từ blốc TM-2P-22M (US7 )

2.3.4. Đặc tính kỹ thuật các động cơ xoay chiều:
Khái quát về máy xúc

16


Đồ án tôt nghiệp

Bảng : 3
TT
Tên
1

Động cơ ép hơi

2

Quạtquay, nâng,

ra vào
Quạt nóc máy
Động cơ bơm
dầu,gia tốc quay
Đ/c tời nóc máy
Động cơ quạt
gầm buồng lái
Động cơ quạt mát
máy phát

3
4
5
6
7

3.1.

Chơng 1

Kiểu

Đ/áp(V)

Tốc độ
(v/p)

C.suất
(kW)
15

01

MTK4118

380

A02-31-4

380

1430

=40%
2,2

05

A02-31-4
A02-31-4

380
380

1430
1450

2,2
1,1

04
02

A0C-52-4
A01-31-4

380
380

1335
1410

7,0
0,6

01
01

380

1450

7,5

2

A0-251-4

700

Số lợng

Chơng 3
Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều đặc tính hệ tđđ (f-đ) và (t-đ)
Đặc tính động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi thì
mạch kích từ thờng mắc song song vơí mạch phần ứng, lúc này động cơ đợc gọi là
động cơ kích từ song song .
+
+
U
U
`
Rf
RKT
KT
E

-

-

CKT

IKT

RKT

IKT

Rf

E Sơ đồ nối dây
Hình 3-1.
động cơ kích từ song song

UKT
+ Hình 3-2. Sơ đồ nối dây của

động cơ kích từ nối tiếp

-

Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần
ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau
(hình 3-2)
lúc này động cơ đơc gọi là động cơ kích từ độc lập.

* phơng trình đặc tính cơ hệ F-Đ

Khái quát về máy xúc

17


Đồ án tôt nghiệp

Chơng 1

V

Đ

F

CKF

CKĐ

A

Hình 3-3 Sơ đồ nguyên lý hệ F-Đ
Theo sơ đồ (Hình 3-3) ta có thể viết :
UF = EĐ +R . I
(3.1)
trong đó : UF - điện áp phần ứng máy phát ,V
EĐ - sức điện động phần ứng , V
R - điện trở của mạch phần ứng ,
I - dòng điện mạch phần ứng , A
với

R = r + rcf + ri + rct
r - điện trở cuộn dây phần ứng
rcf - điện trở cuộn dây cực từ phụ
rb - điện trở cuộn bù
rct - điện trở tiếp xúc của chổi điện
Sức điện động EĐ của phần ứng động cơ đợc xác định theo biểu thức :
EĐ =

pN

=
2a

(3.2)

trong đó:
p số đôi cực từ chính,
N Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng
a số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng
Từ thông kích từ dới một cực từ Wb,
- Tốc độ góc, rad/s
K=

pN
2a

- hệ số cấu tạo của động cơ.

Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n ( vòng / phút) thì
2n
n
=
EĐ = Ken, và =
60

nh vậy EĐ =
Ke =

pN
n

60a

9,55

(3.3)

pN
hệ số sức điện động của động cơ
60a

Khái quát về máy xúc

18


Đồ án tôt nghiệp

Chơng 1

K
1,105K
Ke =
9,55

Từ (3-1) và (3-2) ta có:
=

Uu Ru + Rf

.Iu

K


(3.4)
Biểu thức (3-4) là phơng trình dặc tính cơ điện của động cơ. Mặt khác
mômen điện từ Mđt của động cơ đợc xác định bởi:
Mđt= KI
(3.5)
suy ra I =

Mdt


Thay giá trị I vào (3-4) ta đợc:
=

Uu Ru + Rf

Mdt
K ( K ) 2

=

Uu Ru + Rf

M
K ( K ) 2

(3.6)
Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép thì mô men cơ trên trục động cơ

bằng mômen điện từ, ta kí hiệu là M. nghĩa là Mđt = Mcơ = M
(3.7)

Đây là phơng trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
Giả thiết phản ứng phần ứngđợc bù đủ, từ thông = const, thì các phờng trình đặc
tính cơ điện (3-4) và phơng trình đặc tính cơ (3-7) là tuyến tính. đồ thị của chúng đợc biểu diễn trên hình (3-3) và (3-4) là những đờng thẳng



o

o

đm

đm

Hình 3-3. Đặc
của động Icơ điện
Iđmtính cơ điện Inm
một chiều kích từ độc lập

Mđm
Hình 3-4.
Đặc tính cơMnm
của động cơM
điện một chiều kích từ độc lập

Theo các đồ thị trên I = 0 hoặc M = 0 ta có
=

Uu
= 0


(3.8)

o đợc gọi là tốc độ không tải lý tởng của động cơ. còn khi =0 ta có:
Iu =

U
= Inm
Ru + Rf

(3.9)
và M = KInm = Mnm
(3.10)
Inm, Mnm đợc gọi là dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch.
mặt khác phơng trình đặc tính (3-4), (3-7) cũng có thể đợc viết ở dạng:
Khái quát về máy xúc

19


Đồ án tôt nghiệp

Chơng 1

Uu
RI

=

= o
K K

=

(3.11)

Uu
RM

= o
K ( K ) 2

Trong đó :

(3.12)

R = R + Rt ,
o =
=

Iu


R
R
Iu =
M

( K ) 2

- đợc gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M
Ta có thể biểu diễn đặc tính cơ điện và đặc tính cơ trong hệ đơn vị tơng đối.
với điều kiện từ thông là định mức (=đm).
*
I
M
R
Trong đó * =
,I =
,M * =
, R* =
o
Idm
Mdm
Rcb
Rcb =

Udm
đợc gọi là điện trở cơ bản
Idm

Từ (3-4) và (3-7) ta viết đặc tính cơ điện và đặc tính cơ ở đơn vị tơng đối
*=1 R*I*
(3.13)
*=1 R*M*

(3.14)

3.2. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
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 tóc độ dẽ
dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời đạt chất lợng
điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng.
Thực tế có hai phơng pháp cơ bản để điều chỉnh động cơ điện một chiều.
Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ
điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ
Cấu trúc phần lực của hệ truyền động chỉnh lu tốc 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. Cho đến nay trng công nghiệp sử
dụng bốn loại bộ biến đổi chính.
Bộ biến đổi máy điện gồm: động cơ điện sơ cấp kéo máy phát một chiều hoặc
máy địên khuyếch đại.
Bộ biến đổi điện từ: Khuyếch đại từ
Bộ biến đổi chỉnh lu bán dẫn: chỉnh lu Tiristo
Bộ biến đổi xung áp một chiều: Tiristo hoặc Tranzito
Tơng ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi mà ta có các hệ truyền động nh:
Hệ truyền động máy phát - động cơ (F-Đ)
Hệ truyền động máy điện khuyếch đại - động cơ (MĐKĐ-Đ)
Hệ truyền động khuyếch đại từ - động cơ (KĐT - Đ)
Hệ truyền động chỉnh lu Tiristo - động cơ (T-Đ)
Khái quát về máy xúc

20


Đồ án tôt nghiệp
Chơng 1

Hệ truyền động xung áp - động cơ (XA-Đ)
Theo cấu trúc mạch điều khiển các hệ truyền động, điều chỉnh tốc độ động cơ
một chiều có loại điều khiển mạch kín ( ta có hệ truyền động điều chỉnh tự động) và
loại điều khiển mạch hở ( Hệ truyền động điều khiển hở). Hệ điều chỉnh tự động
truyền động điện có cấu trúc phức tạp nhng chất lợng điề chỉnh cao và dải điều
chỉnh rộng hơ so với hệ truyềnđộng hở.
Ngoài ra các hệ truyền động cđiều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều còn
đợc phân loại theo truyền động có đảo chiều quay và không đảo chiều quay. Đồng
thời tùy thuộc vào các phơng pháp hãm, đảo chiều mà ta có truyền động làm việc ở
góc phần t, hai góc phần t và bốn góc phần t.

3.2.1. Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng
Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn
nh máy phát một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lu điều khiển... Các thiết bị
nguồn này có chức năng biến năng lợng điện xoay chiều thành năng lợng điện một
chiều có sức điện động Eb điều chỉnh đợc nhờ tín hiệu điều
khiển Eđk. Vì là nguồn có công suất hữu hạn so với động cơ nêncác bộ biến
đổi này có điện trở trong Rb và điện cảm Lb khác không.
ở chế độ xác lập có thể viết phơng trình đặc tính của hệ thống nh sau:

Eb E = I ( Rb + Rđ )
=

Eb
Rb + Rud

.Iu
K .dm
K .dm

= o(Udk )

(3.15)

M


Vì từ thông của động cơ đợc giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng
không đổi, còn tốc độ không tải lý tởng thì tùy thuộc vào giá trị điện áp điều khiển
Uđk của hệ thống, do đó có thể nói phơng pháp điều chỉnh này là triệt để.
Để xác định giải điều chỉnh tốc độ ta để ý rằng tốc độ lớn nhất của hệ thống
bị chặn bởi đặc tính cơ cơ bản, là đặc tính ứng với điện áp phần ứng định mức, và từ
thông cũng đợc giữ ở giá trị định mức. Tốc độ nhỏ nhất của dải điều chỉnh đợc giới
hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và về mô men khởi động. khi mômen tải là định
mức thì giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tốc độ là:
max = o max
min = o min

Mdm


(3.16)

Mdm


Để thỏa mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh phải
có mômen ngắn mạch là.

Mnmmin = Mcmax = KM . Mđm,

trong đó KM là hệ số quá tải về mômen. Vì họ đặc tính cơ là các đờng thẳng
song song nhau, nên theo định nghĩa về độ cứng đặc tính cơ ta có thể viết
Khái quát về máy xúc

21


Đồ án tôt nghiệp

Chơng 1

1
Mdm
min = ( Mmn min Mdm)
=
( KM 1)


Mdm


max .
D=
= Mdm
( KM 1) Mdm /
KM 1
omax -

(3.17)

omax
max

đk1
đki

omin
min
M,I
Mđm

Mmnmin

Hình 3.5: Dải điều chỉnh tốc độ động cơ bằng
cách thay đổi điện áp phần ứng

Với một cơ cấu máy cụ thể thì giá trị omax, Mđm,KM là xác định, vì vậy phạm
vi điều chỉnh D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị của độ cứng . Khi điều chỉnh điện
áp phần ứng động cơ bằng các thiết bị nguồn điều chỉnhthì điện trở tổng mạch phần
ứng gấp khoảng 2 lần điện trở phần ứng động cơ. Do đó có thể tính sơ bộ đợc:
Vì thế với tải có đặc tính mômen không đổi thì giá trị phạm vi điều chỉnh tốc
độ cũng không đợc vợt quá 10. Đối với các máy có yêu cầu cao về dải điều chỉnh và
độ chính xác duy trì tốc độ làm việcthì viẹc sử dụngcác hệ thống hở nh trên là
không thỏa mãn đợc.
Trong phạm vi phụ tải cho phép có thể coi các đặc tính cơ tĩnh của truyền
động một chiều kích từ độc lập là tuyến tính. Khi điều chỉnh điện áp phần ứng thì độ
cứng các đặc tính cơ trong toàn dải điều chỉnh là nh nhau, do đó độ sụt tốc tơng đối
sẽ đạt giá trị lớn nhất tại đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh. Hay nói cách khác,
nếu tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh mà sai số tốc độ không v ợt quá giá

trị sai số cho phép, thì hệ truyền động sẽ làm việc với sai số luôn nhỏ hơn sai số cho
phép trong toàn bộ dải điều chỉnh. Sai số tơng đối của tốc độ ở đặc tính cơ thấp nhất
là:
o min min

S=
=
o min
o min
S=

Mdm
Scp
.o min

Khái quát về máy xúc

(3.18)
22


Đồ án tôt nghiệp
Chơng 1
Vì giá trị omax, Mđm,KM là xác định nên có thể tính đợc của độ cứng đặc
tính cơ sao cho sai số sai số không vợt quá giá trị cho phép . Để làm việc này, trong
đa số các trờng hợp cần xây dựng các hệ truyền động điện kiểu vòng kín.
Trong suốt quá trình điều chỉnh điện áp phần ứng thì từ thông kích từ đợc giữ
nguyên, do đó mômen tải cho phép của hệ sẽ là không đổi

Mc.cp = Kđm . Iđm = Mđm

Phạm vi điều chỉnh tốc độ và mômen nằm trong hình chữ nhật bao bởi các đờng thẳng =đm, M = Mđm và các trục tọa độ. Tổn hao năng lợng chính là tổn hao
trong mạch phần ứng nếu bỏ qua các tổn hao không đổi trong hệ.

Eb = E + I (R + Rđ)
IEb = IE + I2 ( Rb + Rđ)
Nếu đặt Rb + Rđ = R thì hiệu suất biến đổi năng lợng của hệ sẽ là:
IuEu

u =

2
IuEu + I u R + MR
2
( Kdm)

*
u = *
+ M * R*
Khi làm việc ở chế độ xác lập ta có mômen do động cơ sinh ra đúng bằng
mômen tải trên trục: M* = Mc* và gần đúng coi đặc tính cơ của phụ tải là Mc =

(*)x thì
*
u = *
+ R*.( * ) x 1

(3.19)


đm

1
X=0
X=-1


Mđm

1

Hình 3.6. Quan hệ giữa hiệu suất truyền động và tốc độ với các loại tải khác nhau

Hình 3.6 mô tả quan hệ giữa hiệu suất và tốc độ làm việc trong các trờng hợp
đặc tính tải khác nhau. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng là rất
thích hợp trong trờng hợp mômen tải là hằng số trong toàn dải điều chỉnh. Cũng
thấy rằng không nên nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng vì nh vậy sẽ làm
giảm đáng kể hiệu suất của hệ.
3.3 Hệ thống truyền động điện máy phát - động cơ (F - Đ)

3.3.1. Cấu trúc hệ F - Đ và các đặc tính cơ bản
Khái quát về máy xúc

23


Đồ án tôt nghiệp
Chơng 1
Hệ thống máy phát - động cơ (F - Đ) là hệ truyền động điện mà bộ biến
đổi điện là máy phát điện một chiều kích từ độc lập. Máy phát này thờng do một
động cơ điện sơ cấp không đồng bộ ba pha ĐK quay và coi tốc độ quay của máy

phát là không đổi.
Tính chất của máy phát điện đợc xác định bởi hai đặc tính: đặc tính từ
hóa là sự phụ thuộcgiữa sức điện động máy phát vào dòng điện kích từ và đặc tính
tải là sự phụ thuộc của điện áp trên hai cực của máy phát vào dòng điện tải. Các đặc
tính này nói chung là phi tuyến do tính chất của lõi thép, do các phả ứng của dòng
điện phần ứng... Trong tính toán gần đúng có thể tuyến tính hóa các đặc tính này:
EF = KF . F . F = KF . F . C.iKF
(3.20)
Trong đó: KF là hệ số kết cấu của máy phát
C = F/ikF là hệ số góc của đặc tính từ hóa
Nếu dây quấn kích thích của máy phát đợc cấp bởi nguồn áp lý tởng UKF thì
iKF =

U KF
rKF

Sức điện động của máy phát trong trờng hợp này sẽ tỷ lệ với điện áp kích thích bởi
hệ số hằng KF nh vậy có thể coi gần đúng máy phát điện một chiều kích từ độc lập
là một bộ khuyếch đại tuyến tính
EF = KF . UKF
(3.21)

~

~

ĐK
iKF
Uđku

UKĐ

F
F

IKĐ

Đ

UKF
~

MS

EF

UF

iKF
0

UKĐ

I
0

Hình 3.7. Hệ thống máy phát động cơ. a, Sơ đồ nguyên lý.
b, Các đặc tính từ hóa và đặc tính tải

Khái quát về máy xúc

24


Đồ án tôt nghiệp
Chơng 1
Nếu đặt R = RF + RĐ thì có thể viết đợc phơng trình các đặc tính của hệ F - Đ
nh sau:
=

KF
RI
.U KF
K
K

=

KF
RI
.U KF
M
K
( K ) 2

= o(U KF ,U KD )

(3.22)

M

(U KD )

Các biểu thức chứng tỏ rằng, khi điều chỉnh dòng điện kích thích của máy
phát thì điều chỉnh đợc tốc độ không tải của hệ thống còn độ cứng đặc tính cơ thì
giữ nguyên. Cũng có thể điều chỉnh kích từ của động cơ để có dải điều chỉnh tốc độ
rộng hơn.

3.2.2. Các chế độ làm việc của hệ F - Đ
Trong mạch lực của hệ F - Đ không có phần tử phi tuyến nào nên hệ có
những đặc tính động rất tốt, rất linh hoạt khi chuyển các trạng thái làm việc. Với sơ
đồ cơ bản nh hình vẽ động cơ chấp hành Đ có thể làm việc ở chế độ điều chỉnh đợc
ở cả hai phía: kích thích máy phát F và kích thích động cơ Đ , đảo chiều quay bằng
cách đảo chiều dòng kích thích máy phát, hãm động năng khi dòng kích thích máy
phát bằng không, hãm tái sinh khi giảm tốc độ hoặc khi đảo chiều dòng kích từ, hãm
ngợc ở cuối giai đoạn hãm tái sinh khi đảo chiều hoặc khi làm việc ổn định với
mômen tải có tính chất thế năng... Hệ F - Đ có đặc tính cơ điền đầy cả bốn góc phần
t của mặt phẳng tọa độ [, M].
ở góc phần t thứ I và thứ III tốc độ quay và mômen quay của động cơ luôn
cùng chiều nhau, sức điện động máy phát và động cơ có chiều ngợc nhau và EF >
E , c > . Công suất điện từ của máy phát và động cơ là



I

PF = EF . I >0
E PĐ = E . I >0

EF

(3.23)

Pcơ = M.. I >0
R
I
Khái quát về máy xúc

E

EF
R

25