Tài liệu Thiết kế tính toán hệ thống cầu trục nâng hạ tải

SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan T h a n h NHIEÄM VUÏ ÑEÀ TAØI Tên đồ án: THIEÁT KEÁ TÍNH TOAÙN HEÄ THOÁNG CAÀU TRUÏC NAÂNG HAÏ TAÛI Nội dung đồ án : Tính toaùn vaø thieát keá truyeàn ñoäng ñieän cho moät cô caáu naâng caàu truïc duøng ñoäng cô ñieän : Ñoäng cô ñieän duøng kích töø song song. BAÛNG SOÁ LIEÄU: 1.Ñoäng cô moät chieàu kích töø song song : P ñm(kw) Uñm(v) I ñm(A) I KTñm(A) n ñm(voøn g /phuùt ) 95 220 470 4,25 500 2.Động cơ điện không đồng bộ xoay chiều 3 pha rotor dây quấn Pdm (W) U1dm (V) 2p N1 N2 Kdq1 Kdq2 R1 (Ω) R2 (Ω) X1 (Ω) X2 (Ω) m1 m2 I0 h cosj h Công suất động cơ Điện áp định mức Số cực từ Số vòng mỗi pha dây quấn stator Số vòng mỗi pha dây quấn stator Hệ số dây quấn stator Hệ số dây quấn stator Điện trở dây quấn stator Điện trở dây quấn stator Điện kháng dây quấn stator Điện kháng dây quấn stator Số pha dây quấn stator Số pha dây quấn stator Hiệu suất Hệ số công suất 45 500 8 37 27 0,965 0,965 0,129 0,0283 0,485 0,0912 3 3 23,35 0,895 0,865 Yeâu caàu tính toaùn vaø thieát keá nhö sau: 3.1. Ñoäng cô môû maùy qua 3 caáp ñieän trôû phuï, tính caùc ñieän trôû môû maùy ôû töøng caáp bieát raèng ñoäng cô keùo taûi ôû ñònh möùc. 3.2. Tính toaùn ñieän trôû caàn thieát ñoùng vaøo maïch rotor ñeå naâng taûi leân vôùi toác ñoä laàn löôït laø: 1/2 nñm, 1/4 nñm T rang 1 SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan 3.3. Tính toaùn ñieän trôû phuï caàn thieát ñoùng vaøo rotor để haï taûi vôùi toác ñoä laàn löôït laø: 1/4 nñm , 1/2 nñm, nñm , 2 nñm. Bieát raèng moment khi haï taûi: 0,8Mñm. 3.4 Dùng chương trình CX-Programmer thiết kế sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ khi mở máy nâng hạ tải, vẽ sơ đồ kết nối PLC CM2A.Biêt rằng, động cơ xoay chiều 3 pha có dây quấn stator/rotor đấu hình tam giác/sao và sức bền từ động bên stator lớn hơn rotor 20%. GVHD: Nguyễn Phan Thanh SVTH: Lê Vũ Phương Trinh_07102231 Hoàng Thị Diệu Ngôi_07102221 NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN ....................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... T rang 2 T h a n h SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... Ngaøy . . . thaùng . . . naêm 2010 Giảng viên höôùng daãn Th.S Nguyễn Phan Thanh NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN PHAÛN BIEÄN ....................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... T rang 3 T h a n h SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... Ngaøy . . . thaùng . . . naêm 2010 Giảng viên phaûn bieän LÔØI NOÙI ÑAÀU @&? T rang 4 T h a n h SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan Nhaèm ñaùp öùng nhu caàu cuûa söï phaùt trieån, naâng cao naêng suaát vaø chaát löôïng saûn phaåm. Truyeàn ñoäng ñieän ra ñôøi laø moät trong nhöõng yeáu toá raát quan troïng: · Coù nhieäm vuï thöïc hieän caùc coâng ñoaïn cuoái cuøng cuûa moät coâng ngheä saûn xuaát. · Laø moät heä thoáng maùy moùc ñöôïc thieát keá vôùi nhieäm vuï bieán ñoåi cô naêng thaønh ñieän naêng . · Heä thoáng Truyeàn ñoäng ñieän coù theå hoaït ñoäng vôùi toác ñoä khoâng ñoåi hoaëc thay ñoåi (heä ñieàu toác)…. Vôùi söï phaùt trieån maïnh meõ cuûa kó thuaät baùn daãn coâng suaát lôùn vaø kó thuaät vi xöû lí, caùc heä thoáng ñieàu toác ñöôïc döû duïng roäng raõi vaø laø coâng cuï khoâng theå thieáu trong quaù trình töï ñoäng hoaù saûn suaát. Do ñoù noäi dung cuûa taäp ñoà aùn chuû yeáu tính toaùn vaø vaø ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô DC kích töø song song vaø ñoäng cô khoâng ñoàng boä 3 pha. Taäp ñoà aùn naøy coù theå laøm taøi lieäu tham khaûo cho nhöõng ai quan taâm ñeán vaán ñeà lieân quan ñeán Ñoäng cô DC kích töø song song vaø ñoäng cô khoâng ñoàng boä 3 pha. Vì kieán thöùc vaø thôøi gian coù haïn, kinh nghieäm thöïc teá khoâng nhieàu, neân taäp ñoà aùn naøy khoâng theå traùnh khoûi nhöõng thieáu soùt.Raát mong ñöôïc söï ñoùng goùp cuûa quí thaày coâ vaø baïn beø. Sinh vieân thöïc hieän : Lê Vũ Phương Trinh Hoàng Thị Diệu Ngôi LÔØI CAÛM ÔN @&? Sspielberg ñaõ töøng noùi :" Chæ ñeán ñöôïc vinh quang khi ta bieát nhìn laïi vaø traân troïng quaù khöù."Hoaøn thaønh taäp ñoà aùn naøy coù theå khoâng laø T rang 5 T h a n h SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan "vinh quang", nhöng ñaây laø keát quaû cuûa söï tìm toøi, nghieân cöùu tri thöùc vaø ñieàu quan troïng khoâng theå thieáu goùp phaàn hoaøn thieän hôn taàm hieåu bieát veà moân hoïc vaø cuûng coá kieán thöùc ngaønh hoïc, taïo haønh trang böôùc vaøo ñôøi, khoâng theå khoâng thöøa nhaän söï ñoùng goùp to lôùn cuûa caùc nguoàn nhaân -vaät löïc-yeáu toá quan troïng taïo neân thaønh quaû aáy. Chuùng em nhöõng sinh vieân thöïc hieän ñoà aùn moân hoïc naøy xin: Traân troïng vaø thaønh thaät caûm ôn: v Thaïc só Nguyễn Phan Thanh ñaõ taän tình höôùng daãn, giaûi ñaùp nhöõng khuùc maéc trong quaù trình thöïc hieän ñeà taøi. v Quyù thaày coâ thuoäc thö vieän Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kó Thuaät thaønh phoá Hoà Chí Minh,Thö vieän toång hôïp Thaønh Phoá HCM ñaõ cung caáp saùch vôû vaø taøi lieäu giuùp hoaøn thaønh ñeà taøi. v Caùc anh chò vaø baïn beø cuøng ngaønh ñaõ coù nhöõng ñoùng goùp, gôïi yù trong quaù trình tieán haønh thöïc hieän. Sinh vieân thöïc hieän Lê Vũ Phương Trinh Hoàng Thị Diệu Ngôi MUÏC LUÏC T rang 6 T h a n h SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan T h a n h PHAÀN A ÑOÄNG CÔ MOÄT CHIEÀU KÍCH TÖØ SONG SONG · CHÖÔNG I ÑAËC TÍNH CÔ CUÛA ÑOÄNG CÔ MOÄT CHIEÀU KÍCH TÖØ SONG SONG · CHÖÔNG II TÍNH TOAÙN HEÄ THOÁNG CAÀN TRUÏC NAÂNG HAÏ TAÛI PHẦN B: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦN TRỤC DÙNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU KĐB 3 PHA ROTOR DÂY QUẤN · CHƯƠNG III ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KĐB 3 PHA ROTOR DÂY QUẤN · CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦN TRỤC DÙNG ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KĐB 3 PHA ROTOR DÂY QUẤN KEÁT LUAÄN Taøi lieäu tham khaûo : T rang 7 SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan T h a n h T rang 8 SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan T h a n h PHẦN A: CHÖÔNG I ÑAËC TÍNH CÔ CUÛA ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU @&? I.ÑAËC TÍNH CÔ CUÛA ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU KÍCH TÖØ ÑOÄC LAÄP VAØ KÍCH TÖØ SONG SONG I.1.Xaây döïn g phöông tr ình ñaëc tính toác ñoä : Uñm + I Rkp Ckt Ikt Iö - Rp Eö Hình 1.1.ÑCÑ moät chieàu kích töø song song + - U Ikt Rpk Ckt E Ih T rang 9 R SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan T h a n h Hình 1.2. ÑCÑ moät chieàu kích töø ñoäc laäp Ta coù : pt caân baèng ñieän aùp cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu Uñm = Eö + RöIö Þ Eö = Uñm - RöIö vôùi Eö = KEfñmn Þ KEfñmn = Uñm - RöIö Þ n= U ñm Rö Iö :ñaây laø phöông trình ñaëc tính toác ñoä töï nhieân cuûa K E Φ ñm K E Φ ñm ÑCÑ moät chieàu kích töø song song Trong ñoù: n : toác ñoä quay cuûa ñoäng cô Uñm : ñieän aùp ñònh möùc cuûa ÑCÑ moät chieàu KE = PN : heä soá ñieän ñoäng cuûa ñoäng cô 60a Φ ñm :töø thoâng kích töø döôùi 1 cöïc töø Rö : ñieän trôû cuûa maïch phaàn öùng Iö : doøng ñieän maïch phaàn öùng RP :ñieän trôû phuï trong maïch phaàn öùng Neáu theâm ñieän trôû phuï Rp vaøo phaàn öùng thì ta ñöôïc phöông trình ñaëc tính toác ñoä nhaân taïo : (R ö + R p )I ö U ñm K E F ñm K E F ñm U ñm Khi Iö = 0 :n = n 0 = :laø toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng cuûa ñoäng cô. K E Φ ñm Rö a TN = : laø heä soá goác hay ñoä doác cuûa ñöôøng ñaëc tính toác ñoä töï K E Φ ñm n= nhieân Δn TN = aI ö = RöI ö K E Φ ñm :laø ñoä suït toác ñoä treân ñöôøng ñaëc tính töï nhieân T rang 10 SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan T h a n h n A n0 nA ñtc TN AC = n0 : toác ñoä khoâng taûi lyù tuôûng BC = nA : toác ñoä laøm vieäc cuûa ñöôøng B TN AB = DnTN : ñoä suït toác ñoä C 0 Ic Iö Hình 1.3.Ñaëc tính cô töï nhieân. Neáu Ic = Iñm thì nA = nñm · I.2. Phöông tr ình ñaëc tính cô : Ta coù : moment ñieän töø cuûa ñoäng cô ñöôïc xaùc ñònh bôûi coâng thöùc Mñt = KM Φ ñm Iö Þ Iö = M K M Φ ñm Thay Iö vaøo phöông trình ñaëc tính toác ñoä ta ñöôïc : n= U ñm Rö M :ñaây laø phöông trình ñaëc tính cô töï K E Φ ñm K E K M Φ 2 ñm nhieân cuûa ÑCÑ moät chieàu kích töø song song trong ñoù : M :laø moment ñieän töø cuûa ñoäng cô PN : heä soá ñieän ñoäng cuûa ñoäng cô 60a PN = : heä soá caáu taïo cuûa ñoäng cô 2Πa KE = KM Hay n= U ñm RöM K E Φ ñm 9,55K 2 E Φ 2 ñm vôùi KM =9.55KE Khi Iö =0 ð Mñt =0 ð n = n0 = U ñm K E Φ ñm :laø toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng T rang 11 SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan Rö :heä soá goùc hay ñoä doác cuûa ñaëc tính cô töï nhieân 9,55K 2 E Φ 2 ñm RöM : ñoä suït toác ñoä cuûa ñöôøng ñaëc tính cô töï = a TN M = 9,55K 2 E Φ 2 ñm a TN = Δn TN nhieân I.3.AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC THOÂNG SOÁ ÑEÁN DAÏNG ÑAËC TÍNH CÔ Ta coù phöông trình ñaëc tính cô nhaân taïo: (R ö + R p )M U K E F 9,55K 2 E F 2 U ñm n = n0 = :laø toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng K E Φ ñm Rö :heä soá goùc hay ñoä doác cuûa ñaëc tính cô töï nhieân a TN = 9,55K 2 E Φ 2 ñm RöM ñoä suït toác ñoä cuûa ñöôøng ñaëc tính cô töï Δn TN = a TN M = 9,55K 2 E Φ 2 ñm n= Ñaët: nhieân II.1.Aûn h höôûn g cuûa ñieän tr ôû phuï noái tieáp tr eân maïch phaàn öùn g : Giaû söû Uö = Uñm = const Φ = Φ ñm =const Rp thay ñoåi Muoán thay ñoåi ñieän trôû maïch phaàn öùng ta noái theâm ñieän trôû phuï Rp vaøo maïch phaàn öùng. Phöông trình ñaëc tính cô : n= (R ö + R p )M U ñm K E Φ ñm 9,55K E 2 Φ ñm 2 Khi ñieän trôû phuï Rp thay ñoåi thì: · n0 = U ñm = const K E Φ ñm · heä soá goùc nhaân taïo: a NT = Rö + Rp 9,55(K E Φ ñm ) 2 taêng > aTN · ñoä doác nhaân taïo: Δn NT = a NT M cuõng taêng > Dn TN . T rang 12 T h a n h SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan T h a n h I I KT Iö Hình 1.4: Sô ñoà nguyeân lyù khi theâm ñieän trôû phuï vaøo maïch phaàn öùng. Vaäy hoï caùc ñaëc tính cô laø chuøm ñöôøng thaúng xuaát phaùt töø n0 n n0 D n ñm = n A A B RP = 0 (TN) C RP1 RP2 MC=Mñm M 0 Vôùi RP2 >RP1 Hình 1.5 :Hoï caùc ñaëc tính cô khi theâm ñieän trôû phuï noái tieáp vaøo maïch phaàn öùng. II.2.Aûn h höôûn g cuûa ñieän aùp ñaët leân phaàn öùn g : Giaû söû: IKT = IKTñm = const Φ = Φ ñm =const Rp =0. - Khi thay ñoåi ñieän aùp theo höôùng giaûm so vôùi Uñm ta coù : n= Rö M U K E Φ ñm K E K M Φ ñm 2 - Khi giaûm ñieän aùp thì: · toác ñoä n0 giaûm theo. · aNT = aTN = const · Dn NT = Dn TN =const T rang 13 SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan v Nhö vaäy khi thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô ta ñöôïc moät hoï ñaëc tính cô song song vôùi ñaëc tính cô töï nhieân. - Khi giaûm ñieän aùp thì moment ngaén maïch, doøng ñieän ngaén maïch cuûa ñoäng cô giaûm vaø toác ñoä ñoäng cô cuõng giaûm öùng vôùi moät phuï taûi nhaát ñònh. Do ñoù, phöông phaùp naøy cuõng ñöôïc söû duïng ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô vaø haïn cheá doøng ñieän khi khôûi ñoäng. n Uñm(TN) n0 Vôùi U2 < U1 0): Þ E ö = K E F ñm n > 0 U ñm - E ö K E .F ñm (n 0 - n) = >0 Rö Rö Þ M = K M Φ ñm I ö > 0 Þ Iö = - Ta coù phöông trình ñaëc tính cô : n= U ñm Rö M K E Φ ñm K E K M Φ 2 ñm Ø Khi N hoaït ñoäng, cöïc tính ñieän aùp ñöôïc ñaûo ta coù : n < 0 Þ E ö = K E Φ ñm n < 0 Þ Iö = Þ Iö = (- U ñm ) - E ö K E .F ñm (-n 0 - n) = <0 Rö Rö K E .F ñm (-n 0 + n ) Rö <0 T rang 18 SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan v Khi tieán haønh ñaûo cöïc tính ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng thì doøng ñieän qua phaàn öùng laø Iö < 0 neân moment ñieän töø cuûa phaàn öùng ñaûo chieàu Þ M = K M Φ ñm I ö < 0 - Phöông trình ñaëc tính cô : U ñm Rö + M K E Φ ñm K E K M Φ 2 ñm Rö = -n 0 + M K E K M F 2 ñm n=- - Ñöôøng bieåu dieãn ñaëc tính cô : n n n0 +Uñm cô khi MÑ ñöôøng ñaëc tính ñoäng cô thuaän chieàu -MC 0 -Uñm------------MÑ MC n0 n ñöôøng ñaëc tính cô khi ñoäng cô quay ngöôïc chieàu Hình 1.12 :Ñaëc tính cô khi ñaûo cöïc tính ñieän aùp ñaët leân phaàn öùng. III.2. Ñaûo chieàu doøn g ñieän qua cuoän kích töø ( ñaûo töø thoân g F) T rang 19 M quay T h a n h SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngôi GVHD: Nguyễn Phan T h a n h Uñm I N T CKT T N Iö A B Eö Hình 1.13: Sô ñoà nguyeân lyù khi ñaûo chieàu doøng ñieän qua cuoän kích töø. Ø Vieäc ñaûo chieàu doøng ñieän qua cuoän kích töø ñöôïc thöïc hieän nhôø tieáp ñieåm T, N cuûa caùc coâng taéc tô N Fñt Fñt n B n f Fñt f F + + B N Hình1.14a Hình 1.14b Ø Khi T hoaït ñoäng : n>0,Fñm Þ E ö = K E F ñm n > 0 T rang 20 Fñt