Tài liệu Giáo trình trang bị điện điển tử các máy công nghiệp

v ũ QUANG HỔI GIÁO TRÌNH TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỞ CÁC M ÁY CỐNG NGHIỆP (Dùng cho các trường đào tạo hệ cử nhân Cao đẳng kĩ thuật) TẬP 1 (Tái bản lần thứ nhất) TRƯỜNG ĐẠI H t c • U Y N H 0N _______ THƯ VIỆN ! \ẰỒ9 l ò NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM LỜI NÓI ĐẦU Giáo trìn h "T r a n g b ị đ iệ n - đ iệ n tử cá c m á y c ô n g n g h iệ p " được biên soạn để làm tà i liệu học tập cho sin h viên hệ Cử n h ân Cao đẳng kĩ th u ậ t. Giáo trìn h cũng là tài liệu th am khảo tố t cho các cán bộ h o ạt động trong lĩn h vực điện máy. Giáo trìn h được chia th à n h h ai tập theo tru y ền thông của m ạch m áy là m áy công nghiệp dùng chung (tập 1) và m áy gia công kim loại (tập 2). Do đối tượng của cuốh sách là các sinh viên hệ c ử n h â n Cao đ ẳn g nên nội dung của sách không đề cập n ặn g về việc tín h toán, chọn lọc th iế t bị m à chủ yếu là lý giải bản chất vấn đề m ang tín h ch ất định tính. Nội dung cuốn sách bao gồm nhữ ng m ạch m áy cơ b ản nhất, nh ù n g vẫn đảm bảo cập n h ậ t nhữ ng m ạch mói tiến bộ trong thực tế sản x u ất và được sắp xếp theo một thứ tự hợp lý, từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp, từ cũ (vẫn sử dụng phổ bien) đến hiện đại. Mỗi m ạch máy, có th ể được trìn h bày từ m ạch tổng th ể rồi p h ân tích từ ng vấn đề, từng m ạch nhỏ đến từ ng linh kiện. Thường trước khi trìn h bày m ột m ạch máy, giáo trìn h có nêu nhữ ng v ấn đề chính về công nghệ, các yêu cầu về th iế t bị điện và mạch điện phải đáp ứng hoặc ngược lại, từ từng m ạch nhỏ độc lập đến m ạch tổng thể. Vai trò của các linh kiện chính trong m ạch và diều chỉnh m ạch cũng được nêu rõ. Điều này giúp cho người học có th ể dựa vào đó kho an h vùng sự cô" và giúp sửa mạch n h an h khi m ạch có vấn đề. Sách có phần tổng k ết cuối mỗi chương. Về phương pháp, đa p h ần người đọc đều cho rằn g đọc giáo trìn h này là các mạch máy nên chỉ chú ý đến việc đọc được m ạch theo hưống dẫn. Đó là một sự sai lầm vì đọc được mạch nguyên lý điện chỉ là một phần, nếu không nói là nhỏ. Với một chủng loại máy thường có nhiều m ạch máy khác n h au nhưng yêu cầu phục vụ cho công nghệ của loại máy đó là như n hau. Vì thế, các m ạch máy đưa ra trong giáo trìn h phải được coi là những ví dụ m inh họa m ang tín h ch ất đặc trưng. Người đọc, trước một m ạch máy, cần đáp ứng các yêu cầu sau: - Mạch máy gì? Công nghộ máy thê" nào? - Công nghệ m áy đòi hỏi th iế t bị điện và m ạch m áy p h ải đáp ứng ra sao? Xét mạch máy điển hình. Nội dung chính m à m ạch thực hiện? Vai trò các linh kiện, th iết bị trong mạch? - M ạch ảnh hương ra sao khi có sự cô" và khi các linh kiện bị th ay đổi trị sô" hoặc khi chỉnh định chưa đúng? - Tự rú t ra những k ết luận-cần thiôt. 3 Giáo trìn h có m ột khối lượng đáng kể về thực h àn h nên cũng có thể sử dụng cho cao đẳng và tru n g cấp nghề hoặc sơ cấp nghề. Đ ây là giáo tr ĩn h T r a n g b ị đ iệ n - đ iệ n tử m á y c ô n g n g h iệ p đầu tiên m ang n h iề u tín h th ự c h à n h n ên k h ô n g tr á n h khỏi còn th iế u sót. R ất mong các thầy, cô giáo và các b ạ n sin h viên góp ý để giáo tr ìn h được h o àn th iệ n hơn ở những lần x u ất b ản sau. Mọi ý k iế n đóng góp x in gửi về Công ty cổ p h ầ n sách Đ ại học - Dạy nghề, N hà x u ấ t b ả n Giáo dục V iệt N am , 25 H à n T h u y ên , H à Nội. X in tr â n trọ n g cảm ơn. TÁC GIẢ PHẦN 1 TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ C Á C MÁY NÂNG - VẬN CHUYÊN Các máy nâng - vận chuyển (MN-VC) là các m áy dùng để vận chuyển người, hàng hoá từ nơi này đến nơi khác, lên cao hoặc xuôhg th ấp trong một phạm vi hẹp. Chúng không bao gồm các phương tiện chuyên chở xa như ô tô, xe đường sắt, tà u thuỷ, máy bay nhưng có thể bao gồm cần trục trên ô tô, trên xe đường sắt, trê n tà u thuỷ. Các M N-V C đóng m ột vai trò r ấ t quan trọng trong việc cơ giới hoá quá trìn h bốc xếp ở kho, bãi, bến cảng (m áy xúc, m áy nâng, cần trục, cầu trụ c...) và tự động hoá các quá trìn h sản x u ất (băng chuyền, băng tải, xe kíp...) cũng như tạo ra các phương tiện tiện nghi (thang máy, th a n g chuyền, băng chuyền...). Nhờ đó, tăng được năng suất lao động, giảm th iểu thời gian, giảm lao động th ủ công, v ận chuyển h àn g n h a n h chóng, vận chuyển người vói tiện nghi tốt. N hư vậy, các M N -V C là các m áy mà hiện nay không th ể th iếu được trong mọi ngành sản x u ất cũng như tro n g sinh h o ạt h àng ngày. 1. PHÂN LOẠI CÁC MN-VC M N-VC được p h ân loại theo nhiều cách (hình 1). 1.1. Theo phương vận chuyển a) Theo phương th ẳ n g đứng: m áy nâng, th a n g máy. b) Theo phương nằm ngang: băng chuyền, băng tải. c) Theo phương nghiêng - xe kíp, băng chuyền, băng tải. d) Theo phương k ết hợp: cầu trục, cần trục, máy xúc, xe nâng. 1.2. Theo cách di chuyển a) Đ ặt cô"định: m áy nâng, th a n g máy, th a n g chuyền, băng tải, băng chuyền... b) Di chuyển thẳng: cầu trục, cầu trục cảng, cần trụ c... c) Quay tròn một góc: cần cẩu th áp (xây dựng), cần trụ c cảng... d) C huyển động phôi hợp: máy xúc, cần cẩu... 1.3. Theo cơ câu bốc hàng a) Cơ cấu bốc h àn g là thùng, gầu treo, băng gầu, gầu ngoạm (cho h àng ròi). b) Cơ cấu bôc h àn g là móc, xích treo (cho hàng khôi). c) Cơ cấu bỗc h àng là nam châm điện (cho hàng bằng vật liệu là Fe, Ni, Co và các hợp kim của chúng). 1.4. Theo chê độ làm việc a) C hế độ làm việc dài hạn: b ăn g tải, băng chuyền, th an g chuyền... b) C hế độ lam việc n gắn h ạn lặp lại: m áy xúc, cần trục, cầu trục, th an g m áy... C hế độ làm việc của M N-V C liên q uan trực tiếp tới chế độ làm việc của động cơ truyền dọng. 6 2. ĐẶC ĐIỂM ĐẶC TRƯNG CHO CHÊ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG CÁC MN-VC Đó là: 2.1. Điều kiện làm việc nặng nề Điều kiện làm việc của các M N-V C r ấ t khắc n ghiệt dù ở tro n g n h à h ay ngoài tròi. Do vậy, các th iế t bị điện p h ải chịu đựng và làm việc tin cậy tro n g các điều kiện đó, đảm bảo an toàn, tầ n s u ấ t đóng cắt lổn, tin cậy. Ví dụ: Cần cẩu, m áy trục, m áy xúc... làm việc ngoài trò i p h ải chịu mưa, gió, bụi, hơi muối ở cảng biển, độ ẩm cao, n h iệ t độ cao... Các M N-VC làm việc trong n h à máy cũng phải chịu n hiệt độ cao, độ ẩm cao, bụi (kho, nhà máy luyộn kim, n h à máy luyện quặng...), chịu axit, bazơ (nhà máy hoá chất). 2.2. Mômen thay đổỉ theo tốc độ Các M N-VC thường p h ải mở máy với tải lớn nên m ôm en mở m áy ycu cầu phải lớn. Hơn nữa, môm en cản tĩn h lúc mỏ m áy cũng tăn g m ạnh, n h ấ t là k h i n h iệ t độ môi trường giảm vào m ùa lạn h do mômen m a s á t tă n g ở các ổ đỡ, đặc biệt là các băng chuyền, b ăng tả i có rấ t nhiều con lăn 0 bi. H ình 2. Biểu th ị mổì q u an hệ giữa mômen cản tĩn h của động cơ truyền động và tốc độ của nó trong các MN-VC. Khi (0 = 0, mômen cản tĩnh gấp (2 ^ 2,5) M, ỏ tốc độ định mức. 2.3. Mômen thay đổi theo tải Trong M N-VC, môm en còn phụ thuộc vào tải, n h ấ t là đốì với cơ cấu nâng - hạ. Như hình 3, cơ cấu nâng - hạ của cầu trục khi không tải (không có tải trọng) sõ chiếm M0= (15 -ỉ- 25)%Mtlnv Còn khi đầy tái là 100%MtlnvRiêng đối với cơ cấu n ân g -h ạ của cần trục gầu ngoạm lại đạt tới M0 = 50% Mtĩm. ĐỔI với cơ cấu di chuyển xe con, mang theo cơ cấu nâng—hạ thì Mo = (35 -T50)% M(lnv Đôi với cơ cấu di chuyển xe cầu thì M0 - (55 -ĩ- 65)% Mdm. Hình 3. Đổ thị M = f(G) 1. Đ ộng cơ di chuyển xe cẩu; 2. Đ ộng cơ di chuyển xe con; 3. Đ ộng cơ của cơ cấu n â n g -h ạ 7 2.4. Yêu cầu về quá trình quá độ • #I • Yêu cầu về q u á trìn h q uá độ của M N -V C là phải h ạn chế gia tôc dương khi tă n g tốc và gia tốc âm k h i giảm tốc ở mức tốỉ đa cho phép để chuyển động của máy xảy ra êm, n h ằm trá n h chao lắc h à n g hoá gâý r a nguy hiểm , trá n h giật máy gây đứt cáp, võ b án h răn g hoặc gây khó chịu cho người đi th a n g máy, th a n g chuyền. 2.5. Yêu cẩu về độ bền cơ khí và khả năng chịu quá tải N ăng s u ấ t của M N -V C p h ụ thuộc 2 yếu tô": tả i trọng và tầ n su ất bốc, xúc. Thường tải trọng mỗi lần bốc, xúc không n h ư n h au và nhỏ hơn giá trị định mức nên năng suâ"t m áy chỉ đ ạ t (60 70)% đ ịn h mức. Với m áy xúc, m áy trụ c lại dễ bị quá tả i do người vận h àn h m áy không lường được tải trọng cũng n h ư p h ía dưói đ ất, đá có gì vướng nên đòi hỏi máy phải có độ bền cao và khả năng chịu quá tả i lốn. M áy cần có đặc tín h "máy xúc" (hình 4) để khi máy không th ắn g được tải, tốc độ về 0 th ì m ôm en (cũng là dòng điện) giảm nhanh, thường không quá 2,5 giá trị định mức, n ên không gây hỏng động cơ và người vận h ành khắc phục sự cô" kịp thời. 3. XU HƯỚNG PHÁT TRIEN c á c h ệ t r u y ề n đ ộ n g d ù n g ở MN-VC Các hệ thông tru y ền động dùng ở M N-VC thường là hệ tru y ền động động cơ điện xoay chiều và động cơ điện một chiểu. Động cơ điện xoay chiều vói ưu điểm rẻ, hiệu quả kinh tê cao, sư dụng ngay điện lưới, đáp ứng được nhiều yêu cầu (không quá k h ắt khe) về vận h àn h nên được sử dụng ưu tiên hơn động cơ điện một chiều. Động cơ điện m ột chiều có cấu tạo phức tạp hơn, giá cao hơn và khi sử dụng cần npuon một cLiỐu nên nó chỉ được sử dụng khi có các yêu cầu mà dộng cơ điện xoay chiều không đáp ứng được. Nho iự p h á t triển và sự hoàn th iện hơn của kỹ th u ậ t điện tư và công nghệ chê tạo 8 các linh kiện bán d ẫn công s u ấ t lớn, chịu điện áp cao nên các nguồn chỉnh lưu có điều khiổn dùng th y risto vói n h ữ n g ưu điểm nổi trội về độ tin cậy, tác động n h an h , tuổi thọ cao, ít phải duy tu bảo dưỡng đã d ần th ay th ế các bộ nguồn m ột chiều dùng máy điện quay hoặc dùng chỉnh lưu diode không điều chỉnh. Cũng nhờ kỹ th u ậ t điện tử và b án dẫn p h á t triển m à các p h ần tử đóng - cắt mạch không tiếp điểm đã d ần chiếm ưu th ế và th ay cho các p h ần tử đóng —cắt có tiếp điểm (rơle, công tắc tơ). Nhờ đó, các yêu cầu về độ tin cậy, an toàn, tuổi thọ cao, ít phải duy tu bảo dưỡng đã được đáp ứng tô t hơn. Hiện nay, trong tru y ền động các M N-VC, tuỳ yêu cầu và tùy công suất, cả hai loại động cơ điện xoay chiều và một chiều vẫn đều được sử dụng. Khi sử dụng động cơ điện một chiều, nguồn cấp là các bộ chỉnh lưu có điều khiển dùng thyristo. Khi sử dụng động cơ điện xoay chiều dùng thyristo hay triac câp cho ph ần cảm động cơ, còn p h ần ứng nếu là động cơ rôto dây q u ấn sẽ dùng bộ biến đổi xung điện trở ở m ạch rôto. Các bộ biến tầ n ra đòi và ngày càng hoàn th iện đã góp p h ần cải thiộn dáng kể nguồn cấp cho động cơ điện xoay chiều. Với các lu ậ t điều khiển tốt, đáp ứng cấc you cầu truyền động tiên tiến n ên việc sử dụng các bộ biến tầ n trong M N-VC dã ngày càng phổ biến hơn. Các lu ậ t điều khiển, lệnh điều khiển trong các M N-V C cũng được tạo lập và thực hiện nhờ các m áy vi tín h tại chỗ (các bộ PLC) k ết hợp được n h iều chức năng, n h ấ t là trong các dây chuyền sản x u ất tự động. 9 . .Chương 1 MẲỶ TRỤC 1.1. KHÁI NIỆM CHUNG Cầu trụ c thường được sử dụng trong các p h ân xưởng chế tạo cơ khí, nấu thép, lắp ráp ôtô... (hình la , li) hoặc sử dụng ngoài trời tại các bến, bãi dưối dạng cổng trục (hình lb). 1.1.1. Kết câ'u. Cầu trục có 3 bộ p h ận chính (h ìn h l.l). - Cơ cấu n â n g -h ạ 1 là bộ p h ận chính của cầu trục, bao gồm động cơ truyền đông bộ truyền và hệ tòi cáp kéo h àn g lên, hạ hàng xuôhg theo phương thẳng đứng. Bộ phận lấy hàng có thô là móc 4, gầu hoặc nam châm điện. - Xe con là bộ p h ận di chuyển 2 m ang trên nó cơ cấu n â n g -h ạ 1, qua lại dọc theo dầm cầu 3. - Xe cầu là dầm cầu 3 có các bánh xe 5 chạy qua lại được trên hai ray 8 đặt doc hai bên xưởng. Xe cầu m ang trên nó xe con. Kôt hợp hai chuyên động vuông góc của xe cầu và xe con cùng với chuyển động lên xuông th ăn g đứng cúa móc 4 thì cầu trục có thể di chuyển hàng ỏ mọi điểm trong không gian của xưởng. Cấp điện 3 pha cho cầu trục qua hệ thông tiếp điện trư ợt (trô-lây) 6 với 3 th a n h cái. Điểu khiển cầu trụ c tại cabin 7. 1.1.2. Chế độ làm việc Chô độ làm việc của các động cơ truyền động cầu trục là ngắn hạn lặp lại? mở máv, dảo chiều và hãm liên tục vối quá trìn h quá độ xảy ra êm, dải điều chỉnh tốc độ rộng, dừng chính xác đúng nơi lấy hàng và trả hàng. 1.1.3. Điều kiện làm việc Điều kiện làm việc của cầu trục là nặng nề, tần su ất đóng-cắt lớn, thường xuyên làm viộe ở chế độ quá độ. Do vậy, động cơ truyền động cầu trục cần phải có cách điện 10 tốt, có độ chịu n h iệ t cao, rôto dài với đường kín h nhỏ để có m ôm en q u án tín h bé, giảm tổn hao năn g lượng k h i th a y đổi tốc độ và có k h ả n ăn g chịu quá tả i cao. 1.1.4. Yêu cầu cho hệ truyền động - Các p h ần tử cấu th à n h p h ải đơn giản, tin cậy và dễ d àng th a y thế. - M ạch điều k h iển p h ải có bảo vệ điện áp "0", bảo vệ quá tả i và n g ắn mạch. - Các quá trìn h quá độ (mở máy, tă n g giảm tốc độ, h ãm máy) xảy ra theo một lu ậ t định sẵn phù hợp vối h o ạt động của cầu trục. - Mỗi hệ tru y ề n động (n ân g -h ạ, xe con, xe cầu) có sơ đồ điều k h iển riêng. - Các chuyển động lên -x u ô n g của cơ cấu n â n g -h ạ , di chuyển của xe con, xe cầu phải có các công tắc h ạ n ch ế h à n h trìn h . - Đảm bảo h ạ h àn g ở tốc độ thâ"p. - Không cho cầu trụ c h o ạt động khi có người làm việc ngoài cabin, trô n xe con hoặc xe cầu. 1.2. ĐỘNG Cơ TRUYỀN ĐỘNG CẦU TRỤC Các động cơ tru y ền động cho một cơ cấu p h ải có m ôm en kéo đủ th ắ n g m ôm en cản tĩn h do phụ tả i tĩn h tạo ra (chủ yếu là khi n ân g tải) và th ắ n g m ôm en cản động trong quá trìn h quá độ (chủ yếu là khi tă n g tốc). 1.2.1. Động cd truyền động cơ câu nâng-hạ và chế độ làm việc của động cơ T ính môm en cản tĩn h dựa vào sơ đồ động học (hình 1.2). Khi nâng, m ôm en động cơ cần để quấn cáp là: Mn = (G + G o)j k u i r|c . [Nmj ( 1 . 1) Trong đó: G - Trọng lượng tả i trọng, [N]; G0 - Trọng lượng móc và hệ puli, [N]; Rt- Bán k ín h ta n g quấn cáp, [m]; TỊC— H iệu s u ấ t toàn bộ cơ cấu; i —Tỷ sô" tru y ền . _ 2 71R f n i = ----- -— u . V n - Tốc độ động cơ, [vg/s] V - Tốc độ n âng tải, [m/s]; u - Bội sô"của hệ thông ròng rọc. ( 1.2) Hình 1.2. Sơ đồ động học của cơ cảu nâng-hạ dùng móc 1. T rục vít; 2. Bánh* vít; 3. Cặp bánh răng: 4. Tang quấn cáp; 5. Puli; 6. Móc; 7. Cáp: 8. Đ iểm cố định cáp; 9. Đ ộng cơ điện. 11 Bội sô" ròng rọc u th a y đổi theồ k ê t câ"u và cách quân cáp. H ình 1.3 cho bội sô ròng rọc của m ột sô" cách q u ấn cáp. G 4 Hình 1.3. Bội số ròng rọc của một sấ cách quân cáp H iệu s u ấ t cơ cấu r|c tro n g biểu thức (1.1) sẽ là định mức khi tải trọng là định mức. Vối tải trọng không phải là định mức th ì xác định hiệu su ấ t r|c theo hình 1.4. Ví dụ: Cơ cấu có rỊdm = 0,85 th ì khi G q +G _ 0,5 thì hiệu su ất của cơ cấu theo G o+G - hình 1.4 sẽ là ~ 0,8. Khi không tả i, th ay G = 0 vào (1.1). Khi hạ tả i, do tải trọng có thê" năng, năng lượng này tru y ền được từ phía tải trọng đến cơ cấu được truyền động nên mômen cản tĩn h tác động vào động cơ không lớn như khi nâng tải. Tùy thuộc tải trọng G lốn hay nhỏ mà có hai che" độ hạ tải. Đó là: a) Hạ động lực: khi tải trọng nhỏ thì mômen kéo xuông do tải trọng gây ra không đủ để 0 0,2 0,4 0,5 0,8 Hình 1.4. Quan hệ phụ thuộc T1C thắng mômen m a sá t của hệ truyền động. theo tải trọng Trường hợp này, động cơ phải làm việc để đẩy tải trọng xuống. M ômen động cơ cùng chiều với mỗmen tải trọng (hình 1.5a). h) Hạ hãm : khi tải trọng lớn thì mômen kóo xuông do tải trọng gây ra dủ đổ thắng mômen ma sát của hệ tru y ền động. Trường hợp này, tải trọng tự tụ t xuôhg. Động cơ phải làm việc ở che" độ hạ hãm (kéo lên vối mômen nhỏ) dể ghìm giữ tải trọng tụ t xuông với tốc độ chậm cho phép. Mômen động cơ ngược chiều VỎ1 môrn .-n tải trọng (hình 1.5b). 12 1 Hình 1.5. Hạ động lực (a) và hạ hãm (b) N hư vậy, hiệu s u ấ t của cơ cấu tro n g trường hợp h ạ tả i nhỏ (hạ động lực) là bé vì động cơ phải đẩy v ậ t xuống. H iệu s u ấ t của cơ cấu tro n g trư ờ ng hợp h ạ tải lốn (hạ hãm) là lớn vì tả i trọng tự tụ t xuống và động cơ chỉ ghìm h ãm cho khỏi tụ t n h an h . Sau khi xác đ ịn h được m ôm en cản tĩn h lúc nâng, k ế t hợp với m ôm en động khi tăng tốc: M dộn = J e; [N.m] Trong đó: (1.3). J - M ôm en q u án tín h của hệ quy đổi về trụ c động cơ, [kgm2]. c - G ia tốc góc của động cơ khi tă n g tốc, [rad/s2]. Có th ể xác định được môm en động cơ tru y ền động cơ cấu n ân g - hạ. M đ > Mn + Mlĩộng (1.4) Đây là mômen lớn n h ấ t mà động cơ truyền động cơ cấu n â n g - h ạ cần có. Trị sô" này chưa phải là tối ưu theo cách tín h mômen tru n g bình hay mômen đẳng trị nhưng nó giúp tìm chọn động cơ khi thay th ế sửa chữa mà các sô" liệu ban đầu không còn. Cuô"i cùng là chuyển đổi môm en về hệ sô" tiếp điện tiêu ch u ẩn (15%, 25%. 40%), 60%)) và kiểm tra trị sô" gia tô"c khi mở m áy và h ãm m áy (theo hướng dẫn ỏ tài liộu truyền động điện). 1.2.2. Động cơ truyền động xe con, xe cầu C huyển động của xe con và xe cầu chủ yếu là theo phương n ằm ngang nên phụ tải tình đ ặt vào động cơ là do lực cản chuyển động gây ra. Đó là lực m a s á t trê n đường đi (Fms) và lực m a s á t ở cổ trụ c b án h xe (Fct). Vối cầu trụ c làm việc ngoài trời, còn thom lực cản do gió (Fgló) và do đường dốc (Fdốc) dù độ dốc r ấ t nhỏ. Lực cản tổng là: F A c = F x ms + F L ct + ' x clôc +' F_ 1 p (1.5) Lực ma s á t lăn tín h theo biểu thức: Fms" ~ Trong đó: rG|i ) % [N] ( 1 .6 ) G - Tải trọng, [N]. G0 - Tự trọng của xe, [N]. Rị, - Bán kính b án h xe, [cm]; ĩ - Hộ sô" ma sá t lăn, [cm]. Nôu bán h xe bằng thổp lăn trô n ray thì f = (0,05 - 0,10)cm. - Lực m a sá t ở ổ trục b án h xe tín h theo biểu thức: F„ = (G + G0)M % ; [N] 1% Trong đó: RL.t - b án kính cổ trục, [cm]: p — hộ sô ma sát trượt; vỏi ổ trượt thì p = 0,05 - 0,08 Với ổ bi thì p = 0 ,0 1 - 0 ,0 5 (1.7) Ngoài ra, k h i tín h đến cả lực rha s á t giữa mép b ánh định hướng và mép ray như trê n h ìn h 1.6 th ì p h ải tă n g các lực-ma sá t thêm một lượng dự trữ qua hệ sô" dự trữ k lấy theo thực tế k in h nghiệm vận hành. Hình 1.6. Lực ma sát giữa mép bánh định hướng và ray k (F m9 + F cl) = k G + Gọ Rb Trị sỗ» k có th ể th am khảo ở bảng 1.1. (|iRct+f), [N] ( 1 .8) Bảng 1.1 Dùng ổ trượt 1 ,2 5 -1 ,6 0 2 ,5 - 3,2 Xe cầu 1,5 - 2 ,0 o -5^ Dùng ổ bi N) b) •|. k Xe con - Lực dốc với góc dốc a sẽ tă n g khi lên dốc và giảm khi xuống dốc. Như hình 1.7 dỗ thấy lực dốc được tín h bởi biểu thức sau: Fdố(. = k G -^ ° (pRct + 0 cosa ± (G + G0) sin a , [N] (1.9) Hình 1.7. Lực tạo ma sát (Q) và lực trượt dốc (F) trên mặt nghiêng - Lực cán khi có gió được tính theo biểu thức FK1Ó= c ^ q v ị + 0,1 q Vv ,[N] s 14 ( 1. 10) Trong đó: c - Hệ sỗ» k in h nghiệm , c = 0,8 -ỉ- 0,9; y - T rọng lượng riên g của không k h í [12N/m3] g - Gia tốc trọng trường, [9,8 m/2); Vv —Tốc độ tổng của xe và gió, [m/s]; q - diện tích cản gió, vuông góc vói vectơ v ận tốc gió; [m2]. Từ lực cản tổng F c, sẽ tín h được m ôm en cản Mc và công s u ấ t cản p c của động cơ tru y ền động p h ải th ắn g . F R Mc - c b ;[Nm] (1.11) Pc= Trong đó: F_ V [W] 11 i - tỷ sô" tru y ền từ động cơ điện đến b án h xe; TỊ - h iệu s u ấ t hệ tru y ền động; V - tốc độ xe, [m/s]. (1.12) 1.3. CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHUYÊN DÙNG ở CẦU TRỤC 1.3.1. Phanh điện từ P h an h là th iế t bị tối cần tro n g các hệ tru y ền động cầu trụ c nói riên g và trong các hệ truyền động M N -V C nói chung. Nó được dùng để dừng chính xác chuyển động hoặc giữ v ật ở trê n cao m ột cách chắc chắn, hoặc giữ cô" định hệ tru y ền động khi có sự cô" m ất điện. 1.3.1.1. Phanh guốc (hình 1.8) Khi nam châm điện 1 (một chiều hoặc xoay chiều) không có điện th ì lò xo 2 và đô"i trọng 3 sõ tác động vào cơ câ'u đòn bẩy để guốc p h an h 4 ép ch ặt vào trụ c động cơ 5, không cho động cơ quay. 15 K hi động cơ được cấp điện để quay th ì cuộn nam châm 1 cũng có điện và nó h ú t nắp từ động, gây chuyển động cơ cấu* đòn bẩy, kéo căng lò xo 2 và nâng đôi trọng 3 lên để h a i guổc p h a n h 4 nới lỏng trụ c động cơ 5 để động cơ quay. 1.3.1.2. Phanh đĩa (hình 1.9) Về b ản ch ất p h a n h đĩa là một bộ ly hợp điện từ vói m ột đ ầu trụ c cô" định. Đĩa p hanh 2 quay cùng với trục động cơ. P hần ứng của nam châm 1 được b ắt chặt với đĩa m a sá t 3. Có 3 nam châm điện p h ân bô" theo chu vi đìa ma sát, lệch n h au 120°c. Đìa 3 có thổ chỉnh khoảng cách dọc hướng trục quay động cơ trên 3 gujông 4 nhằm thay đổi lực ma sá t (lực phanh). Khi nam châm p h an h được cấp điện, lực điộn từ sẽ h ú t p h ần ứng và đla 3, nới lỏng trục động cơ để động cơ quay. Khi phanh, nam châm bị cắt điộn, phần ứng nam châm và đĩa 3 sẽ ép vào đĩa ph an h 2 nhờ lực của lò xo 5, làm dừng động cơ. 1.3.2. Hệ tiếp điện (trô-ỉây) Xc con và xe cầu trong cầu trục luôn phải di chuyển nên để cấp điện cho các thiêt bị điộn trên xe, người ta có hai cách là dùng dây cáp mềm rải theo dường dịch chuyển hoặc dùng hệ tiếp điộn cứng (hình 1.10). Hộ ticp điện (hay cấp điện) 3 pha có 3 đường thép góc 1 gá trên giá đõ và cách điện bơi sứ cách điện 2. Bộ lấy điện gắn với xe di chuyển cũng gồm 3 đoạn thép góc 3 gá lên đầu nổĩ cáp 4 dê nô"i vối cáp mềm 5 dẫn tới các thiêt bị điện trên xe. - Hình 1.10. Hệ tiêp điện cứng (trô—lây) 1.3.3. Nam châm điện bốc hàng a) Đường tiếp điện; b) Bộ lấy điện Cầu trục có cơ cấu bô"c hàng là nam châm điện (hình 1.12) thường dược dùng ở xí nghiệp Invện kim hoặc các kho bãi sắt thép. Cơ cấu bốc hàng này không dùng móc mà dùng lực hút nam châm dể bốc, dơ các vật bằng sắt từ (Fe, Co, Ni và các hợp kim của chúng). c) d) Hình 1.11. Nam châm bốc hàng a) Hình tròn; b) Hình vòm cẩu lõm ; c) Hình chữ nhật; d) X à nam châm . Bốc h àn g nhờ câ'p điện cho n am châm . Dỡ h àn g nhờ c ắt điện n am châm . H ình 1.12 là cấu tạo của m ột nam châm bốc h àn g h ìn h tròn. Cuộn dây 1 được cuốn trê n lõi s ắ t 2 rồi đổ nhự a kín. M ặt cực 3 được b ắ t ch ặt vào lõi 2 bằng các bulông. Tấm chắn 4 bằng v ật liệu phi từ tín h (nhôm) hoặc thép m ăng gan cao cấp để bảo vệ cuộn dây 1. Đ iện cấp vào cuộn 1 qua hộp đ ấu dây 5. Lực h ú t của cơ cấu bôc h àn g nam châm tu ỳ thuộc loại nam châm , tín h ch ất từ của h àn g và n h iệt độ môi trường. Lực từ giảm khi n h iệt độ tăng. TRƯỞNG ĐẠI HỌC THƯ VIỆN VIỆN ____ THƯ 2- GTTBĐ-ĐTCÔNGNGHIỆP-A W 6 ^0 6 / 3 c ấ u tạ o n a m c h â m b ố c h à n g h ìn h trò n „ 1.4. MỘT SỐ Sơ ĐỒ ĐIỀU KHIẸN.ỌẦU TRỤC DIEN h ìn h 1.4.1. Sơ đồ điểu khiển cơ câu nâng-hạ bằng bộ khống chế động lực dùng động cơ xoay chiều Bộ không chế (KC) động lực có cấu tạo đơn giản, dễ chê tạo, giá th à n h không cao, dễ sử dụng và điều k h iển các cơ cấu cầu trục linh hoạt, dứt khoát. Nó được dùng ở các cầu trục công s u ấ t nhỏ và tru n g bình. Bộ KC động lực thường được dùng vối hai sơ đồ: - Sơ đồ đối xứng: ỏ sơ đồ này, mạch nối động cơ, họ đặc tín h của động cơ hoàn toàn giông n h au khi quay bộ KC về phía phải hay về phía trái. Sơ đồ thường dùng đô điều khiển xe con, xe cầu hoặc cơ cấu quay cần (ở cần trục) vì các yêu cầu chạy tiến hay lùi là như nhau. Đôi khi sơ đồ dùng cho cơ cấu n â n g -h ạ nếu các đặc tín h cơ khi nâng và khi hạ giông nhau. - Sơ đồ không đốì xứng: ở sơ đồ này, mạch nốì động cơ, họ đặc tín h của động cơ là khác nh au khi quay bộ KC về phía phải hay về phía trái. Sơ đồ thường dùng cho cơ cấu n â n g -h ạ vì đặc tín h n âng khác đặc tín h hạ. Hĩnh 1.13 là sơ đồ điều khiển đối xứng động cơ xoay chiểu 3 pha không đồng bộ roto dây quấn tru y ền động cơ cấu n ân g -h ạ bằng bộ KC động lực. Bộ KC có 11 vị trí: 1 vị trí giữa (vị trí 0), 5 vị trí bên phải (1 - 5) ứng với động cơ chạy nâng tái và 5 vị trí bên trái (1' 5') ứng với động cơ chạy hạ tải. Bộ KO có 12 tiếp điểm: Bốn tiếp điểm K l, K3, K5, K7 dùng cấp điện cho mạch phần cảm stato chạy nâng tải (K l, K3) và-chạy hạ tải (K5, K7) nhờ đảo chô 2 pha A,B 1* 2- GTTBĐ-ĐTCÔNGNGHIỆP-B của stato động cơ. N ăm tiếp điểm K2, K4, K6, K8, K10 d ù n g để đóng cắt các điện trỏ phụ ở m ạch p h ần ứng, rôto, của động cơ. Đ iện trỏ rôto được đóng c ắt không đối xứng giữa các pha (hình 1.14) ứng với 10 đặc tín h cơ của động cơ (h ìn h 1.15). Ba tiếp điểm K9, K l l , K12 dùn g cho m ạch điều kh iển và bảo vệ (hình 1.16). Bộ KC ở vị trí 1 hoặc V (Đương đặc tính 1 hòặc 1') Bộ KC ở vị trí 2 hoặc 2' (Đương đặc tính 2 hoặc 2') Bộ KC ở vị trí 4 hoặc 4' (Đường đặc tính 4 hoặc 4') Bộ KC ở VỊ trí 3 hoặc 3' (Đương đặc tính 3 hoặc 3') Bộ KC ở vị trí 5 hoặc 5' (Đường đặc tính 5 hoặc 5’) Hình 1.14. Các điện trở mạch rôto khi quay bộ KC Mở m áy n ân g hoặc h ạ chỉ thực hiện được khi quay bộ KC về vị tr í o (đô bảo vộ điện áp "0"), tiôp điểm K12 kín. (0 % Hình 1.15. Các đặc tính cơ của động cơ ở hình 1.13 19 Ân n ú t mở m áy M (hình l.lộ ) đẹ công tắc tơ K có điện, đóng mạch lực sẵn sàng cấp điện cho stato động cơ và cho p h an h hãm PH để nhả phanh. Hình 1.16. Mạch điểu khiển từ sơ đồ hình 1.13 Mở máy nân g nhờ quay bộ KC về các vị trí 1-4-5, mỏ máy hạ nhờ quay bộ KC vể các vị trí ngược V + 5'. Tốc độ n ân g hoặc hạ thay đổi nhò đóng cắt các điện trỏ phụ ở mạch rôto động cơ (hình 1.14) tương ứng với các vị trí của bộ KC và các đặc tín h cơ được tạo ra như h ìn h 1.15. Q uay vô lăng bộ KC qua các vị trí phải từ từ để trá n h hiện tượng thay đổi tốc độ nhanh quá giới h ạn cho phép do điện trở mạch rôto tăn g giảm đột ngột, dẫn đến dòng điện rôto, mômen quay của động cơ nhảy vọt. Đường đặc tín h 1 (hay r ) dùng khởi động động cơ với mômen mỏ máy nhỏ, tốíc độ không lớn nhằm chuyển động từ từ để căng cáp và ăn khóp nhẹ nhàng các bánh răn g trong cơ cấu truy ền động. Do tốíc độ được điều chỉnh qua thay đổi điện trở phần ứng nên các đặc tín h cơ bị mềm (dốc) và tính ổn định tổc độ không cao. Hạ hãm chỉ vối tốc độ cao hơn tôc độ đồng bộ nên phải kết hợp với hộp giảm tóc cơ khí. Dừng máy nhờ quay từ từ bộ KC về vị trí o và khi dừng khẩn cấp nhờ ấn n ú t D. Khoá mạch điều khiển nhờ công tắc CT. Sơ đồ có các bảo vệ: - Bảo vệ khỏi n g ắn m ạch nhờ các cầu chảy ICC (ở m ạch lực) và 2CC (ở m ạch điều khiển). - Bảo vệ động cơ khỏi quá dòng nhờ rơle dòng RD. - Bảo vệ điện áp "0” nhờ mở máy chỉ b ắt đầu được khi quay bộ KC về vị trí 0 (tiếp điểm K 12 kín). - Tiếp điểm công tắc hàn h trìn h KN và KH hạn chế chuyển dịch khi nâng và khi hạ. M ạch ở sơ đồ hình 1.13 là mạch tiếp điểm đơn giản, ít th iết bị, bền chắc, làm viộc tin cậy, ít sự cô". Vận h àn h và bảo dưỡng dễ dàng. 1.4.2. Sơ đồ truyển động cẩu trục dùng bộ diều áp xoay chiểu ỏ mạch stato và xung điện trỏ ỏ mạch rôto Sờ đồ hình 1.17 dùng cho động cơ không đồng bộ rôto dây quân: 20 Hình 1.17. Sơ đồ điểu áp mạch stato và xung điện trở mạch rôto Điều chỉnh trị sô" điện t- ơ ở m ạch rôto, do đó điều chỉnh tốc độ động cơ, nhờ bộ điều chỉnh xung điện trở (XĐT). N hư sơ đồ hình 1.17, dòng xoay chiều 3 pha ở mạch rôto sau khi chỉnh lưu sẽ chạy qua diộn trở R0 và R0 là giá trị cực đại ở mạch rôto (ứng vối tốc độ động cơ nhỏ nhất). Giá trị cực tiểu của điện trơ mạch rôto là bằng 0 (khi th y iisto Tc thông). Các giá trị điện trở tru n g gian giữa 0 và R0 là giá trị tru n g bình tùy thuộc vào thời gian thông và khoá của thyristo Tr (xom hình 1.18). R ' R t b - Ro Tc luôn khoá t " 0 Ro R|b t 0 Tc thông Tc khoả tcK Ro Rịb j __ t ' Ro Tc luôn thông R .h = 0 t 0 Hình 1.18. Điện trở trung bình mạch rôto phụ thuộc thời gian khoá của Tc