Tài liệu Tìm hiểu công nghệ các máy nâng vận chuyển

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đang trong giai đoạn thực hiện quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Nhiều nhà máy nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất ra đời. Để đáp ứng kịp thời nhu cầu phục vụ sản xuất ngày càng gia tăng trong các nhà máy, khu công nghiệp đòi hỏi việc tự động hoá trong quá trình hoạt động, sản xuất trong các nhà máy khu công nghệp càng phải được nâng cao để đưa đến hiệu quả, chất lượng công việc ngày càng tốt hơn. Đứng trước tình hình đó đòi hỏi cần phải có đội ngũ cán bộ kĩ thuật có trình độ chuyên môn cao. Qua quá trình tìm hiểu thực tế và với sự hướng dẫn tận tình của cô giáo hướng dẫn Gia Thị Định và các thầy cô Khoa Điện – Điện tử - Tin học, đến nay bản đồ án của em đã được hoàn thiện. Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 -1- ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Môc lôc Lêi nãi ®Çu ........................................................................................................ 1 phÇn I: t×m hiÓu c«ng nghÖ .............................................................. 5 I. Khái quát chung về các máy nâng vận chuyển ................................... 5 1.Chức năng công dụng............................................................................. 5 2. Phân loại ................................................................................................ 5 3. Đặc trưng chế độ làm việc của hệ thống nâng hạ máy nâng vận chuyển ........................................................................................................ 6 II. Các đặc điểm của thang máy - máy nâng ........................................... 7 1. Khái niệm............................................................................................... 7 2. Phụ tải của thang máy............................................................................ 7 3. Phân loại thang máy............................................................................... 9 4.Ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc, độ giật với hệ truyền động thang máy ............................................................................................................ 9 phÇn ii: lùa chän ph−¬ng ¸n truyÒn ®éng ...................... 11 2.1. Lựa chọn động cơ .................................................................................. 11 2.2. Lựa chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ ............................................. 13 2.3. Lựa chọn phương án truyền động.......................................................... 19 2.4. Lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu cho hệ T-Đ................................................... 26 2.5. Lựa chọn phương pháp hãm.................................................................. 32 Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 -2- ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn phÇn iii: thiÕt kÕ m¹ch ®éng lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn cho bé biÕn ®æi ..........................................................................................35 I. ThiÕt kÕ m¹ch lùc của bộ biến đổi........................................................ 35 3.1. Tính chọn động cơ................................................................................. 35 3.2. Tính chọn van động lực......................................................................... 35 3.3. Tính chọn các tham số MBA lực........................................................... 37 3.4. Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch lực................................................. 44 II. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn cña BB§ ..................................................... 49 1. Khái niệm mạch điều khiển...................................................................... 35 2. Một số yêu cầu với mạch điều khiển........................................................ 51 3. Một Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển............................................................. 52 4. Thiết kế mạch điều khiển ......................................................................... 56 5. Tính toán các khối trong mạch điều khiển ............................................... 60 phÇn IV: thiÕt kÕ m¹ch ®éng lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn cho hÖ thèng truyÒn ®éng m¸y n©ng .......................................73 I. Thiết kế mạch động lực 1.1. Sơ mạch động lực.............................................................................. 73 1.2..Tính chọn thiết bị mạch động lực ....................................................... 74 II. Thiết kết mạch điều khiển Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 -3- ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn phÇn v: thuyÕt minh s¬ ®å nguyªn lý vµ m« pháng m¹ch ®iÖn m¸y n©ng ............................................................................... 76 .I. Thuyết minh sơ đồ nguyên lý hệ truyền động máy nâng......................... 76 II. Mô phỏng sơ đồ hệ thống truyền động máy nâng................................... 77 KÕt luËn................................................................................................ 79 Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 -4- ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn PhÇn i T×m hiÓu c«ng nghÖ c¸c m¸y n©ng vËn chuyÓn Đặt vấn đề: Ngày nay,với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật,các loại máy phục vụ con người ngày càng hiện đại và yêu cầu công việc rất cao.Nhu cầu đi lại và vận chuyển hàng hóa của con người trong các nhà cao tầng,nhà máy,khu xây dựng đã đòi đã cho thấy sự cần thiết của các máy nâng vận chuyển.Do đó trong đồ án này,chúng em đã tập trung vào tìm hiểu về các máy nâng vận chuyển nói chung và đi vào thiết kế hệ thống truyền động cho thang máy-máy nâng nói riêng vì thang máy-máy nâng hiện nay rất phổ biến và hiện đại,nó là một phần không thể thiếu trong công nghiệp. I.Kh¸i qu¸t chung vÒ c¸c m¸y n©ng vËn chuyÓn 1. Chøc n¨ng,c«ng dông: MNC dïng ®Ó vËn chuyÓn con ng−êi,vËn chuyÓn hµng hãa,gi¸ l¾p chi tiÕt phôc vô s¶n xuÊt,cÇu nèi gi÷a m¸y s¶n xuÊt hoÆc c¸c d©y chuyÒn s¶n xuÊt t¹o thµnh c¸c hÖ thèng tù ®éng hãa,khai th¸c x©y dùng. 2. Ph©n lo¹i c¸c MNC: M¸y n©ng vËn chuyÓn ®−îc chia lµm 5 lo¹i ®ã lµ: • Theo ph−¬ng vËn chuyÓn hµng hãa
Th¼ng ®øng: Thang m¸y,m¸y n©ng
N»m ngang: B¨ng t¶i,b¨ng chuyÒn…
MÆt ph¼ng nghiªng: Xe kÝp,thanh chuyÒn
Ph−¬ng kÕt hîp: CÇu trôc,cÇn trôc… • Ph−¬ng ph¸p di chuyÓn cña c¬ cÊu
L¾p ®Æt cè ®Þnh: Thang m¸y,b¨ng t¶i
Di chuyÓn tÞnh tiÕn: CÇu trôc c¶ng,cÇn trôc
Quay trßn mét gãc tíi h¹n: M¸y xóc Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 -5- ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn • C¬ cÊu bèc hµng
C¬ cÊu thïng: Cabin,cÇu treo
Dïng mãc,xÝc treo b¨ng
C¬ cÊu bèc hµng b»ng nam ch©m ®iÖn: CÇn cÈu tõ • Theo chÕ ®é lµm viÖc
ChÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n: B¨ng chuyÒn,b¨ng t¶i…
ChÕ ®é ng¾n h¹n lÆp l¹i: M¸y xóc,thang m¸y,cÇn trôc… • Ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn
B»ng tay
Tù ®éng
§iÒu khiÓn hë
§iÒu khiÓn kÝn
§iÒu khiÓn t¹i chç
§iÒu khiÓn cã kho¶ng c¸ch
§iÒu khiÓn tõ xa 3. §Æc tr−ng chÕ ®é lµm viÖc vµ c¸c hÖ truyÒn ®éng dïng trong m¸y n©ng chuyÓn: 3.1. §Æc tr−ng vÒ chÕ ®é lµm viÖc: - M«i tr−êng lµm viÖc kh¾c nghiÖt: NhiÖt ®é lín,nhiÒu bôi khãi,®é Èm cao - ChÕ ®é lµm viÖc nÆng nÒ: TÇn sè ®ãng c¾t lín,më m¸y,®¶o chiÒu h·m liªn tôc… - Phô t¶i thay ®æi trong mét ph¹m vi rÊt réng nh− c¬ cÊu n©ng h¹ cña m¸y xóc vµ cÇu trôc thang m¸y. 3.2. C¸c hÖ truyÒn ®éng dïng trong m¸y n©ng: - TruyÒn ®éng víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu - TruyÒn ®éng xoay chiÒu Trong cÇn trôc vµ cÇu trôc th−êng dïng 2 hÖ truyÒn ®éng: - HÖ truyÒn ®éng mét chiÒu víi bé biÕn ®æi thyristor (chØnh l−u cã ®iÒu khiÓn) cho phÐp ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng ph¼ng víi d¶i ®iÒu chØnh D=30:1 Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 -6- ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn - HÖ truyÒn ®éng xoay chiÒu: Th−êng dïng ®èi víi cÇu trôc vµ cÇn trôc cã c«ng suÊt chuyÓn ®éng trung b×nh vµ lín II.C¸c ®Æc ®iÓm cña Thang m¸y-M¸y n©ng 1. Khái niệm: Thang máy(máy nâng) là thiết bị vận tải dùng để vận chuyển hang hóa và người theo phương thẳng đứng . Máy nâng thường được lắp đặt trong các giếng khai thác mỏ hầm lò,trong các nhà máy sang tuyển quặng 2. Phụ tải của thang máy Phụ tải của thang máy thay đổi trong phạm vi rất rộng ,nó phụ thuộc vào lượng hành khách đi lại trong ngày/đêm và hướng vận chuyển hành khách,ví dụ như thang máy lắp đặt trong nhà hành chính,buổi sáng đầu giờ làm việc , hµnh kh¸ch ®i nhiÒu nhÊt theo chiÒu n©ng, cßn buæi chiÒu, cuèi giê lµm viÖc sÏ lµ l−îng hµnh kh¸ch nhiÒu nhÊt ®i theo chiÒu xuèng. Bëi vËy, khi thiÕt kÕ thang m¸y, ph¶i tÝnh ®Õn phô t¶i “xung” cùc ®¹i. Những loại thang máy hiện đại có kết cấu cơ khí phức tạp,hệ truyền động ,hệ thống khống chế phức tạp-nhằm nâng cao năng suất ,vận hành tin cậy,an toàn.Tất cả thiết bị điện được lắp đặt trong buồng thang và buồng máy,buồng máy thường được bố trí ở tầng trên cùng của giếng thang máy. Trong truyền động của thang máy ta sử dụng một đối trọng nối với buồng thang bằng các sợi cáp ,mục đích để động cơ làm việc ở chế độ động cơ và Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 -7- ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn giảm lực căng của cáp và tăng độ an toàn. Buồng thang co trang bị bộ phanh bảo hiểm ,muc đích để giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp,mất điện và khi tốc độ di chuyển vượt quá(20-40)% tốc độ định mức.Ngoài ra một số thang máy còn trang bị bộ phận phanh hãm làm việc theo nguyên tắc :khi động cơ Đ kéo buồng thang chưa có điện thì phanh hãm kẹp chặt trục động cơ.Khi động cơ Đ có điện thì phanh hãm giải phóng trụcđộng cơ để cho buồng thang di chuyển Bố trí các nút ấn trên thang máy:các nút ấn gọi tầng bên ngoài các cửa tầng và các nút ấn đến tầng bên trong buồng thang.Ngoài ra còn có các nút ấn bên trong buồng thang như nút báo động khẩn cấp ;điện thoại liên lạc với người điều khiển vận hành thang máy trong trường hợp sự cố ,nút điều khiển đóng,mở cửa thang… Việc điều khiển thang máy có thể thực hiện từ 2 vị trí: + Bên ngoài buồng thang ,tại các cửa tầng bằng các nút ấn gọi tầng. + Bên trong buồng thang bằng các nút ấn đến tầng và các nút chức năng khác Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 -8- ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn 3. Ph©n lo¹i c¸c lo¹i thang m¸y - m¸y n©ng a) Phân loại theo chức năng Theo chức năng,thang máy được phân thành các loại sau: - thang máy chở người trong cấc nhà cao tầng. - thang máy dung trong các bệnh viện. - thang máy chở hang có người điều khiển. - thang máy dung trong nhà ăn ,thư viện. b)Phân loại theo trọng tải -thang máy loại nhỏ Q<160 kg -thang máy trung bình Q=500-2000kg -thang máy loai lớn Q>2000kg c)Phân loại theo tốc độ di chuyển: -thang máy chạy chậm v=0,5m/s. -thang máy tốc độ trung bình v=0,75-1,5m/s. -thang máy cao tốc v=2,5-5m/s 4. Ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ truyền động thang máy: Một trong những yêu cầu cơ bản với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm.Buồng thang chuyển động êm hay không, phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và khi hãm.Các thông số chính đặc Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 -9- ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn trưng cho chế độ làm việc của thang máy là:tốc độ di chuyển v(m/s), gia tốc a(m/s2) và độ giật p (m/s3). Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của máy, có ý nghĩa quan trọng,nhất là đối với các tòa nhà cao tầng. Đối với các tòa nhà chọc trời, tối ưu nhất là dung thang máy cao tốc, giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển của buồng thang đạt gần bằng tốc độ định mức. Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 10 - ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn phÇn ii lùa chän ph−¬ng ¸n truyÒn ®éng 2.1. Lựa chọn động cơ Trong hệ truyền động của thang máy và máy nâng ta có thể sử dụng động cơ điện 1 chiều, động cơ KĐB, động cơ ĐB. So sánh ưu nhược điểm của 3 loại động cơ trên để đưa ra phương án truyền động a. Động cơ không đồng bộ Ưu điểm : động cơ KĐB có cấu tạo đơn giản, đặc biệt là động cơ rôto lồng sóc, so với động cơ 1 chiều động cơ không đồng bộ có giá thành thấp hơn, vận hành tin cậy, chắc chắn. Ngoài ra động cơ không đồng bộ dùng trực tiếp điện xoay chiều 3 pha nên không cần trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm theo. Nhược điểm : ở động cơ không đồng bộ việc điều chỉnh tốc độ và khống chế quá trình quá độ khó khăn, riêng với động cơ rôto lồng sóc thì có chỉ tiêu khởi động xấu hơn. b. Động cơ đồng bộ Máy điện đồng bộ là các máy điện xoay chiều có tốc độ của rôto bằng với tốc độ của từ trường quay. Dây quấn stato được nối với lưới điện xoay chiều, dây quấn rôto được kích thích (kích từ ) bằng dòng điện một chiều. Ở chế độ xác lập, máy điện đồng bộ có tốc độ quay của rôto luôn không đổi khi tải thay đổi. Động cơ đồng bộ được sử dụng khi cần công suất truyền động lớn, có thể đến hàng chục MW. Ngoài ra, động cơ đồng bộ còn được dùng làm các máy bù đồng bộ (động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải), dùng để cải thiện hệ số công suất và ổn định điện áp cho lưới điện. Ưu điểm: Tốc độ không phụ thuộc tải, chỉ phụ thuộc tần số. Có thể điều chỉnh hệ số công suất cos φ theo ý muốn. Ổn định tốc độ cao, sử dụng cho các truyền động có công suất trung bình và lớn, vận hành có độ tin cậy. Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 11 - ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Nhược điểm: ở động cơ đồng bộ việc điều chỉnh tốc độ và khống chế quá trình quá độ hay hãm rễ ràng hơn. c. Động cơ điện 1 chiều Ưu điểm: - ĐCĐMC có phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng : Vì ĐCĐMC có thể điều chỉnh tốc độ thông qua việc thay đổi I ư, U ư, Φ nên tốc độ động cơ có thể được chỉnh tốc trong miền dưới và trên tốc độ định mức. - Chất lượng điều chỉnh tốc tốt, dễ điều chỉnh tốc độ : Do ĐCĐMC có R + Rf đường đặc tính cơ dạng tuyến tính ( ω = U u − u M ) nên dễ dàng điều 2 Κ.Φ (Κ.Φ ) khiển tốc độ. Đặc biệt là với ĐCĐMC kích từ độc lập có phần kích từ và phần ứng là riêng biệt nên càng dễ cho việc điều khiển. - Chất lượng điều chỉnh tốc độ tốt : vì bộ biến đổi của ĐCĐMC có khả năng tạo ra sai số tốc độ nhỏ, độ trơn điều chỉnh mịn, dải điều chỉnh rộng… - ĐCĐMC có dòng mở máy và momen mở máy nhỏ, có khả năng quá tải về momen với I ưmở = U Ru ; Imở = (1.5 ÷ 2)Idm ; M = K. Φ .I ư - Công suất của phía kích từ động cơ kích từ độc lập nhỏ hơn công suất phần ứng động cơ. Chính vì vậy nó vẫn được sử dụng trong các dây truyền cán… Ngoài những ưu điểm đó ĐCĐMC còn có cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn so với các loại động cơ khác. Chính vì vậy ĐCĐMC được sử dụng rất phổ biến trong các nghành công nghiệp yêu cầu momen mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ chính xác, bằng phẳng, phạm vi điều chỉnh rộng như nghành cán thép, hầm mỏ … Nhược điểm: - Cần nguồn một chiều - Bảo quản cổ góp phức tạp Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 12 - ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn - Dễ sinh tia lửa điện - Giá thành cao… Mặc dù có nhiều nhược điểm như trên , nhưng ĐCĐMC vẫn có vai trò quan trọng trong việc sản xuất, phát triển công nghiệp và được sử dụng phổ biến trong cuộc sống… ĐCĐMC còn còn có nhiều nhược điểm, song không vì thế mà ĐCĐMC kém ưu thế hơn so với các loại động cơ khác, nó vẫn được sử dụng phổ biến, ngày càng được cải tiến, khắc phục những nhược điểm vốn có và nâng cao hiệu suất của động cơ… Trong 3 phương án lựa chọn trên ta thấy động cơ điện 1 chiều có các ưu điểm thích hợp với đề tài nên ta chọn động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập làm động cơ cho chuyển động chính máy nâng 2.2. Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ Ở động cơ một chiều, việc điều chỉnh tốc độ động cơ có nhiều ưu việt hơn so với các loại động cơ khác. ĐCĐMC không những có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển lại đơn giản hơn các loại động cơ khác và đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh rộng. Từ phương trình đặc tính cơ, ta có các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ : + Mắc thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng. + Thay đổi từ thông kích từ + Thay đổi điện áp phần ứng. Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng R ư chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ quay trong vùng dưới tốc độ quay định mức và luôn kèm theo tổn hao năng lượng trên điện trở phụ, làm giảm hiệu suất của động cơ điện. Vì vậy phương pháp này ít dùng và chỉ dùng trong cần trục. Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 13 - ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách mắc thay đổi từ thông ( Φ ) đựơc sử dụng trong hệ truyền động có công suất lớn hoặc có yêu cầu về tốc độ làm việc lớn hơn tốc độ cơ bản. Vì phương pháp này được thực hiện trên mạch kích từ của động cơ ( phần kích từ có công suất rất nhỏ so với công súât động cơ) nên dễ dàng thay đổi tốc độ và đạt hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên, ta chỉ có thể điều chỉnh theo hướng giảm từ thông, tức là điều chỉnh tốc độ trong vùng trên tốc độ định mức và giới hạn điều chỉnh bị hạn chế bởi các điều kiện cơ khí và đổi chiều của máy. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng không gây thêm tổn hao trong động cơ điện nhưng đòi hỏi phải có nguồn riêng, có điện áp điều chỉnh được. Phương pháp này cho phép điều chỉnh tốc độ quay dưới tốc độ định mức vì không thể nâng cao điện áp hơn điện áp định mức của động cơ điện. Và để thực hiện việc điều chỉnh tốc độ theo các phương pháp điều chỉnh tốc độ trên thì cần có các bộ biến đổi. Các bộ biến đổi đó sẽ cấp điện áp cho mạch phần ứng động cơ hoặc mạch kích từ động cơ. Các bộ biến đổi được sử dụng phổ biến trong công nghiệp hiện nay là: + Bộ biến đổi máy điện: gồm có động cơ sơ cấp kéo máy phát một chiều hoặc máy điện khuếch đại + Bộ biến đổi từ: Khuếch đại từ + Bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn: Chỉnh lưu Thysistor + Bộ biến đổi xung áp một chiều: Thysistor hoặc Tranzitor Tương ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi mà ta có các hệ truyền động như sau + Hệ truyền động máy phát - động cơ ( F - Đ) + Hệ truyền động máy điện khuếch đại - động cơ (MĐKĐ – Đ) + Hệ truyền động khuếch đại từ - động cơ ( KĐT- Đ) + Hệ truyền động chỉnh lưu thysistor - động cơ ( T- Đ) Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 14 - ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn + Hệ truyền động xung áp - động cơ ( XA – Đ)… 2.2.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch phần ứng Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf Uư Rf DC Rkt Ukt Sơ đồ nguyên lý động cơ điện một chiều kích từ độc lập Nếu ta giữ điện áp phần ứng U ư = Udm = const ; và từ thông Φ = Φdm = const; thay đổi điện trở phần ứng ta sẽ được: + Tốc độ không tải lý tưởng: ω ΟΧ = U dm = const Κ .Φ 2 + Độ cứng đặc tính cơ: β = − Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 (Κ . Φ Χ ) Ru + R f - 15 - ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn ω (rad/s) ω0 TN Rf1 Rf3 Rf2 M 0 Mc Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện trở phần ứng - Ta thấy khi Rf càng lớn ( β càng nhỏ) đặc tính cơ càng dốc. Do vậy phương pháp này chỉ cho phép giảm tốc độ bằng cách tăng điện trở mạch phần ứng - Trong thực tế, khi thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng sẽ gây ra một tổn hao công suất rất lớn và không thể điều chỉnh trơn tốc độ nên phải điều chỉnh theo từng cấp điện trở. Chính vì vậy , phương pháp này không được phổ biến như 2 phương pháp thay đổi điện áp phần ứng và từ thông kích từ. 2.2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông kích từ Giả thiết ta giữ điện áp phần ứng U ư = Udm = const ; điện trở phần R ư = const ; và thay đổi dòng điện kích từ Ikt của động cơ. Điều này tương ứng với việc từ thông của mạch từ sẽ thay đổi . Ta được: + Tốc độ không tải: + Độ cứng đặc tính cơ: β = − Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 ω ΟΧ = U dm = var Κ.Φ (Κ.Φ Χ) Ru 2 = var - 16 - ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn (rad/s) (rad/s) ( ω ω02 ω (a) ω01 ω01 Φ2 ω0 ω ω (N.m) (b) Mnm2 Mnm1 Φ2 Φ1 Φ1 Φdm Φdm Mnm M Đặc tính cơ (b) – cơ điện (a) của động cơ khi giảm từ thông Đặc điểm : + Do cấu trúc của máy, nên thực tế chỉ sử điều chỉnh giảm từ thông. Khi giảm từ thông thì ωox tăng dần ( ω0 <ω01 <ω02 <…) , độ cứng đặc tính cơ β giảm. Nên phương pháp này dùng để tăng tốc độ ω>ω0 + Do việc điều chỉnh đựơc thực hiện ở mạch kích từ, có dòng kích từ nhỏ hơn rất nhiều so với mạch lực, nên công suất tổn hao ít. Đây là ưu điểm nổi bật của động cơ điện một chiều ( kích từ độc lập ) so với các loại động cơ khác. + Phương pháp này chịu ảnh hưởng của hiện tượng từ dư và các nhiễu, làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng của các hệ truyền động đảo chiều bằng kích từ. + Khi giảm từ thông để tăng tốc độ quay của động cơ thì đồng thời điều kiện chuyển mạch của cổ góp cũng bị xấu đi, vì vậy để đảm bảo điều kiện chuyển mạch bình thường thì cần phải giảm dòng điện phần ứng cho phép, kết quả là momen cho phép trên trục động cơ giảm rất nhanh. Và do đó giá trị lớn nhất của dải điều chỉnh từ thông bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp điện. Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 17 - ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn 2.2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng Nếu giữ Φ = Φ dm= const ; R ư= const và thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Udm , ta được : Tốc độ không tải : ω oΧ = U Χ =var Κ . Φ dm Độ cứng đặc tính cơ: β = − (Κ .Φ ) 2 = const Ru ω (rad/s) ω0 ω01 ω02 ω03 ω04 ωđm TN ω1 ω2 ω3 ω4 M (N.m) Mđm . Đặc tính cơ của động cơ khi giảm điện áp phần ứng Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta được một họ đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên và có độ cứng đặc tính cơ là không đổi, trong đó đường đặc tính cơ tự nhiên là là đặc tính cơ lúc vận hành ở chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông đạt giá trị định mức và không nối thêm điện trở, điện kháng vào động cơ) Khi giảm điện áp phần ứng đặt vào động cơ thì dòng điện ngắn mạch sẽ giảm Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 18 - ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn ( Inm = U dm ), momen ngắn mạch của động cơ ( Mnm = K Φ .Inm) cũng sẽ Ru giảm. Và do vậy tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định ω dm 〉 ω1 〉 ω 2 ... Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cho phép điều chỉnh dưới tốc độ định mức (Vì không thể tăng cao hơn điện áp định mức của động cơ điện). Kết luận Từ việc phân tích các phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập, em thấy phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng có rất nhiều ưu điểm ( nổi bật nhất là độ cứng đặc tính cơ không thay đổi) phù hợp với động cơ công suất nhỏ, điều chỉnh tốc độ ở vùng dưới tốc độ định mức, momen tải không đổi trong toàn dải điều chỉnh. Vậy trong đề tài, em chọn phương pháp thay đổi điện áp phần ứng để điều chỉnh tốc độ động cơ 2.3. Lựa chọn phương án truyền động Tương ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi mà ta có các hệ truyền động như sau : + Hệ truyền động máy phát - động cơ ( F - Đ) + Hệ truyền động máy điện khuếch đại - động cơ (MĐKĐ – Đ) + Hệ truyền động khuếch đại từ - động cơ ( KĐT- Đ) + Hệ truyền động chỉnh lưu thysistor - động cơ ( T- Đ) + Hệ truyền động xung áp - động cơ ( XA – Đ)… 2.3.1. Hệ truyền động máy phát - động cơ (F- Đ) Hệ F - Đ là một trong những phương án điều chỉnh tốc độ động cơ thông qua việc điều chỉnh điện áp phần ứng Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 19 - ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Hệ truyền động máy phát động cơ có bộ biến đổi là máy phát điện một chiều kích từ độc lập. Máy phát này thường do động cơ sơ cấp không đồng bộ ba pha ĐK quay với tốc độ không đổi. Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động F-Đ Đặc điểm của hệ truyền động F- Đ : + Tốc độ động cơ Đ có thể đựơc điều chỉnh từ 2 phía: + Phía kích thích máy phát F + Phía kích thích động cơ Đ + Hệ F – Đ có đặc tính cơ điền đầy đủ trong 4 góc phần tư: Trong đó: - Góc phần tư thứ nhất và ba làm việc trong chế độ động cơ - Góc phần tư thứ hai và bốn làm việc trong chế độ hãm Phương trình đặc tính cơ: + ω = U u − Ru R2f M Κ.Φ (Κ .Φ ) Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 20 -