Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
Mục lục
Chơng I: Đặc điểm công nghệ và yêu cầu truyền động 1
1. Cấu tạo cầu trục 1
2. Đặc điểm công nghệ 4
3. Yêu cầu truyền động 5
Chơng II: Chọn phơng án truyền động 8
1. Giới thiệu các phơng án chung truyền động 8
2. Các hệ truyền động 16
Chơng III: Tính chọn mạch lực và điểu khiển

22
1. Chọn công suất động cơ 22
2. Tính chọn các thiết bị khác, Thy, MBA 23
3. Tính chọn mạch điều khiển 27
Chơng IV: Tổng hợp hệ

38
1. Xây dựng cấu trúc điều khiển tổng hợp hệ 38
2. Mô tả các khâu 38
3. Tổng hợp mạch vòng dòng điện 40
4. Tổng hợp mạch vòng tốc độ 42
Chơng IV: Mô phỏng bằng MATLAB-SIMULINK
45
Chơng I:
Đặc điểm công nghệ và yêu cầu truyền động.
I.1. Cấu tạo chung của cầu trục:
Cầu trục là một loại máy trục có phần kết cấu thép (dầm dọc chính) liên
kết (bắc qua) hai dầm ngang mà trên hai dầm ngang này có 4 bánh xe để di
chuyển trên hai đờng ray song song đặt trên hai vai cột của nhà xởng hay
trên dàn kết cấu thép. Cầu trục đợc sử dụng rất rộng rãi và tiện dụng để nâng

Theo hình dạng bộ phận nâng hạ và mục đích sử dụng:
Cầu trục dùng móc tiêu chuẩn.
Cầu trục dùng gầu ngoạm.
Cầu trục dùng nam châm điện.
Cầu trục trong luyện kim.
Cầu trục có cơ cấu nâng đặc biệt
Cũng có thể phân loại cầu trục theo công dụng:
Cầu trục có công dụng chung: Loại này có móc treo tiêu chuẩn dùng để
xếp dỡ, lắp ráp sữa chữa máy móc thiết bị. Thờng tải trọng nâng không lớn,
có thể sử dụng kết hợp gầu ngoạm, nam châm điện hoặc các kìm cặp để
nâng hàng, hàng khối.
Loại chuyên dùng: Thờng đợc chế tạo cho một mục đích sử dụng nhất
định do đó phải phù hợp yêu cầu về tải trọng nâng và các yêu cầu khác.
Phân theo kết cấu: có loại một dầm và loại hai dầm chính. Cầu trục một
dầm thờng dùng palăng điện hoặc palăng tay di chuyển trên cạnh dới của
dầm chữ I. Loại hai dầm thờng là dầm hộp, dầm chữ I đặt song song, hoặc
dầm kiểu dàn. Loại này thờng dùng cơ cấu nâng đặt trên xe con và di chuyển
dọc theo dầm chính.
Phân theo cách truyền động: có thể truyền động bằng tay hoặc bằng điện.
Truyền động bằng tay chỉ cho các loại có tải trọng nâng bé, dùng cho lắp ráp
sửa chữa. Loại chạy điện đợc điều khiển từ ca bin hoặc đợc điều khiển bằng
nút bấm điều khiển từ mặt đất; trong trờng hợp này ngời điều khiển phải đi
theo sự di chuyển cuả cầu trục, do vậy vận tốc di chuyển phải thích hợp.
Trong điều kiện đặc biệt có thể điều khiển từ xa.
Lê Đức Hùng TĐH3 K46
2
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
3

2

Phanh hãm là bộ phận không thể thiếu trong cơ cấu chính của cầu trục.
Phanh dùng trong cầu trục thờng có 3 loại: Phanh guốc, phanh đĩa và phanh
đai. Nguyên lý hoạt động cơ bản giống nhau. Khi động cơ của cơ cấu đóng
vào lới điện thì đồng thời cuộn dây của nam châm phanh hãm cũng có điện.
Lực hút của nam châm thắng lực cản của lò xo, giải phóng trục động cơ để
làm việc. Khi cắt điện, cuộn dây của nam châm cũng mất điện, lực căng lò
xo sẽ ép chặt má phanh vào trục động cơ, để hãm.
Lê Đức Hùng TĐH3 K46
3
Gph
3
21
Nc
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
Mô tả cơ cấu phanh đai gồm:
1. Má phanh,
2. Cuộn dây nam châm phanh (hoặc dùng động cơ bơm thuỷ lực tạo lực
đóng mở);
3. Đối trọng phanh: Khi động cơ của cơ cấu đóng vào lới điện thì đồng
thời nam châm điện cũng đựơc cấp điện, lực hút của nam châm sẽ sẽ nâng
cánh tay đòn lên, làm cho đai phanh không ép chặt vào trục của động cơ.
Khi động cơ ngừng làm việc, do tự trọng của nam châm G
nc
và đối trọng
phanh G
ph
, cánh tay đòn hạ xuống và đai phanh ghì chặt động cơ. Đối với xe
con cầu trục loại nặng thờng ngời ta dùng 2 phanh ở hay bên bánh để đảm
bảo an toàn.
Các chuyển động của hệ: Nhờ đặc điểm cấu tạo nh trên cầu trục có thể di

quá tải và ngắn mạch
Quá trình mở máy diễn ra theo một luật đợc định sẵn.
Sơ đồ điều khiển cho tng động cơ riêng biệt, độc lập
Có công tắc hành trình hạn chế hành trình tiến, lùi cho xe cầu, xe con,
hạn chế hành trình lên của cơ cấu nâng hạ.
Đảm bảo hạ hàng ở tốc độ thấp
Tự động cắt nguồn cấp khi có ngời làm việc trên xe cầu.
Một số yêu cầu của thiết bị điện cầu trục:
1. Điện áp làm việc của lới điện cung cấp cho cầu trục không đợc quá
500V. Hay dùng loại xoay chiều 220V, 380V, 500V. Mạng điện một chiều
thờng dùng 220V, 440V. Điện áp chiếu sáng lớn nhất của cầu trục là 220V,
Lê Đức Hùng TĐH3 K46
4
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
điện áp chiếu sáng khi sữa chữa và lắp ráp không quá 36V. Cấm không dùng
máy biến áp tự ngẫu cung cấp điện cho chiếu sáng sữa chữa. Cách đấu điện
phải đảm bảo sao cho khi cầu trục mất điện thì nguồn sáng vẫn đợc duy trì.
2. Thiết bị bảo vệ: Cầu trục phải đợc bảo vệ chống ngắn mạch và chống
quá tải bằng rơ-le quá dòng điện, không đợc dùng cầu chì và ro-le nhiệt để
bảo vệ cho động cơ cầu trục. Mặt khác để tránh các động cơ tự mở máy khi
điện áp đợc phục hồi, ngời ta dùng thiết bị bảo vệ điện áp không.
3. Hạn chế hành trình: các cơ cấu chuyển động riêng đặc biệt của cầu
trục cần phải có các cơ cấu hành trình và điểm cuối để hạn chế chuyển động
của nó. ở cơ cấu nâng tải, chỉ hạn chế hành trình lên mà không hạn chế hành
trình xuống. Đối với xe lớn và xe nhỏ phải có công tắc hành trình để hạn chế
chuyển động của cơ cấu cả hai hớng. Riêng các xe nhỏ, nếu tốc độ chuyển
động nhỏ hơn 30 m/ph thì có thể dùng lá chắn cơ khí để hạn chế chuyển
động thay cho thiết bị điện. Nếu trên cùng một hệ thống đờng ray có 2 cầu
trục làm việc hoặc trên cùng một xe lớn có 2 xe con làm việc thì phải đặt
công tắc hành trình không cho các xe chuyển động lại gần nhau dới 1m.

.Chuyển động ngợc không tải.
.Nghỉ.
.Chuyển động thuận có tải.
.Nghỉ.
Trên hình vẽ là giản đồ phụ tải của cơ cấu nâng hạ với thời gian mở máy
và thời gian phanh coi nh bằng 0. Trong đó:
t
1
: Thời gian nghỉ t
2
: thời gian chuyển động không tải
t
3
: thời gian nghỉ t
4
: thời gian chuyển động có tải
Lê Đức Hùng TĐH3 K46
5
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
Qua giản đồ phụ tải ta thấy đây là phụ tải ngắn hạn lặp lại biến đổi. Động
cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại với yêu cầu có đảo chiều.
b. Yêu cầu về khởi động và hãm truyền động
Khởi động êm và hãm chính xác.
c. Yêu cầu về hàm và dừng khẩn cấp
Sử dụng phanh hãm để hạn chế tốc độ khi chuẩn bị dừng và khi mất điện
phanh hãm phải dừng truyền động ở hiện trạng tránh rơi tự do.
Dừng chính xác tại nơi lấy và trả tải.
d. Độ chính xác.
Dải điều chỉnh tốc độ
1

đm
, đối với động cơ di chuyển xe con bằng (50ữ55)%.M
đm
.
M/M
đm
Lê Đức Hùng TĐH3 K46
6
1,0
0,8
t1
t2
t3
t4
M
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
1
2

3
0,2 0,4 0,6 0,8
Hình 1.2 Quan hệ giữa mô men và tải.
1- động cơ di chuyển xe cầu
2- động cơ di chuyển xe con
3- động cơ nâng - hạ.
Chơng II:
Chọn phơng án truyền động
II.1. Giới thiệu các ph ơng án truyền động.
1. Hệ truyền động động cơ xoay chiều điều chỉnh tần số.
Giới thiệu động cơ không đồng bộ:

kinh tÕ qc d©n víi c«ng st tõ vµi chơc ®Õn hµng ngh×n kil«oat. Trong
c«ng nghiƯp thêng dïng m¸y ®iƯn kh«ng ®ång bé lµm ngn ®éng lùc cho
m¸y c¸n thÐp lo¹i võa vµ nhá, ®éng lùc cho c¸c m¸y c«ng cơ ë c¸c nhµ m¸y
c«ng nghiƯp nhĐ, v.v…Trong hÇm má dïng lµm m¸y têi hay qu¹t giã. Trong
n«ng nghiƯp lµm m¸y b¬m hay m¸y gia c«ng n«ng s¶n phÈm. Trong cc
sèng hµng ngµy, m¸y ®iƯn kh«ng ®ång bé còng dÇn dÇn chiÕn mét vÞ trÝ
quan träng: qu¹t giã, m¸y quay ®Üa, ®éng c¬ trong tđ l¹nh, v.v…Tãm l¹i, theo
sù ph¸t triĨn cđa nỊn s¶n xt ®iƯn khÝ hãa, tù ®éng hãa cµ sinh ho¹t hµng
ngµy, ph¹m vi øng dơngcđa m¸y ®iƯn kh«ng ®ång bé ngµy cµng réng r·i.
Tuy nhiªn, m¸y ®iƯn kh«ng ®ång bé cã nh÷ng nhỵc ®iĨm nh: cosϕ cđa m¸y
kh«ng cao, ®Ỉc tÝnh ®iỊu chØnh tèc ®é kh«ng tèt nªn øng dơng cđa m¸y
kh«ng ®ång bé cã phÇn bÞ h¹n chÕ.
C¸c hƯ thèng ®iỊu chØnh tèc ®é ®éng c¬ xoay chiỊu cã yªu cÇu cao vỊ d¶i
®iỊu chØnh vµ tÝnh chÊt ®éng häc chØ cã thĨ thùc hiƯn ®ỵc víi c¸c bé biÕn
tÇn. C¸c hƯ nµy sư dơng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to lång sãc cã kÕt cÊu
v÷ng ch¾c vµ ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh rỴ, cã thĨ lµm viƯc ë mäi m«i trêng. Nhỵc
®iĨm cđa hƯ lµ m¹ch ®iỊu khiĨn rÊt phøc t¹p.
P[kW]
t[năm] t[năm]
P[kW]
Giá thành truyền động một chiều Giá thành truyền động tần số
Giá thành phần điều khiển
Giá thành động cơ
Giá thành phần điều khiển
Giá thành động cơ
H×nh 2.1: BiĨu ®å so s¸nh kinh tÕ.
Nh vËy ta thÊy khi ®éng c¬ cã c«ng st cµng lín th× ph¬ng ph¸p ®iỊu
chØnh tÇn sè cµng tá ra cã nhiỊu u ®iĨm, nÕu kh«ng yªu cÇu ®é ®iỊu chØnh
qu¸ kh¾t khe th× cã thĨ sư dơng kh«ng ®ång bé trong nh÷ng hƯ cã c«ng st
lín. Tïy theo yªu cÇu kü tht – kinh tÕ mµ chia ra c¸c bé biÕn ®ỉi sau.

Wủm
W
Wo
W
M
Mủm
Mthủm
Mth
M
1.2. Luật điều chỉnh từ thông không đổi:
const
odm
Usdm
o
Us
s
===


.
Is/Isdm
Ws
Wsth0
Quan hệ Is(w
s
) khi từ thông

s
=const.
2. Hệ truyền động động cơ xoay chiều dùng pp xung điện trở roto:

2
.3
Nếu giữ dòng điện rôto không đổi thì mômen cũng không đổi và phụ
thuộc vào tốc độ động cơ. Vì thế mà có thể ứng dụng phơng pháp điều chỉnh
điện trở mạch rôto cho truyền động có mômen tải không đổi.
Ur
ẹK
T1
T2
V0
R0
id
C
L1
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý.
Mạch điều khiển gồm điện trở R
0
nối song song với khoá bán dẫn T
1
.
Khóa T
1
sẽ đợc đóng ngắt một cách chu kỳ để điều chỉnh giá trị điện trở
trung bình của toàn mạch. Khi T
1
đóng điện trở R
0
bị loại ra khỏi mạch dòng
điện rôto tăng lên. Khi T
1

erdd
RRIP
+=
(2-1)
Tổn hao khi mạch rôto nối ba điịen trở phụ R
f
vào mạch rôto là:
).(.3
2
frdr
RRIP
+=
(2-2)
Cơ sở để tính tổn hao công suất là nh nhau. (2-1) =(2-2)
Khi dùng chỉnh lu cầu ba pha (Id
2
=1,5.Ir
2
) thì điện trở tính đổi là:
Lê Đức Hùng TĐH3 K46
10
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
2
0
2
1
R
e
R
f

hợp máy phát kích thích nối tiếp, động cơ điện kích thích nối tiếp đợc dùng
rất nhiều, chủ yếu trong ngành kéo tải bằng điện.
B. Các loại động cơ điện một chiều:
B.1.Động có điện một chiều kích từ độc lập:
I
E
-+
Ukt
Ckt
Rf
Rkt
Uu
Từ sơ đồ cấu trúc ta có:
U = E + (R + R
f
).I
Trong đó: U điện áp phần ứng
Lê Đức Hùng TĐH3 K46
11
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
E sức điện động phần ứng
R - điện trở của mạch phần ứng
R
f
- điện trở phụ của mạch phần ứng
I dòng điện mạch phần ứng
Với: R = r +r
cf
+ r
b


2
=
- hệ số cấu tạo của động cơ
Từ các biểu thức trên ta rút ra :
u
fu
u
I
K
RR
K
U
.


+
=
Đây là đặc tính cơ điện của động cơ.
Mặt khác ta có mômen điện từ của động cơ :
M
đt
= KI
Thay vào đặc tính cơ điện ta có:
dt
fu
u
M
K
RR

Wo
Wdm
Idm Inm I
Wdm
Wo
w
Mdm Mnm M
ẹaởc tớnh cụ ủieọn ẹaởc tớnh cụ
Tốc độ không tải lý tởng (M = 0):
o
u
K
U



==
Độ cứng của đặc tính cơ:
R
K
2
)(


=
Phơng trình đặc tính cơ của động cơ một chiều có thể viết dới dạng:
Lê Đức Hùng TĐH3 K46
12
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ


u
==


0
;
var
)(
2
=
+
=
f
RR
K


TN
Rf1
Rf2
Rf3
Rf4
M
Wo
ứng dụng: Hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ động cơ ở phía dới tốc
độ cơ bản.
b . ả nh h ởng của điện áp phần ứng.
Giả thiết R=const và =
đm
=const.

c . ả nh h ởng của từ thông.
Giả thiết R=const và U=U
đm
=const.
Khi đó ta có:
var
0
==
x
x
K
Uu


;
var
)(
2
==
Ru
K
x


Lê Đức Hùng TĐH3 K46
13
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
Wo1
Wo2
Wo

R
K
U
uu
.
)(
2



=
Trong các phơng trình trên từ thông biến đổi phụ thuộc vào dòng điện
trong mạch kích từ theo đặc tính từ hoá:
Sau khi tuyến tính hoá va biến đổi ta có:
B
I
A
CK
R
KCI
U
u
u
==
1
.

Với:
KC
U

Đây là phơng trình đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ nối tiếp và
ta có đồ thị nh sau:
Lê Đức Hùng TĐH3 K46
14
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
I
Rf=0
Rf<>0
TN
ẹaởc tớnh cụ ủieọn
TN
Rf<>0
Rf=0
M
NT NT
ẹaởc tớnh cụ
Giả thiết động cơ không tải thì tốc đọ của động cơ sẽ là rất lớn, nhng do
có ma sát và các tổn thất phụ và do động cơ có từ d nên khi không tải thì tốc
độ của động cơ vẫn có một giá trị là:
du
u
ot
K
U


=
Tốc độ này thờng là rất lớn so với tốc độ định mức nên thực tế không cho
phép động cơ một chiều kích từ nối tiếp làm việc ở chế độ không tải.
Đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ nối tiếp mềm và độ cứng thay

điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lợng điều chỉnh cao trong dải
điều chỉnh rộng. Trên thực tế có hai phơng pháp cơ bản để điều chỉnh tốc độ
động cơ điện một chiều:
.Điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ.
.Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ.
Lê Đức Hùng TĐH3 K46
15
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
Cấu trúc phần lực của hệ truyền động điều chỉnh 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 trong công
nghiệp sử dụng bốn loại bộ biến đổi chính:
.Bộ biến đổi máy điện gồm: động cơ sơ cấp kéo máy phát một chiều
hoặc máy khuếch đại (KĐM).
.Bộ biến đổi điện từ: Khuếch đại từ (KĐT)
.Bộ biến đổi chỉnh lu bán dẫn: chỉnh lu Tiristo (CLT)
.Bộ biến đổi xung áp một chiều: Tiristo hoặc Tranzito (BBĐXA)
Tơng ứng với các bộ biến đổi ta có các hệ truyền động:
a. Hệ truyền động máy phát động cơ điện một chiều. (F-Đ).
Hệ thống máy phát - động cơ (F -Đ) là hệ truyền động điện mà bộ biến
đổi là máy phát điện một chiều kích từ độc lập. Máy phát này thờng do động
cơ sơ cấp không đồng bộ ba ĐK pha quay và coi tốc độ quay của máy phát
là không đổi.
Tính chất này của máy phát đợc xác định bởi hai đặc tính: đặc tính từ hoá
là sự phụ thuộc giữa sức điện động máy phát vào dòng điện kích từ và đặc
tính tải là sự phụ thuộc của điện áp rơi trên hai cực của máy phát vào dòng
điện tải. Các đặc tính này là phi tuyến do tính chất của lõi sắt, do các phản
ứng của dòng điện phần ứng Trong tính toán gần đúng có thể tuyến tính
hóa các đặc tính này:
E

Nếu ta đặt: R = R
F
+R
D
thì ta có thể viết phơng trình các đặc tính của hệ
F-Đ nh sau:
( )



K
R
KF
U
K
F
K
2
=
Biểu thức trên chứng tỏ rằng khi điều chỉnh dòng điện kích từ của máy
phát thì điều chỉnh tốc độ không tải của hệ thống còn độ cứng thì giữ
nguyên.
Các chế độ làm việc của hệ F-Đ:
Do 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. Động cơ Đ có thể làm việc ở
chế độ điều chỉnh đợc 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,
.Trong mặt phẳng [w,M], ở góc phần t I và III, tốc độ quay và mômen
của động cơ luôn cùng chiều nhau, sđđ của F và Đ có chiều xung đối nhau.
P

P
F
=E
F
.I > 0.
P
Đ
=E.I > 0.
Lê Đức Hùng TĐH3 K46
16
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
P
cơ
=M.w < 0.
Ưu điểm nổi bật của hệ máy phát động cơ là sự chuyển trạng thái làm
việc rất linh hoạt, khả năng quá tải lớn. Do vậy thờng sử dụng hệ truyền
động F-Đ ở các máy khai thác công nghiệp mỏ
Nhợc điểm cơ bản quan trọng của hệ máy phát - động cơ là dùng nhiều
máy điện quay trong đó ít nhất là hai máy điện một chiều, gây ồn lớn, công
suất lắp đặt máy ít nhất gấp ba lần công suất của động cơ chấp hành. Ngoài
ra do máy phát có từ d đặc tính từ hoá có trễ nên khó điều chỉnh sâu tốc độ.
b. Hệ truyền động máy phát động cơ điện một chiều. (F-Đ).
Trong hệ truyền động này, bộ biến đổi là các mạch chỉnh lu điều khiển có
sđđ phụ thuộc vào giá trị của pha xung điều khiển (góc điều khiển). Chỉnh lu
có thể dùng làm nguồn điều chỉnh điện áp phần ứng hoặc dòng điện kích từ
động cơ. Tùy theo yêu cầu cụ thể của truyền động điện mà có thể dùng các
sơ đồ chỉnh lu thích hợp, để phân biệt chúng có thể căn cứ vào các dấu hiệu
sau đây:
.Sốpha: 1 pha, 3 pha, 6 pha .v.v
.Sơ đồ nối: hình tia, hình cầu, đối xứng, không đối xứng

.Giá trị trung bình của điện áp trên tải:


cos.17,1cos
2
63
22
UUU
d
==
.Giá trị điện áp ngợc trên van:
2
.6 UU
ng
=
.Dòng điện trung bình chảy qua thiristor:
I
T
= I
d
/3.
.Công suất của máy biến áp:
S
1
= 1,209.Pd ;
S
2
= 1,481.Pd
S = (S
1

Rkt
Đồ thị điện áp và dòng điện:

.Thực ra sơ đồ cầu pha ba đối xứng là hai sơ đồ hình trên 3 pha ghép lại.
Mỗi sơ đồ hình từ ba pha hoạt động ở một nửa chu kỳ điện áp
.Sơ đồ hình từ ba pha thứ nhất gồm T
1
, T
3
, T
5
ghép Katot chung.
.Sơ đồ hình từ ba pha thứ hai ghép Anot chung gồm T
2
, T
4
, T
6
Góc mở đợc tính từ giao điểm của các nửa hình sin.
L >> R dòng tải là liên tục.
.Giá trị trung bình của điện áp trên tải:



cos.34,2cos
2
63
22
UUU
d

.Mạch điều khiển phức tạp do ta phải tiến hành điều khiển đồng bộ các van
dẫn với nhau.
.Điện áp rơi trên van lớn do nhiều van hơn sơ đồ CL từ.

c. Sơ đồ cầu không đối xứng:

D2
D6
D4
T1 T5
T3
Rkt
LktLc
Lb
La
Sơ đồ gồm hai nhóm:
.Nhóm mắc Katot chung gồm (T
1
, T
3
, T
5
)
.Nhóm mắc Anot chung gồm (P
2
, P
4
, P
6
)

20
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
Ưu điểm:
.Việc kích mở chỉnh lu cầu ba pha không đối xứng điều khiển dễ hơn so với
chỉnh lu cầu ba pha đối xứng.
Nhợc điểm:
.Điện áp tải chỉ có ba đờng cong điện áp trong một chu kỳ so với sáu đờng
cong ở bộ chỉnh lu cầu 3 pha đối xứng. Dạng sang điện áp đập mạch bậc ba
trong một chu kỳ và thành phần đập mạch của nó lớn hơn ở bộ chỉnh lu cầu
đối xứng.
Lựa chọn ph ơng án:
Ta không sử dụng sơ đồ tia 3 pha vì :
.Trong sơ đồ tia 3 pha, hiệu suất sử dụng nguồn xoay chiều thấp : U
do
=
1,17 U
2
, trong khi mạch cầu là U
do
= 2,34U
2
.
.Điện áp ra có độ đập mạch lớn: 3 lần trong một chu kỳ, trong khi sơ đồ cầu
là 6 lần trong một chu kỳ.
.Hiệu suất sử dụng máy biến thế thấp: S
ba
= 1,345P
d
. trong khi hình cầu là
S

a1
Udk1
Udk2
a2
a
b
SI1
SI2
RL
E
BBẹ1
BBẹ2
Hoạt động: Khi điều khiển riêng hai bộ biển làm việc riêng rẽ nhau, tại
một thời điểm chỉ phát xung điều khiển vào một bộ biến đổi còn bộ bộ bị
khóa do không có xung điều khiển. Hệ có hai bộ biến đổi là BĐ
1
và BĐ
2
với
các mạch phát xung diều khiển tơng ứng là FX
1
và FX
2
, trật tự hoạt động của
các bộ phát xung này đợc qui định bởi các tín hiệu logic a và b. Quá trình
hãm và đảo chiều đợc mô tả bằng đồ thị thời gian. Trong khoảng thời gian
0ữt
1
, BĐ
1

kích cho FX
2
mở BĐ
2
với góc

2
>/2 và sao cho dòng điện phần ứng không vợt quá giá trị cho phép, động
cơ đợc hãm tái sinh, nếu nhịp điệu giảm
2
phù hợp với quán tính của hệ thì
có thể duy trì dòng điện hãm và dòng điện khởi động ngợc không đổi, điều
này đợc thực hiện bởi các mạch vòng điều chỉnh tự động dòng điện của hệ
thống. Trên sơ đồ của khối logic LOG, i
Lđ
, i
L1
, i
L2
là các tín hiệu đầu vào; a, b
là các tín hiệu đầu ra để khóa các bộ phát xung điều khiển.
Lê Đức Hùng TĐH3 K46
22
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
i
Lđ
=1 : phát xung điều khiển mở BĐ1,
i
Lđ
=0 : phát xung điều khiển mở BĐ2,

Sơ đồ mạch logic LOG:
Hệ truyền động van đảo chiều điều khiển riêng có u điểm là làm việc an
toàn, không có dòng điện cân bằng chảy giữa các bộ biến đổi, song cần một
khoảng thời gian trễ trong đó dòng điện động cơ bằng không.
Ưu điểmcủa hệ T-Đ:
.Độ tác động nhanh, không gây tiếng ồn và đặc biệt dễ tự động hoá do
các van bán dẫn có hệ số khuyếch đại công suất cao .
.Thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống đIều chỉnh nhiều vòng để
nâng cao chất lợng các đặc tính tĩnh và động của hệ thống.
Nhợc điểm:
.Dùng các van bán dẫn có tính phi tuyến nên dạng điện áp chỉnh lu ra có
biên độ đập mạch cao gây tổn thất phụ trong máy điện ở các truyền động
công suất lớn và làm xấu dạng điện áp của nguồn xoay chiều. Hệ số cos
thấp.
Kết luận: Do yêu cầu của hệ thống xe con cầu trục không yêu cầu
đảo chiều một cách tức thời (có khoảng thời gian nghỉ để bốc dỡ hàng hóa)
nên hệ T-Đ có thể đáp ứng yêu cầu đảo chiều một cách dễ dàng với phơng
pháp điều khiển riêng. Vậy ta sẽ chọn hệ T-Đ dùng động cơ một chiều kích
từ độc lập. Với động cơ một chiều kích từ độc lập, do có độ ổn định tốc độ
cao nên rất phù hợp với yêu cầu cần ổn định tốc độ với chất lợng cao nh hệ
thống cầu trục. Hơn nữa từ sơ đồ cấu trúc ta thấy rằng động cơ một chiều
kích từ độc lập có cấu trúc tách bạch giữa phần ứng và phần cảm, rất thuận
lợi cho việc thiết kế hệ thống điều khiển. Tuy nhiên có nhợc điểm là có tia
lửa điện, nguyên nhân cơ học là: có thể là vành góp không đồng tâm với
trục, sự cân bằng bộ phận quay không tốt, bề mặt vành góp không phẳng do
những phiến đổi chiều hoặc mica cách điện giữa các phiến đổi chiều nhô
lên, lực ép trên chổi than không thích hợp, kẹt chổi trong hộp, hộp chổi
không đợc giữ chặt hay đặt không đúng vị trí, nguyên nhân điện từ là: do
s.đ.đ đổi chiều không triệt tiêu đợc s.đ.đ phản kháng trong phần tử đổi chiều.
Ngoài ra còn phải kể đến sự phân bố không đều của mật độ dòng điện trên

24
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
Hiệu suất cơ cấu : 0,82
Tỷ số truyền i: 18
Lực cản định mức khi tải định mức F
co
= 4000 [N]
Lực cản định mức khi không tải F
c
= 2000 [N]
Các thông số chọn thêm:
Chiều dài phân xởng: l=15(m).
Bán kính cổ trục: R
ct
=2,5(cm).
Hệ số ổ bi: à=0,02 trong khoảng 0,01ữ0,05.
Hệ số k lấy từ kinh ngiệm vận hành: k=1,4 trong khoảng 1,25ữ1,6.
Thời gian lấy hàng là: t
01
=150(s).
Thời gian hạ hàng là: t
02
=150(s).
1. Chọn động cơ:
Tính toán chọn động cơ theo các bớc sau:
Thời gian để xe con chạy hết chiều dài phân xởng là:
)(300
05,0
15
s

3.99,6001
.1000
.
1
1
kW
vF
P
dm
dm
===

b. Trong tr ờng hợp không mang tải:
Lực cản đặt vào cổ trục là:
)(43,1
5,17
5,2
.02.0.1000.5,0
2
NF
ct
==
Tổng lực đặt lên bánh xe là:
)(00,2802)43,12000.(4,1).(4,1
22
NFFcF
ct
=+=+=
Công suất động cơ khi không tải là:
)(25,10

=
+
=
Lê Đức Hùng TĐH3 K46
25