TR¦ỜNG §HSPKT VINH KHOA §IỆN
LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
Đồ án:
"Thiết kế trang bị điện cho máy
nâng hạ cầu trục"
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN - 1 ĐH ĐIỆNLT K2
TR¦ỜNG §HSPKT VINH KHOA §IỆN
MỤC LỤC
LU N ÁN T T NGHI PẬ Ố Ệ 1
án:Đồ 1
"Thi t k trang b i n cho máy nâng h c u tr c"ế ế ị đệ ạ ầ ụ 1
M C L CỤ Ụ 2
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN - 2 ĐH ĐIỆNLT K2
TRƯNG ĐHSPKT VINH KHOA ĐIN
LI NểI U
Trong iu kin cụng cuc kin thit nc nh ang bc vo thi k cụng
nghip hoỏ hin i hoỏ vi nhng c hi thun li v nhng khú khn thỏch thc
ln. iu ny t ra cho th h tr, nhng ngi ch tng lai ca t nc nhng
nhim v nng n.
S phỏt trin nhanh chúng ca cuc cỏch mng khoa hc k thut núi chung v
trong lnh vc in - in t - tin hc núi riờng lm cho b mt ca xó hi thay i
tng ngy. Trong hon cnh ú, ỏp ng c nhng iu kin thc tin ca
sn xut ũi hi nhng ngi K S in tng lai phi c trang b nhng kin
thc chuyờn nghnh mt cỏch sau rng.
Trong quỏ trỡnh hc mụn TRANG B IN em c nhn ti :
Thit k trang b in cho mỏy nõng h cu trc
Tuy nhiờn, do kin thc cũn hn ch, trong phm vi thi gian cú hn, lng
kin thc ln nờn bn ỏn khụng khi cú nhng sai sút. Em mong nhn c s
gúp xõy dng ca cỏc thy, cụ giỏo cng nh bố bn bn ỏn c hon thin
hn.
Trong quỏ trỡnh lm ỏn em ó nhn c s giỳp , hng dn, ch bo

Giữa các giai đoạn có thời gian nghỉ
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN - 4 ĐH ĐIỆNLT K2
TR¦ỜNG §HSPKT VINH KHOA §IỆN
2.Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ dùng móc

1.Trục vít
2.Bánh vít
3.Truyền động báng răng
4.Tang nâng
5.Bộ phận móc hàng
6.Móc
7. Động cơ
A. Điểm cố định cáp
3.Biểu thức phụ tải tĩnh
Phụ tải tĩnh của cơ cấu nâng hạ chủ yếu là do tải trọng quyết định. để xác định
phụ tải tĩnh phải dựa vào phương trình động học của cơ cấu nâng hạ (hình 1)
a.Phụ tải tĩnh khi nâng
- Có tải:

)(
)(
0
Nm
ui
RGG
M
c
t
n
η

.2Π
=
(2)
Với: V: vận tốc nâng tải (m/s)
n: Tốc độ quay của động cơ (v/s)

c
η
phụ thuộc vào:
dm
GG
η
,
0
+
0
0
*
GG
GG
G
dm
+
+
=
c
η
là một hàm phụ thuộc vào(
*
,G

mN
iu
RGG
M
t
t
+
=
(4)
Khi hạ tải năng lượng được truyền từ phía tải trọng sang cơ cấu truyền động nên

htth
MMMM
η
.
'
=∆−=
(Nm) (5)
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN - 6 ĐH ĐIỆNLT K2
TR¦ỜNG §HSPKT VINH KHOA §IỆN
Trong đó:
h
M
:mô men trên trục động cơ khi hạ tải (Nm)
M∆
:tổn thất mô men trong cơ cấu truyền động (Nm)
h
η
: hiệu suất của cơ cấu khi hạ tải
Nếu

0
c
c
t
c
tth
ui
RtGG
MMMM
η
ηη
−
+
=
−=−−=
(7)
So sánh (5) và (7) ta đượ:
c
h
η
η
1
2 −=
(8)
Vậy:phụ tải tĩnh khi hạ có tải là:

)
1
2(
)(

hc
ηη
động cơ làm việc ở chế độ động cơ đẻ hạ tải trọng
⇒
hạ
động lực
Khi
⇒>⇒> 05.0
hc
ηη
động cơ làm việc ở chế độ hãm để hạ tải trọng
⇒
hạ hãm
4.Hệ số tiếp điện tương đối TĐ%
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN - 7 ĐH ĐIỆNLT K2
TR¦ỜNG §HSPKT VINH KHOA §IỆN
Thời gian toàn bộ một chu kỳ làm việccủa cơ cấu nâng hạ có thể tính đượ
năng suất Q và tải trọng định mức

%100.
.3600
%
ck
lv
dm
ck
T
T
TD
Q
ck
n
i
ii
dt
T
tM
M
∑
=
=
1
2
.
(Nm)
Trong đó :
i
M
là trị số mô men ứng với khoảng thời gian
i
t
k = (1,2 – 1,3 )hệ số phụ thuộc vào độ nhấp nhô của đồ thị phụ tải,tần số
mở máy và hãm máy
Điều kiện để chọn công suất động cơ

dtdmdc
tbdm
MM


∑
imm
t
:Tổng thời gian mở máy
và tính lại phụ tải chính xác theo đại lượng đẳng trị
dtcx
M
Động cơ đã chọ đúng nếu thoả mãn yêu cầu

tc%
%
TD
TD
MMM
th
dtcxtcdmdc
=≥

trong đó:
tc
M
:mômen quy đổi về hệ số tiếp điện tiêu chuẩn

tc
TD
:hệ số tiếp điệ tiêu chuẩn
Nếu động cơ đã chon không thoả mãn yêu cầu
tcdmdc
MM ≥

R
T
= 200(mm) = 0,2(m)
i = 10
u = 2
77,0=
η- Phụ tải khi nâng không tải: G=0
Theo hình 2 ta xác định
11,0=
c
η

).(45,545
11,0.10.2
2,0.6000

0
0
mN
iu
RG
M
c
t
n
===
η







−=
ηη
- Phụ tải tĩnh khi hạ không tải:

)(45,425)
11,0
1
2(
10.2
2,0.6000
)
1
2(
.
0
0
Nm
iu
RG
M
c
t
h
−=−=−=

TD
+=
+++=
=
00
%
%100
Trong đó:
h: độ cao nâng hạ h = 10(m)

0h
V
: vận tốc hạ không tải
0h
V
=2(m/s)
0h
T
là thời gian hạ không tải
)(5
2
10
0
0
s
V
h
T
h
h

T
: thời gian hạ tải
)(10
1
10
s
V
h
T
h
h
===
nghi
T
: Thời gian nghỉ bao gồm thời gian thao tác lấy tải,cắt tải,thời gian làm việc
của xe cầu T
ng
=6+6+15+15=42 (s)
thời gian làm việc T
lv
=5+5+10+10=30
)(724230 sTTT
nghilvck
=+=+=
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN - 11 ĐH ĐIỆNLT K2
TR¦ỜNG §HSPKT VINH KHOA §IỆN
Biểu đồ phụ tải
Vậy hệ số tiếp điện tương đối là
%67,41%100
72

i
ii
tb
=
+++−
=
+++
==
∑
=
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN - 12 ĐH ĐIỆNLT K2
t
n
t
h
M
t
T
ck
t
ho
t
dc
t
ct
TR¦ỜNG §HSPKT VINH KHOA §IỆN
Vì động cơ không có hệ số tiếp điện chuẩn là 134,103% nên ta chọn
%40% =
tc
TD

i
t
t
===
Π
=⇒
Π
=
Căn cứ vào điều kiện chọn công suất động cơ

tbcxdmdctbcxdmdc
PPMM ≥⇔≥
Mà
)(87,49
55,9
2,955
.61,438
55,9
. Kw
n
MMP
tbcxtbcxtbcx
====
ω
Vậy
)(87,49 KWP
dmdc
≥
Dựa vào các thông số đã biết và yêu cầu công nghệ của hệ thống ,tra bảng
phụ lục và chọn động cơ điều chỉnh kích từ song song và loại cầu trục luyện kim

=82,1
N
dm
=550
v p
J=0,2
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN - 13 ĐH ĐIỆNLT K2
TR¦ỜNG §HSPKT VINH KHOA §IỆN
4.Kiểm nghiệm công sất động cơ
Đồ thi phụ tải đặc trưng cho một chu kỳ làm việc của cơ cấu nâng hạ khi
tính đến thời gian mở máy và hãm
BiÓu ®å phô t¶i M(t), P(t) vµ
ω
(t)
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN - 14 ĐH ĐIỆNLT K2
M,
P
ω
t
t
TR¦ỜNG §HSPKT VINH KHOA §IỆN
Vì ở cơ cấu nâng hạ Mc = const , J = const
Phương trình đặc tính là:

dt
Jd
MM
c
ω
=−

ω

)(6,27585280.1,82.2,1 NmIkM
dmN
===
φ000016,0
6,27585
23,2.2,0
==⇒
c
T
Để động cơ đạt tốc độ ổn định
od
ωω
=
thì
=
T
∞
.Trong thực tế khi tốc độ đạt
khoảng 95 – 98% tốc độ định mức thì có thể coi hệ thống đã đạt trạng thái ổn định

)(000064,0000016,0.4.4)43( sTTT
cckd
≈==−=
Xét trong quá trình hãm
Ta có

Mn
N
h
n
===∆)/(3,223,207,0
)/(07,0
55,9
68,0
0
srad
srad
od
=+=∆+=⇒
==∆⇒
ωωω
ω

Ở chế độ không tải

)/(33,0
6,27585
45,425.2965,21
.
00
pv
M
Mn

72
60000064,0000016,0
%
=
++
=
tt
TD
Mô men đẳng trị cx của đồ thị phụ tải là
).(14,620
40
3,83
73,429
0
0
0
0
mN
TD
TD
MM
tc
tt
dttc
===
⇒
M
đm
=
3

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN - 16 ĐH ĐIỆNLT K2
TR¦ỜNG §HSPKT VINH KHOA §IỆN
PHẦN 2:
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG
I – Khái niệm chung
1. Khái niệm
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kĩ thuật thì các máy sản xuất ngày
một đa dạng, đa năng hơn dẫn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp; đòi
hỏi độ chính xác cao và tin cậy.
Một hệ thống truyền động điện không những phải đảm bảo được yêu cầu
công nghệ mà phải đảm bảo có một chế độ đặt trước ổn định như về thơi gian quá
độ, dải điều chỉnh ổn định tốc độ… Tùy theo các loại máy công tác mà có những
yêu cầu khác nhau cần thiết cho việc ổn định tốc độ, mô men với độ chính xác cao
nào đó trước sự biến đổi của tải và các thông số nguồn… Do đó bộ biến đổi năng
lượng điện xoay chiều thành một chiều đã và đang được sử dụng rộng rãi.
Bộ biến đổi này có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau chế tạo ra như hệ
thống máy phát, khuếch đại từ, hệ thống van chúng được điều khiển theo nhưng
nguyên tắc khác nhau với những ưu nhược điểm khác nhau.
Khi có một yêu cầu kỹ thuật sẽ có nhiều phương án lựa chọn, giải quyết,
song mỗi phương án lại có một số ưu nhược điểm khác nhau về ứng dụng của
chúng trong từng hoàn cảnh cụ thể cho phù hợp yêu cầu. Để đáp ứng các yếu tố có
sử dung hòa giữa các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật.
Với những hệ thống truyền động đơn giản, không có yêu cầu cao về chất
lượng và truyền động thì ta nên dùng đông cơ xoay chiều đơn giản song với những
hệ thống có yêu cầu cao về chất lượng và truyền động, về thay đổi tốc độ, độ chính
xác thì người ta thường chọn động cơ một chiều có dải điều chỉnh phù hợp.
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN - 17 ĐH ĐIỆNLT K2
TR¦ỜNG §HSPKT VINH KHOA §IỆN
Đối với truyền động của động cơ điện một chiều thì bộ biến đổi rất quan
trọng. Nó quyết định đến chất lượng của hệ thống do vậy việc lựa chọn phương án


n =
dC
rrIE
e
UFUDF
φ
.
)(
+−
=
DeD
UFUDFFeF
C
rrInC
φ
φ
.
)(
+−
Trong đó
eF
C
,
eD
C
: Hằng số chế tạo máy phát, động cơ
UD
r
,

s
, dòng điện chạy
c. Hệ thống F-D với phản hồi âm tốc độ

Phản hồi được thực hiện qua máy phát tốc FT
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN - 20 ĐH ĐIỆNLT K2
TR¦ỜNG §HSPKT VINH KHOA §IỆN
Máy phát tốc là máy phát điện một chiều, kích từ không đổi u phát tỉ lệ bậc 1
với tốc độ quay Đ.
FT
u
= k.w
fh
u
=
đc
w.
γ

γ
: hệ số phản hồi
Khi
đc
w

→

fh
u
→

=
fh
u
-
ss
u
u
SS
=
I
K
.I
u
Khi I
u
<I
ng
: D khóa :
5
F
=0 (khâu ngắt không tự động)
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN - 22 ĐH ĐIỆNLT K2
TR¦ỜNG §HSPKT VINH KHOA §IỆN
I
u
> I
ng
: D mở,
5
F

D khóa
3
F
=0 (phản hồi không làm việc)
fh
u
>
ss
u
D mở,
3
F
≠0 (phản hồi tham gia vào ổn định tốc độ động
cơ,kết thúc quá trình khởi động)
HÖ thèng F - § víi ph¶n håi ©m ¸p cã ng¾t
g. Đánh giá chung truyền động dùng BBĐ máy điện.
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN - 23 ĐH ĐIỆNLT K2
TR¦ỜNG §HSPKT VINH KHOA §IỆN
+ Động cơ có các chế độ làm việc như sau
- Hãm động năng khi kích thích máy phát bằng 0
- Hãm tái sinh khi giảm tốc độ hoặc khi đảo chiều dòng kích từ
- Hãm ngược ở cuối giai đoạn hãm tái sinh khi đảo chiều hoặc khi làm việc
ổn định với tải có tích thế năng (khi hạ tải trong).
+ Ưu điểm:
- Khả năng quá tải lớn. Sự chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt
- Do các phần tử trong hệ thống là tuyến tính nên quá trình quá độ của hệ
thống rất tốt.
- Có khả năng giữ cho đặc tính có độ cứng cao và không đổi trong suốt
giải điều chỉnh.
+ Nhược điểm:

: Bộ chỉnh lưu (được nối theo sơ đồ hình tia, hình cầu)
+ Đặc tính cơ của hệ truyền động T-Đ
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN - 25 ĐH ĐIỆNLT K2