LÊ TRỌNG HUY - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TỔNG HỢP HỆ ĐIỆN CƠ
Tên đề tài : THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHO CÂN
BĂNG ĐỊNH LƯỢNG F
Phễu
Vật liệu
Cơ cấu cân định lượng
Puli chủ động
Hộp số
Động cơ
TRUYỀN ĐỘNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG
1 . MÔ TẢ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ CỦA CÂN BĂNG ĐỊNH
LƯỢNG
Cân băng định lượng là cơ cấu tác động liên tục thuộc nhóm máy nâng
vận chuyển. Là thiết bị vận tải liên tục dùng để chuyên chở hàng dạng hạt,
cục ( cát, đá dăm, than, thóc gạo ...) hoặc các vật liệu thể rắn ( gỗ , hòm ,
thép thỏi ) theo phương nằm ngang hoặc theo mặt phẳng nghiêng ( góc
nghiêng không lớn hơn 30
o
). Nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản
xuất, là cầu nối giữa các hạng mục, công trình sản xuất riêng biệt giữa các
phân xưởng trong một nhà máy, giữa các máy sản xuất trong một dây chuyền
sản xuất.
Hệ truyền động cân băng định lượng gồm có:
+ Động cơ
+ Hộp số
+ Puli chủ động
+ Băng tải
+ Phễu
+ Cơ cấu cân định lượng
Động cơ quay tang chủ động thông qua hộp số và Puli chủ động , nhờ
ma sát mà băng tải chuyển động . Tang bị động tự do quay do ma sát với
băng . Để khắc phục độ võng của băng người ta đặt các con lăn và chúng
cũng tự do quay do ma sát với băng . Vật liệu từ phễu nhờ băng tải được
chuyển đến đổ ở máng phối liệu. Khối lượng của vật liệu được cơ cấu cân
định lượng cân chính xác theo lượng đặt ban đầu.
Năng suất của băng tải được tính theo biểu thức:
vQ .∂=
2 . CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT, ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ VÀ
YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI PHỐI LIỆU
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
2
LÊ TRỌNG HUY - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN
2.1 . CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT
Hệ truyền động sử dụng động cơ điện một chiều.
Lực kéo 600 N
Tốc độ cực đại 1,5 m/s
Tốc độ cực tiểu 0,075 m/s
Đường kính trục 300 mm
Hộp số i = 10 ; η = 80%
2.2 . ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ
TRUYỀN ĐỘNG
a . Loại phụ tải
Đặc tính cơ của máy sản xuất thường có dạng
()
α
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
w
max
P
c M
c
w
min
P
max
M
c
,P
c
b . Chiều quay của băng
Băng tải nhận vật liệu từ phễu và vận chuyển đến nơi phối liệu nên
max
min
min
srad
R
v
w
srad
R
v
w
===
===
Vận tốc của trục quay qui đổi với i = 10
)/(510.5,0.'
)/(10010.10.'
minmin
maxmax
sradiww
sradiww
===
===
Từ phương trình động học của truyền động điện
dt
dw
JMM
từ phễu.
+ Đoạn 12 là đoạn băng tải làm việc với tải M
c
không đổi. Biến thiên
dw/dt chỉ có trong giai đoạn tốc độ biến thiên tức đoạn 01 và 23.
+ Đoạn 23 là đoạn giảm tốc và dừng băng tải. Ta cũng có thể cho
băng tải dừng tự do, hoặc dừng tự do có dùng thêm phanh hãm.
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
4
LÊ TRỌNG HUY - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN
d . Các yêu cầu về khởi động và hãm
Hệ truyền động băng tải phối liệu khi khởi động với gia tốc lớn sẽ làm
tăng lực đàn hồi gây biến dạng băng và làm đứt băng. Để hạn chế điều này ta
phải sử dụng khâu giảm tốc khi khởi động.
Để động cơ có thể khởi động được sau khi mất điện trong quá trình
làm việc thì chọn động cơ có mômen khởi động đủ lớn.
Khi dừng thì không yêu cầu dừng chính xác, nhưng cũng tránh cho hệ
dừng với gia tốc lớn gây hư hỏng, đứt băng. Hệ truyền động băng tải thường
làm việc liên tục ít khi phải dừng nên không cân fthiết kế bộ giảm tốc. Cũng
không cần thiết kế phanh hãm vì khi kết thúc công việc ta sẽ để cho băng
dừng tự do.
e . Sơ đồ động học
Sơ đồ động học của hệ truyền động cân băng định lượng có dạng đơn
giản như sau :
ww
w
w
−
=
Δ
=∂Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
5
LÊ TRỌNG HUY - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN
i . Dải điều chỉnh 1:20075,0:5,1:
minmax
=== wwD
Mô men cản qui đổi về trục động cơ:
.TÍNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ
rong trường hợp truyền động có điều
u cơ bản sau:
đ
)/(5/)*(
)/(10010*)015,0/5,1(.
maxminmaxmin
max
max
sradvv
sradi
R
v
==
===
ωω
ω
2
Để tính chọn công suất động cơ t
hỉnh tốc độ, ta cần xác định các yêu cầc
Đặc tính phụ tải truyền động P
c
/ω 2 : 1
ng hệ thống truyền
động
g
ch
giữ M = const trong phạm vi
điề I:
c độ ω
max
và ω
min
Dải điều chỉnh tốc độ: D =ω
max min
= 0 Phương pháp điều chỉnh và bộ biến đổi tro
Dự dịnh dùng phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng sử dụn
ỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển (thyristor).
Loại động cơ truyền động
Yêu cầu dùng động cơ một chiều kích từ độc lập.
băng tải là
Đặc điểm của truyền động
u chỉnh tốc độ. Do đó, ta có yêu cầu công suất cực đạ
)(25,11
15,0.600.
Nm
đm
= 8,5 (A)
n
đm
= 2100 (vòng/phút)
Φ
m
= 4,8 (mWb)
2
) XÁC Đ Ơ
L
ư
=
Ta chọn loại động cơ
Π
H-68 của Nga với các thông số sau
R = R
L
là số đôi cực.
đm
=
U
Trong đó k
L
là hệ số l
k= 1,4
÷
1,9 đối với máy có bù; p
9,0
219,9
49,2.5,8-220
..
d
==
−
m
dmdm
RIU
ω
k
Φ
L
Hằng số
==
ều kích từ độc lập:
Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chi
MM
k
R
k
U
)(
-
Φ
−
Φ
=
ω
07,34,244
2
−=
I
ỀN ĐỘNG
Chọn phương án truyền động là dựa trên các yêu cầu công nghệ và
kết quả tính chọn công suất động cơ, từ đó tìm ra một loạt các hệ truyền động
có thể thoả mãn yêu cầu đặ n tích, đánh giá các chỉ tiêu
Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một chiều (Hệ F-Đ).
Hệ thống truyền động chỉnh lưu điều khiển thyristor- động cơ một chiều (
Hệ T-Đ).
Hệ thống điều chỉnh xung áp - động cơ một chiều ( Hệ XA-Đ).
1 . HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY PHÁT - ĐỘNG C
CHIỀU (F-Đ)
ấu trúc h
Hệ thống máy phát - động cơ (hệ F-Đ hay Ward-Léonard)
động điện mà bộ biến đổi điện là máy phát điện một chiều kích từ độc lập.
Máy phát điện này thường do động cơ sơ cấp không đồng bộ ba pha ĐK
quay và coi tốc độ quU
kF
U
®ku
~
i
KF
F
§K
F
ω
M
§
U
k§
trong đó ít nhất là hai máy điện một chiều, gây ồn lớn, hiệu suất thấp (không
quá 75%), công suất lắp đặt máy ít nhất gấp ba lần công suất động cơ chấp
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
9
LÊ TRỌNG HUY - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN
hành. Ngoài ra, do các máy phát một chiều có từ dư, đặc tính từ hoá có trễ
nên khó điều chỉnh sâu tốc độ. Với những hệ truyền động điện đòi hỏi dải
điều c
u và diện tích lắp đặt lớn.
cơ điện một chiều có thể được điều chỉnh trong phạm vi
rộn (hay hệ truyền động van một
ác thyristor được sử dụng rộng rãi để tạo
ra các
hỉnh rộng hơn và cần điều chỉnh sâu hơn, ổn định tốc độ tốt hơn thì
phải thay máy phát F bằng các nguồn áp máy điện khác như các máy điện
khuếch đại (MKĐ) và có các phản hồi nâng cao chất lượng.
Các đặc điểm khác
Phạm vi điều chỉnh tốc độ được nâng lên (cỡ 30:1). Điều chỉnh tốc độ
bằng phẳng trong phạm vi điều chỉnh. Việc điều chỉnh tiến hành trên mạch
kích từ máy phát nên tổn hao nhỏ. Hệ điều chỉnh đơn giản, có thể thực hiện
hãm điện dễ dàng.
Vốn đầu tư ban đầ
2 . HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN -
ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
Tốc độ động
g và bằng phẳng nhờ hệ chỉnh lưu - động cơ
chiều) trong đó các bộ chỉnh lưu là điều khiển được. Các van điều khiển có
U
®kSơ đồ nguyên lý của hệ truyền động T-Đ
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
10
LÊ TRỌNG HUY - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN
b . Đặc tính cơ của hệ T-Đ
Trong hệ T-Đ, nguồn cấp cho phần ứng động cơ là bộ chỉnh lưu
thyristor. Dòng điện chỉnh lưu cũng chính là dòng điện phần ứng động cơ.
Chế độ làm việc của chỉnh lưu phụ thuộc vào phương thức điều khiển và các
tính chất của tải. Trong truyền động điện, tải của chỉnh lưu thường là cuộn
kích từ (L-R) hoặc mạch phần ứng động cơ
Phương trình đặc tính cơ cho hệ T- chế độ dòng điện chỉnh lưu liên
tục:
(L-R-E).
Đ ở
M
)k(
R
k
cosE
2
dm
dm
do
Φ
−
:
dm
do
o
k
cosE
Φ
α
=ω
.
Tuy nhiên, tốc độ không tải lý tưởng
này chỉ là giao điểm của trục tung với đoạn
thẳng của đặc tính cơ kéo dài. Thực tế, do
có vùng dòng điện gián đoạn, tốc độ không
tải lý tưởng của đặc tính là lớn hơn.
Họ đặc tính cơ của hệ thống trong
trường hợp này như trên hình 4-3 khi điều
chỉnh ở Các đặc
tính cơ hơn hệ
động cơ sẽ giảm.
hi phụ tải nhỏ thì các đặc tính cơ
ằm trong vùng gạch chéo). Đó là vùng dòng điện gián
đoạn. Góc điều khiển càng lớ (khi điều chỉnh sâu) thì vùng dòng điện gián
đoạn càng rộng và việc điều ch nh tốc độ gặp nhiều khó khăn hơn.
ần xác định biên giới vùng dòng
vùng dòng điện liên tục và gián
ạn và liên tục có dạng đường
ính cơ:
vùng dưới tốc độ định mức.
của hệ truyền động T-Đ mềm
(
m2m2
π
IL
2
e
=
π
−
ω
+
E
2
π
π
Dễ dàng nhận thấy độ rộng của vùng d
ta tăng giá trị điện cảm L và tăng số pha chỉnh lưu p. Song khi tăng số xung p
thì mạch lực chỉnh lưu cũng tăng độ phức tạp và cả mạch điều khiển cũng
phức tạp hơn. Còn khi tăng trị số L sẽ dẫn tới làm xấu quá trình qúa độ (tăng
òng điện gián đoạn sẽ giảm nếu
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
11
LÊ TRỌNG HUY - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN
thời gi
trơn với phạm vi điều
chỉnh rộng. Hệ có độ tin cậy cao, quán tính nhỏ, hiệu suất lớn.
Nhược điểm chủ yếu của hệ T-Đ là do các van bán dẫn có tính phi
tuyến, dạng điện áp chỉnh lưu ra có biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụ
trong máy
nhiệm vụ đó là các van bán dẫn. Song do chúng làm việc tr
nên khi dùng loại thyristor thông thường nó không được khoá lại một
cách tự nhiên ở giai đoạn âm của điện áp nguồn như khi làm việc với nguồn
xoay chiều. Do đó, buộc phải có một mạch chuyên dụng để khoá thyristor gọi
là "mạch khoá cưỡng bức", gây nhiều khó khăn trong thực tế. Vì vậy, hiện
nay ta cố gắng sử dụng các lo
tr
chịu được. Riêng với mạch công suất lớn vẫn phải dùng thyristor.
Trong hệ truyền động điện, các bộ điều chỉnh xung áp một chiều chủ
yếu áp dụng cho các động cơ điện một chiều có ph
...). §
§iÒu khiÓn
U
ng
U
®kĐồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
12
LÊ TRỌNG HUY - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN
Sơ đồ nguyên lý một hệ truyền động XA-Đ
guyN ên tắc của các hệ truyền động XA-Đ là thay đổi tốc độ động cơ
qua điệ đặt vào phần ứng động cơ một chiều. Điện áp này là một điện áp
ra của bộ XA tính theo giá trị trung bình : U
ư
σ
của bộ XA. Hệ số này có thể thay đổi bằng
3 phương pháp: thay đổi t
t
, T hoặc cả hai.
So sánh 3 phương án ta quyết định chọn phương án truyền động
chỉnh
lưu Thyristor - động cơ một chiều kích từ độc l p.
4 . TÍNH CHỌ
Yêu cầ
-
Dòng chỉnh l
-
Độ nhấp nhô
iện áp không tải đảm bảo cấp cho
ph n ứng động cơ điện một chiều có các tham số : sức điện động định mức
γ
1
- hệ số tính đến sự suy giảm của điện áp lưới
γ
1
= 0,95
γ
2
= 1,04
÷
ầ
động cơ E
ưđm
, sụt áp tổng ở mạch khi dòng phản ứng cực đại I
ư max
.
γ
1
U
do
cos
α
min
=
γ
2
E
ưđm
+
ΣΔ
U
V
+ I
ư max
R
ư
Σ
+
Δ
U
γ
max - sụt áp cực đại do trùng dẫn
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
13
LÊ TRỌNG HUY - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN
ddm
udm
udm
u
I
I
I
I
max
Δ
U
γ
max =
Δ
U
γ
đm
I
ddm
: dòng định mức của bộ biến đổi
Δ
U
γ
uuVudm
IRUE +Δ+
γ
K
UY−
∑ ∑
min1
cos
max2
λ
=
ddm
u
I
max
: bội số dòn
I
g điện
Từ đó ta có :
U
do
=
λαγ
Vudm
Y−
γ
uu
IRUE +Δ+
∑
BAN đấu theo kiểu
Δ
/Y. Điện áp lưới U
L
= 380V.
Giá trị hiệu dụng điện áp thứ cấp máy biến áp (nối
Δ
/Y)
6
.
3
2
do
U
U
π
=
= 128 (V)
128
380
2
1
=
U
U
Tỷ số máy biến áp: k = = 3
Dòng thứ cấp máy biến áp nguồn: I
2
=
d
)(83,2
3
5,8
3
A
I
I
d
vtb
===
Giá trị dòng trung bình c mỗi v
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
14
LÊ TRỌNG HUY - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN
Giá trị dòng cực đại qua mỗi van:
)
Giá trị điện áp ngược đặt lên mỗi van:
Từ những tính toán trên, với ch ng quạt gió thì các
thông số cần của mỗi van trong mạch chỉnh lưu cầu ba pha là:
I
≥
1,5. I = 1,5.8,5 = 12,75 (A)
yristor dùng cho bộ chỉnh lưu cấp nguồn cho
Loạ
(A) V (A) (
I
GT
V
t max
Vậy ta chọn được loại Th
động cơ:
i
I
0
V
RRM
= I
DRM
(V)
(V) (A
TSM
I
D
mA)
Max Max
)
M
V
GT
TYN
690
16 600 220 50 100 3 1,5 25 1,4 50 d . Tín h chọn cuộn kháng mạch lọc một chiều
són u hoà b ần s góc
ω
K
= K.m.
ω
1
với
ω
- tần số góc lưới điện ,
ω
= 314 ( 1 / s )
hoà
điện áp xoay chiều này gây ra trong mạch phần ứng dòng điện xoay
chiều đ ụng
ối với m
ng
số đ ực.
C
để là
n k
giả
mạc ột iều đư c nối
x
ào mạ h phầ
g
ứng độ g
iện g n đoạ iảm
ng c
ng dò
iện
σ
L
Σ
- điện cảm tổng của mạch một chiều ( bỏ qua giá trị điện trở )
bộ biến đổi Gọi g
σ
là hệ số đập mạch điện áp đầu ra
g
σ
=
∑
k
km
Km
U
2
1
)(
1
ω
)(314299*05,1
3
maxmax
VUU
dng
σ
=
do
d
U
α
)
U
Do thành phần dòng xoay chiều nên giá trị dòng điện định mức của
động cơ giảm
I
'
dm
= I
dm
.
2
1
1
i
m
R
σ
+
Tỷ số
RR
odo
Lg
n
d
=
I [
σ
nU
−
max
]
Tra đường cong quan hệ g
c
= g
σ
.
o
U
n
n
ta được = 1,1
I = 8,5A
maxc
g
do
= 299V
ddm
nhiệt trong thiết bị biến đổi.
ết bị.
ảy ra nhằm hạn chế tổn thất ở m c độ thấp nh
Mặt khác, các phần tử bán dẫn công suất tron biến
b t ngờ, nh
đ oá iện áp h
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
16
LÊ TRỌNG HUY - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN
Tuỳ ại sự cố và mức độ loại bảo
vệ
cắt khẩn cấp bằng
các thi
ẽ tự động thay đổi tham số điều khiển để thoát khỏi sự cố hoặc người
ận hành trực tiếp điều chỉnh . Nếu sau một thời gian quy định mạch bảo vệ
ệc để giải quyết sự cố .
hiện đại điều khiển số dùng vi xử lý hay vi
nh có
b . Bảo
có thể cho
nước t
n van: Để bảo vệ quá áp trên van, ta sử dụng
mạch R
theo các lo ta có thể phân ra các nhóma . Bảo vệ trên mạch động lực
Bảo vệ cắt khẩn cấp trên mạch động lực: Như ngắn mạch ở bộ biến
đổi hệ thống truyền động, mất kích từ động cơ, quá tốc độ, quá dòng, quá
Trong đồ án này, việc thiết kế bảo vệ quá nhiệt cho thyristor thực hiện
bằng phương pháp làm mát cưỡng bức bằng gió với hệ số bảo vệ quá nhiệt
trên van là k
i
=1,5 và k
u
=1,6.
Bảo vệ quá điện áp trê
C, bảo vệ từng thyristor: Mạch đấu song song với van dùng để bảo vệ
quá điện áp do các nguyên nhân nội tại gây ra – sự tích tụ điện tích trong lớp
bán dẫn trong quá trình làm việc của van sẽ tạo ra dòng điện ngược khi khoá
van trong khoảng thời gian rất ngắn, do đó làm xuất hiện suất điện động cảm
ứng rất lớn trên các điện cảm đường dây nối. Mạch LRC đấu giữa các nguồn
pha dùng để bảo vệ quá áp do các nguyên nhân bên ngoài mang tính ngẫu
nhiên – hiện tượng sấm sét, một cầu chì bảo vệ bị nhảy, cắt không tải máy
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
17
Copyright: Tài liệu đại học ©