Xem mẫu
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
ĐỀ TÀI
" Tổng quan truyền động điện thiết bị làm hàng
tàu thuỷ trên thực tế. Đi sâu nghiên cứu hệ thống
làm hàng với động cơ điện dị bộ rôto lồng sóc 3
cấp tốc độ ứng dụng PLC "
Giáo viên hướng dẫn :
Sinh viên thực hiện :
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 1
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
MỤC LỤC Trang
LỜI MỞ ĐẦU 03
PHẦN I:TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG TĐĐ THIẾT
04
BỊ LÀM HÀNG TÀU THUỶ TRÊN THỰC TẾ
CHƯƠNG 1:CHỨC NĂNG,PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU CỦA
HỆ THỐNG LÀM HÀNG TÀU THUỶ 04
1.1:Chức năng của hệ thống làm hàng trên tàu thuỷ 04
1.2:Phân loại hệ thống làm hàng trên tàu thuỷ 04
1.2.1.Phân loại theo mục đích sử dụng 04
1.2.2.Phân loại theo chức năng của truyền động điện 04
1.2.3.Phân loại theo hệ thống truyền động của truyền động
04
điện
1.2.4.Phân loại theo chế độ công tác 04
1.2.5.Phân loại theo hệ thống nguồn cấp 05
1.2.6.Phân loại theo hệ thống điều khiển 05
1.3:Yêu cầu của Đăng kiểm đối với TĐĐ thiết bị làm hàng 05
1.3.1.Năng suất làm hàng cao 05
1.3.2.An toàn cho hàng hoá,thiết bị 07
CHƯƠNG 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN THIẾT BỊ LÀM HÀNG
08
SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN
2.1:Hệ thống truyền động điện làm hàng với động cơ điện
xoay chiều nhiều cấp tốc độ 08
2.1.1:Hệ thống làm hàng với động cơ điện xoay chiều 3 cấp tốc
09
độ của hãng SIEMEN
1.Giới thiệu phần tử và chức năng của các phần tử 09
2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống 10
2.1.2:Hệ thống truyền động điện làm hàng Van-Động cơ xoay
16
chiều hãng ASEA
1.Giới thiệu phần tử và chức năng của các phần tử 16
2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống 18
2.2: Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống làm hàng sử
21
dụng động cơ xoay chiều nhiều cấp tốc độ
CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN LÀM
23
HÀNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ THUỶ LỰC
3.1: Giới thiệu chung về hệ thống làm hàng sử dụng động cơ
23
thuỷ lực
3.2: Hệ thống truyền động điện làm hàng thuỷ lực tàu
24
GOLDENSTART
1.Giới thiệu phần tử và chức năng của các phần tử 24
2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống 25
3.3. Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống làm hàng thuỷ 27
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 2
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
lực
CHƯƠNG 4:HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN LÀM
29
HÀNG ĐIỆN-THUỶ LỰC
4.1: Giới thiệu chung về hệ thống làm hàng điện- thuỷ lực. 29
4.2: Hệ thống truyền động điện làm hàng điện-thuỷ lực
29
hãng NMF(tàu Phú Mỹ)
1.Giới thiệu phần tử và chức năng của các phần tử 29
2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống 32
4.3: Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống 38
PHẦN II:ĐI SÂU NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN THIẾT BỊ LÀM HÀNG
40
VỚI ĐỘNG CƠ DỊ BỘ ROTO LỒNG SÓC 3 CẤP TỐC
ĐỘ ỨNG DỤNG PLC
CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU VỀ S7-300 VÀ NGÔN NGŨ LẬP
40
TRÌNH PLC
1.1:Giới thiệu về S7-300 40
1.2:Giới thiệu về ngôn ngữ lập trình PLC 44
1.3: Trình tự chung của việc viết chương trình điều khiển 45
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ XÂY DỰNG
48
SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN.
2.1: Thuyết minh nguyên lý hoạt động của hệ thống điều
48
khiển
2.2: Xây dựng sơ đồ thuật toán cho hệ thống 50
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
73
CHO S7-300
3.1: Bảng các tín hiệu vào ra 73
3.2: Chương trình điều khiển cho S7-300 75
CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ CHUNG VÀ KẾT LUẬN 104
KẾT LUẬN CHUNG 105
TÀI LIỆU THAM KHẢO 106
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 3
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây và nhiều năm tới, ngành kinh tế Hàng hải
đóng vai trò là ngành kinh tế mũi nhọn trong quá trình tiến lên CNXH của
đất nước. Cụ thể là ngành vận tải bằng đường biển với các đội tàu trọng tải
lớn, vận tải trên nhiều tuyến, cả nội địa lẫn quốc tế. Song song với nó là
việc đóng mới các con tàu với trọng tải ngày càng lớn, ngày càng hiện đại ở
các Nhà máy đóng tàu. Cùng với việc xuất hiện các cảng nước sâu ở Việt
Nam.
Do vậy, việc học tập về những ngành kinh tế có liên quan đến Hàng
hải là một hướng đi đúng đắn.
Sau 4,5 năm học tập tại Khoa Điện- ĐTTB, Trường ĐHHH Việt Nam.
Em đã được các thầy cô giáo trong khoa trang bị cho những kiến thức quan
trọng, để chuẩn bị làm việc trên các con tàu hiện đại. Để chứng thực cho
kiến thức của mình, em đã được Ban chủ nhiệm Khoa giao cho đề tài tốt
nghiệp:
" Tổng quan truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ trên thực tế.
Đi sâu nghiên cứu hệ thống làm hàng với động cơ điện dị bộ rôto lồng sóc
3 cấp tốc độ ứng dụng PLC ".
Mặc dù bản thân em đã cố gắng nhiều, đã đi sâu và tìm hiểu trong
thực tế, với mong muốn hoàn thành đồ án tốt nghiệp một cách tốt nhất.
Song do hạn chế về kiến thức cũng như về tầm nhìn thực tế, nên trong quá
trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những khiếm khuyết. Em mong
nhận được các ý kiến đóng góp của các thầy giáo trong khoa.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới toàn thể các thầy cô giáo
trong khoa Điện- ĐTTB và Thầy giáo hướng dẫn: Thạc sĩ Hứa Xuân Long,
Thầy giáo Vương Đức Phúc đã giúp em hoàn thành bản luận văn của mình.
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 4
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
PHẦN I:
TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG TĐĐ THIẾT BỊ LÀM HÀNG
TÀU THUỶ TRÊN THỰC TẾ
CHƯƠNG 1:CHỨC NĂNG,PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU CỦA HỆ
THỐNG LÀM HÀNG TÀU THUỶ:
1.1:Chức năng của hệ thống làm hàng trên tàu thuỷ:
Hệ thống làm hàng trên tàu thuỷ có chức năng bốc xếp hàng hoá từ tàu
lên bờ, từ bờ lên tàu, vận chuyển các trang thiết bị trên tàu, thu thả dây cáp,
đóng mở nắp hầm hàng, cẩu thực phẩm từ bờ lên tàu để cung cấp cho
thuyền viên...
1.2:Phân loại hệ thống làm hàng trên tàu thuỷ:
1.2.1.Phân loại theo mục đích sử dụng:
- Tời hàng và cần trục: đây là các thiết bị được sử dụng rộng rãi trên
các tàu vận tải. Chúng thực hiện chức năng bốc xếp hàng hoá từ tàu
lên bờ hoặc ngược lại hay bốc xếp hàng hoá giữa hai tàu với nhau
khi đanh neo đậu trên vịnh, trên biển.
- Máy nâng: dùng để nâng hạ và di chuyển hàng hoá ở các kho bãi
hoặc di chuyển, bốc xếp các thiết bị, chi tiết máy trong buồng máy
tàu thuỷ.
- Nhóm tời thông dụng: tời nâng hạ cầu thang, tời nâng hạ xuồng cứu
sinh, tời sau lái...
- Nhóm tời đặc biệt: là các loại tời được trang bị trên các tàu cứu hộ,
tàu đánh cá, tàu nghiên cứu biển ...
1.2.2.Phân loại theo chức năng của truyền động điện:
- Cơ cấu nâng hạ: Cơ cấu này để nâng hàng (hoặc cần) lên hay hạ
hàng (hoặc hạ cần) xuống một độ cao h nhất định.
- Cơ cấu quay mâm: Cơ cấu này để đưa hàng hay cần quay sang
phải hay trái một góc nhất định.
- Cơ cấu thay đổi tầm với: Cơ cấu này để thay đổi phạm vi làm
việc cho cần
1.2.3.Phân loại theo hệ thống truyền động của truyền động điện:
- Truyền động điện cơ: đơn giản trong chế tạo, có hiệu suất sử dụng
chung của toàn hệ thống cao (khoảng 0,79 0,9)...
- Truyền động điện thuỷ lực: dạng truyền động này đang được sử dụng
ngày càng rông rãi cho nhóm máy phụ trên boong. Chúng có các ưu
điểm nổi bật sau: cho phép sử dụng động cơ dị bộ rôto lồng sóc một
tốc độ làm động cơ thực hiện, có thể điều khiển ở phần thuỷ lực...
1.2.4.Phân loại theo chế độ công tác:
- Công tác ở chế độ ngắn hạn lặp lại: tời hàng, cần trục, tời lai tự
động,...
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 5
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
- Công tác ở chế độ ngắn hạn: tời nâng hạ xuồng, tời nâng hạ cầu
thang.
1.2.5.Phân loại theo hệ thống nguồn cấp: lấy nguồn trực tiếp từ lưới điện
hay từ máy phát riêng.
- Hệ thống được lấy nguồn trực tiếp từ lưới điện: loại này phổ biến
trên các tàu hàng. Nguồn được lấy từ máy phát chung cho toàn tàu,
đặt dưới buồng máy.
- Hệ thống được lấy nguồn từ máy phát riêng: loại này ít phổ biến hơn,
để phục vụ việc cấp điện cho hệ thống làm việc, có một máy phát
riêng.
1.2.6.Phân loại theo hệ thống điều khiển: điều khiển bằng tay khống chế
hoặc tay điều khiển kết hợp với trạm từ.
- Điều khiển bằng tay khống chế: việc đóng mở các công tắc tơ trực
tiếp bằng tay điều khiển. Hệ thống này chỉ áp dụng cho các cần cẩu
có công suất làm hàng thấp, trọng lượng hàng nhỏ ( ≤ 500 tấn)
- Điều khiển kết hợp với trạm từ: việc điều khiển được thực hiện qua
trung gian: công tắc tơ trung gian, rơle trung gian.... để điều khiển
đóng mở các công tắc tơ, hay van khống chế hoạt động của hệ thống.
Hệ thống này áp dụng cho các cần cẩu có công suất làm hàng cao,
trọng lượng hàng cao.
1.3:Yêu cầu của hệ thống làm hàng trên tàu thuỷ:
Yêu cầu cao nhất đối với thiết bị làm hàng tàu thuỷ là rút ngắn được
thời gian bốc xếp hàng hoá tại bến cảng. Như chúng ta đã biết, ngày nay
các nhà máy đóng tàu đã cho ra đời những con tàu có tốc độ khá cao (có
thể đạt tới 25-30 hải lý/1 giờ). Với tốc độ hành trình lớn như vậy thời gian
quay vòng của con tàu phụ thuộc chủ yếu vào thời gian bốc xếp hàng hoá ở
các đầu bến.
Rõ ràng muốn nâng cao tính kinh tế của vận tải đường biển ta phải tìm
cách rút ngắn thời gian bốc xếp hàng hoá. Muốn thế, ngoài những yêu cầu
kỹ thuật chung cho các hệ thống truyền động điện như ta đã biết, thiết bị
làm hàng tàu thuỷ phải đáp ứng được hai yêu cầu rất quan trọng sau:
1.3.1.Năng suất làm hàng cao:
Để thoả mãn yêu cầu năng suất làm hàng cao, thiết bị làm hàng phải
được tính toán lựa chọn theo các yếu tố sau:
*Đảm bảo đủ tốc độ nâng hạ hàng khi tải là tải định mức: Truyền
động điện thiết bị làm hàng có chế độ công tác là chế độ ngắn hạn lặp lại
(tuỳ theo từng cơ cấu mà hệ số ngắn hạn lặp lại có thể là 25% hoặc 40%).
Như vậy,trong 1 chu kỳ công tác, thường xuyên xảy ra tình trạng đóng mở
máy. Mặt khác, quãng đường mà hàng hoá di chuyển ở từng giai đoạn của
chu kỳ làm hàng thường không lớn. Vì vậy, khi tải của hệ thống là tải định
mức ta cần lựa chọn được một tốc độ nâng hạ hàng hợp lý nhất. Vì quãng
đường di chuyển ngắn lại thường xuyên xảy ra các quá trình hãm, gia tốc,
khởi động,...Việc lựa chọn tốc độ lớn sẽ không phát huy được tác dụng.
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 6
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
Mặt khác, khi chọn tốc độ lớn sẽ làm tăng trọng lượng và kích thước của hệ
thống . Ngược lại, nếu chọn tốc độ quá thấp thì thời gian của một chu kỳ
bốc xếp sẽ tăng làm giảm năng xuất bốc xếp hàng.
Mặt khác, khi lựa chọn tốc độ nâng hạ hàng với tải định mức ta còn
cần phải chú ý đến yếu tố an toàn của hàng hoá. Việc lựa chọn tốc độ phải
tính tới sự gia tốc bình thường để không gây xung lực lớn, đột ngột ở dây
cáp và các bộ cơ khí của cơ cấu truyền động.
*Hệ thống phải có khả năng thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng, tạo
được tốc độ cao khi không tải hoặc khi tải nhẹ.
Khi nghiên cứu 1 chu kỳ làm hàng của tời hàng hoặc cần trục ta thấy
tải của hệ thống không phải là một giá trị cố định. Vì vậy, nếu ta gọi tốc độ
nâng hạ hàng với tải định mức là Vđm thì hệ thống cần phải có những cấp
tốc độ trung gian khác phù hợp với từng trạng thái của tải. Sau đây là một
ví dụ:
Tốc độ nâng hạ hàng toàn tải: Vđm
Tốc độ nâng hạ hàng bằng 1/2 tải định mức: (1,5 1,7)Vđm
Tốc độ nâng hạ móc không: (3 3,5)Vđm.
Tuỳ theo cấp tàu và khả năng tải của hệ thống, người thiết kế cần lựa
chọn tốc độ cho phù hợp.
Mặt khác, để nhấc thử hàng, đặt hàng chạm đất và đưa hàng vào hầm
tàu một cách chính xác, an toàn, hệ thống cần thiết phải có một tốc độ thật
thấp. Tốc độ này phụ thuộc vào độ cao đặt hàng chạm đất. Chúng ta có thể
tham khảo tốc độ này theo bảng sau:
Tốc độ đặt hàng
3 6 9 15 24 36 40
chạm đất (m/p)
Độ cao đặt hàng (m) 0,13 0,5 1,1 3,2 8,2 18 25
Khi lựa chọn tốc độ này ta còn cần phải chú ý loại hàng hoá cần bốc
xếp. Nếu hàng hoá là loại không dễ hỏng, không dễ vỡ (gỗ, bông, sắt
thép,...) thì có thể chọn tốc độ đặt hàng chạm đất lớn. Ngược lại, với loại
hàng hoá dễ vỡ, dễ hư hỏng thì ta cần chọn độ cao hạ hàng và tốc độ chạm
đất thấp.
*Có khả năng rút ngắn thời gian quá độ: ta đã biết, tời hàng và cần
trục làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, thường xuyên xảy ra các quá trình
khởi động, hãm đối với động cơ điện (theo thống kê, số lần khởi động, hãm
có thể lên tới 500 l/h). Vì vậy, việc rút ngắn thời gian quá độ có ý nghĩa to
lớn trong việc nâng cao năng suất làm hàng. Để rút ngắn thời gian quá độ
người ta có thể thực hiện các biện pháp sau:
Chọn những động cơ điện có mômen khởi động lớn: chế tạo những
động cơ chuyên dùng có mômen quán tính nhỏ bằng cách giảm đường kính
của rôto đồng thời tăng chiều dài của rôto để giữ cho công suất của động cơ
không đổi.
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 7
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
Chọn động cơ thực hiện của hệ thống là những động cơ có tốc độ
không quá lớn. Ta thường chọn những động cơ có tốc độ không lớn hơn
1000 v/p. Việc chọn động cơ có tốc độ không lớn ngoài mục đích làm giảm
tính quán tính của các phần quay còn nhằm giảm bớt các cơ cấu truyền
động trung gian, tăng hiệu suất chung của toàn hệ thống.
1.3.2.An toàn cho hàng hoá,thiết bị:
An toàn cao cho con người, hàng hoá và thiết bị cũng là một yêu cầu
được các nhà thiết kế hết sức coi trọng. Người điều khiển hệ thống phải
phải được bố trí ở vị trí thích hợp, thuận tiện cho việc quan sát, có thể
phòng ngừa được các tai nạn do đứt cáp, rơi hàng,... gây ra. Để đảm bảo an
toàn cho hàng hoá, thiết bị, hệ thống phải có độ bền cơ học cao, hoạt động
nhịp nhàng, không gây xung lực đột ngột trên dây cáp và cơ cấu truyền
động. Cần phải có các ngắt cuối, ngắt hành trình...để tự động ngừng hoạt
động của hệ thống khi có những sai phạm trong điều khiển, vận hành hệ
thống. Cụ thể, với cần trục, ở cơ cấu nâng hạ hàng phải có thiết bị bảo vệ
móc chạm đỉnh cần, bảo vệ sức căng tối đa, sức căng tối thiểu trên dây cáp,
bảo vệ quá tốc khi hạ hàng. Ở cơ cấu nâng hạ cần phải có thiết bị bảo vệ
góc nâng cần tối đa và góc hạ cần tối thiểu, bảo vệ móc chạm đỉnh cần...
Ngoài hai yêu cầu chính đã được phân tích ở trên, thiết bị làm hàng
tàu thuỷ còn cần phải đáp ứng các yêu cầu khác như: hệ thống có tính kinh
tế cao trong thiết kế, chế tạo và sử dụng. Thuận tiện cho việc bảo quản, bảo
dưỡng, sửa chữa. Với tời hàng và cần trục, tải của chúng liên tục thay đổi,
thời gian làm việc với tải nhỏ chiếm một lượng lớn trong chu kỳ xếp dỡ.
Khi tải thay đổi thì hiệu suất truyền của bộ truyền động cơ khí và hệ số
cosφ của lưới điện bị thay đổi. Vì vậy, động cơ thực hiện trong hệ thống tời
hàng và cần trục phải được chế tạo đặc biệt để sao cho cosφ và hiệu suất ít
thay đổi khi tải thay đổi trong phạm vi rộng.
Mặt khác, hệ thống phải được lắp đặt chắc chắn, kết cấu đơn giản,
kích thước và trọng lượng nhỏ, giá thành hạ,...
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 8
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
CHƯƠNG 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN THIẾT BỊ LÀM HÀNG
SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN
2.1:Hệ thống truyền động điện làm hàng với động cơ điện xoay chiều
nhiều cấp tốc độ:
Với hệ thống này, động cơ điện thường được sử dụng là động cơ điện
dị bộ rôto lồng sóc có nhiều cấp tốc độ ( thường là 3 cấp tốc độ). Đây là
loại động cơ chuyên dùng được chế tạo đặc biệt. Động cơ này được xem
như hai động cơ ghép lại với nhau.Trong đó, tốc độ thứ nhất dùng một
cuộn dây riêng rẽ với rôto riêng. Rôto này thường là loại lồng sóc rãnh sâu
hoặc lồng kép nhằm mục đích hạn chế dòng khởi động cho động cơ. Tốc
độ thứ hai và thứ ba được tạo ra bằng cách thay đổi cách đấu dây của cuộn
dây stato thứ hai. Việc tạo ra các cấp tốc độ khác nhau được thực hiện bằng
cách thay đổi số đôi cực của cuộn dây stato của động cơ. Sơ đồ khối của
động cơ này được trình bày như hình I.1.
Roto thuêng
R«to r·nh kÐp
hoÆr·nh s©
c u
Cuén d© cÊ tèc ® 1
y p é Cuéng d© cÊ tèc ® 2, 3
y p é
H× I.1:§éng c¬ dÞ roto lång sãc
nh bé
Tời hàng từ 3 tấn đến 5 tấn của hãng SIEMEN sử dụng động cơ dị bộ 3
tốc độ có 2p = 4/8/16 được trang bị trên các tàu Kim Đồng, Phả Lại, Ỷ
Lan... Động cơ dị bộ rôto lồng sóc nhiều tốc độ được sử dụng rộng rãi
trong thiết bị làm hàng vì nó có cấu tạo đơn giản, đáp ứng được tương đối
tốt các yêu cầu về tốc độ. Có trọng lượng và kích thước nhỏ hơn động cơ
điện một chiều có cùng công suất. Tuy nhiên, việc điều chỉnh tốc độ không
láng, mômen khởi động nhỏ hơn so với động cơ điện một chiều.
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 9
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
Sơ đồ tổng thể của hệ thống:
Nguồn
Tay điều khiển
Phan
h Tủ điều khiển
Nguồn
Động cơ Cơ cấu Trống
2p = 4/8/32 truyền cáp
Hình I.2: Sơ đồ tổng thể của hệ thống làm hàng với
động cơ dị bộ 3 cấp tốc độ.
Tay điều khiển gồm có 7 vị trí: 3 vị trí phía nâng hàng, 3 vị trí phía hạ
hàng và vị trí 0. Tay điều khiển có kết hợp với trạm từ. Quá trình điều
khiển dựa trên nguyên tắc thay đổi số đôi cực, phổ biến là: 2p = 4/8/32.
Người điều khiển đưa tay điều khiển sang vị trí mong muốn (VD: nâng
hàng thì đưa tay điều khiển lên các vị trí tương ứng của nâng hàng, quay
mâm sang trái thì đưa tay điều khiển sang trái với vị trí tương ứng...). Tuỳ
vào hệ thống làm hàng và nhiệm vụ cụ thể của nó mà hệ thống có thể có 1
hay 2 hay 3 tay điều khiển. Nếu hệ thống làm hàng cần cả 3 cơ cấu là nâng
hạ hàng, nâng hạ cần, quay mâm thì có đủ cả 3 tay điều khiển.
Động cơ điện ở đây được cấp nguồn theo 1 trong 3 con đường khác
nhau, tương ứng với mỗi cấp tốc độ.
2.1.1:Hệ thống làm hàng với động cơ điện xoay chiều 3 cấp tốc độ của
hãng SIEMEN: (Sơ đồ ở tập bản vẽ)
2.1.1.1.Giới thiệu phần tử và chức năng của các phần tử:
M1: Động cơ thực hiện. Đây là loại động cơ dị bộ rôto lồng sóc ba tốc
độ có ba cuộn dây riêng biệt đấu sao với số đôi cực 4/8/16 công suất tương
ứng 4,5/22/45 KW.
M2: Động cơ quạt gió.
S11: Phanh điện từ, ở đây sử dụng phanh điện từ 1 chiều (vì có số lần
đóng mở cho phép lớn, lực hút ổn định), nguồn 1 chiều cấp cho phanh nhận
được từ cầu chỉnh lưu ba pha n11.
m13: biến áp hạ áp 380/220-110V để cấp nguồn cho phanh điện từ và
thiết bị bảo vệ quá tải.
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 10
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
r12: Điện trở phóng điện cho cuộn phanh, nhằm bảo vệ cho cuộn dây
phanh không bị đánh thủng do mức chênh lệch điện thế ở các vòng dây tại
thời điểm quá độ.
r11: Điện trở hạn chế.
A11a11 và B11b11: hai tay điều khiển. Hệ thống có thể được điều khiển
từ hai phía với hai tay điều khiển này. Mỗi tay điều có bảy vị trí, một vị trí
"0" và ba vị trí về mỗi phía nâng, hạ.
b12: Công tắc hành trình. Công tắc này được đặt tại cửa gió làm mát
động cơ, khi cửa gió mở ra thì công tắc này đóng lại.
1b1: nút dừng khẩn cấp, được đặt tại tay điều khiển chính.
C16: Công tắc tơ khống chế quạt gió.
C11, C12: Hai công tắc tơ khống chế đảo chiều.
C13, C14, C15: Các công tắc tơ khống chế các tốc độ một, hai, ba.
C17: Công tắc tơ khống chế mạch phanh điện từ. Đây là công tắc tơ
điện từ một chiều.
d11: Rơle trung gian thực hiện chức năng bảo vệ "không".
d12, d13: Các rơle trung gian đảo chiều.
d14: Rơle trung gian.
d15: Rơle thời gian. Rơle này có chức năng duy trì cho động cơ làm
việc ở tốc độ một bằng thời gian trễ của nó khi đưa nhanh tay điều khiển từ
tốc độ hai hoặc ba về vị trí "0".
d16, d17: Các rơle thời gian có chức năng chuyển dần từng nấc tốc độ
một, hai, ba khi đưa nhanh tay điều khiển từ tốc độ "0" sang tốc độ ba.
U11d1 và U12d2: Các phần tử cảm biến nhiệt dùng để bảo vệ quá tải
chung và bảo vệ quá tải ở các cấp tốc độ cao cho động cơ.
f1, f2, f3: Là các phần tử cảm biến nhiệt. Đây là các điện trở nhiệt có hệ
số nhiệt dương, khi nhiệt độ tăng thì điện trở của chúng tăng. Các điện trở
nhiệt này được đặt trong rãnh đặt các cuộn dây của động cơ do vậy chúng
cảm nhận được rất chính xác sự thay đổi của nhiệt độ.
e11, e12, e13: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho hệ thống điều khiển.
e14, e15: Cầu chì bảo vệ mạch phanh.
e16: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho quạt gió.
2.1.1.2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Khi cửa gió làm mát động cơ mở, tiếp điểm hành trình b12 đóng lại.
Khi đó công tắc tơ C16 được cấp điện, tiếp điểm C16 ở mạch động lực đóng
lại, cấp điện cho động cơ quạt gió hoạt động. Đồng thời tiếp điểm C16 (13-
14) đóng lại chờ sẵn
Giả sử ta sử dụng tay điều khiển A11b11.
Khi tay điều khiển ở vị trí 0, rơle d11 có điện (do tiếp điểm C16 đă
đóng), rơle d14, công tắc tơ C13 cũng có điện, sẵn sàng đưa hệ thống vào
làm việc. Khi d11 có điện, đóng tiếp điểm d11(13-14) cấp điện cho mạch
điều khiển phía sau.
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 11
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
Khi rơle d14 có điện, đóng tiếp điểm d14(1-2) tự giữ, đóng tiếp điểm
d14(13-14) sẵn sàng cho động cơ M1 hoạt động ở tốc độ 2, hoặc tốc độ 3.
Khi công tắc tơ C13 có điện, đóng tiếp điểm của nó ở mạch động lực sẵn
sàng cho động cơ M1 hoạt động ở tốc độ 1 và tiếp điểm C13(13-14) đóng lại
chờ sẵn cấp điện cho C17.
Khi đưa tay điều tới vị trí 1 phía nâng hàng:
Công tắc tơ d13 có điện. Tiếp điểm d13(1-2) đóng lại cấp điện cho công
tắc tơ C12 và tiếp điểm d13 (13-14) đóng lại chờ sẵn. Khi C12 có điện, tiếp
điểm C12(13-14) đóng lại tự giữ, tiếp điểm của nó ở mạch động lực đóng
lại, tiếp điểm C12 (17-18) đóng lại. Khi đó công tắc tơ C17 có điện, cuộn
phanh được giải phóng. Do đó động cơ M1 hoạt động ở cấp tốc độ 1 (do
tiếp điểm C12 ở mạch động lực đã đóng). Đồng thời, khi C12(17-18) đóng
lại, thì rơle d16 có điện, sau trễ đóng tiếp điểm d16 (3-4), sẵn sàng đưa tốc
độ 2 và 3 vào hoạt động. Tốc độ 1 của động cơ được đưa vào hoạt động khi
nhấc thử hàng hoặc đặt hàng chạm đất.
Khi đưa tiếp tay điều khiển sang vị trí 2 phía nâng hàng:
Khi đó tiếp điểm A11a11(9-09) đóng lại cấp điện cho công tắc tơ C14 và
rơle thời gian d17. Khi C14 có điện, tiếp điểm C14(15-16) mở ra, công tắc tơ
C13 mất điện, làm cho tiếp điểm của nó ở mạch động lực mở ra, và tiếp
điểm C13(13-14) cũng mở ra. Đồng thời khi đó, tiếp điểm C14(13-14) đóng
lại cấp điện cho cuộn dây phanh C17, tiếp điểm của C14 ở mạch động lực
đóng lại, động cơ M1 chuyển sang hoạt động ở cấp tốc độ 2. Khi rơle d17 có
điện, đóng tiếp điểm d17(3-4) sẵn sàng đưa cấp tốc độ 3 vào hoạt động.
Khi đưa tay điều khiển sang vị trí 3 phía nâng hàng: (khi nâng hoặc hạ
móc không):
Khi đó tiếp điểm A11a11(11- 011) đóng lại cấp điện cho rơle C15. Tiếp
điểm C15(19-20) mở ra, làm mất điện công tắc tơ C14. Tiếp điểm C15(13-14)
đóng lại, cấp điện cho cuộn phanh, khi mà C14(13-14) mở ra. Tiếp điểm của
C14 ở mạch động lực mở ra, đồng thời khi đó tiếp điểm C15 ở mạch động
lực đóng lại. Động cơ M1 chuyển sang hoạt động ở cấp tốc độ 3.
Hệ thống cũng hoạt động tương tự khi ta đưa tay điều khiển sang vị trí
1, vị trí 2, vị trí 3 phía hạ hàng.
*Một số đặc điểm kỹ thuật quan trọng của hệ thống:
Động cơ thực hiện M1 có công suất lớn (4,5/22/45) KW. Nếu động cơ
đựợc gia tốc tại các cấp tốc độ cao sẽ gây sụt áp lớn cho trạm. Vì vậy, hệ
thống được thiết kế để động cơ phải gia tốc bắt đầu từ tốc độ một dù người
điều khiển có đưa nhanh tay điều khiển từ vị trí "0" tới bất kỳ vị trí nào ở cả
hai phía nâng, hạ hàng.
_ Hoạt động của hệ thống khi đưa nhanh tay điều khiển từ vị trí 0 sang
vị trí 3 phía nâng hàng: khi đó rơle d13 có điện làm đóng tiếp điểm d13(1-2);
d13(13-14)và mở d13(5- 6). Khi đó, C12 có điện làm tiếp điểm C12 ở mạch
động lực đóng . Đồng thời C12(17- 18) đóng, nguồn được cấp cho rơle thời
gian d16. Động cơ bắt đầu gia tốc ở tốc độ thứ nhất (hình I.3). Sau thời gian
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 12
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
trễ của rơle thời gian d16, tiếp điểm d16(3- 4) đóng lại làm công tắc tơ C14 và
rơle thời gian d17 có điện. Tiếp điểm C14(15- 16) mở làm công tắc tơ C13
mất điện. Đồng thời tiếp điểm C14 ở mạch động lực đóng, động cơ chuyển
sang hoạt động ở cấp tốc độ 2 (đặc tính 2). Động cơ thực hiện gia tốc ở tốc
độ hai với thời gian bằng thời gian trễ của rơle thời gian d17. Sau trễ của rơ
le d17 tiếp điểm d17 (3- 4) đóng lại, công tắc tơ C15 có điện. Tiếp điểm
C15(19- 20) mở ra làm C14 mất điện. Tiếp điểm C14 ở mạch động lực đóng
cấp nguồn cho cuộn dây tốc độ ba. Động cơ chuyển sang làm việc ở tốc độ
thứ ba (đặc tính 3). Khi đưa nhanh tay điều khiển từ vị trí "0" sang vị trí 3
phía hạ hàng, hoạt động của hệ thống cũng diễn ra tương tự như trên, chỉ
khác là khi đó rơle d12 có điện để C11 được cấp nguồn, đóng C11 cấp điện
cho động cơ quay theo chiều hạ hàng.
_ Để đảm bảo an toàn cho hàng hoá và thiết bị, hệ thống điều khiển
được thiết kế để động cơ thực hiện không bị dừng đột ngột khi đang làm
việc ở tốc độ cao. Động cơ đang làm việc ở tốc độ hai hoặc ba, nếu đưa
nhanh tay điều khiển về vị trí "0" thì động cơ sẽ chuyển về làm việc ở tốc
độ một trước khi ngừng. Thời gian động cơ làm việc ở tốc độ này bằng thời
gian trễ của rơle d15.
Cụ thể là: Khi đưa tay điều khiển từ vị trí 3 về "0", công tắc tơ C15 mất
điện
Làm tiếp điểm C15(19-20) mở ra, dẫn đến công tắc tơ C14 mất điện .
Như vậy, động cơ M1 không được cấp điện qua các tiếp điểm của công tắc
tơ C14 hoặc C15 ở mạch động lực. Vì C14 và C15 đều mất điện nên tiếp điểm
C14(15-16) và C15(15-16) đóng trở lại, cấp điện cho công tắc tơ C13 và rơle
thời gian d15. Tiếp điểm C13 ở mạch động lực đóng trở lại, động cơ hoạt
động ở cấp tốc độ 1. Trong khi đó, công tắc tơ C12 (hoặc C11 tuỳ theo khi đó
là nâng hay hạ hàng) vẫn tiếp tục được cấp nguồn qua d15(5-6) - C12(13-
14)- C11(19- 20) (hoặc d15(5-6) - C11(13- 14)- C12(19- 20)) mặc dù khi đó
d13 (hoặc d12 đã mất điện). Sau một thời gian trễ, tiếp điểm d15(5- 6) mở
làm C12(hoặc C11) mất điện. Động cơ được nhanh chóng dừng lại dưới tác
dụng của phanh điện (vì khi C12 mất điện, tiếp điểm C12(17- 18) mở làm
công tắc tơ phanh C17 mất điện). Khi đưa tay điều khiển từ vị trí ứng với
tốc độ cao về vị trí 0, động cơ sẽ hoạt động ở chế độ hãm tái sinh, trong
khoảng thời gian từ khi bắt đầu tác động vào tay điều khiển cho đến khi nó
chuyển về hoạt động ở tốc độ 1. Hoạt động của động cơ M khi này cũng
được mô tả rõ ở đặc tính cơ (Hình I.3).
_ Khi đưa nhanh tay điều khiển từ vị trí 2, vị trí 3 phía nâng hàng sang
phía hạ hàng (hoặc ngược lại), hệ thống có khả năng đảm bảo hoạt động
theo trình tự sau: Động cơ tự động chuyển về tốc độ một ( quá trình hoạt
động tương tự như khi đưa nhanh tay điều khiển từ vị trí 3 về "0" ). Tuy
nhiên, sau một thời gian trễ của d15, thì công tắc tơ C12 mở tiếp điểm mạch
động lực, và cuộn phanh C17 mất điện. Động cơ chuyển từ tốc độ 1 về
dừng. Trong lúc đó, tiếp điểm A11a11(3- 03) đã đóng thì rơle d12 được cấp
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 13
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
điện (vì C12(15- 16) đóng trở lại ), làm cho tiếp điểm d12 (1- 2) đóng, cấp
điện cho công tắc tơ C11.Tiếp điểm của công tắc tơ C11 ở mạch động lực
đóng. Khi đó động cơ M1 được gia tốc ở tốc độ một (do công tắc tơ C13 đã
đóng tiếp điểm của nó ở mạch động lực để chờ sẵn ). Quá trình động cơ
chuyển dần sang tốc độ 2, tốc độ 3 tương tự như khi đưa nhanh tay điều
khiển từ vị trí 0 sang vị trí 2, vị trí 3 phía hạ hàng. Tại thời điểm đảo chiều
có xảy ra quá trình hãm ngược. Động cơ M không dừng hẳn, mà được
chuyển luôn sang gia tốc phía hạ hàng.
_ Động cơ thực hiện làm việc ở chế độ làm mát cưỡng bức nhờ quạt
gió M2. Nếu cửa gió không được mở thì hệ thống điều khiển không được
cấp điện ( do b12 không đóng ). Do đó, công việc đầu tiên khi sử dụng hệ
thống này là tác động cho cửa gió mở. Việc này được thực hiện nhờ động
cơ mở cửa gió riêng. Nếu quạt gió bị quá tải ( do cánh quạt bị kẹt chẳng
hạn), rơle nhiệt e16 sẽ tác động làm công tắc tơ C16 mất điện, ngắt quạt gió
khỏi lưới điện. Đồng thời C16(13- 14) mở ra. Động cơ thực hiện chỉ làm
việc ở tốc độ thứ nhất.
_ Khi động cơ làm việc ở các cấp tốc độ cao, vì lý do nào đó bị quá
tải, điện trở của điện trở nhiệt f2,3 tăng lên, rơle d1 không duy trì được trạng
thái đóng, tiếp điểm U12d1(11- 14) mở ra làm rơle trung gian d14 mất điện,
tiếp điểm d14(13- 14) mở ra, động cơ sẽ tự động chuyển từ tốc độ cao về tốc
độ thứ nhất. Nếu động cơ còn tiếp tục bị quá tải thì điện trở của f1 tăng làm
d1 không còn khả năng giữ tấm động, tiếp điện U11d1(11- 12) mở ra làm
rơle d11 mất điện, mở tiếp điểm d11(13- 14) ra ngắt điện mạch điều khiển
phía sau. Động cơ bị ngắt khỏi lưới điện. Khi động cơ đã được chuyển về
làm việc ở tốc độ thứ nhất, nếu tay điều khiển vẫn để ở vị trí 2, vị trí 3 thì
khi hết quá tải động cơ sẽ tự động chuyển sang làm việc ở tốc độ thứ hai,
thứ ba.
Hình I.3 biểu diễn đặc tính cơ của động cơ thực hiện M1:
_ Khi đưa nhanh tay điều khiển từ vị trí 0 sang vị trí 3 phía nâng hàng thì
động cơ M1 gia tốc theo thứ tự sau: a→ b →c → d → e→ f. Tại điểm f thì
Mquay = Mcản, nên động cơ hoạt động ở tốc độ ổn định.
_ Khi đưa tay điều khiển từ vị trí 3 nâng hàng về vị trí 0 thì động cơ M1
hoạt động theo thứ tự sau: f →g→ h→ i →b→ a. Đoạn đặc tính g →h và p→
q là đặc tính hãm tái sinh của động cơ thực hiện.
_ Khi đưa nhanh tay điều khiển từ vị trí 3 phía nâng hàng sang vị trí 3
phía hạ hàng thì động cơ hoạt động theo trình tự theo:
f → g →h→ i →k →l →m→ n→ o→ p →q. Tại điểm q, động cơ hoạt động
ổn định.
Đoạn đặc tính k→ l là đặc tính hãm ngược.
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 14
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
n Nâng hàng
g f
h e
k i d
b c
m l 0 a M
o n
p q
Hạ hàng
Hình I.3: Đặc tính cơ của động cơ thực hiện.
2.1.2:Hệ thống truyền động điện làm hàng Van-Động cơ xoay chiều :
Hệ thống truyền động điện với việc sử dụng Thiristo dùng cho thiết bị
làm hàng có công suất lớn. Thiristo ở đây được dùng để điều khiển các
động cơ điện, hình thành hệ truyền động điện van- động cơ. Hệ thống
truyền động điện này ngày càng ứng dụng phổ biến trong thực tế cùng với
việc phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử cùng với những thành tựu to
lớn của công nghệ chế tạo các linh kiện bán dẫn công suất lớn (diod,
thiristo, diac, triac…). Sơ đồ tổng quát của hệ thống (Hình I.4):
M: là động cơ xoay chiều, được đảo chiều quay nhờ các công tắc tơ T,
N.
Tốc độ động cơ M thay đổi bằng phương pháp thay đổi áp nguồn điều
khiển. Điện áp cung cấp cho M thay đổi nhờ các Thiristo với phương pháp
điều khiển pha (thay đổi góc mở α của các Thiristo).
Ngoài ra, để mở rộng khoảng điều chỉnh của hệ thống người ta dùng
mạch phản hồi âm tốc độ.
Bằng cách tính chọn hệ thống điều khiển tạo xung điều khiển mở các
Thiristo một cách hợp lý có thể tạo ra những đường đặc tính cơ trung gian
(không phải là đường đặc tính cơ của động cơ) một cách phù hợp với thiết
bị làm hàng. Động cơ M sẽ gia tốc trên các đường đặc tính cơ ấy. Đây
chính là một ưu điểm của hệ thống làm hàng Van- Động cơ xoay chiều- tức
là dùng động cơ xoay chiều mà lại tận dụng được ưu điểm về điều chỉnh
tốc độ của động cơ một chiều (trơn, láng, rộng).
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 15
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
Phát
xung
Uđk
Rω
Log
Đảo chiều
Uω
Uy
M
Máy phát tốc
Hình I.4: Sơ đồ tổng quát của hệ thống làm hàng V-Đ
So với các hệ truyền động điện sử dụng thuần tuý các khí cụ có cực
tiếp xúc, hệ thống truyền động điện van- động cơ có các ưu điểm nổi bật
sau:
- Độ ồn trong công tác nhỏ.
- Không làm phát sinh ra tia lửa điện do không có quá trình đóng mở
các cực tiếp xúc ở mạch động lực.
- Trọng lượng và kích thước của hệ thống giảm đáng kể.
- Đặc biệt là có thể sử dụng động cơ điện một chiều để làm việc với
lưới điện xoay chiều.
Với truyền động điện thiết bị làm hàng nói riêng và với các truyền
động điện đòi hỏi có nhiều cấp tốc độ, điều chỉnh láng, rộng,…nói chung
thì điều này có ý nghĩa rất lớn vì nó cho phép tận dụng hết ưu điểm của
động cơ điện một chiều. Mặt khác, với hệ thống truyền động điện này, chỉ
với động cơ điện dị bộ một cuộn dây ta cũng tạo được nhiều cấp tốc độ
khác nhau. Rõ ràng, khi dùng hệ thống truyền động điện van- động cơ xoay
chiều, đã khắc phục nhược điểm về điều chỉnh tốc độ của động cơ dị bộ.
Tuy nhiên, hệ thống này cũng có những nhược điểm:
- Các phần tử bán dẫn rất nhạy cảm với nhiệt độ môi trường. Vì vậy
thiết bị điều khiển cần được bố trí trong môi trường có nhiệt độ ổn
định và không quá cao.
- Đầu tư ban đầu cao.
- Các thiết bị bảo vệ cho hệ thống phải có độ nhạy cao,…
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 16
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
2.1.2.1:Hệ thống làm hàng Van-Động cơ xoay chiều hãng ASEA: (Hình ở
tập bản vẽ)
a.Giới thiệu phần tử và chức năng của các phần tử:
M: Động cơ thực hiện. Đây là động cơ dị bộ rôto lồng sóc một cấp tốc độ.
Ở mỗi pha, cuộn dây stato đều gồm 2 cuộn, các cuộn dây này được mắc
thành một hệ sao kép. Nguồn cấp cho M là nguồn xoay chiều ba pha có
điện áp thay đổi được nhờ thay đổi góc mở chậm α của các thiristo. Động
cơ được đảo chiều nhờ các công tắc tơ.
TM: Phanh điện từ. Việc cấp nguồn cho phanh điện từ được thực hiện
nhờ tay điều khiển. Phanh được cấp nguồn ở mọi vị trí của tay điều khiển
trừ vị trí "0".
KN, KT: các công tắc tơ đảo chiều. Khi đưa tay điều khiển về phía
nâng hàng thì KN có điện, phía hạ hàng thì KT có điện. Các công tắc tơ
này có các khoá liên động về điện hoặc liên động về cơ khí để tránh hoạt
động đồng thời vì bất cứ lý do gì.
PT: máy phát tốc. Đây là máy phát tốc xoay chiều, có bộ nắn điện để
lấy tín hiệu phản hồi âm tốc độ nhằm ổn định tốc độ cho hệ thống. Máy
phát tốc được lai đồng trục với động cơ thực hiện.
ĐK: Tay điều khiển. Ngoài vị trí "0", tay điều khiển này có 6 vị trí
ứng với 6 tốc độ về mỗi phía nâng hoặc thả hàng. Tốc độ quay ở mỗi vị trí
được cho biết trong bảng sau:
Vị trí tay điều khiển 1 2 3 4 5 6
Giá trị tốc độ quay theo %
10,7 23,6 36,6 49,4 63,2 100
tốc độ định mức
Tốc độ quay của động cơ được đặt bởi điện áp điều khiển Uy. Thay
đổi điện áp điều khiển được thực hiện nhờ biến trở đặt trong tay điều khiển
ĐK. Ngoài ra, ở tất cả các vị trí công tác của tay điều khiển đều đảm bảo
được việc cấp nguồn cho các công tắc tơ đảo chiều KN, KT theo chiều
quay tương ứng và cho phanh điện từ TM.
CM: Bộ cộng tín hiệu. Bộ cộng tín hiệu được lắp theo mạch nối tiếp
ngược giữa điện áp điều khiển Uy với tín hiệu phản hồi UPT lấy từ máy phát
tốc PT ( phản hồi âm ). Tín hiệu ở cửa ra của bộ cộng Uc có dấu phụ thuộc
vào độ lớn của các điện áp tín hiệu thành phần:
Uc =Uy- UPT
YT và YP: các bộ khuếch đại kênh điều khiển các thiristo mạch động
lực và mạch hãm. Đây là các tranzito có cấu trúc n- p- n (với T1) và p- n- p
(nếu là T2) (T1 và T2 ở mạch tạo xung trang bên). Tuỳ thuộc vào dấu của tín
hiệu điều khiển mà T1 hoặc T2 mở. T1 mở khi Uc có thế dương, T2 mở khi
Uc có thế âm. Độ mở của T1 vàT2 phụ thuộc vào độ lớn của Uc, nói cách
khác, giá trị Uc sẽ xác định cường độ dòng emitơ của các tranzito T1và T2.
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 17
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
PX1 và PX2: Bộ phát xung điều khiển các thiristo mạch động lực và
mạch hãm động năng ( gồm tụ C, tranzito một tiếp giáp T3 và biến áp xung
BX) (hình vẽ dưới đây)
TP: các thiristo mạch động lực. Đây là phần tử chính của hệ thống điều
khiển truyền động điện dùng thiristo. Các thiristo này chỉ được mở khi
chúng được phân cực thuận đồng thời có xung dương đưa tới cực điều
khiển. Khi đó nguồn từ lưới sẽ được đưa tới để động cơ thực hiện làm việc.
Sự thay đổi góc mở chậm α (mà thực chất là thay đổi thời điểm phát xung )
sẽ làm thay đổi điện áp đặt vào động cơ, làm thay đổi tốc độ của nó.
Đ: các diod động lực có nhiệm vụ khép kín mạch động lực ở các pha.
TT: các thiristo mạch hãm. Các thiristo này được mắc theo sơ đồ nắn
điện hai nửa chu kỳ tạo ra nguồn điện một chiều để thực hiện hãm động
năng. Giá trị dòng kích từ và kết quả của quá trình hãm được điều chỉnh do
thay đổi góc mở chậm của thiristo. Các thiristo mạch hãm được điều khiển
giống như các thiristo ở mạch động lực. Hệ thống được thiết kế có các khoá
liên động để khi điều khiển thì chỉ có các thiristo mạch động lực hoặc các
thiristo mạch hãm hoạt động tuỳ thuộc vào dấu của tín hiệu điều khiển.
TPT: Biến áp hạ áp cấp nguồn kích từ cho mạch hãm động năng.
1). Tìm hiểu nguyên lý của mạch tạo xung đơn giản:
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 18
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
Hình vẽ mô tả sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển thiristo cho
một pha của mạch động lực. Điều khiển thiristo được thực hiện theo
nguyên tắc theo nguyên tắc xung pha. Sự hình thành xung điều khiển đưa
tới cực điều khiển của thiristo được thực hiện nhờ bộ phát xung. Đóng vai
trò chính trong bộ phát xung là tụ C, tranzito một tiếp giáp (UJT) T3 và
biến áp xung TX. Trong sơ đồ này, tranzito T1 và T2 đóng vai trò của bộ
khuếch đại chọn kênh điều khiển. Tuỳ thuộc vào dấu của tín hiệu điều
khiển nhận được sau bộ cộng Uc mà T1 và T2 sẽ quyết định cho phát xung
điều khiển tới mạch động lực TP hay mạch hãm TT. Điện trở R1 đóng vai
trò bộ cộng các điện áp điều khiển Uy và điện áp phản hồi từ máy phát tốc
PT.
Từ sơ đồ, ta thấy tụ C được nạp từ ba nguồn:
- Nguồn cố định: +a1- Đ1- d- c- m.
- Nguồn đồng bộ: từ thứ cấp biến áp đồng bộ Tpy- D2- R3- d- c.
- Nguồn một chiều thay đổi: +a2- T1- R3- d- c.
Tuỳ thuộc vào độ lớn của tín hiệu điều khiển đưa tới cực gốc của T1
mà dòng emitơ của nó có giá trị khác nhau.
Khi tụ C được nạp đến một giá trị điện áp đủ lớn (UT) thì tranzito một
tiếp giáp mở. Tụ C phóng điện qua EB1 tới sơ cấp biến áp xung TX. Từ thứ
cấp biến áp, một xung dương được đưa tới cực điều khiển của thiristo. Như
vậy, độ lớn của tín hiệu điều khiển đưa tới cực gốc của T1, T2 sẽ quyết định
thời gian nạp tụ C đến giá trị điện áp UT, cũng có nghĩa là Uc sẽ quyết định
thời điểm phát xung để mở thiristo.
Nếu dòng emitơ của T1 có giá trị đủ lớn (tuỳ thuộc vào tín hiệu điều khiển
UC ) thì quá trình nạp cho tụ C có thể kết thúc khi bắt đầu nửa chu kỳ
dương của điện áp nguồn. Thiristo được phân cực thuận và có xung điều
khiển tới cực điều khiển sẽ mở ra. Trong trường hợp như vậy, không cần
thiết phải có thêm nguồn nạp đồng bộ theo đường m- c- b- d nữa.Khi tín
hiệu điều khiển nhỏ, dòng emitơ của T1 không đủ nạp cho C đạt đến UT
ứng với thời điểm bắt đầu nửa chu kỳ dương của điện áp nguồn thì cần
thiết phải có nguồn nạp từ biến áp đồng bộ c- b- d để đảm bảo sự đồng bộ
giữa thời điểm phát xung và sự phân cực thuận của thiristo. Góc mở chậm
α của thiristo phụ thuộc vào thời điểm phát xung của bộ tạo xung. Độ lớn
của nó phụ thuộc vào điện áp điều khiển UC lấy từ sau bộ cộng. Nếu điện
áp điều khiển Uy càng nhỏ thì góc mở chậm α càng lớn, điện áp đặt vào
động cơ càng nhỏ và ngược lại.
2).Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Đặc tính cơ của động cơ thực hiện được trình bày như hình I.5.
Khi đặt toàn bộ điện áp nguồn vào động cơ thực hiện thì đặc tính của nó là
đường 6N (phía nâng hàng) và 6C (phía hạ hàng). Khi giảm điện áp vào
động cơ nhờ thay đổi góc mở chậm α, đặc tính cơ của động cơ sẽ là các
đường 1,2,3...ở chế độ hãm động năng, tuỳ thuộc vào độ lớn của dòng kích
từ mà có các đặc tính hãm là các đường 1T, 2T, 3T,...Nằm ở góc phần tư
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 19
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
- Luận văn tốt nghiệp Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thuỷ
thứ 2 và thứ 4. Nhờ có phản hồi âm tốc độ, đặc tính công tác thực tế của
động cơ thực hiện là các đường 1N, 2N, 3N, 4N, 5N (phía nâng hàng) và
1C, 2C, 3C, 4C, 5C (phía hạ hàng). Hoạt động cụ thể của hệ thống như sau:
Khi tay điều khiển được đặt ở vị trí I nâng hàng:
ở vị trí này, điện áp của tín hiệu điều khiển là UY1 có giá trị tương ứng với
tốc độ quay của động cơ là 10,7% nđm. Tại thời điểm bắt đầu, tốc độ n của
động cơ bằng 0, sức điện động quay của máy phát tốc chưa có, EPT = 0. Sau
bộ so sánh ta có UC= UY1 và có thế dương. UC= UY1 được đưa tới cực gốc
T1 và T2 làm T1 dẫn còn T2 khoá. T1 dẫn sẽ làm bộ phát xung điều khiển
các thiristo mạch động lực TP phát xung để mở các thiristo này. Giá trị của
UY1 được tính toán lựa chọn thích hợp để thời điểm phát xung của bộ phát
xung trùng với thời điểm đầu của nửa chu kỳ dương của điện áp nguồn. Do
đó, khi các thiristo mạch động lực mở, tại thời điểm bắt đầu, toàn bộ điện
áp nguồn được đưa tới động cơ thực hiện. Động cơ được khởi động với
mômen khởi động của đặc tính cơ tự nhiên, đủ lớn để gia tốc cho toàn bộ
hệ thống và tải. Cùng với sự xuất hiện và tăng dần của tốc độ động cơ n, tín
hiệu phản hồi EPT cũng tăng dần. UC= UY1- UPT sẽ giảm dần. Thế dương
đưa tới cực gốc của T1 giảm dần làm dòng emitơ của nó giảm dần. Quá
trình nạp cho tụ C kéo dài dần, thời điểm phát xung của bộ tạo xung chậm
dần làm góc mở α tăng dần. Kết quả là điện áp đặt vào động cơ thực hiện
giảm dần. Như vậy, nhờ có phản hồi âm tốc độ, động cơ không gia tốc trên
đường đặc tính 6N mà theo đường 1N. Tại K, mômen quay của động cơ
cân bằng với mômen cản, động cơ làm việc ổn định với tốc độ thứ nhất.
Khi đưa tay điều khiển sang vị trí thứ II: ta có UY2 > UY1, vì vậy: UC2=
UY2- UPT1 > UC1. Khi đó, T1 dẫn nhiều hơn làm dòng emitơ của nó lại tăng
lên. Thời gian nạp cho tụ được rút ngắn lại, bộ tạo xung sẽ phát xung sớm
hơn, góc mở chậm α nhỏ đi. Kết quả là điện áp đặt vào động cơ tăng lên đủ
đủ để động cơ tiếp tục gia tốc từ đặc tính cơ 6N. Tốc độ động cơ bắt đầu
tăng làm EPT tăng dần, đồng thời với nó là sự giảm dần của UC2. Động cơ
được gia tốc theo đường 2N đến điểm công tác ổn định mới ứng với tốc độ
thứ hai.
Trong trường hợp tay điều khiển đang ở vị trí I, ta đưa sang vị trí II
(cùng phía nâng hàng). Khi đó: UC= UY2- UPT1( UPT1 tương ứng với tốc độ
thứ nhất ). Như vậy, động cơ đang làm việc với tốc độ 1, do điện áp đặt vào
động cơ tăng làm động cơ chuyển sang làm việc ở đặc tính 2N. Trên đặc
tính cơ, động cơ đang làm việc tại điểm K sẽ lập tức chuyển sang điểm L
(mômen tăng đột ngột, còn tốc độ chưa tăng), sau đó quá trình gia tốc tới
điểm M trên đường 2N.
Hệ thống hoạt động tương tự như trên khi tay điều khiển được đưa dần
sang các vị trí III,...,VI. ở vị trí VI của tay điều khiển, UY6 được chọn có giá
trị đủ lớn để UC6 điều khiển bộ tạo xung phát xung mở các thiristo với góc
mở chậm α nhỏ nhất cho phép. Động cơ được gia tốc trên đường đặc tính
6N và công tác ổn định tại α.
Sinh viên: Đồng Huy Hoài 20
Lớp: ĐTT - 42 - ĐH
nguon tai.lieu . vn
