Xem mẫu
- Chương 8. TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN THIẾT BỊ LÀM HÀNG 8.1. ĐẶC ĐIỂM, CHỨC NĂNG, PHÂN LOẠI, CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢ N CỦA THIẾT BỊ LÀM HÀNG Các phương tiện làm hàng trên tàu thuỷ rất đa dạng về chủng loại, trang thiết bị, các phương pháp điều khiển. Phổ biến nhất là các loại tời hàng và cần cẩu. + Tời hàng lại được chia làm hai loại: - Loại tời một cần và loại tời 2 cần: Tời một cần thường được truyền động bằng động cơ thuỷ lực, còn tời 2 cần được truyền động bằng động cơ điện - Trên các tàu dầu, tàu chở khí hoá lỏng thiết bị làm hàng là các bơm được truyền động bằng động cơ đIửn hoặc Tua bin hơi nước Song cho dù là thiết bị làm hàng gì cũng phải đáp ứng được các yêu cầu sau: - Năng suất làm hàng cao (tốc độ nâng hàng 12 ÷ 60m/ph ) - Khoảng điều chỉnh tốc độ rộng, an toàn với mỗi loại hàng hoá (tốc độ chạm đất thường 9 ÷ 10 m/ph ứng với độ cao 1 - 1,1 m (Liên Xô) ), có khả năng rút ngắn quá trình quá độ. - Độ bền cao, làm việc tin cậy. - Kết cấu và sơ đồ điều khiển đơn giản. - Dễ dàng bảo dưỡng, khai thác, sửa chữa. - Ảnh hưởng ít tới lưới điện. - Tiêu thụ ít năng lượng điện. - Giá thành hạ chiếm ít chỗ trên boong. Để nâng cao độ an toàn cho thiết bị và hàng hoá, các hệ thống điều khiển tời hàng cần phải có các loại bảo vệ sau: - Bảo vệ không. - Bảo vệ quá tải. - Bảo vệ ngắn mạch. - Bảo vệ quá tốc khi hạ hàng. Đối với cần cẩu cần có thêm các bảo vệ : 1
- - Bảo vệ góc quay tần. - Bảo vệ móc chạm đỉnh cần. - Bảo vệ góc nâng cần tối đa, góc hạ cần tối thiểu. Trang thiết bị làm hàng đáp ứng được yêu cầu trên sẽ rút ngắn thời gian đậu bến của tàu, nâng cao hiệu kinh tế trong khai thác con tàu nói chung. Để đáp ứng các yêu cầu trên đây, thiết bị làm hàng thường được truyền động bởi các động cơ điện 1 chiều kích từ hỗn hợp, hệ MF - Đ hoặc động cơ KĐB rôto lồng sóc nhiều tốc độ. Phổ biến nhất hiện nay là động cơ 3 tốc độ có 3 cuộn dây độc lập. 8.2. ĐỒ THỊ TẢI CỦA THIẾT BỊ LÀM HÀNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ THỰC HIỆN 8.2.1. ĐỒ THỊ TẢI Đặc trưng của các thiết bị làm hàng là công tác theo chế độ ngắn hạn - lặp lại. Đối với cơ cấu nâng hàng của tời hàng và cần cẩu 1 chu kỳ làm hàng được chia làm bốn giai đoạn ứng với 4 mômen cản trên trục động cơ. M1 - nâng hàng M2 - hạ hàng M3 - nâng móc không M4 - hạ móc không 2
- 1.Đồ thị tải của tời 1 cần: M M1 M5 M3 M4 M2 0 t t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 T Hình 8.1 Mômen trên trục động cơ được coi là (+) khi có chiều trùng với chiều quay của động cơ và là (-) khi có chiều ngược với chiều quay của động cơ (động cơ ở chế độ hãm) M1 - mômen tĩnh của động cơ khi nâng hàng. M2 - mômen tĩnh động cơ khi hạ hàng. M3 - mômen tĩnh động cơ khi nâng móc không. M4 - mômen tĩnh động cơ khi hạ móc không. T - thời gian của 1 chu kỳ làm hàng. t1, t3, t5, t7, - thời gian làm việc của tời . t2 - thời gian quay cần (từ tàu lên cầu cảng hoặc ngược lại) t4 - thời gian giải phóng hàng khỏi móc. t6 - thời gian đưa móc không về vị trí lấy hàng. t8 - thời gian móc hàng. 2.Đồ thị tải của hai tời làm việc chung 1 móc: Trong trường hợp này 1 cần đặt trên hầm hàng, 1 cần đặt trên bờ, nơi sẽ nhận hàng xuống tàu 3
- B B A A II I III M M1 M3 M4 M5 M6 0 t M2 M’2 M’1 M’ 4 M’5 M’ 6 0 t M’ 3 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 T Hình 8.2 t1 - thời gian nâng hàng tời 1 (tời 2 làm việc không tải - thu cáp) t2 - thời gian dịch chuyển hàng từ bờ xuống tàu (tải chuyển dần từ tời 1 sang tời 2) t3 - thời gian hạ hàng xuống hầm tàu của tời 2. t4 - thời gian tháo móc ra khỏi hàng. t5 - thời gian nâng móc không tời 2, tời 1 thu dây chùng. 4
- t6 - thời gian chuyển móc không từ hầm hàng sang cầu cảng. t7 - thời gian hạ móc không tời 1, tời 2 xông dây để giữ móc thẳng đứng. t8 - thời gian móc hàng. Phụ thuộc vào độ cao nâng và hạ hàng chu kỳ công tác của tời có thể như nhau hoặc khác nhau. Nhưng chu kỳ cho mỗi tời là cố định. 8.2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ THỰC HIỆN CHO TỜI HÀNG HOẶC CƠ CẤU NÂNG HẠ CỦA CẦN CẨU Đặc trưng chế độ làm việc của tời là ngắn hạn và ngắn hạn lập lại. Tời xuồng, tời kéo lưới là những tời làm việc ở chế độ ngắn hạn. Việc tính chọn động cơ cho loại tời này không gặp nhiều khó khăn do biết trước tốc độ và lực kéo định mức. Tời hàng và cần cẩu làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Mỗi chu kỳ làm việc gồm 4 giai đoạn ứng với mômen trên trục động cơ: M1 - Mômen khi nâng hàng. M2 - Mômen khi hạ hàng. M3 - Mômen nâng móc không. M4 - Mômen hạ móc không. Công suất động cơ tời hàng được tính toán phụ thuộc và các điều kiện ban đầu. Nếu chọn trước hệ số truyền và biết tải trọng định mức cùng tốc độ nâng hàng, mọi tính toán được tiến hành theo tải trọng đã cho. Đôi khi cho trước là năng suất của tời, cần xác định công suất động cơ và chọn tốc độ nâng hàng với tải định mức. Trong cả 2 trường hợp, việc tính chọn phải tiến hành qua 2 bước: - Xác định công suất động cơ và chọn động cơ theo Cataloge. - Nghiệm động cơ đã chọn theo năng suất và phát nhiệt. 1. Tính chọn động cơ theo tải trọng cho trước: - Xác định mômen trên trục động cơ. + Khi nâng hàng: G.R M = i.ηco -G: Trọng lượng tải (N) tính cả móc không - i : Hệ số truyền - R : Bán kính trống tời (m) 5
- - η cơ: Hiệu suất truyền cơ khí + Khi hạ hàng: G.R G.R 1 M '= .ηco = ' .2 − i i ηco - η'cơ: Hiệu suất truyền cơ khí khi hạ hàng. Xây dựng đặc tính tải của tời: Căn cứ vào mômen khi nâng, hạ hàng, vẽ được đặc tính tải của tời với giả định mômen thay đổi tuyến tính. M0 m0 = = 0,1 ÷ 0,2 M dm - m0: Mômen không tải (móc không) - G0: Trọng lượng móc không Khi nâng tải trọng bằng 0,5 tải trọng định mức thì mômen trên trục động cơ cỡ 0,6 định mức. Còn khi hạ hàng cũng ở tải trọng trên mômen trên trục động cơ là 0,2 khi hạ toàn tải m = 0,6. - Tính chọn động cơ: Các thông số ban đầu để tính toán: Tải trọng định mức Gđm, tốc độ nâng hàng định mức Vđm ứng với tải trọng định mức, hệ số hiệu suất truyền động, số chu kỳ làm hàng trong 1 giờ, chiều cao nâng hàng. Công suất động cơ được chọn sơ bộ theo tải trọng và tốc độ nâng định mức: G .V P = dm dm η co . + Tốc độ quay định mức động cơ được tính theo công thức: i.Vdm n dm = 2πR + Mômen quay định mức: Gdm .R M dm = i.η co - Vđm: Tốc độ nâng hàng định mức - Gđm: Trọng lượng tải định mức (N) - R: Bán kính trống tời (m) 6
- Theo các thông số trên chọn động cơ từ sổ tay Cataloge. Chế độ làm việc nặng chọn ε % = 40%, chế độ nhẹ ε % = 25%. Các thông số của động cơ gồm Pđm, nđm, Mđm, Mkđ, Mmax, Iđm, Ikđ, ồđm, GD2. Sau khi chọn sơ bộ động cơ, ta tiến hành nghiệm động cơ đã chọn theo năng suất và phát nhiệt. Trước tiên, người ta xây dựng đô thị tải M = f(t) có tính tới quá trình khởi động, làm việc ổn đình và hãm động cơ. Để tính mômen tương đương, người ta dựng đồ thị tải tương ứng với chu trình làm việc của tời. Muốn vậy, cần tính các mômen và thời gian của từng giai đoạn. + Thời gian thu dây chùng: t1 = tkđ1 + txl1 + th1 - tkđ1, th1: Thời gian khởi động và thời gian hãm - txl1: Thời gian quay ở chế độ xác lập Thời gian gia tốc tới tốc độ xác lập được quyết định bởi điều kiện khởi động. Nếu coi dòng khởi động bằng 1,5 đến 2,75 dòng định mức, với động cơ một chiều, ta chọn mômen khởi động mkđ, còn đối với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, chọn giá trị mômen khởi động theo loại động cơ. + Mômen khởi động (dư) cần để gia tốc ban đầu thắng quán tính của tải: (0,8 → 1) + mkd md 1 = − mc 2 * Chú ý: Mômen ký hiệu bằng m là mômen tính theo đơn vị tương đối + Thời gian gia tốc tính theo công thức: C.2π .J .n0 t kd 1 = M dm .md 1 - c = 1,3 -> 1,7: Hệ số tính tới ảnh hưởng mômen quán tính của hệ thống. - J: Mômen quán tính của động cơ. - no: Tốc độ quay của động cơ tương ứng mômen khi nâng móc không hàng. Tốc độ động cơ xác định theo thông số trong Cataloge. Nếu động cơ làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên no = (2 -> 3) nđm. 7
- + Thời gian hãm thường đực tính bằng: th = 0,5 tkđ. + Thời gian làm việc ở chế độ xác lập: L1 − S t xl = V0 - L1: độ dài cáp chùng (L1 = 2 -> 3 m) 2π .n0 .Rt V0 = i - Vo: Tốc độ thu cáp chùng m/s S = 0,75 Vo . tkđ + Thời gian nâng hàng lên độ cao H: t2 = tkđ2 + txl2 + th2 C.2π .J .n0 Gdm .V 2 dm t kd 2 = + 0,975 M dm .md 2 ndm .M dm .md 2 .η dm H t xl 2 = − 0,5.t kd 2 ; t h 2 ≈ 0 Vdm +Thời gian di chuyển hàng: t3 = tkđ3 + txl3 + th3 tkđ3 ≈ tkđ1; th3 ≈ 0,75 tkđ3 L3 txl 3 = − 0,75.tkd 3 Vdm - L3: Phụ thuộc chiều rộng tàu: L3 = (8 - 15) m Nếu chiều dài cần lc thì L3 = lc (3 -> 4) +Thời gian hạ hàng: t4 = tkđ4 + txl4 + th4 C.2πJnh Gdm .V 2 h t kd 4 = + 0,975 M dm .md 4 n h .M dm .md 4 .η dm - nh: Tốc độ quay động cơ khi hạ hàng + Thời gian nâng móc không hàng: t5 = tkđ5 + txl5 + th5 8
- tkđ5 ≈ tkđ1; th5 ≈ 0,5 tkđ5 H t xl 5 = − 0,75.t kd 5 V0 + Thời gian di chuyển móc không hàng: t6 = tkđ6 + txl6 + th6 tkđ6 ≈ tkđ1; th6 ≈ 0,5 tkđ6 L3 t xl 6 = − 0,75.t kd 6 V0 + Thời gian hạ móc không hàng: t7 = tkđ7 + txl7 + th7 tkđ7 ≈ tkđ1; th7 ≈ 0,5 tkđ7 H t xl 7 = − 0,75.t kd 7 V0 Vậy: tΣ = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 + t6 + t7 Thời gian hoàn thành 1 chu trình: 3600 tc = Z Hằng số thời gian tính toán: ε tt (ΠB%) tΣ ε tt % = .100 tc Gần đúng, coi mômen và dòng trong cả quá trình khởi động (với động cơ 1 chiều và động cơ KĐB rôto dây quấn) là không đổi và bằng giá trị trung bình của dòng và mômen. Mômen tương đương Mtđ được xác định theo đồ thị tải. Giá trị mômen tương đương nhận được sẽ được quy đổi về giá trị mômen ở chế độ ngắn hạn lặp lại, tương ứng với hằng số thời gian trong Cataloge ồc% (ΠBc%). 9
- εtt % M tdt = M td . εtt c % Nếu Mtđt < Mđm trong Cataloge thì quá trình tính toán hoàn thành. Nghiệm động cơ theo điều kiện phát nhiệt đối với động cơ rôto lồng sóc, cần chuyển từ giá trị mômen sang dòng điện và nghiệm bằng phương pháp dòng đẳng trị, kết quả nhận được sẽ chính xác hơn. 8.3 . ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ LÀM HÀNG: MỘT SỐ DẠNG SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN THƯỜNG DÙNG Trong thực tế, trên tàu thuỷ ta thường gặp các hệ thống làm hàng sau: 8.3.1 HỆ THỐNG LÀM HÀNG ĐIỆN THUỶ LỰC Động cơ thực hiện là động cơ lai bơm thuỷ lực, thường là động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc. Động cơ thường chỉ được khởi động một lần trước khi làm hàng không cần điều chỉnh tốc độ và đổi chiều. Thường dùng phương pháp đổi nối sao tam giác. Để điều chỉnh tốc độ cho thiết bị làm hàng, người ta điều chỉnh trực tiếp lượng dầu thuỷ lực qua van thuỷ lực hoặc van điện từ. Loại này tuy có nhược điểm truyền tải đi xa khó khăn, khi làm việc gây tiếng ồn lớn, hiệu suất không cao do tổn hao trên đường ống, gây ô nhiễm môi trường khi ống cũ, vỡ, làm việc không tốt ở nhiệt độ môi trường thấp, nhưng ưu điểm của hệ thống làm hàng thuỷ lực là kết cấu đơn giản, bền vững, ít chịu ảnh hưởng của nước biển, nhiệt độ môi trường, thích hợp đặt trên mặt boong. 8.3.2 HỆ THỐNG LÀM HÀNG ĐIỆN CƠ Động cơ thực hiện là động cơ điện một chiều hoặc xoay chiều. Các động cơ điện một chiều có ưu điểm là khả năng điều chỉnh tốc độ láng, khoảng điều chỉnh rộng song có nhược điểm là cấu tạo phức tạp, cần theo dõi bảo quản, bảo dưỡng thường xuyên, thiết bị điều khiển cồng kềnh. Tuy vậy, ở các tàu công trình như các tàu cuốc hoặc tàu cẩu lớn có yêu cầu điều chỉnh tốc độ rộng và láng người ta vẫn sử dụng động cơ điện một chiều. Để phát huy tối đa khả năng điều chỉnh tốc độ rộng và láng người ta dùng hệ thống MF-D hoặc các hệ thống điều khiển thyristor hoặc điều khiển biến tần. Các động cơ điện xoay chiều dùng cho trang thiết bị làm hàng thường là các động cơ không đồng bộ nhiều tốc độ. Thông dụng nhất là các động cơ KĐB 3 tốc độ có 3 cuộn dây độc lập. Số cặp cực của dây quấn stato ở tốc độ 2 - 3 thường là 2p = 8 và 2p = 4. Ngoài ra, ở Liên Xô và CHLB Đức 10
- còn chế tạo các động cơ KĐB tốc độ chậm với 2p = 12 và 2p = 6. Dây quấn tốc độ 1 được chế tạo với số cắp cực thay đổi từ 2p = 24 đến 2p = 40, một số hãng còn chế tạo các động cơ nhiều cặp cực 2p = 32 hay 2p = 40. Nói chung số cặp cực thường thay đổi từ 2p = 24 - 28. Đa số các động cơ 3 tốc độ được điề u khiể n theo nguyên tắ c mô men không đổi do đó cho phép s ử dụng để nâng hàng ở cả 3 t ốc đ ộ. Một số ít động cơ thực hiện theo nguyên tắ c công suấ t không đổi tốc độ 2 và 3. Nhược điểm của loại động cơ 3 tốc độ thứ hai này là chỉ cho phép nâng hàng không vượt quá một nửa tải trọng định mức ở tốc độ 3. Về kết cấu, các động cơ không đồng bộ 3 tốc độ được chia ra làm 2 loại: 1 hoặc 2 rôto. Đối với loại một rôto (MA∏ 612, MA∏ 622) hoặc (ABZd - 430 - a) 3 cuộn dây đều đặt trong rãnh stato. Cuộn dây có số cặp cực lớn nhất sẽ được đặt ở lớp trên cùng (gần rôto nhất). Ở MA∏ 622 tốc độ 2, 3 dùng chung một cuộn dây stato (chỉ thay đổi cách nối để có số cặp cực khác nhau). Đối với loại động cơ ba tốc độ 2 rôto, rôto và tương ứng là stato tốc độ thấp đặt phía xa hộp số, còn rôto và stato với hai cuộn dây độc lập có số cặp cực 2p = 8 và 2p = 4 được đặt ở đầu gần hộp số 1. Cuộn dây stato với 2p = 8 cũng đặt phía trên gần khe khí hơn. Đường kính ngoài stato tốc độ thấp thường lớn hơn đường kính stato tốc độ cao. Để đảm bảo toả nhiệt tốt khi công tác các rãnh toả nhiệt được chế tạo ra phía ngoài động cơ và ngoài cùng là lớp áo bảo vệ. Không khí làm mát sẽ được một quạt gió độc lập hoặc gắn đồng trục với động cơ thổi vào khe hở giữa rãnh toả nhiệt và lớp áo bảo vệ. Lối vào và ra của không khí làm mát được đóng kín và chỉ mở ra khi động cơ làm việc. Một tiếp điểm báo trạng thái của cửa gió được nối nối tiếp với rơ lê bảo vệ không để đảm bảo động cơ chỉ điều khiển được khi có gió làm mát lưu thông. ở một vài loại động cơ người ta dùng cảm biến áp lực hoặc tốc độ gió để giải quyết vấn đề trên. Phần lớn các động cơ 3 tốc độ trên đầu trục phía xa hộp số có gắn phanh điện từ dạng đĩa. Một vài loại trang bị phanh điện thuỷ lực, loại phanh này được gắn ở đầu trục nối với hộp số. Tất cả các động cơ 3 tốc độ cùng với quạt gió và phanh được chế tạo thành một cụm thống nhất. Dưới đây là cấu tạo phanh điện từ dạng đĩa được gắn trên phần lớn các động cơ không đồng bộ dùng cho cần cẩu hoặc tời hàng. 1 - Thân phanh 2 - Lõi thép phần động của phanh 11
- 3 - Các lò xo đặt rải quanh chu vi phanh 4 - Cuộn dây phanh 11 - Đĩa phanh 2 mặt có dán các tấm ma sát và gắn với trục động cơ thông qua khớp răng khế. Đĩa phanh quay cùng với động cơ và có thể trượt dọc theo trục 8 - Nắp Hình 8.3 Theo kết cấu trên, khi cuộn dây phanh có điện nó sẽ hút phần động, khe hở với má phanh tăng lên, động cơ sẽ quay tự do. Khi cuộn dây phanh mất điện, lò xo 3 đẩy phần động ép chặt đĩa phanh lại, động cơ bị phanh cứng. Trong kết cấu phanh cho phép trong trường hợp cần thiết có thể mở phanh bằng cách dùng khoá 10 của phanh ép các ốc 12 lên lõi động. Để giảm thời gian trả về của phanh và giữ khe hở tối thiểu giữa đĩa phanh và phần tĩnh ở thân phanh có các chốt hạn chế bằng vật liệu phi từ 5. Ốc 6 được dùng để kiểm tra khe hở giữa lõi thép và thân phanh đồng thời cũng để xả nước và cặn bẩn trong quá trình sử dụng. Một vài loại phanh, ví dụ MB 50 của hãng SIEMENS không dùng các tấm ma sát mà trên đĩa khoét các lỗ thủng, trong đó đặt các má ma sát. Động cơ quay cần và nâng cần cho cần cẩu tàu thuỷ thường dùng là động cơ KĐB hai tốc độ, có số cặp cực cuộn dây stato thay đổi được hoặc hai cuộn độc lập nhau. Kết cấu động cơ và phanh không có gì khác nhiều so với động cơ 3 tốc độ đã nói ở trên. 12
- Để bảo vệ quá nhiệt cho động cơ, các hãng sản xuất trang bị thêm cảm biến nhiệt độ đặt trong cuộn dây stato, nó sẽ tác động cắt điện vào động cơ khi nhiệt độ của động cơ quá cao. 8.3.3 - TỜI HÀNG HQ OR212 Loại tời hàng này do CHLB Đức sản xuất, trang bị trên các tàu như: Thái Bình, Tô Lịch, Sông Đuống. 13
- d1 R S b12 T e1 m13 d16 C16 d12 C16 d13 C15 d12 d13 C1 C12 d14 b13 f12 C16 d12 C1 C12 d13 C1 C12 e14 e15 b1 C14 C18 e16 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 C13 C15 f1 13 3 5 1 0 1 0 1 0 9 11 0 1 0 n1 3 1 1 1 013 2 03 2 05 2 1 1 09 2 01 2 1 2 1 3 3 3 3 3 0 C13 C14 C15 C14 01 1 2 3 d14 d13 d12 L1 L1 L1 C17 L1 d1 +- L2 L2 L2 L2 V C15 d17 Ua Va Wa Ub Vb Wb Uc Vc Wc UW C18 R1 e16 C23 R12 C12 C1 C12 C1 C17 C18 U V W d14 d12 d13 C1 Ub Vb Wb Wa Uc C16 d1 C18 C12 C13 d16 C14 d17 C15 M3 Va Vc M3 C17 Ua Wc S1 1.Các thông số chính: - Động cơ: KĐB 3 tốc độ, loại hQOR 212 28/8/4, 2p = 28/8/4, P đm 3,1/19/38kw - Uđm = 380v; fđm = 50 Hz 14
- - Iđm = 57/61/81A; nđm = 115/700/1415 v/p - Chế độ công tác ồ = 15/15/10%, cấp cách điện B. - Làm mát độc lập từ quạt gió riêng. - Quạt gió: PR9, 2 - 2, Pđm = 0,32 KW, Uđm = 380V - f = 50 Hz, n = 2700 v/p - Phanh điện từ: MB 51D, dòng hút : Ih = 4,8 A; Uh = 140 V - Dòng giữ: Ig = 1,4 A; Ug = 42 V. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như hình 8.4. Các phần tử trên sơ đồ: b11 : Tay điều khiển C15 : Công tắc tơ tốc độ 3 b12 : Cấp nguồn điều khiển/ dừng sự cố. C16 : Công tắc tơ quạt gió b13 : Tiếp điểm vị trí phanh C17 : Công tắc tơ phanh b1 : Tiếp điểm cửa gió (áp lực gió) e16 : Tiếp điểm rơ le nhiệt động c C11, C12 : Công tắc tơ đảo chiều. di : Các rơ le phụ C13 : Công tắc tơ tốc độ 1 Ci : Các công tắc tơ phụ C14 : Công tắc tơ tốc độ 2 S11 : Phanh điện từ 2. Nguyên lý hoạt động: Khi tay điều khiển ở vị trí 0, đóng b12, khởi động quạt gió. Công tắc tơ quạt gió C16 và rơ le bảo vệ 0 được cấp điện, quạt gió hoạt động. Khi có áp lực gió, tiếp điểm b1 đóng lại cấp nguồn cho rơ le d11. Rơ le d11 đóng tiếp điểm tự nuôi và đồng thời đóng tiếp điểm d11 cấp nguồn cho mạch điều khiển. Các công tắc tơ sau được cấp điện. C18: Công tắc tơ phụ của phanh đóng ngắn mạch R 11 để tăng dòng hút của phanh, đảm bảo phanh sẽ hút chắc chắn. C13: Công tắc tơ tốc độ 1 đóng. + Khi đưa tay điều khiển về tốc độ 1 phía nâng hoặc hạ, một trong các rơ le trung gian d12 (d13) có điện đóng tiếp điểm của chúng cấp nguồn cho công tắc tơ chọn chiều quay C11 (C12). Cuộn dây tốc độ 1 với 2p = 28 được cấp nguồn, đồng thời công tắc tơ phanh C17, cấp điện cho cuộn phanh S11. Động cơ làm việc ở tốc độ 1. Cuộn phanh hút tác động lên micro công tắc b13 làm tiếp điểm b13 mở ra, công tắc tơ phụ C18 mất điện mở tiếp điểm C18, đưa điện trở kinh tế R11 vào. Phanh làm việc với dòng giữ, Ig ≈ 1,4 A; 15
- Ug = 42 V. Đồng thời, tiếp điểm thường đóng C 18 đóng lại chuẩn bị cấp nguồn cho công tắc tơ tốc độ là C14 và C15. + Khi đưa tay điều khiển lên tốc độ 2, 3 sơ đồ hoạt động tương tự. Hệ thống điều khiển cũng đảm bảo các bước tăng tốc động cơ theo hàm thời gian, khi đưa nhanh tay điều khiển từ 0 đến tốc độ 3 hoặc từ tốc độ 3 chiều này sang tốc độ 3 chiều ngược lại. Thời gian hoạt động ở tốc độ 1 (2p = 28) là 0,16 s, xác định bởi thời gian hằng của phanh và của các công tắc tơ C18, C14. Thời gian tăng tốc ở tốc độ 2 (2p = 8) phụ thuộc vào thời gian trễ của rơ le thời gian d17 (0,5 s) và hằng số thời gian của C15. Khi đưa tay điều khiển từ tốc độ cao về 0 hoặc hướng ngược lại, hệ thống điều khiển đảm bảo động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh ở tốc độ 1 trong khoảng thời gian bằng thời gian trễ của d16 (0,25 s). Sau đó, phanh điện từ sẽ tác động, phanh động cơ lại. Xét trường hợp đưa tay điều khiển từ tốc độ 2 về 0. Lúc này, d12 (d13) mất điện, tuy vậy một trong hai công tắc tơ chiều quay C11 (C12) vẫn hút. Do C13 được cấp điện ngay khi đưa tay điều khiển về 0 nên động cơ làm việc ở tốc độ 1, xảy ra quá trình hãm tái sinh. Sau khi hết thời gian trễ của d16, tiếp điểm d16 mở làm công tắc tơ C11 (C12) mất điện, động cơ dừng dưới tác động của phanh điện từ. Phanh điện từ hoạt động trễ hơn hãm tái sinh do tụ điện trong mạch chỉnh lưu cấp nguồn cho C17 và hằng số thời gian của bản thân cuộn phanh. Điện trở phóng điện R12 có tác dụng giảm hằng số thời gian của phanh (còn ≈ 0,16 s). Nhờ micro công tắc báo vị trí má phanh, việc khởi động động cơ theo chiều ngược lại chỉ được bắt đầu khi động cơ đã dừng hẳn. Để bảo vệ động cơ khỏi bị quá nhiệt, trong dây quấn stato có đặt các cảm biến nhiệt (3 chiếc trong dây quấn tốc độ 1, 3 chiếc trong dây quấn tốc độ 2 và 3. Khi dây quấn stato ở tốc độ 2 hoặc 3 bị quá nhiệt, tiếp điểm f12 mở ra, rơ le d14 mất điện, tiếp điểm d14 trong mạch công tấc tơ C14 , C15 mở ra. Động cơ chỉ có thể làm việc ở tốc độ 1. Sau khi nhiệt độ dây quấn stato ở tốc độ 2, 3 giảm; d14 được cấp điện trở lại để động cơ có thể làm việc ở các tốc độ này. Nếu quá nhiệt xảy ra ở dây quấn tốc độ 1, tiếp điểm f 11 mở, d11 mất điện làm toàn bộ hệ thống điều khiển mất điện. Nhiệt độ hoạt động của cảm biến nhiệt trong động cơ loại hQOR 212 là 1700C. Ngoài ra, hệ thống còn có các bảo vệ sau: - Bảo vệ không (rơ le d11) 16
- - Bảo vệ ngắn mạch cho phanh, quạt gió, hệ thống điểu khiển: cầu chì e11. - Bảo vệ quá tải quạt gió e16. Mạch điểu khiển còn một số nhược điểm sau: - Khi chuyển từ tốc độ này sang tốc độ khác, xảy ra hiện tượng đồng thời cả 2 tốc độ đều được cấp nguồn. - Khi đưa tay điều khiển từ tốc độ 3 về 0, cuộn stato tốc độ 2 chỉ được cấp nguồn trong thời gian cực ngắn. Động cơ không làm việc ở tốc độ 2 trung gian mà về ngay tốc độ 1. 8.3.4.SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ NÂNG HÀNG CẦN CẨU K ∋ 26M: Động cơ KĐB 3 tốc độ loại MAΠ 612 6/12/24. Stato gồm 2 cuộn dây: cuộn độc lập 2p = 6; cuộn có cặp cực thay đổi 2p = 12/24. RS T F2 pp2 F1 3 2 1 K3 1 2 3 PT4 PT3 PT2 PT1 PH PH KB KDT K6 B KH H H pp1 K5 H H B H B B pp1 pp2 K4 T pp1 H K7 C1 pp1 C3 1C2 C2 C1 K8 C2 py1 C3 K11 py2 1C2 PT3 PT4 PT1 PT2 py1 C3 K9 py2 C2 cp p? BC C3 C1 C2 T py1 py2 pp2 1C2 1C2 C2 C3 pp1 p? py1 p pT B C1 py2 H Hình 8.4 1. Giới thiệu phần tử Phanh: phanh đẩy thuỷ lực. Sơ đồ nguyên lý như hình vẽ 8.4. Các phần tử trên sơ đồ: 17
- P: Động cơ C1, C2, C3: Công tắc tơ tốc độ 1, 2, 3 PT: Động cơ phanh PP1, PP2: Rơ le thời gian PH: Rơ le bảo vệ 0 PY1, PY2: Rơ le gia tốc B: Công tắc tơ chiều nân PT1, PT2, PT3, PT4: Rơ le nhiệt H: Công tắc tơ chiều hạ T: Công tắc tơ phanh 2. Nguyên lý hoạt động: Tay điều khiển để ở vị trí 0 đóng công tắc BY mạch điều khiển, nguồn cấp cho các rơ le gia tốc PY1, PY2 qua cầu chỉnh lưu BC. Tiếp điểm PY1, PY2 đóng, cấp nguồn cho rơ le trung gian PP2, rơ le này đóng tiếp điểm PP2 cấp nguồn cho rơ le bảo vệ 0 PH. Tiếp điểm PH đóng sẽ sun tiếp điểm tay điều khiển K3 và cấp nguồn cho mạch các công tắc tơ đảo chiều. Đồng thời, tiếp điểm PP2 cũng đóng chuẩn bị cấp nguồn cho công tắc tơ phanh T. Các tiếp điểm PY1, PY2 trong mạch cấp nguồn cho các công tắc tơ C2, 1C2, C3 và PÁ hoạt động, chuẩn bị sẵn sàng cho các công tắc tơ này. + Khi đưa tay điều khiển từ 0 sang 1 phía nâng: K4, K6, K7 đóng, K3 mở, tiếp điểm K6 cấp nguồn cho công tắc tơ đảo chiều phía nâng B. Đóng tiếp điểm động lực trong mạch động cơ về phía nâng hàng. Tiếp điểm phụ của B trong mạch rơ le PY1 mở nhưng tiếp điểm PY1 còn trễ thời gian cho nên mở chậm. K7 đóng cấp nguồn cho công tắc tơ cấp độ 1: C1, tiếp điểm phụ C1 đóng cấp lại nguồn cho PY1 qua tiếp điểm thường đóng H khi nó chưa kịp nhả ra. Tiếp điểm phụ thường đóng C1 cũng mở ra, không cho phép cấp nguồn cho công tắc tơ tốc độ 2, 3. Tiếp điểm động lực C1 đóng cấp điện cho động cơ. Đồng thời công tắc tơ phanh cũng được cấp nguồn qua tiếp điểm K4 và tiếp điểm phụ công tắc tơ chiều nâng B. Động cơ hoạt động ở tốc độ 1 nâng hàng. Dây quấn stato ở chế độ nối tam giác. + Khi đưa tay điều khiển sang tốc độ 2 nâng hàng, tiếp điểm tay điều khiển K8 đóng, K7 mở. Để đảm bảo chuyển nguồn từ C1 sang C2 1 cách liên tục giữ cho động cơ không bị ngắt điện khi chuyển tốc độ. K7, K8 cùng đóng trong một khoảng thời gian ngắn. Tiếp điểm phụ thường đóng C1 đóng lại chuẩn bị cấp nguồn cho công tắc tơ tốc độ C2, 1C2, tiếp điểm phụ trong mạch PY1 mở, cuộn dây rơ le PY1 mất điện. Sau 0,5s trễ, các tiếp điểm của nó sẽ đảo trạng thái so với trước đó. Tuy vậy, P P2 vẫn được cấp nguồn thông qua tiếp điểm phụ 1C2 và C2. 18
- Tiếp điểm phụ 1C2 và C2 cũng mở, cắt mạch cấp nguồn cho công tắc tơ tốc độ 1 và 3. Tiếp điểm động lực C2 và 1C2 đóng, cuộn dây stato được nối sao kép. Động cơ bắt đầu tăng tốc ở tốc độ 2. + Khi đưa tiếp tay điều khiển sang tốc độ 3 phía nâng hàng, tiếp điểm K11 đóng, K8 mở, công tắc tơ C2 và 1C2 mất điện, tiếp điểm phụ C2 đóng lại cấp nguồn cho công tắc tơ C3. (Trước đó, tiếp điểm PY1 đã đóng do cuộn hút PY1 mất điện) còn PP2 lại được cấp nguồn qua tiếp điểm phụ của C3. Đồng thời, các tiếp điểm phụ khác của C3 mở ra, tránh việc cấp nguồn cùng một lúc cho các tốc độ 1 và 2. Động cơ làm việc ở tốc độ 3. Đồng thời với công tắc tơ C3, công tắc tơ PÁ cũng được cấp nguồn. Tiếp điểm PÁ trong mạch rơ le PP1 đóng, rơ le PP1 hút, tiếp điểm PP1 trong mạch công tắc tơ đảo chiều "Hạ hàng" H mở, loại trừ khả năng đóng công tắc tơ H khi đưa tay điều khiển từ vị trí nâng sang vị trí hạ. + Khi đưa nhanh tay điều khiển từ 0 sang tốc độ 3 phía nâng các công tắc tơ sau sẽ lần lượt đóng: B, T, C1, C2, 1C2, C3. Động cơ sẽ tăng tốc lần lượt qua 3 cấp tốc độ. Thời gian tăng tốc ở tốc độ 1 là thời gian đóng của tiếp điểm K7, ở tốc độ 2 là thời gian đóng K8 và thời gian trễ của rơ le tăng tốc PY1 (0,5s). Tay điều khiển chỉ trượt qua K8 tới K11 do trước đó PY1 đang có điện, tiếp điểm PY1 cấp cho cuộn C2 sẽ giữ trạng thái đóng trong 0,5s. Tiếp điểm PY1 trong mạch cuộn C3 vẫn mở nên không cho cấp điện vào C3. Sau khi động cơ tăng tốc ở tốc độ 2 trong 0,5s, tiếp điểm này mới đóng trở lại cáp nguồn cho cuộn công tắc tơ C3 qua tiếp điểm K11 của tay điều khiển. + Khi đưa nhanh tay điểu khiển từ tốc độ 3 nâng hàng về 0 , dây quấn stato tốc độ 2 có số cặp cực là 12 được cấp nguồn trong khoảng 0,1s. Trong thời gian này, tốc độ động cơ giảm xuống đến tốc độ 2, sau đó động cơ mất điện. Động cơ sẽ dừng hẳn khi phanh điện từ hoạt động (sau 0,5s từ khi tiếp điểm tay điều khiển K4 mở). Thời gian từ khi động cơ mất điện đến khi phanh điện từ hoạt động là 0,4s. Cơ cấu nâng bị hãm do chính trọng lực của hàng. Để đảo chiều quay cơ cấu nâng hạ bằng cách đưa nhanh tay điều khiển từ vị trí 3 nâng hàng sang vị trí 3 hạ hàng. Giai đoạn đầu quá trình hoạt động của hệ thống như trên. Giai đoạn 2 dây quấn stato tốc độ 2 với 2p = 12 được cấp điện, nhưng với chiều quay hạ hàng. Hệ số trượt lúc này bằng 2, động cơ làm việc ở chế độ hãm ngược. Sau khi tốc độ động cơ giảm xuống bằng 0, động cơ sẽ khởi động theo chiều ngược lại đến tốc độ 2. Sau thời gian trễ của rơ le gia tốc PY2, công tắc tơ C2 và1C2 ngắt, công tắc tơ C3 đóng, động cơ tăng tốc và làm việc ở tốc độ 3 hạ hàng. 19
- + Khi đưa tay điều khiển từ vị trí 0 sang vị trí 3 chiều hạ hàng, quá trình hoạt động tương tự như khi đưa tay điều khiển từ 0 sang 3 phía nâng hàng. + Đảo chiều quay bằng cách đưa tay điều khiển từ vị trí 3 hạ hàng sang vị trí 3 nâng hàng, tiếp điểm tay điều khiển K5 - K9 mở, C3 và PÁ nhả, tiếp điểm PÁ ngắt nguồn nuôi rơ le PP1. Song công tắc tơ chiều hạ vẫn được cấp nguồn qua KH - PP1 - H - H - B - H. Tiếp điểm K4 vẫn đóng, công tắc tơ phanh T có điện. Công tắc tơ C2, 1C2 cũng được cấp nguồn qua tiếp điểm mở chậm PP1. Động cơ từ tốc độ 3 chuyển sang tốc độ 2 ở chế độ hãm tái sinh. Sau khi hết thời gian trễ của PP1, tiếp điểm PP1 mở cắt mạch nuôi công tắc tơ chiều hạ H, công tắc tơ chiều nâng lập tức được cấp nguồn qua tiếp điểm K6 tay điểu khiển: PY2 có điện không cho phép chạy tốc độ 3, còn PY1 mất điện nhưng tiếp điểm mở chậm PY1 vẫn đóng cấp nguồn cho C2, 1C2 qua tiếp điểm tay điều khiển K11. Động cơ chuyển sang chế độ hãm ngược. Khi tốc độ động cơ giảm tới 0, động cơ gia tốc tới tốc độ 2 theo chiều nâng hàng. Khi hết thời gian trễ của PY1, tiếp điểm PY1 mở chậm mở cắt công tắc tơ tốc độ 2, tiếp điểm PY1 đóng chậm đóng cấp điện cho công tắc tơ tốc độ 3 và rơ le PÁ. Động cơ sẽ gia tốc và làm việc ở tốc độ 3. 3. Ưu, nhược điểm của hệ thống: - Khi đưa tay điều khiển chậm từ vị trí 0 tới vị trí 3, động cơ sẽ lần lượt gia tốc qua 3 cấp tốc độ. - Khi đưa nhanh tay điều khiển, động cơ sẽ gia tốc từ tốc độ 2. - Đảo chiều động cơ bằng cách đưa nhanh tay điều khiển từ nâng sang hạ hoặc từ 3 nâng hàng về 0, xuất hiện thời điểm động cơ bị mất nguồn, động cơ làm việc ở chế độ hãm dẫn đến khó phanh động cơ bằng phanh điện từ nếu động cơ tăng tốc về phía hạ do tải trọng lớn của mã hàng. - Khi đảo chiều, động cơ từ hạ sang nâng động cơ cũng chỉ gia tốc từ tốc độ 2. 20