CHNG I: TNG QUAN V CU TRC1.1 Gii thiu chung1.1.1 Khi nim Cu trc
l mt loi my ph bin trong cc loi my nng vn chuyn. C nhim v dch chuyn
hng ha, vt t, thit b. L cu ni gia cc hng mc cng trnh sn xut ring
bit, gia cc phn xng ca nh my, gia cc bc trong qu trnh sn xutV d
trong cc cng bin cu trc bc d hng t tu bin xung kho bi hay vn chuyn
hng ha t kho bi xung tu. Trong nh my ma, cu trc c s dng bc xp nguyn
liu cho tng phn on. Trong nh my luyn kim, cu trc di chuyn cun thp,
phi thp hoc thng kim loi nng chy vo khun c1.1.2 Cu toNhn chung cc
loi cu trc hin nay c kt cu a dng, seri sau hon thin hn seri trc.
Chng tha mn c cng ngh lp rp v cng nh cng ngh bc xp di chuyn hng ha.
Thm na vi s pht trin ca tin hc, k thut iu khin t ng ha cc loi cu
trc hin nay tip tc c ci thin v nng sut v cht lng. Bin tn v cc thit
b iu khin c a vo trong qu trnh iu khin cng nhiu hn.V tnh a dng ca n
nn cu to ca cc loi cu trc cng rt khc nhau. Tuy nhin chng vn c nhng
c im v c cu chung nh : C cu nng - h vt: thit b nng h l loi my cng
tc dng thay i v tr i tng cng tc nh cc thit b nh mc treo hoc thit b
gin tip nh gu ngoc, nam chm in, bng, guC cu xe cu: cu to xe cu l mt
khung st hnh ch nht, c kt cu chu lc, gm mt dm chnh ch to bng thp t
cch nhau mt khong tng ng vi khong cch ca bnh xe con, bao quanh l mt
gin khung. Hai dm cu c lin kt c kh vi hai dm ngang to thnh mt khung
hnh ch nht trong mt phng ngang. Cc bnh xe ca cu trc c thit k trn dm
ngang ca khung cu trc cu trc c th chy dc xut nh xng d dng.C cu xe
con: l b phn chuyn ng trn ng ray xe cu. Trn c t c cu nng h v c cu
di chuyn cho xe con. Ty theo cng dng ca cu trc m xe con c mt, hai,
ba c cu nng h. Gm mt c cu nng chnh v mt, hai c cu nng ph. Xe con di
chuyn trn xe cu v xe cu di chuyn dc nh my s p ng c vic vn ti hng ha
theo yu cu cng ngh.1.1.3 Phn loi theo trng ti hng haCu trc c trng
ti nh: sc nng vn chuyn 1 n 1,5 tn. Cu trc c trng ti trung bnh: sc
nng vn chuyn t 10 n 30 tn. Cu trc c trng ti ln: sc nng vn chuyn t
30 tn n 80 tn. Cu trc c trng ti rt ln: sc nng vn chuyn t 80 tn n
1200 tn1.2 Yu cu cng nghThc t hin nay, phn ln mi trng lm vic ca cc
loi cu trc l khc nghit. C th cu trc phi m bo tn s ng ct ln, ch qu
xy ra nhanh khi m my, o chiu. Thm na iu kin thi tit nng m, khi bi,
v khi lng hng ha cn bc xp ln gy nh hng n cht lng vn hnh v cht lng
lu di ca cu trc.Do vy p ng c cc c im trn th i vi cc loi cu trc phi
tha mn cc yu cu cng ngh sau.1.2.1 Cn m bo tc nng chuyn vi ti nh mcy
l iu kin nh hng n nng cao nng sut nng chuyn hng ha, a li hiu qu
kinh t tt nht cho s hot ng ca cu trc. Nu tc thit k qu thp dn n nng
sut thp, hiu qu kinh t thp. Nu tc thit k qu cao s cn thit k c kh i
hi kch thc trng lng ln hoc thit b c kh t tin dn n chi ph ch to cao.
Nu tc thit k ti u ca cu trc c th m bo yu cu v thi gian o chiu, thi
gian hm, lm vic lin tc trong ch qu , gia tc v git tha mn yu cu.
Thng thng tc chuyn ng bc xp hng ha ch nh mc nm trong phm vi (0,2 1
m/s) hay (12-60 m/pht).1.2.2 Cc phn t cu thnh c tin cy, d dng thay
th.y l yu cu cn thit m bo cho qu trnh hot ng lin tc ca cu trc nht l
i vi cc cu trc thng xuyn lm vic trong mi trng qu ti.1.2.3 H s cos
caoThng thng h thng truyn ng in ca cu trc khng ch s dng ht cng sut,
h s ti thng khong 0,3 n 0,4. Do vy khi chn cc ng c truyn ng ta phi
chn h thng c h thng cos cao, n nh cho phm vi rng, lm vic tin
cy.1.2.4 m bo an ton trong vn ti hng ha.y l mt yu cu quan trng
trong yu cu cng ngh ca cu trc. thc hin iu th cc b truyn ng phi c
quy trnh an ton cho cng tc vn hnh v iu khin trong qu trnh hot
ng.1.2.5 S iu khin cho tng ng c ring bit v c lp.Nh ta bit cu trc
chung ca cu trc gm c c cu nng h vt, c cu xe cu, c cu xe con. thun
li cho qu trnh iu khin v sa cha, thay th thit b cn s dng ring bit s
iu khin cho tng ng c ring bit.1.2.6 m bo h hng ha tc thp.Do mi trng
lm vic ca cu trc l thng xuyn nng - h vi ti trng ln. Khi h hng ha lc
tc ng ln c cu nng h vt ngoi ti trng cn c trng lc. V vy m bo an ton
cho hng ha v c cu cu trc yu cu phi h hng tc thp.1.3 Phn tch c cu
nng h.1.3.1 c im chung, cc yu cu cng ngh ca c cu nng hTrong khun kh
ny n ch tp chung thit k truyn ng ring cho c cu nng h. a ra phng n
hp l cho c cu, trc ht ta phi i phn tch c th yu cu cng ngh ca c cu
nng h cu trc.Th nht, v yu cu v ngun v trang b in: ngun in s dng cho
c cu c th l ngun xoay chiu ly t li in quc gia, hoc my pht in cp
ngun cho c cu. m bo cp ngun lin tc khi c cu hot ng. in p chiu sng
khng vt qu 220V. Kh c in v trang b in trong c cu nng h tun theo yu
cu cng ngh ca cu trc.Th hai, v cc loi ph ti:c im chung ca c cu
truyn ng nng h l lm vic trong ch ngn hn lp li, c s ln (tn s) ng in
ln.Th ba, v yu cu o chiu quay: ng c phi c kh nng o chiu quay, c
momen thay i theo t trng r rt. Theo kho st thc t khi c cu khng c ti
trng (khng ti) momen ng c khng vt qu 15-20% Mm. Tuy nhin i vi c cu
nng h cu trc ngom ln ti 50% Mm.Th t, yu cu v khi ng v hm: qu trnh
tng tc v gim tc phi m, chng git, chng rung. c bit vi thang my, v
thang chuyn ch khch. m bo yu cu cng ngh, bn c kh cho thit b, tha mn
yu cu tt nht ca khch hng. Momen khi ng c cu phi nh hn khong 0,2m/s
m bo khng git t cp. Ngoi ra m bo dng my chnh xc, i hi ng c tnh c
thp, c nhiu c tnh trung gian m hm my m.Th nm, phm vi iu chnh khng
ln: cc c cu thng thng D 3:1, cu trc lp rp D 10:1. chnh xc iu chnh
khng yu cu cao, thng thng khong 5%.Th su, yu cu m bo an ton khi gp
s c: cc b phn chuyn ng phi c thanh hm in t, gi cht cc trc khi mt
in. C cc cng tc hnh trnh hn ch chuyn ng ca c cu khi chng i n v tr
gii hn. 1.3.2 Kho st ph tiTrng thi lm vic c cu ph thuc vo momen
quay do ng c sinh ra v momem cn tnh ca ph ti quyt nh. Hnh 1.1 c tnh
c ca c cu nng h.Da vo c tnh c ca c cu ta nhn thy. Momen lun lun
khng i v ln v chiu. Ngha l momen khng ph thuc vo chiu quay ca ng c.
Momen ca c cu l do trng lc ca ti gy ra. Khi nng c ti v c ti momen
ng c gy chuyn ng, momen th nng l monmen cn. Khi h c ti momen ng c l
momen hm, momen th nng gy chuyn ng. H khng ti, trng lng mc cu khng
th b li ma st do truyn ng ca c cu c hai momen u gy chuyn ng.Ph ti
ca c cu c th nng t gi tr nh (nng hoc h mc cu khng ti) n gi tr rt ln
(nng - h c ti). V vy mi giai on ng c phi iu chnh gi tr my pht ph hp
vi c tnh ti.1.3.3 Ch lm vic ca ng c truyn ng
Hnh 1.2. Trng thi lm vic ca ng c truyn ng cu trc. gc phn t th
nht:My in lm vic ch ng c (ng 1) :M = Mc + MmVi:M-momen do ng c sinh
raMc-momen cn do ti trng gy raMms-momen cn do ma st gy rai vi ng c
nng h lm vic ch nng hng, cn i vi ng c di chuyn lm vic ch chy tin.
gc phn t th II:My in lm vic ch my pht. i vi c cu di chuyn, ng 1 thc
hin hm ti sinh khi c ngoi lc tc dng cng chiu vi chuyn ng ca c cu.
gc phn t th III:My in lm vic ch ng c. i vi c cu di chuyn tng ng vi
chy li. Cn i vi c cu nng h: Mc < Mm; M = Mms - McCh ny c gi l ch
h ng lc. gc phn t th IV:My in lm vic ch my pht. i vi c cu nng h: Mc
> Mms; M = Mc MmsHng s c h do ti trng ca n. Cn ng c ng in nng hm
tc h hng. Lc ny ng c lm vic ch hm ngc (ng 2 ).Khi thc hin h ng lc,
ng c lm vic ch hm ti sinh (my pht ) vi tc h ln hn tc ng b (ng 3
).
33
CHNG II: TNH TON THIT B V LA CHN PHNG N TRUYN NG 2.1 Phng n
truyn ng2.1.1 H truyn ng thyristor ng c (T-)Nguyn tc xy dng h T c
hai cch nh sau: Gi nguyn dng in phn ng v o chiu dng kch t ca ng c.
Gi nguyn dng in kch t v o chiu dng phn ng ca ng c.Thng thng vi c cu
cu trc trc y ngi ta hay dng b bin i thyristor l cu 3 pha i xng, c 2
b iu khin ring. ng c mt chiu kch t c lp. Hnh 2.1 S chnh lu cu 3
pha.S cu chnh lu 3 pha gm 6 thyristor, chia lm 2 nhm. Nhm catot
chung T1, T3, T5. Nhm anot chung T4, T6, T2.Ti bt k thi im no cng c
mt diode nhm trn dn vi mt diode nhm di. Trong mt chu k ca in p xoay
chiu, in p ra U s hnh thnh t 6 on in p dy ca ngun xoay chiu. in p
nhn c trn ti:
in p ngc ln nht trn van:
Dng trung bnh chy qua cc van: u im: S dng mt lng t thit b iu
khin, gim trng lng, khng gian chim ch trong nh my sn xut.Cht lng iu
chnh nng cao v s xung p trong mt chu k ln.s dng ng c mt chiu kt hp
b chnh lu h truyn ng c kh nng iu chnh tc trong phm vi rng. Nhc
im:Gi thnh h thng cao. ng c mt chiu cp ngun mt chiu ring. H thng iu
khin chnh lu phc tp, kh thao tc.2.1.2 H truyn ng ng c khng ng b -
bin tn (IM-BT)
Hnh 2.2 H truyn ng ng c khng ng b - bin tnNgun in xoay chiu 3
pha c chnh lu v b lc (b lc ngun, b lc ngun mt chiu) lc thnh ngun mt
chiu bng phng. Cng on ny c th c thc hin bng b chnh lu cu diode v t
in. Nh vy, h s cos khng ph thuc vo cht lng li v c gi tr t nht bng
0,96. Tip n qua b nghch lu, in p mt chiu c bin i thnh in p 3 pha
xoay chiu i xng. Cng ngh hin nay, ch yu s dng cc van IGBT (
transistor lng cc c cng cch ly). in p c iu chnh bng phng php iu ch
rng xung PWM. in p xoay chiu 3 pha i xng c cp ngun cho ng c khng ng
b.u im:S dng ng c khng ng b s cho phm vi iu chnh tc ln. C trn iu
chnh cao, gim c git trong qu trnh lm vic ca cu trc. Gi thnh ng c r,
ph bin, phm vi cng sut rng. Cc thit b c s dng trong h truyn ng nh
IGBT, in tr, t chng nhiu l thit b hin i hoc ang c s dng ph bin
trong cc ngnh cng nghip. Vic thay th thit b khi gp hng hc s n gin
hn.Mc t ng ha cao, c th thc hin vic kt ni mng trong nh my, iu khin
t xa mt cch d dng. Thit b iu khin tng i gn nh, d di chuyn trong qu
trnh lm vic. S lng cng tc t, rle nh nn tin cy ca h thng cao. D dng
trang b thit b bo li, bo ng, bo v nhm m bo an ton cho thit b v ngi
vn hnh. Thm na c th tn dng ngun li ba pha sn c, tng thm tin li ca h
thng.Nhc im: Vn u t ln v yu cu ngi vn hnh c trnh nht nh. 2.1.3 La
chn phng n truyn ngDa vo kt qu bng so snh u, nhc im ca cc phng n
truyn ng. Trong phm vi n ny, ta chn h truyn ng ng c khng ng kt hp
bin tn ( IM/BT). 2.2 Tnh ton, kim nghim, la chn ng c2.2.1 Xy dng
cng thc tnh tonC cu nng h trong cu trc trong trng thi ng v tnh u
chu lc v cc tc ng. thit k v la chn vt liu m bo h lm vic n nh bn vng
ta cn tnh ton chi tit cc lc momen. Mi c cu ca cu trc u c cu thnh t
4 phn t : b phn chp hnh, b truyn, h truyn ng v phanh lm vic ch ngn
hn lp li.Ph ti tnh khi nngMomen ca c cu khi nng(N.m) [2.1]Vi : ti
trng nng nh mc ca ti (kg): ti trng nh mc ca mc (kg) : t s truyn :
hiu sut c cu c ti: hiu sut c cu khi khng ti bn knh h s tang nng (m)
u: bi s h s rng rc momen nng c tiMomen c cu khi nng khng ti:
[2.2]
Cng sut ng c cn thit nng vt: Pn = [2.3]
Cng sut ng c pht ra khi nng khng ti: Pno = [2.4]Ph ti tnh khi h
tiPh ti tnh khi h ti: c hai ch h ti (h ng lc v h hm). H ng lc c thc
hin khi ti trng nh. My in lm vic ch ng c do momen ti trng khng thng
ni ma st c cu. H hm thc hin khi ti trng ln, my in phi lm vic ch hm
h ti trng vi tc n nh (chuyn ng khng c gia tc). Gi momen trn trc ng
c khng tnh tn tht l [2.5]Khi h ti nng lng ng c c chuyn sang c cu
truyn ng nn[2.6] Trong : momen khi h ti tn tht momen khi c cu truyn
nghiu sut ca c cu khi h ti; h ng lcTnh Coi tn tht c cu hai ch nng
ti v h ti nh nhau th:
Do [2.7] Mt khc Vy Momen h c ti: Mh= [2.8] Momen h khng ti: Mho
= [2.9] Cng sut ng c khi h c ti v khng ti:
Ph= [2.10]
Pho= [2.11] Nht xt:i vi ti trng c hiu sut c cu tng i ln c ,
>0. C ngha l momen ng c ngc chiu vi momen ph ti. ng c lm vic ch
h hm. Khi ti trng tng i nh ( c Mc maxVy, ng c chn tha mn iu kin qu
ti v momen.+ Kim nghim v momen khi ng ca ng c:Mc m my = 2Mc max =
2.1003,9= 2007,8( N.m )Ta c: Mkd = 2.Mc = 2. 24413 = 48826 (N.m)
> Mc m my.ng c trn chn tha mn yu cu.2.3 La chn bin tnBin tn l cc
b thit b bin i dng in xoay chiu ny thnh dng in xoay chiu khc tn s
khc. C 2 loi bin tn ph bin l bin tn trc tip v bin tn gin tip.Bin tn
trc tip: l b bin tn bin i trc tip tn s thnh tn s nn c hiu sut cao.
Tuy nhin thay i tn s phc tp v ph thuc vo tn s u im: mch ch dung
thyristor thng thng, qu trnh chuyn mch theo in p li. B bin tn khng
thng qua khu trung gian mt chiu nn hiu sut rt cao. Kh nng lm vic tn
s s thp ngay c khi xy ra s c. Thng s dng cho di cng sut ln ln n hng
MW.Nhc im: s dng nhiu van bn dn nn iu khin phc tp. H s cng sut thp.
Trong thc t, t s dng bin tn trc tip. Nn ta s dng bin tn gin tip cho
c cu nng h cu trc.Bin tn gin tip: l b bin i bin ngun p hoc dng in
xoay chiu c tn s bng b chnh lu thnh mt chiu. Qua b lc ri bin i thnh
ngun p hoc dng xoay chiu c tn s bng cch s dng b nghch lu. Bin tn
gin tip c 2 loi: bin tn ngun dng v bin tn ngun p.Bin tn ngun dng:
khu trung gian l cun khng , thc hin chc nng ngun dng cho b nghch
lu.u im: c kh nng tr nng lng v li, khng s ch ngn mch v dng in mt
chiu c gi khng i, ph hp vi di cng sut ln trn 100 KW. Nhc im: hiu
sut km di cng sut nh. Cng knh v c cun khnh. H s cng sut thp v ph
thuc vo ti nht khi ti nh. Do vi ng dng c cu nng h cu trc ch c cng
sut 16 KW bin tn gin tip ngun dng khng ph hp. Hnh 2.4 Bin tn ngun
dngBin tn ngun p: khu trung gian mt chiu l t C, thc hin chc nng
ngun p cho b nghch lu. Hnh 2.5 Bin tn ngun p u im: ph hp vi ti nh,
di 30kW. H s cng sut ca mch ln (1). Hnh dng v bin in p ra khng ph
thuc ti, dng in cho ti quy nh. C th p dng k thut PWM gim tn hao do
sng hi bc cao, kh p mch momen.Nhc im: khng tr nng lng c v li. Mun
tr nng lng c v li phi mc song song vi khu chnh lu ngc vi khu chnh
lu ban u hoc dung bin tn 4 gc phn t. Trong n ny cng sut s dng khng
ln (16 KW) nn khng tr nng lng v li trong qu trnh hm ti sinh m dng
in tr hm.Kt lun: s dng bin tn nghch lu ngun p chnh lu diode v in tr
hm Hnh 2.6 Cu trc mch lc ca bin tn2.3.1 Tnh ton cc thng s ca bin tn
Tnh ton cc thng s dn sutT cng thc P = Cos I = = ATnh ton thng s
diode chnh lui vi phng php iu khin PWM c h s iu ch cao nht m=1, to
c in p nh mc ta phi s dng ngun t chnh lu:
Nh vy in p pha u vo ca mi chnh lu cu 6 xung :
T cng thc (3.2) ta tnh c :
n gin cho vic tnh ton ta gi s hiu sut chnh lu v nghch lu l 100%.
Tt nhin i vi gi s ny, gi tr dng in trung bnh i qua cc mch van s nh
so hn vi thc t. khc phc tnh trng ny, phi nhn h s d tr cao b p sai s
trong qu trnh tnh ton. Ring vi nghch lu do thnh phn sng in p ra bc
1 chim 90% nn ta coi thnh phn in p ra ca n ch l sng iu ha bc 1.
Theo cng thc 3.1 ta c V. Ta tnh c dng :
in p ngc ln nht t ln it, ta c in p pha u vo mi chnh lu l
Chn h s d tr in p ta phi chn it c ch s in p tha mn:
Dng c tnh theo cng thc Dng trung bnh i qua van:
V ti c dng in ln, s pht nhit trn van mnh, thng phi gim dng qua
n. Nn ta chn h s d tr . AChn van cho mch chnh lu: da theo kt qu tnh
ton dng trung bnh i qua van v in p ngc, tra bng ta tra bng ph lc it
lc do Ty u ch to ti liu tham kho Bng tra cu linh kin in t cng sut
ca thy Phm Quc Hi ta chn c van c thng s nh sau:Tn diode D225N.Dng
in nh mc ti a cho php = 400A.Gi tr trung bnh ca dng in cho php chy
qua van do iu kin chun tng ng vi nhit ca v van .Gi tr cc i ca in p
cho php t trn diode in p ngng c tnh VA ca diodein tr ng trong c tnh
VA ca diode Nhit tr xc lp ca diode Nhit ti a trong min qu tinh th
bn dn Tnh chn van IGBT
Hnh 2.7 Van IGBT loi nDa theo lut iu khin ca SVM h s iu khin m =
0,908.Ta c th gii hn dng khi ng ca ng c khng vt qua 2,5 ln dng nh
mc. Dng hiu dng ln nht qua van.=2,5.258 = 645 AVan nghch lu lm mt
tn nhit nhm, chn h s d tr dng Suy ra dng collector ca van phi chu
ng c dng : in p cc i cho php t ln IGBT tha mn= = = 913,58 VTrong :
in p ra yu cu trn ti. h s d tr in p. Vi 1,7N s mc ca b nghch lu. Vi
N=2Trn c s ta tra bng ph lc IGBT trong ti liu Bng tra cu linh kin
in t cng sut ca thy Phm Quc Hi ta chn c it nh sau: K hiu:
FD1200R17KF6Dng ti a: 1200 (A)in p ngc ti a: 1700 (V)Tnh chn diode
ngc Dng in trn diot song song ngc ca IGBT ph thuc nhiu yu t nh dng
in pha ca ti yu cu, gc lch pha gia dng in v in pTuy nhin ta c th
tnh gn ng n bng dng in pha trn ti hay chnh l bng dng qua
tranzitor:= 64 A.in p trn diode song song ngc vi IGBT chnh bng
:
Tn diode D448N.Dng in nh mc ti a cho php = 710A.Gi tr trung bnh
ca dng in cho php chy qua van do iu kin chun tng ng vi nhit ca v
van .Gi tr cc i ca in p cho php t trn diode in p ngng c tnh VA ca
diodein tr ng trong c tnh VA ca diode Nhit tr xc lp ca diode Nhit
ti a trong min qu tinh th bn dn Chn t CTa chn t C c gi tr cng ln
cng tt. Ta chn t C c in dung l 0,05F.Chn in tr hm Hnh 2.8 in tr
hmKhi ng nng ng c KB cn gii thot chuyn v mch mt chiu qua diode ngc
lm cho in p s dng cao. Dng tranzitor v in tr ng ct theo tn s nht nh
s bin ng nng d tha thnh nhit nng t nng in tr. Hm ti sinh nhiu nht
khi h khng ti hoc nng khng ti. Gi tr cng sut hm lc ln nht bng 22kW.
in p l U = 621. Vy Dng qua van: Tnh ton bo v qu nhit cho cc vanC 4
loi pht nhit trn cc van bn dn l: - Pht nhit trong trng thi dn dng
ca van. Khi van dn, do c st p trn cc pha nn cng sut to nhit trn van
s bng dng i qua van nhn vi st p trn van. - Pht nhit trong trng thi
khng dn dng ca van. Khi van khng dn dng th qua van c dng in r. Do
trn van s c mt lng cng sut to nhit l bng in p ngc nhn vi dng r. -
Pht nhit trong trng thi qu ca van. C khi van tt v van dn th u c to
nhit. Khi van ang dn dng m chuyn sang trng thi tt th dng in gim t t
v 0. Trong khi th in p li tng dn t gi tr in p st p ln gi tr in p
ngc. Do , n cng gy ra mt lng cng sut to nhit ng k. V trong qu trnh
ngc li th cng tng t nh vy. - Pht nhit trong qu trnh pht xung m van
(Ch i vi nhng van iu khin c). Khi pht xung m van th cng lm nng cc
iu khin. Tuy nhin, trong 4 loi pht nhit cho van ny th loi hnh pht
nhit u tin l ln nht. Do , trong qu trnh thit k ta ch cn quan tm n
loi hnh pht nhit ny.* Tnh ton bo v qu nhit cho diode mch nghch lu.
Tn tht cng sut trn mi van:0,7.450 = 315 WTrong : l tn hao cng sut W
Dng trung bnh i vi v St p cc i: = 0, 7V.Ta chn nhit mi trng l =42C,
nhit lm vic trn cnh tn nhit l =122C.-= 122- 42=80 l chnh lch nhit
so vi mi trng l h s ta nhit ilu bc x W/Do ta c din tch tn nhit loi
10 cnh c kch thc mi cnh l 20x20
Din tch b mt ta nhit: Chn cnh tn nhit loi 10 cnh c kch thc mi
cnh l: 20x20
CHNG III: THIT K B IU KHIN3.1 Phng php iu khin ng c khng ng
b3.1.1 Gii thiu chung v ng c khng ng bng c khng ng b 3 pha l my in
xoay chiu, lm vic theo nguyn l cm ng in t, c tc ca rotor khc vi tc
t trng quay trong my. y l loi ng c c dng rng ri trong thc t sn xut.
ng c khng ng b 3 pha c cu to gm 2 phn chnh l phn tnh (stato) v phn
quay (rotor). Stato gm 3 cun dy t lch nhau trong khng gian. Rotor c
phn lm 2 loi chnh l rotor lng sc v rotor dy qun. Rotor dy qun l kiu
rotor c dy qun ging stato, dy qun rotor c t vo cc rnh ca li st
rotor. Cn rotor lng sc th khng dng dy qun m dng cc thanh dn bng ng
hay nhm, cc thanh dn ny c ni ngn mch vi nhau mi u bng vng ngn mch.
u im ni bt ca ng c khng ng b 3 pha l cu to n gin, c bit l ng c
rotor lng sc, so vi ng c mt chiu th gi thnh h, vn hnh tin cy, chc
chn. Ngoi ra ng c khng ng b 3 pha c th dng trc tip li in xoay chiu
3 pha nn khng cn b bin i km theo. Tuy nhin vic iu chnh tc v khng ch
cc qu trnh qu ca ng c khng ng b rt phc tp v kh khn.3.1.2 S thay th
ca ng c khng ng bCoi thng s ca ng c khng i, ngha l khng ph thuc vo
tn s, nhit , dng in rotor, mch t ha khng bo ha. Ba pha ng c l i
xng, khe h khng kh ng u. B qua cc tn tht ma st, tn tht trong li
thp. V vy in khng X1, X2 l hng s. Dng in t ha khng ph thuc vo ti m
ch ph thuc vo in p t stato ca ng c. in p li hon ton i xng 3 pha v
dng sin.
Hnh 3.1 a) S thay th ca ng c khng ng b b) c tnh c ca ng c khng
ng b
Trong : : tr s hiu dng ca in p pha Stato.: dng in stato, dng in
roto quy i v stato, dng in t ha.: in khnh mch t ha, in khng tn
stato; dng in t ha.Phng trnh in p cung cp cho ng c:= E+ I ( : in p
li in cp cho ng c.E: sc in ng cm ng trong dy qun stato.: in tr pha
dy qun stato.: in cm cm t dy qun stato.: tc gc ca li in. trt tnh
theo cng thc : s = ; Phng trnh c tnh c: M = 3.2 iu khin vecto FOC
cho ng c khng ng b3.2.1 Tng quan chung v phng php iu khin vector
FOC cho ng c khng ng biu khin iu khin vect hay cn l iu khin nh hng
theo t trng, c th p ng cc yu cu iu chnh trong ch tnh v ng. Nguyn l
iu khin vect da trn tng iu khin vect ng c khng ng b tng t nh iu
khin ng c mt chiu. Phng php ny p ng c yu cu iu chnh ca h thng trong
qu trnh qu cng nh cht lng iu khin ti u mmen. Vic iu khin vect da
trn nh hng vect t thng rto c th cho php iu khin tch ri hai thnh phn
dng stator, t c th iu khin c lp t thng v mmen ng c. Knh iu khin
mmen thng gm mt mch vng iu chnh tc v mt mch vng iu chnh thnh phn
dng in sinh mmen. Knh iu khin t thng thng gm mt mch vng iu chnh dng
in sinh t thng. Do h thng truyn ng in ng c khng ng b c th to c cc c
tnh tnh v ng cao, so snh c vi ng c mt chiu.Phng php iu khin c bin v
v tr pha ca vecto dng in (in p) gip to c h thng iu chnh t thng hon
ho m khng cn s dng cm bin t thng ng c. Sau y, chng ta s cng tm hiu
v phng php iu khin vector cho ng c khng ng b.ng c khng ng b ba pha
c cc pha trong khng gian nh hnh v. Hnh 3.2 S mt ct ngang ca ca ng c
khng ng bPhng trnh in p stato: + Vi Trn mt ct ngang c hc ng c khng
ng b ta thit lp h ta phc vi trc thc i qua trc cun dy pha A ca ng c.
Ta c th xy dng vector khng gian cho in p stato. (t) = (t) = (t) l
vector c module khng i quay quanh trn mt phng phc vi tc gc . V to
vi trc thc (trc cun dy pha A) mt gc Cc i lng ca tng pha nh in p trn
tng pha, dng roto, dng stato, t thng roto, t thng stato u c th biu
din thnh vector khng gian nh in p stato. Bng cch biu din ln h ta c
nh stato. Ta chn trc thc t ln pha A, trc o vung gc vi trc thc v pha
gn pha B. Hnh 3.3 H ta c nh stato Cng thc tnh ton in p cc pha ca ng
c khng ng b 3 pha.
Suy raH ta t thng roto d-qTrong ch xc lp vecto t thng roto quay
ng b vi t trng quay stato, nu ta chn vecto ny trng vi trc d ca h
thng ta quay ng b th ta c hnh sau: Hnh 3.4 H ta t thng d qTrong hnh
trn, ch xc lp th v tt c cc vecto u quay ng b vi h trc ta nn gc l
hng s v do cc thnh phn ca dng in chiu ln h trc cng l 1 chiu (bin
thin rt chm). y l mt li th rt ln ca phng php ny c th d dng tng hp
cc b iu chnh kiu v hng theo hnh chiu ca vecto dng in. Vi trc d trng
vi vecto t thng roto nn: =; trng vi = thnh phn dng in sinh ra t
thng roto.;Phng trnh in t: M = Phng trnh ng lc hc M - u im ca h ta
dq:Nu ta gi c bin vecto t thng roto khng i (bng cc b iu chnh cn
thit) th momen ng c s t l thun vi thnh phn dng in stato chiu ln trc
q: isq do o ta gi thnh phn dng in ny l thnh phn dng in sinh momen.
Nn phng php ny c gi l phng php iu khin ta t thng roto. Phng php iu
khin ging vi iu khin ng c mt chiu gi isd khng i (tng ng vi khng i),
sau o iu khin isq (tng ng vi iu khin I). Trong qu trnh xc lp cc gi
tr ny gn nh khng i.3.2.2 M hnh ng c trn h ta dq
Ta c :; ;
;
Thay vo cng thc momen in t:
Ta c:
Trong h ta d-q, v . Ta suy ra phng trnh momen in t:
Bng vic gi nguyn bin vector t thng khng i (Trng hp trn t bng 0)
th momen ng c t l thun vi thnh phn dng in stator chiu ln trc q.
Phng php trn c gi l iu khin vector ta t thng roto (Field Oriented
Control - FOC).a. Xy dng phng trnh in Ta c phng trnh in tng qut
trong h ta xyz
Chuyn sang h ta dq:
Stator: Rotor: Ta thy: Thnh phn cui cng trong cc phng trnh trn l
nhng thnh phn tng tc gia trc v nh hng ln nhau gia d v q (thnh phn
xen knh). Sau ny, kh cc thnh phn cho ny ngi ta s dng b tch knh
(decoupling) kh chng.b. Xy dng phng trnh in t
Stator Rotor: + Thay h phng trnh (3),(4) vo h phng trnh (1),(2),
ta c:
+ a v trn trc stator:
Ta c: HPT(5) Trong phng trnh trn : Hai thnh phn u tng ng vi phng
trnh in trong ng c mt chiu, hai thnh phn sau s c kh i nh b
decoupling. Do vy, phng trnh in s dng v s l:
Trong : c. Xy dng phng trnh ng hc
Hnh 3.5 S khi h iu khin vc t gin tip FOC3.3 Phng php iu khin
vector trc tip v gin tipKhi chuyn h ta sang h ta dq ta cn quan tm
gc quay ca trc dq so vi trc ca th stato gc : Da vo phng php tnh ta
c th chia phng php iu khin khin vector thnh hai phng php: iu khin
trc tip v gin tip.3.3.1 Phng php iu khin vector trc tip S dng tn
hiu o tnh ton t thng rto trong h ta ( c lng t thng).
Hnh 3.6. S nguyn l iu khin vc t trc tip.Phng php ny c u im l
chnh xc ca khng ph thuc vo l tham s kh xc nh chnh xc v thay i trong
qu trnh hot ng. Tuy nhin phng php ny tnh ton kh phc tp v c vn khi
khi ng. Trong cng nghip hin nay hu ht s dng phng php gin tip, mt s
ng dng nng cao th s dng phng php trc tip.3.3.2 Phng php iu khin
vector gin tip
Hnh3.7 S nguyn l iu khin vc t gin tip Trong phng php iu khin vc
t gin tip gc c tnh t gi tr ca cm bin tc v cc gi tr t . T hai gi tr
dng in ny ta tnh c theo cng thc 4.19.
Vi hng s thi gian in ca rto.Ly cng vi gi tr ta c v ra c :
Nhn xt: Phng php iu khin vc t gin tip d thc hin hn iu khin vc t
trc tip nn c ng dng nhiu trong cng nghip. Tuy nhin chnh xc ca n li
ph thuc vo in tr ca rto m li ph thuc vo iu kin lm vic ( nhit ). khc
phc nhc im ny ta c th cp nht gi tr trong qu trnh lm vic ca h truyn
ng.
CHNG IV M PHNG CNG NGH TRN MATLAP4.1 Thng s ng c m phngCng sut
160 KW. in p 400V. Tn s 50Hz. = 0,01379; = 0,000152; = 0,0079
+0,000152 = 8,25. 10 ^-3 = 0,0079 +0,000152 = 78,25. 10 ^-3 Hng s
thi gian in t ca phn ng ng c: Vy Xc nh dng vng nh mc ch xc lp
4.2 Xy dng cu trc hai mch vng iu khin
Gii hai phng trnh trn ta c: 4.2.1 Tng hp b iu chnh S h thng:
Hm truyn t gia dng in v in p ca ng c:
Vi =
Hm truyn t ca bin tn: . ly bng 0,001s
c tnh nh sau:
Hm truyn t ca cm bin: . ly bng 0.0001s
c tnh nh sau:
Thay v iu khin dng in u ra, ta c th iu khin tn hiu in p o v
B qua hng s thi gian b l , h kn c xp x thnh:
i tng l khu qun tnh bc hai. S dng tiu chun ti u ln, h kn s c dng
hm truyn chun bc 2.
h kn c dng hm truyn chun bc 2 th:
(2.1)
Nu chn b iu khin PI: (2.2), ta c th b c hng s thi gian ln ca i
tng khi chn . Chn (2.1) c dng PI v h xc lp nhanh. ng nht h s ca
(2.1) v (2.2), ta c
4.2.2 Tng hp b iu chnh S h thng:
Hm truyn ng c v bin tn ca mch vng dng in ging vi mch vng dng
in
Hng s thi gian ca cm bin vn c ly bng 0,0001s
H s khuch i c tnh nh sau:Gi s ng c cho php qu ti 2 ln. Ta phi
thit k sao cho mch vng dng in iu chnh c dng in gp 2 ln gi tr dng in
nh mc.
Vi ta c
B iu khin mch vng ng in cng c dng nh mch vng dng in vi cc h s c
tnh nh sau:
4.2.3 Tng hp b iu chnh
Hm truyn ca h kn khu iu chnh dng :
Do (rt b) cho nn ta c th b qua thnh phn bc 2 mu s. Hm truyn h kn
khu iu chnh dng in c vit li nh sau: S mch vng iu chnh tc :
Vi .
c tnh nh sau:Ta thit k b iu chnh tc sao cho tc ca h thng c th t
gp 2 ln tc nh mc.
Thay v iu khin tc u ra, ta c th iu khin tn hiu in p o v
B qua hng s thi gian b l , h kn c xp x thnh:
i tng iu khin l khu tch phn qun tnh bc nht. S dng tiu chun ti u
i xng, h kn s c dng hm truyn chun bc 3.
h kn c dng hm truyn chun bc 3: , th:
Tch thnh phn PI ra (b qua thnh phn bc 2 c t v mu), ta c:
4.3 M phng v kim nghim
=
H s A:
B iu chnh dng :
Trong : ;
B iu chnh dng :
Trong : ;
B iu chnh tc :
i vi mch vng iu chnh tc , ta chn ln hn nhiu ca mch vng dng in. y
ta chn .
4.3.1 B iu chnh dng
Th nghim vi b iu chnh dng in vi m hnh vi b iu khin iu kin m
phng: tng ng vi gi tr in p t 10V
Hnh 4.1 B iu chnh dng Rids Hnh 4.2 Dng Ids
Nhn xt: qu iu chnh v thi gian qu ca dng in rt nh, ph hp vi yu
cu, gi tr xc lp ng vi gi tr tnh ton.4.3.2 B iu chnh dng Riq
Hnh 4.3 Mch vng iu chnh Riqs
iu kin m phng: Gi tr in p t l 10V tng tng vi dng in . Hnh 4.4
Dng Iqs
Nhn xt: qu iu chnh v thi gian qu ca dng in rt nh, ph hp vi yu
cu, gi tr xc lp ng vi gi tr tnh ton.4.3.3 B iu chnh w
Vng tc c bn: Gi tr in p t l tng ng vi tc nh mc 155 (rad/s). ng c
khi ng khng ti. Ti thi im 5s th ng ti 200Nm.Hnh 4.5 Mch vng iu khin
tc Hnh 4.6 a) p ng tc ; b) p ng dng IqsNhn xt: qu iu chnh ca tc
khng ln, khi ng tng i m i, thi gian xc lp ngn (khong 3.5 s). Mt
khong thi gian ngn sau khi ng ti, tc li tr v tc t. c tnh tc v
moment u bm gi tr t
4.3.4 B decoupling
Hnh 4.7 B decoupling
Hnh 4.8 Mch vng tng hp cha s dng b x l tc
iu kin m phng: Gi tr t tng ng vi gi tr t thng nh mc. Gi tr tng
ng vi gi tr tc nh mc 155(rad/s). ng c khi ng khng ti. Ti =200N.m c
ng ti thi im 5s.
Hnh 4.9 a) p ng tc ; b) p ng dng IqsNhn xt H thng hot ng n nh.
qu iu chnh ca tt c cc i lng u trong gii hn cho php. Gi tr xc lp ng
vi gi tr tnh ton.
+
+
-
-
-
-
+
B BIN I
PWM
C
dq
abc
dq
abc
Ti
c lng t thng
B BIN I
PWM
C
dq
abc
dq
abc
Ti
Tnh
Chart11003.9642.5112-33.6
Khi nng c tiKhi h c tiKhi nng khng tiKhi h khng tiBiu ph ti
Sheet1Khi nng c tiKhi h c tiKhi nng khng tiKhi h khng
ti1003.9642.5112-33.6
