Giáo trình Điện công nghệp - Chương 8: Trang bị điện cầu trục

hoạt, dứt khoát. 
 Trên hình 8-17a biểu diễn sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ rôto 
dây quấn bằng bộ khống chế động lực H-51, hình 8-17b là họ đặc tính cơ 
của động cơ truyền động cơ cấu nâng - hạ (hoặc cơ cấu di chuyển). 
 Bộ khống chế động lực H-51 là loại đối xứng có 5 vị trí bên phải (1÷ 5) 
tương ứng với chế độ làm việc nâng hàng (cơ cấu nâng - hạ) và chạy tiến (cơ 
 125
cấu di chuyển ), còn 5 vị trí bên trái (1 ÷ 5) tương ứng với chế độ hạ hàng 
(cơ cấu nâng - hạ) và chạy lùi (cơ cấu di chuyển) 
Bộ khống chế động lực H-51 có 12 
tiếp điểm: 4 tiếp điểm đầu (KC1, KC3, 
KC5, KC7) dùng để đảo chiều quay 
động cơ bằng cách thay đổi thứ tự hai 
trong 3 pha điện áp nguồn cấp cho dây 
quấn stato động cơ, 5 tiếp điểm: KC2, 
KC4, KC6, KC8, KC10 dùng để điều 
chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay 
đổi trị số điện trở phụ Rf trong mạch 
roto của động cơ. Còn ba tiếp điểm 
KC9, KC11, KC12 dùng cho mạch bảo 
vệ. 
Khi mở máy và điều chỉnh tốc độ, 
người vận hành quay từ từ vô lăng của 
bộ khống chế động lực từ vị trí 1 sang 
H. 8- 17. Sơ đồ điều khiển động cơ KĐB rôto dây quấn bằng bộ khống chế H-51 
H. 8- 18. Họ đặc tính của động 
 126
vị trí 5 để tránh hiện tượng dòng điện và mômen quay của đông cơ tăng một 
cách nhảy vọt quá giới hạn cho phép. Họ đặc tính cơ của động cơ tương ứng 
với các vị trí của bộ khống chế biểu diễn ở hình 8-18. 
Đường đặc tính 1 ứng với trị số momen của động cơ rất bé (M1 khi tốc độ 
động cơ bằng 0) dùng để khắc phục khe hở giữa các bánh răng trong cơ cấu 
truyền lực (hộp tốc độ) kéo căng sơ bộ cáp khi khởi động (tránh cho cáp 
không bị đứt). 
Khi khởi động hoặc trong trường hợp cần dừng chính xác (với momen M1) 
ta có tốc độ thấp là n1. 
Để hạ hàng ở tốc độ thấp khi không tải với bộ khống chế động lực thường 
không thực hiện được. Tốc độ thấp nhất chỉ có thể thực hiện ở chế độ hạ 
hãm (máy điện làm việc ở chế độ máy phát). 
Nếu bộ khống chế động lực dùng loại không đối xứng, nếu đặt bộ khống 
chế ở vị trí 1 (hạ hàng) động cơ làm việc như động cơ một pha và ta nhận 
được đường đặc tính A (đường nét đứt) khi đó ta nhận được tốc độ hạ thấp 
hơn n3 (với phụ tải bằng M1). 
2. Hệ truyền động cơ cấu nầng- hạ của cầu trục dùng hệ máy phát - động 
cơ điện một chiều (F-Đ) 
Đối với những cầu trục có trọng tải lớn, chế độ làm việc nặng nề, yêu cầu 
về điều chỉnh tốc độ cao hơn, đáp ứng các yêu cầu ngặt nghèo do công nghệ 
đặt ra, nếu dùng hệ truyền động với động cơ KĐB điều khiển bằng bộ khống 
chế động lực không đáp ứng thoả mãn các yêu cầu về truyền động và điều 
chỉnh tốc độ. Trong trường hợp này, thường dùng hệ truyền động F-Đ, T-Đ 
hoặc hệ truyền đông với động cơ KĐB cấp nguồn từ bộ biến tần. 
Hình 8- 19 biểu diễn hệ truyền đông cơ cấu nâng hạ dùng hệ F-Đ. 
Đây là hệ truyền động F-Đ có máy điện khuếch đại trung gian (MĐKĐ), 
chức năng của nó là tổng hợp và khuếch đại tín hiệu điều khiển. Hệ truyền 
động này được sử dụng phổ biến cho các cầu trục trong các xí nghiệp luyện 
kim, trong các nhà máy lắp ráp và sửa chữa. 
Động cơ truyền động cơ cấu nâng - hạ Đ được cấp từ nguồn máy phát F. 
Kích từ cho máy phát F là cuộn CKTF được cấp từ máy điện khuếch đại từ 
trường ngang MĐKĐ. MMĐKĐ có 4 cuộn kích từ: 
- Cuộn chủ đạo CCĐ(9) được cấp từ nguồn bên ngoài qua cầu tiếp điểm 
N,H (8) và N,H(10) nhằm đảo chiều dòng chủ đạo nghĩa là quyết đinh chiều 
quay (nâng hoặc hạ) cho đông cơ, với điện trở hạn chế R6 
- Cuộn phản hồi âm điện áp CFA(6) đấu song song với phần ứng của động 
cơ, gồm 2 chức năng: 
 • Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi sức từ động sinh ra trong cuộn 
CFA bằng biến trở R4(6) trong trường hợp làm việc ở tốc độ thấp, tiếp điểm 
công tắc tơ gia tốc G(5) kín, sức từ động sinh ra trong cuộn CFA rất lớn làm 
 127
I
II
III
IV
+
F Đ
RĐC
Rsh
CKTF
MĐKĐ
CFĐ
KĐA
G
CÔĐ
R2
R1
R3
V1 V2
CFA N
H
V3
V4
N H
R4
R5
R6RĐC KĐA
N
H
H
N
CCĐ
H N
CKĐ R7
RTT
KKĐ
2 1 0 1 2
RTT KĐA
RĐA
RĐA
RĐA HC1
N
HC2
H
G
N
H
RTh1
RTh2
KKĐ
N
RTh1
RTh2
H
-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
RĐC
BA
KC
 H. 8-19 Sơ đồ hệ thống truyền động cơ cấu nâng hạ hệ F- Đ
 128
giảm sức điện động tổng của máy điện khuếch đại, kết quả điện áp ra của 
máy phát F giảm dần đến tốc độ của động cơ giảm. 
 • Khi dừng máy, cuộn CFA (6) được nối vào phần ứng của động cơ qua 
hai tiếp điểm thường kín N, H(7) và điên trở hạn chế R5(7). Do chiều của 
cuộn CFA ngược chiều với dòng trong cuộn CCĐ, giúp dừng nhanh động cơ 
truyền động. 
- Cuộn phản hồi âm dòng có ngắt CFD(2) hạn chế dòng khi mở máy hoặc 
đảo chiều. Khi động cơ chưa bị quá tải Iư < Ing, dòng ngắt Ing = (2,25 ÷ 2,5) 
Iđm, điện áp rơi trên điện trở shun nhở hơn điện áp so sánh URsh < Uss 
Trong đó: URsh = Iư.Rsh (tỷ lệ với dòng điện phần ứng); 
 Uss đặt trên R2 hoặc R3 
Khi đó các van 1V hoặc 2V khoá, dòng đi qua cuộn dây CFĐ(2) rất bé 
(qua R1). Ngược lại, khi dòng điện trong động cơ lớn hơn giá trị Ing làm cho 
các van 1V hoặc 2V thông (tuỳ theo cực tính của dòng điện) sinh ra dòng 
trong CFA khá lớn làm giảm sức từ động của máy điên khuếch đại và hạn 
chế được momen của động cơ. 
Để nâng cao chất lượng của hệ truyền động có cuộn ổn định CÔĐ. Thực 
chất là cuộn phản hồi mềm điện áp của máy điện khuếch đại. Cuộn dây sơ 
cấp của biến áp vi phân BA được nối với đầu ra của MĐKĐ, cuộn thứ cấp 
được nối với cuộn dây CÔĐ. Nguyên lý hoạt động của nó như sau: Khi điện 
áp phát ra của MĐKĐ ổn định, dòng trong cuộn CÔĐ bằng không; nếu điện 
áp phát ra của máy điện khuếch đại thay đổi, trong cuộn thứ cấp của biến ap 
sẽ xuất hiện một sức điện động cảm ứng, làm cho dòng trong cuộn CÔĐ 
khác 0, chiều của dòng trong cuộn CÔĐ cùng chiều với dòng trong cuộn 
CCĐ nếu điện áp phát ra giảm hoặc ngược chiều với cuộn CCĐ nếu điện áp 
phát ra tăng, tác dụng của dòng chảy trong cuộn CÔĐ sẽ làm cho điện áp 
phát ra của MĐKĐ sẽ ổn định. 
Điều khiển hệ truyền động bằng bộ khống chế chỉ huy kiểu cam KC, có hai 
vị trí nâng và hạ hàng. Đầu tiên bộ khống chế KC được đặt vào giữa, nếu đủ 
điện áp cấp thì RĐA(13) tác động đóng RĐA(14) để duy trì và RĐA(14,15) 
đóng cấp điên cho các dòng 15 → 22. 
Quay bộ khống chế KC sang phải, N(15) có điện, hàng đựợc nâng lên với 
tốc độ thấp nếu ở vị trí 1, ở tốc độ cao nếu ở vị trí 2 lúc này có thêm G(17) 
có điện làm tiếp điểm G(5) mở ra để giảm phản hồi âm áp. 
Tương tự muốn hạ hàng, quay bộ khống chế KC sang trái, H(16) có điện, 
nếu hạ chậm thì KC ở vị trí 1, hạ nhanh ở vị trí 2. 
Khi khởi động, cần phải tăng mômen (để dễ đưa hàng ra khỏi vị trí ban 
đầu), ta tăng dòng kích từ của đông cơ bằng cách nối tắt điên trở R7(12) nối 
tiếp với cuộn CKĐ và duy trì thời gian bằng các rơ le thời gian RTh1 hoặc 
RTh2 tuỳ chế độ nâng hoặc hạ. 
 129
Trong sơ đồ điều khiển có 
các khâu bảo vệ sau: 
- Bảo vệ quá dòng bằng 
rơle dòng điện cực đại 
RDC 
- Bảo vệ quá điện áp bằng 
rơle điện áp cao KĐA 
- Bảo vệ quá điện áp 
“không” bằng rơle điện 
áp RĐA 
- Bảo vệ mất từ thông 
bằng rơle dòng điện RTT 
Hình 8-20. Đặc tính cơ của hệ truyền động hệ F- Đ
 Họ đặc tính cơ của hệ 
truyền động được biểu diễn 
trên hình 8-20. 
 Trong đó đường đặc tính 2 
ứng với vị trí 2 của bộ 
khống chế KC và đường đặc 
tính 1 tương ứng với vị trí 1 
của bộ khống chế KC. 
3. Hệ truyền động các cơ cấu cầu trục dùng bộ điều áp xoay chiều (ĐAXC) 
và xung điện trở roto 
Hình 8-21 Đặc tính cơ của hệ truyền
động ĐAXCvà xung điện trở roto 
+ Chế độ làm việc của động cơ ở 
góc phần tư thứ nhất I và góc phần 
tư thứ III (tương ứng với chế độ 
nâng hàng và hạ động lực), khi 
điều chỉnh tốc độ trong vùng giữa 
đường đặc tính cơ với điện trở phụ 
Rfmax =R0 (đường 1 và đường 1’) 
với trục tung (trong trường hợp 
này hai tiristo Tc và Tp đều khoá) 
được thực hiện bằng cách thay đổi 
trị số điện áp xoay chiều: 
- Các cặp tiristo T1-T2, T6-T7 và 
T11-T12 mở, ứng với chiều quay 
thuận (nâng hàng) 
- Các cặp tiristo T4-T5, T6-T7 và 
T8-T9 mở, ứng với chiều quay 
ngược (hạ hàng) 
 130
H 8-22. Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động cầu trục dùng ĐAXC và xung điện trở roto 
+ Chế độ làm việc của đông cơ ở góc phần tư thứ hai II và tư IV , động cơ 
làm việc ở chế độ hãm động năng. Khi đó các tiristo T1, T3, T4, T9, T10 và 
T12 mở, trong đó T1, T3, T10 và T12 mở thực hiên chức năng chỉnh lưu cầu 
một pha cấp nguồn một chiều đưa vào dây quấn stato của động cơ. 
Vùng điều chỉnh điện áp xoay chiều ba pha (ĐAXC) được gạch ngang trên 
hình 8-21 
+ Điều chỉnh tốc độ động cơ truyền động các cơ cấu truyền động của cầu 
trục bằng xung điện trở roto bằng hai tiristo TC và TP . Khi đó điện áp đặt 
vào dây quấn stato động cơ bằng trị số định mức (ứng với góc mở α = 0 của 
các tiristo của bộ ĐAXC). Trong đó TC thực hiện chức năng như một khoá 
điện tử : khi TC khoá, điện trở phụ Rf = R0, còn khi TC mở RC = 0. 
Như vậy khi thay đổi thời gian mở tm, thời gian khoá tk của tiristo TC ta có 
thể thay đổi được trị số điện trở phụ trong mạch rôto của động cơ. Trị số 
điện trở đó được tính theo biểu thức sau: 
 131
 00 .RT
t
tt
Rt
R
CK
k
km
k
f =+= (8-18) 
Trong đó: TCK – chu kỳ làm việc của tiristo TC.TCK thường được chọn 
trong giới hạn TCK = (2 ÷ 2,5).10-3s. 
Vùng điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp xung điện trở là vùng giữa 
đường đặc tính cơ tự nhiên 1-2, 1’-2’ (ứng với vùng gạch theo chiều dọc trên 
hình 8-21) 
- Tiristo Tp, tụ điện C, điột Đ và cuộn cảm L là mạch khoá tiristo TC. 
+ Trong mạch điều khiển của hệ truyền động gồm có các khâu: 
- Rω là bộ điều chỉnh tốc độ tổng hợp tín hiệu điện áp chủ đạo Ucđ và tín 
hiệu phản hồi âm tốc độ UFT (điện áp lấy từ máy phát tốc FT tỷ lệ với tốc độ 
của động cơ). 
- RI là bộ điều chỉnh dòng điện tổng hợp các tín hiệu Uω (Rω) và UI điện áp 
tỷ lệ với dòng roto của động cơ lấy từ biến dòng TI (biến dòng TI là biến áp 
một chiều làm việc theo nguyên lý của khuếch đại từ). 
- 1KĐK và 2KĐK là khối điều khiển góc mở của bộ ĐAXC và TC, TP.