Đồ án Thiết kế hệ truyền động cho thang máy chở người

Truyền động T-Đ điều khiển riêng : Nguyên tắc : Khoá các bộ biến đổi mạch phần ứng để cắt dòng , sau đó tiến hành chuyển mạch , như vậy khi điều khiển sẽ tồn tại một thời gian gián đoạn sơ đồ 1,2,3 được điều khiển theo nguyên tắc này . Khi điều khiển riêng có hai bộ diều khiển làm việc riêng rẽ với nhau. Tại một thời điểm thì chỉ có một bộ biến đổi có xung điều khiển còn bộ biến đổi kia bị khoá do không có xung điềukhiển . Trong một khoảng thời gian thì BĐ1 bị khóa hoàn toàn và dòng phần ứng bị triệt tiêu, tuy nhiên suất điện động phần ứng E vẫn còn dương. Sau khoảng thời gian này thì phát xung a2 mở bộ biến đổi 2 đổi chiều dòng phần ứng động cơ được hãm tái sinh. Nếu giữ nhịp điệu giảm a2 phù hợp với quán tính của hệ thì có thể duy trì dòng điện hãm và dòng điện khởi động ngượco không đổi điều này được thực hiện bởi các mạch vòng điều chỉnh tự động dòng điện của hệ thống. Hệ truyền động có van đảo chiều điều khiển riêng có ưu điểm là làm việc an toàn không có dòng cân bằng chảy giữa các bộ biến đổi song cần có 1 khoảng thời gian trễ trong đó dòng điện động cơ bằng không. Truyền động T-Đ điều khiển chung : Nguyên tắc : Tại một thời điểm thì cả hai bộ biến đổi BĐ1 và BĐ2 đều nhận được xung mở nhưng chỉ có một bộ biến đổi cấp dòng cho nghịch lưu còn bộ biến đổi kia làm việc ở chế độ đợi . Sơ đồ 4, 5 thực hiện theo nguyên tắc này . Nếu chọn |Ed1|= |Ed2| thì 1+2=p và ta có phương pháp điều khiển chung đối xứng khi này sđđ tổng trong mạch vòng giữa hai bộ biến đổi sẽ triệt tiêu và dòng điện trung bình chảy vòng qua hai bộbiến đổi cũng triệt tiêu: Icb=0. Trong phương pháp điều khiển chung mặc dù đảm bảoẵEd2ẵ ³ẵEd1ẵ tức là không xuất hiện giá trị dòng cân bằng song giá trị tức thời của suất điện động của các bộ chỉnh lưu là ed1(t) và ed2(t) luôn khác nhau do đó vẫn xuất hiện thành phần xoay chiều của dòng điện cân bằng và để hạn chế dòng điện cân bằng này thường dùng các cuộn kháng cân bằng Lcb. Nhận xét: ưu điểm: Độ tác động nhanh, cao không gây ồnvà dễ tự động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại cao, điều đó rất thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và các đặc tính động của hệ thống. Nhược điểm: Do các van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng điện áp của chỉnh lưu ra có biên độ đập mạch cao nên gây tổn thất phụ trong máy điện và ở các truyền động có công suất lớn còn làm xấu dạng điện áp của nguồn và lưới xoay chiều. Hệ số cos thấp. Với động cơ xoay chiều. Hệ điều chỉnh điện áp động cơ. a. Nguyên lý:Theo lý thuyết máy điện, ta có quan hệ giữa mô-men và điện áp đặt vào Stato động cơ như sau: Như vậy, ở một tần số nhất định, mô-men của động cơ KĐB tỷ lệ với bình phương điện áp đặt vào phần cảm (stato). Do đó, ta có thể điều chỉnh tốc độ đ/c KĐB bằng cách điều chỉnh điện áp stato trong khi giữ nguyên tần số. Để thực hiện được điều này người ta dùng các bộ biến đổi điện áp xoay chiều (ĐAXC). Thực tế, hầu hết các động cơ KĐB có tốc độ trượt tới hạn (ứng với đặc tính cơ tự nhiên) nhỏ, khi dùng điều chỉnh tốc độ sẽ bị hạn chế vì dải điều chỉnh hẹp. Ngoài ra, khi giảm áp, mô-men động cơ còn bị giảm nhanh theo bình phương điện áp. Vì lý do này mà phương pháp này ít được dùng cho động cơ KĐB roto lồng sóc mà thường kết hợp với việc điều chỉnh mạch roto đối với động cơ KĐB roto dây quấn nhằm mở rộng dải điều chỉnh. b. Đánh giá về phạm vi ứng dụng: - Vì việc giảm điện áp đặt vào stato động cơ, trong khi giữ f=const không làm thay đổi tốc độ không tải lý tưởng, nên khi tăng điện trở phụ ở roto, tốc độ động cơ giảm, độ trượt tới hạn tăng lên kéo theo tăng tổn hao công suất trượt của động cơ: - Cùng với lý do trên, do phạm vi điều chỉnh phụ thuộc vào giá trị điện trở phụ đưa vào mạch roto nên yêu cầu đối với hệ cần phạm vi điều chỉnh rộng sẽ mâu thuẫn với việc giảm tổn thất điều chỉnh đối với tất cả các hệ truyền động. Tốc độ động cơ càng thấp (s càng lớn), nhất là trong trường hợp điều chỉnh sâu tốc độ, thì tổn hao công suất trượt càng lớn. Do có nhiều hạn chế như trên nên vấn đề điều chỉnh điện áp stato để điều khiển tốc độ động cơ chỉ được ứng dụng hạn hẹp. Hiện nay, nó thường ứng dụng làm bộ khởi động mềm (softstartor) với mục đích thay thế các bộ khởi động có cấp dùng rơ-le, công-tắc-tơ cho các động cơ công suất lớn và rất lớn so với lưới tiêu thụ chung. Trong phạm vi này nó cho phép tạo ra các đường đặc tính khởi động êm, tránh việc gây sụt áp lưới, làm ảnh hưởng đến các tải khác khi các động cơ công suất lớn khởi động. Trong ứng dụng vào điểu chỉnh nó chỉ phù hợp với hệ truyền động với các phụ tải có mô-men là hàm tăng theo tốc độ (như quạt gió, bơm ly tâm). Lý thuyết chứng minh là đối với hệ truyền động có mô-men tải không đổi (Mc=const) thì tổn thất sẽ rất lớn khi điều chỉnh. Vì vậy, việc xem xét phương án truyền động dùng phương pháp điều chỉnh điện áp stato đối với hệ truyền động thang máy là không có ý nghĩa; điều đó có nghĩa là phương án dùng điều chỉnh điện áp bị loại bỏ trong đồ án này. Hệ điều chỉnh công suất trượt động cơ. a. Nguyên lý điều chỉnh: Theo kết quả nghiên cứu máy điện không đồng bộ thì công suất điện lấy ra từ mạch roto, được gọi là công suất trượt, tỷ lệ với độ trượt s. Theo cách tính tổn thất khi điều chỉnh thì công suất này bằng: Như vậy theo biểu thức trên thì nếu ta bảo đảm giữ công suất đưa và mạch stato là không đổi, thì công suất điện từ Pđt cũng không đổi. Khi đó bằng cách nào đó ta thay đổi được tổn hao công suất trong mạch roto thì ta sẽ thay đổi được độ trượt s; tức là ta điều chỉnh được tốc độ động cơ. Đây chính là tinh thần của việc điều chỉnh công suất trượt. Trong thực tế việc thay đổi DPs có nhiều cách, đơn giản nhất là sử dụng điện trở phụ đưa và mạch roto làm tăng tổn thất. Việc này đối với các hệ thống truyền động công suất nhỏ thì không có vấn đề gì, nhưng với hệ truyền động công suất lớn thì các tổn hao là đáng kể. Vì vậy để tận dụng công suất trượt người ta dùng các sơ đồ nối tầng nhằm đưa công suất trượt trở lại lưới hoặc biến thành cơ năng hữu ích quay trục động cơ nào đó, khi đó ta có hệ truyền động nối cấp đồng bộ. Dưới đây xin giới thiệu một sơ đồ nguyên lý của một hệ nối cấp: Trong sơ đồ này thì sức điện động roto được chỉnh lưu thành điện áp một chiều qua bộ chỉnh lưu cầu diode và qua điện kháng lọc cho nguồn dòng cấp cho bộ nghịch lưu phụ thuộc. Nghịch lưu làm việc với góc điều khiển từ 90o đến khoảng 140o , điều chỉnh góc điều khiển a trong khoảng này ta sẽ điều chỉnh được sức điện động chỉnh lưu trong mạch roto; tức là điều chỉnh được tốc độ không tải lý tưởng của động cơ. Đặc tính cơ điều chỉnh của hệ nối tầng van điện được dựng qua việc thay đổi góc điều khiển a của nghịch lưu được dựng như hình vẽ; trong đó do ảnh hưởng của điện trở stato, điện trở mạch một chiều và điện kháng tản của máy biến áp (MBA) cũng như sụt áp do chuyển mạch của nghịch lưu và chỉnh lưu nên các đặc tính có độ cứng và mô-men tới hạn nhỏ hơn độ cứng và mô-men tới hạn của đặc tính tự nhiên. ĐC MBA CL điot NL phụ thuộc b. Đánh giá và phạm vi ứng dụng: Như đã phân tích ở trên việc sử dụng sơ đồ nối cấp chỉ có ý nghĩa trong hệ truyền động với công suất lớn (thường cỡ trên 500kW), vì khi đó công suất trượt đưa về mới là đáng kể và việc đầu tư cho các bộ biến đổi mới thoả đáng, không lãng phí. Việc tái sử dụng công suất trượt rõ ràng làm tăng hiệu suất của hệ thống lên; việc điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh lượng công suất đưa về có thể đạt được những chỉ tiêu điều chỉnh tốt như êm,dải điều chỉnh khá rộng; tuy có hạn chế là mô-men tới hạn có suy giảm so với tự nhiên, mômen của động cơ bị giảm khi tốc độ thấp. Một vấn đề nữa là đối với các hệ thống công suất lớn vấn đề quan trọng là khởi động động cơ, thường dùng điện trở phụ kiểu chất lỏng để khởi động động cơ đến vùng tốc độ làm việc sau đó mới chuyển sang chế độ điều chỉnh công suất trượt. Vì vậy mà việc sử dụng hệ thống này chỉ phù hợp với các hệ truyền động có số lần khởi động, dừng máy và đảo chiều ít hoặc tốt nhất là không có đảo chiều. Từ những đánh giá trên, đối chiếu với đặc điểm của hệ truyền động thang máy nêu ở chương đầu cùng với việc ta chọn là động cơ không đồng bộ roto lồng sóc ta loại bỏ việc sử dụng phương án này cho hệ truyền động của ta. Cụ thể là có hai lý do cơ bản sau: Hệ truyền động của ta làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, có đảo chiều quay Công suất động cơ tính ra thuộc loại không lớn nên vấn đề đầu tư cả hệ nối tầng là không hiệu quả về mặt kinh tế. Hệ điều chỉnh xung điện trở rôto. a. Nguyên lý điều chỉnh: Trước hết cần phải nói rằng việc điều chỉnh điện trở roto chỉ áp dụng được với động cơ roto dây quấn chứ không sử dụng được cho động cơ roto lồng sóc. Như đã biết, với động cơ roto dây quấn, ta có thể thay đổi được độ cứng của đường đặc tính cơ bằng cách đưa điện trở phụ vào mạch roto động cơ. Thực chất của phương pháp này là điều chỉnh công suất trượt; công suất trượt ở đây được lấy bớt ra và được biến thành tổn hao nhiệt năng vô ích trên điện trở. Vì độ trượt tới hạn tỷ lệ bậc nhất với điện trở roto nên: Nếu coi đoạn đặc tính làm việc của động cơ, tức là đoạn có độ trượt từ s=0 á sth, là tuyến tính thì khi điều chỉ điện trở roto ta có thể viết: trong đó: s0: là độ trượt tới hạn khi điện trở roto là R2 s: là độ trượt khi điện trở roto là Rrd=R2+Rf. Theo biểu thức mô-men thì: Như vậy, khi thay đổi điện trở roto, nếu giữ dòng điện roto I2 không đổi thì momen không đổi và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Vì vậy, phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở roto rất thích hợp với hệ truyền động có mômen tải không đổi (x=0). Thực tế, việc thay đổi điện trở roto dùng cấp điện trở ngày nay ít dùng, vì vừa có hiệu suất thấp, độ trơn điều chỉnh kém, đặc tính điều chỉ lại dốc. Vì thế điều chỉnh xung điện trở roto dùng van bán dẫn với các mạch vòng điều chỉnh sẽ tạo được đặc tính điều chỉnh cứng và đủ rộng; mặt khác lại dễ tự động hoá việc điều chỉnh. Nguyên lý cơ bản của bộ điều chỉnh xung điện trở roto như sau: Rtd Rtd td t w M Hoạt động đóng cắt của khoá bán dẫn S tương tự như mạch điều chỉnh xung áp một chiều: + Khi S đóng: R0 bị loại ra khỏi mạch phần ứng, dòng roto tăng lên. + Khi S ngắt: R0 được đưa vào mạch, dòng roto lại giảm. Với tần số đóng cắt nhất định, nhờ điện cảm L mà dòng roto coi như không đổi và ta có một giá trị điện trở tương đương Rtd trong mạch. Điện trở tương đương Rtd trong mạch một chiều được tính quy đổi về mạch xoay chiều ba pha ở roto theo nguyên tắc bảo toàn công suất. Kết quả tính quy đổi được: Như vậy, điều chỉnh chu kỳ đóng ngắt của S ta thay đổi được r và từ đó thay đổi được Rf. Cho r=0 á 1, ta dựng được họ các đặc tính cơ tương ứng quét gần như mặt phẳng giới hạn bởi đặc tính tự nhiên và đặc tính cơ có điện trở phụ Rf=R0/2. b. Đánh giá và phạm vi ứng dụng: Có thể nói việc sử dụng phương pháp xung điện trở roto trong điều chỉnh truyền động, về mặt lý thuyết, là một phương pháp đơn giản nhất, dễ thực hiện và vận hành; mạch điều chỉnh cũng rất đơn giản là gồm hai mạch vòng điều chỉnh (tốc độ và dòng điện). Phương pháp này như đã phân tích ở trên cũng rất phù hợp với phụ tải có mô-men không đổi như cơ cấu thang máy. Cụ thể là nó cho phép điều chỉnh để động cơ có mômen khởi động lớn khi nâng bằng cách thêm một cách hợp lý điện trở và mạch roto trong giai đoạn khởi động; cho phép điều chỉnh trơn và dải điều chỉnh rộng nếu ta tăng điện trở R0 kết hợp với việc dùng một tụ bổ trợ cho việc mở rộng phạm vi điều chỉnh. Mặt khác, việc điều chỉnh được tiến hành ở mạch roto nên không gây ảnh hưởng đến công suất động cơ tiêu thụ đưa vào stato; tức là không gây ảnh hưởng đến lưới điện và tải khác khi động cơ khởi động như ở phương pháp điều chỉnh điện áp stato. Tuy vậy, như đã đề cập ở trên, thực chất của phương pháp cũng dựa vào việc điều chỉnh công suất trượt nên tổn hao trong khi điều chỉnh không thể tránh khỏi. So với phương pháp nối cấp nó có cấu trúc đơn giản hơn, ít vốn đầu tư hơn, nhưng lại có tổn thất khi điều chỉnh lớn hơn lại bị tiêu hao vô ích nên nó chỉ sử dụng cho các động cơ có công suất nhỏ và trung bình (dưới 100kW). Phân tích ưu và nhược điểm của phương án dùng điều chỉnh xung điện trở roto cho hệ truyền động thang máy ta thấy rằng đây là một phương án khả thi, ta sẽ xem xét khả năng sử dụng khi so sánh với phương pháp biến tần sẽ được trình bày dưới đây. Hệ điều chỉnh tần số động cơ KĐB. Nguyên lý điều chỉnh: fđm H3.3: Đặc tính cơ của động cơ KĐB khi điều chỉnh tần số. M w Theo lý thuyết máy điện ta có biểu thức: ị điều đó có nghĩa là thay đổi tần số sẽ làm tốc độ từ trường quáy và do đó dẫn đến tốc độ động cơ thay đổi. Dạng đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi tần số được trình bày dưới hình vẽ sau: Từ đặc tính cơ ta thấy khi tần só tăng ( f>fđm), thì mô-men tới hạn lại giảm (với điện áp giữ không đổi), cụ thể là: Trong trường hợp tần số giảm, nếu giữ nguyên điện áp thì dòng điện động cơ tăng (do f giảm ị X=2pfL cũng giảm ị I tăng), gây ảnh hưởng xấu đến các chỉ tiêu của động cơ. Vì vậy để bảo đảm một số chỉ tiêu mà không làm động cơ bị quá dòng cần phải điều chỉnh cả điện áp động cơ, cụ thể là giảm điện áp cùng với việc giảm tần số theo quy luật nhất định. b. Đánh giá và phạm vi ứng dụng Từ đặc tính cơ của động cơ khi điều chỉnh nguồn ta có nhận xét là: Nếu đảm bảo được luật điều chỉnh điện áp – tần số thì ta có mọi đường đặc tính cơ mong muốn khi giảm tần số. Nghĩa là phương pháp điều chỉnh tần số nguồn cung cấp kết hợp với việc điều chỉnh điện áp stato mở ra khả năng áp dụng cho mọi yêu cầu truyền động. Do có khả năng linh hoạt trong việc điều chỉnh cả tốc độ không tải lý tưởng và tốc độ trượt tới hạn; cụ thể là khi tốc độ trượt giảm thì tốc độ không tải cũng giảm với tỷ lệ tương ứng nên phương pháp này cho phép tổn thất điều chỉnh nhỏ nhất. Vì việc điều chỉnh tần số yêu cầu phải điều chỉnh cả điện áp nên việc tìm ra quy luật điều chỉnh và trang bị thiết bị điều chỉnh , biến đổi công suất phức tạp ; nói chung giá thành các bộ biến tần có đắt hơn giá thành của các bộ biến đổi trang bị cho các phương pháp điều chỉnh khác. Từ những phân tích đánh giá trên ta thấy rằng việc chọn phương án truyền động dùng phương pháp điều chỉnh tần số là hoàn toàn có cơ sở vì tính kinh tế khi vận hành cũng như đáp ứng được yêu cầu truyền động thang máy do các lý do sau: Về tính đơn giản trong điều chỉnh. Với phương pháp điều chỉnh tần số ta còn phải kết hợp với điều chỉnh điện áp theo một quy luật nhất định; điều này làm phức tạp lên rất nhiều so với phương pháp khác. Về hiệu suất điều chỉnh, dải điều chỉnh và khả năng khởi động, khả năng đảo chiều. Còn phương pháp điều chỉnh tần số có khả năng giữ cho tổn thất công suất là hằng nên tổn thất điều chỉnh nói chung là thấp nhất trong các phương pháp áp dụng cho hệ truyền động xoay chiều. Với phương pháp dùng biến tần ta có thể điều khiển việc đảo chiều kết hợp với việc điều chỉnh xung mở các van bán dẫn trong bộ biến đổi nên khả năng tự động hoá điều chỉnh cao hơn. Về tính kinh tế của phương pháp truyền động. Phương án dùng bộ biến tần để điều chỉnh động cơ roto lồng sóc thực tế là phương án truyền động kinh tế. Mặc dù giá thành các bộ biến đổi tần số có đắt hơn so với phương pháp khác, nhưng bù lạ động cơ kéo tải lại dùng động cơ roto lồng sóc với tín đơn giản về kết cấu, vận hành tin cậy giá thành hạ hơn so với động cơ roto dây quấn sử dụng với bộ điều chỉnh xung. Với môi trường làm việc nặng nề của động cơ truyền động cần trục thì việc xem xét khả năng sử dụng động cơ roto lồng sóc là hợp lý. Về lĩnh vực ứng dụng, tính tin cậy trong vận hành. Do khả năng điều chỉnh tần số đưa đến khả năng có mọi đặc tính cơ mong muốn nên thực tế phương pháp điều chỉnh tần số có thể áp dụng cho mọi yêu cầu truyền động. Điều đó có nghĩa là việc sử dụng nó cho truyền động thang máy là hết sức hợp lý. Phương án dùng biến tần không chỉ cho phép vận hành tin cậy nhờ sử dụng động cơ roto dây quấn mà ngay bản thân bộ biến tần nhờ những tiến bộ đột phá của thiết bị công suất hiện nay dẫn đến khả năng làm việc tin cậy hơn. Hơn nữa giá thành của các bộ biến tần hiện nay đã rẻ đi rất nhiều so với thời kỳ đầu, chúng lại cho hiệu suất điều chỉnh cao vận hành tin cậy do đã có nhiều luật điều chỉnh phù hợp. Kết luận : Từ những so sánh trên, kết hợp với việc xem xét thực tế, em quyết định chọn phương án truyền động dùng các bộ biến đổi tần số vói động cơ roto lồng sóc Chương III: Thiết kế bộ biến đổi mạch lực ở chương II, ta đã chọn phương pháp truyền động là dùng bộ biến tần. Chương này đi giải quyết việc tính chọn các phần tử dùng trong mạch lực. 1. Lựa chọn sơ đồ mạch lực. 1.1 Chọn sơ đồ biến tần. Trong thực tế hệ biến tần - động cơ có thể có 3 loại sau: Biến tần trực tiếp: là loại biến tần có tần số đầu ra luôn nhỏ hơn tần số lưới f1; fs=(0 á 0,5)f1. Đặc điểm của loại biến tần này là có số lượng các van bán dẫn lớn, nên mặc dù có ưu điểm là biến đổi trực tiếp nguồn có tần số này sang nguồn có tần số khác với hiệu suất cao, nhưng vẫn ít sử dụng vì lý do kinh tế. Thực tế thường dùng cho truyền động có công suất lớn. Biến tần gián tiếp nguồn áp: Đặc điểm của loại biến tần này là nguồn cấp cho BBĐ là nguồn sức điện động với nội trở nhỏ. Các bộ nghịch lưu điện áp ưa dùng tranzito thay vì tiristor vì lý do tổn hao chuyển mạch bé và có khả năng điều khiển khoá van mà không cần bất cứ thiết bị chuyển mạch phụ trợ nào. Hiện nay với phương pháp (biến điệu độ rộng xung) áp dụng cho các bộ nghịch lưu điện áp, cho phép các dạng sóng gần sin hơn và vì vậy nâng cao được chất lượng điều chỉnh. Những đặc điểm đó đưa đến khả năng ứng dụng bộ biến tần nguồn áp trong truyền động yêu cầu cao về độ chính xác điều chỉnh, chiếm ưu thế trong truyền động công suất nhỏ và truyền động nhiều động cơ hoạt động chính xác và đồng bộ. Biến tần gián tiếp nguồn dòng: Trong trường hợp này này, nguồn cung cấp là nguồn dòng tức là dòng một chiều vào bộ nghịch lưu không phụ thuộc vào tổng trở tải. Điều này dẫn đến dạng sóng của dòng điện các pha sau bộ nghịch lưu có dạng chữ nhật nếu bỏ qua giai đoạn chuyển mạch, điện áp ra có dạng sin nhưng mang các đỉnh nhọn ở thời điểm chuyển mạch. Khác với bộ nghịch lưu nguồn áp, ở bộ nghịch lưu dòng liên lạc điện áp một chiều phải qua cuộn dây. Cuộn dây liên lạc một chiều ngăn các biến thiên đột ngột của dòng điện nên truyền động này rất thích hợp đối với những nơi cần tránh biến thiên đột ngột của mô-men trên trục động cơ. Hơn nữa, ở bộ nghịch lưu nguồn dòng khi ngắn mạch đầu cực động cơ không gây hư hỏng nghịch lưu vì dòng điện luôn có xu hướng giữ không đổi. Một điểm quan trọng là ở biến tần nguồn dòng ta có thể thực hiện hãm tái sinh động cơ chỉ với mạch lực đơn giản. Bộ biến tần nguồn dòng làm tăng được công suất đơn vị động cơ nên thích hợp cho truyền động có đảo chiều, công suất động cơ truyền động lớn. Từ những đặc điểm của biến tần vừa nêu, đối chiếu với yêu cầu của đồ án : truyền động với công suất nhỏ, có độ chính xác cao, chọn loại biến tần nguồn áp. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách biến đổi tần số nguồn áp, cho phép mở rộng phạm vi sử dụng động cơ KĐB trong nhiều ngành công nghiệp. Nó cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất động học của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều nói chung và động cơ KĐB nói riêng. Trước hết chúng ta ứng dụng cho các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc như các truyền động của nhóm máy dệt, băng tải, bánh lăn ... phương pháp này còn được ứng dụng cho cả các thiết bị đơn lẻ nhất là những cơ cấu có yêu cầu tốc tốc độ cao như máy ly tâm , máy mài . Đặc biệt là hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách biến đổi nguồn cung cấp sử dụng cho động cơ KĐB rôto lồng sóc sẽ có kết cấu đơn giản vững chắc giá thành hạ có thể làm việc trong nhiều môi trường Nhược điểm cơ bản của hệ thống này là mạch điều khiển rất phức tạp. Đối với hệ thống này động cơ không nhận điện từ lưới chung mà từ một bộ biến tần. Bộ biến tần này có khả năng biến đổi tần số và điện áp ra một cách độc lập với nhau. 1..2 Nguyên lý điều chỉnh tần số: Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách biến đổi tần số fi của điện áp stato được rút ra từ biểu thức xác định động cơ KĐB ws = 2.p.fs Vậy sức điện động của dây quấn stato của động cơ tỷ lệ với tần số ra và từ thông Es = C.f.fs Mặt khác nếu bỏ qua độ sụt áp trên tổng trở dây quấn stato tức coi Vậy đồng thời với việc điều chỉnh tần số ta phải điều chỉnh cả điện áp nguồn cung cấp. Từ công thức trên ta thấy khi điều chỉnh tần số mà giữ nguyên điện áp nguồn Us không đổi thì từ thông động cơ sẽ biến thiên: *Khi Ưs giảm từ thông f của động cơ lớn lên làm cho mạch từ bão hoà và dòng điện từ hoá lớn lên. Do các chỉ tiêu năng lượng xấu đi và đôi khi nhiều động cơ còn phát năng lượng quá mức cho phép. *Khi Ưs tăng từ thông f của động cơ giảm xuống và nếu mômen phụ tải không đổi thì theo biểu thức M = k.f.I.n.cosf ta thấy dòng điện rôto Ir phải tăng lên.Vậy trong trường hợp này dây quấn động cơ chịu quá tải còn lõi thép thì phải non tải. Ngoài ra cũng vì lý do trên mômen cho phép và khả năng quá tải của động cơ giảm xuống. Vì vậy để tận dụng khả năng động cơ một cách tốt nhất là khi điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp biến đổi tần số người ta còn phải điều chỉnh cả điện áp và dòng điện theo hàm của tần số và phụ tải Việc điều chỉnh này chỉ theo hàm của tần số có đặc máy sản xuất có thể được thực hiện trong hệ kín . Khi đó nhờ các mạch hồi tiếp điện áp ứng với một tần cho trước nào đó sẽ biến đổi theo phụ tải Yêu cầu chính đối với đặc tính của truyền động điều chỉnh tần số đảm bảo độ cứng đặc tính cơ và khả năng quá tải trong toàn bộ dải điều chỉnh tần số và phụ tải ngoài ra còn có thể có vài yêu cầu về điều chỉnh tối ưu trong chế độ tĩnh. Sơ đồ nguyên lý biến tần nguồn áp: Trên đây là sơ đồ nguyên lý mạch lực của một bộ biến tần nguồn áp bao gồm 4 khối chức năng chính: nguồn điện một chiều( NMC), mạch lọc F, nghịch lưu độc lập nguồn áp NL và động cơ không đồng bộ KĐB. Nguồn một chiều và mạch lọc tạo ra điện áp một chiều có giá trị điều chỉnh được, nghịch lưu gồm 6 khoá bán dẫn S1…S6 và cần 6 van không điều khiển là 6 điốt D1…D6. Các khoá nghịch lưu được đóng cắt theo thứ tự nhất định. Tạo thành điện áp xoay chiều ba pha đặt lên điện áp chấp hành, góc dẫn của các khoá là 1800, thời điểm các khoá S1, S3, S5 và S2, S4, S6 bắt đầu dẫn lệch nhau 120o do đó điện áp ra của nghịch lưu cũng lệch nhau về thời gian là 1200. Điện áp dây của nghịch lưu có dạng xung chữ nhật với độ rộng là 1200 và thoả mãn điều kiện phân tích thành chuỗi điều hoà: Nguyên lý tạo điện áp xoay chiều ba pha: với k=1+6C; C=0, Thành phần điều hoà cơ bản: Và có giá trị hiệu dụng là: Giá trị hiệu dụng của chuỗi: Biên độ tầng sóng hài bậc k: Đồ thị điện áp pha của động cơ có dạng bậc thang, tại thời điểm các khoá chuyển mạch thì điện áp pha có đột biến nhảy cấp. Dòng điện của động cơ là nghiệm của phương trình vi phân mô tả động cơ được giải ở từng đoạn, khi điện áp pha không đổi. Dòng điện có dạng xoay chiều không điều hoà. Các khoá S là các khoá bán dẫn, ở truyền động công suất nhỏ dùng transistor như trong đồ án này, còn dùng Tiristo đối với động cơ có công suất lớn. Đồ thị dòng điện và khoảng dẫn các van: 2 Chọn công suất động cơ. Phụ tải của cơ cấu nâng chủ yếu là do trọng tải gây ra. Để xác định nó phải dựa vào kết cấu cụ thể của cơ cấu khi cơ cấu làm việc 2 đầu dây cáp chuyển động ngược chiều nhau để tính chọn công suất động cơ truyền động thang máy cần có điều kiện và tham số sau: - Sơ đồ động học của thang máy - Tốc độ và gia tốc lớn nhất cho phép - Trọng tải - Trọng lượng buồng thang Yêu cầu của hệ cần thiết kế: - Số tầng: 6 - Vận tốc: 1 m/s - Gia tốc amax: 1,5 m/s2 - Chiều cao mỗi tầng: h0 = 4,5m - Trọng lượng Cabin: G0 = 900kg - Tải trọng định mức: Gđm = 500kg - Đường kính Puli: D = 0,4m - Hiệu suất: =0,75 2.1 Công suất và mômen tĩnh. D Gdt BT x H Lực tác dụng lên pu li cáp kéo của buồng thang: F1 = (G0 + G + gc.x)g Lực tác dụng lên cáp kéo của đối trọng: F2 = [ Gđt + gc( h – x )]g Trong đó: G0: trọng tải của cabin G: trọng lượng của tải Gđt: trọng lượng đối trọng gc: trọng lượng của một đơn vị chiều dài dây cáp kg/m. x: khoảng cách từ buồng thang đến Puli chủ động (m) Mục đích sử dụng đối trọng là làm giảm phụ tải của cơ cấu do đó giảm được công suất truyền động Gđt = G0 + aGđm Gđm tải định mức ; a là hệ số cân bằng, thường a = 0,35 0,4 chọn a = 0,4 Tổng lực tác dụng khi nâng tải: Fn = F1 – F2 = [ ( G - aGđm ) + gc( 2x -H ) ] g Fh = F2 – F1 = [ (aGđm - G ) + gc(H - 2x ) ] g Nhìn vào công thức trên ta nhận thấy F phụ thuộc vào x nghĩa là phụ thuộc vào vị trí buồng thang . Khi x = H tức là buồng thang ở vị trí thấp nhất, F có trị số cực đại và gây ra phụ tải cực đại cho động cơ sau đó F nhỏ dần và động cơ non tải dần cho đến vị trí cao nhất của buồng thang đó là điều kiện bất lợi trong điều kiện làm việc của động cơ. Để khắc phục nhược điểm này người ta dùng dây cáp cân bằng được chọn cùng loại , cùng chiều dài dây cáp nâng x = H/2. Fn = ( G - aGđm ) g F