Bản thân em là sinh viên trường Đại Học Mỏ Địa Chất qua nhiều năm nghiên cứu và học tập, được sự giảng dạy tận tình của các thầy cô giáo trong nhà trường, em đã được nghiên cứu học một số môn học về tự động hoá. Qua môn học và qua trải nghiệm từ thực tế em đã nghiên cứu tìm tòi, đọc các tài liệu liên quan đến lĩnh vực tự động hoá và đã tích luỹ được một vốn kiến thức nho nhỏ với hy vọng sẽ làm được điều gì đó có ích để ứng dụng vào thực tế sản xuất. Sau khi kết thúc khóa học em được nhà trường giao đồ án tốt nghiệp thiết là: “TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH TỰ ĐỘNG HÓA TRÊN MÁY XÚC ЭКГ5A TRONG CÔNG TY THAN NA DƯƠNG” .Nội dung của đề tài nhằm tìm hiểu kĩ các hệ thống TĐĐ sử dụng trên máy xúc ЭКГ5A, từ đó xây dựng mô hình hoá các bước để nghiên cứu các giá trị hiệu chỉnh của hệ thống điều khiển tự động.
Giới thiệu chung về tình hình khai thác và máy xúc Э - 5A của Công ty than
Cơ cấu nâng hạ gầu và cần
- Sơ đồ động học của cơ cấu thể hiện trên hình 1.1
- Số liệu bánh răng thể hiện trong bảng 1.5
Bánh răng Khối lượng ( Kg ) Số lượng
Hình 1.1 Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ gầu và cần
( Tỷ số truyền nâng cần i = 54,5 )
1 Động cơ điện một chiều, Pđm= 200kW
4 Tang hãm nâng hạ cần
5 Tang quấn cáp nâng hạ cần
7 Tang hãm cơ cấu nâng hạ gầu
8 Tang quấn cáp nâng hạ gầu
10 Cặp bánh răng hình trụ
11 Pu li khối đầu cần Động cơ điện mội chiều được chế tạo theo kiểu nằm ngang, có hai đầu tự do một đầu được nối với hộp giảm tốc thứ nhất của hệ thống, đầu kia được nối với đĩa xích hình sao không mắc xích, chỉ khi nào cần nâng cần mắc xích vào đĩa này để chuyển động xuống tang quấn cáp nâng cần. Ở vị trí số 1 về phía nâng cần tốc độ định mức của động cơ là 750vg/ph, tốc độ chuyển động thẳng của hai gầu sẽ có giá trị định mức =0.8m/s, còn ở phía hạ gầu do giảm từ thông kích thích của động cơ nên tốc độ của động cơ tăng lên, với mục đích làm giảm thời gian hạ gầu không tải, nhờ đó tăng năng suất của máy.
Hệ thống nâng được thiết kế với tang hãm luôn trong trạng thái đóng, cơ cấu hãm chỉ mở khi hệ thống hoạt động Cuộn dây nam châm điện ЭВ1 của van phân phối khí nén chỉ có điện để mở phanh hãm khi cuộn dây chủ đạo của KĐT được cấp điện Ngoài ra, cuộn dây ЭВ1 sẽ tự động cắt điện khi có sự tác động của các thiết bị bảo vệ như rơ le dòng cực đại hoặc rơ le chạm đất, nhằm đảm bảo cơ cấu hãm đóng lại để giữ cho tang quấn cáp không di chuyển.
Trong quá trình vận hành máy xúc, cần đảm bảo lực cắt đủ mạnh để phá vỡ đất đá, đồng thời kết hợp với lực đẩy của cơ cấu ra vào gầu nhằm tối ưu hóa hiệu quả đào.
Bộ phận nâng cần có tác dụng quan trọng khi xích mắc vào đĩa xích, giúp truyền động xuống tang quấn cáp nâng cần và thay đổi góc nghiêng của cần so với mặt phẳng ngang.
Cơ cấu ra vào tay gầu
- Sơ đồ động học của cơ cấu thể hiện trên hình 1.2
- Số liệu bánh răng thể hiện trong bảng 1.6
Bánh răng Khối lượng (Kg) Số lượng
Hình 1.2 Sơ đồ động học của cơ cấu ra vào tay gầu Trong đó:
3 Động cơ dẫn động một chiều, Pđm= 54kW
5.6 Hai bộ truyền bánh răng hình trụ.
Cơ cấu của máy xúc có nhiệm vụ tạo ra áp lực nén lên đất đá, hoạt động đồng thời với cơ cấu nâng hạ gầu, nhằm thực hiện quá trình đào hiệu quả.
Hệ thống truyền động cơ khí bao gồm hai cặp báng răng hình trụ, với động cơ, tang hãm và các hộp giảm tốc được đặt trên cần, đảm bảo độ bền và khả năng chống ẩm cao để thích ứng với điều kiện làm việc ngoài trời Các cơ cấu này cho phép truyền động từ động cơ đến tay gầu, tạo ra áp lực nén vào đất đá, và hệ thống truyền động được sử dụng để điều chỉnh và thay đổi chiều quay của động cơ.
Cơ cấu quay
- Sơ đồ động học của cơ cấu thể hiện trên hình 1.3
- Số liệu bánh răng thể hiện trong bảng 1.7
Bánh răng Khối lượng (Kg) Số lượng
Hình 1.3 Sơ đồ động học của cơ cấu quay Trong đó:
1 Tang hãm 3 Hai cặp bánh răng hình trụ
2 Hai động cơ một chiều, P đm `kW 4 Cặp bánh răng hành tinh. Để thay đổi vị trí của máy từ đào sang dỡ tải người ta sử dụng cơ cấu quay, về nguyên tắc thì bộ quay của máy có thể quay được vòng tròn nhưng trong quá trình làm việc, để rút ngắn thời gian chu kỳ thì bệ quay không được quay vòng tròn, tức là động cơ phải được điều chỉnh thuận nghịch ( Hai chiều ).
Cơ cấu này nổi bật với bộ truyền bánh răng có tỷ số truyền cao, yêu cầu khởi động và hãm một cách êm dịu Để đáp ứng điều này, hệ thống truyền động được thiết kế với bộ truyền kiểu hành tinh, trong đó bánh răng hình trụ được gắn cố định với bệ máy, trong khi hai bánh răng hành tinh nhận truyền động từ phần quay của máy thông qua hộp giảm tốc.
Khi động cơ hoạt động, nó truyền chuyển động qua hai cặp bánh răng hành tinh Bánh răng hình trụ được gắn cố định, dẫn đến việc bệ quay sẽ xoay theo.
Cơ cấu di chuyển
- Sơ đồ động học của cơ cấu thể hiện trên hình 1.4
- Số liệu bánh răng thể hiện trong bảng 1.8
Bánh răng Khối lượng (Kg) Số lượng
Hình 1.4 Sơ đồ động học của cơ cấu di chuyển Trong đó:
1 Động cơ điện một chiều, Pđm= 54kW
5 Cặp bánh răng hình trụ Z/59.
6 Cặp bánh răng hình trụ Z/39.
8 Cặp bánh răng hình trụ Z12/32.
10 Bánh răng vẩy rầu bôi trơn ZA.
11 Khớp nối răng Nhiệm vụ của cơ cấu này là tạo ra lực kéo để di chuyển máy từ vị trí này đến vị trí khác, hầu hết các máy xúc ở mỏ lộ thiên đều được di chuyển bằng xích.
Máy có thể di chuyển theo 3 hướng nhờ hai xi lanh thuỷ lực:
- Di chuyển sang phải khi vấu li hợp bên trái đóng, bên phải mở.
- Di chuyển sang trái khi vấu li hợp bên phải đóng, bên trái mở.
- Di chuyển thẳng khi hai li hợp đóng lại.
Các thông số kỹ thuật cơ khí của máy xúc Э - 5A
STT Các thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị
3 Khối lượng răng gầu kg 5 x 135
4 Khối lượng tay gầu kg 7850
6 Khối lượng puli gầu kg 56
7 Khối lượng puli đầu cần kg 2 x 700
8 Khối lượng tang quấn cáp mở đáy gầu kg 65
9 Đường kính tang quấn cáp nâng cần m 1,05
12 Bán kính xúc lớn nhất m 14,5
13 Bán kính xúc nhỏ nhất m 5,52
14 Bán kính dỡ tải xa nhất m 12,65
15 Chiều cao xúc lớn nhất m 10,3
18 Bán kính bệ quay phía sau m 5,52
19 Áp lực gầu xúc kN 490
20 Thời gian một chu kỳ xúc s 23
22 Chiều dài tay gầu có lắp chi tiết khác m 11,6
25 Công suất xác lập kW 200
27 Công suất động cơ chính kW 250
30 Độ leo dốc cho phép 12 0
31 Trọng lượng máy không kể đến đối trọng kg 157.10 3
32 Tốc độ khi dỡ tải m/s 3 ~ 3,5
35 Vận tốc di chuyển kM/h 0,55
36 Lực đẩy gầu lớn nhất N 205000
37 Áp lực trung bình di chuyển KG/cm 2 2,15
Hệ thống truyền động điện của của máy xúc ЭК-5A
1.2.3.1 Các thao tác chuẩn bị máy làm việc:
Đóng áptômát cung cấp điện cho máy ép hơi, bơm dầu, quạt mát các động cơ một chiều, máy phát một chiều và bộ khuếch đại từ, đảm bảo hoạt động hiệu quả và ổn định của các thiết bị này.
- Đóng cầu dao dầu bằng vô lăng cấp điện cho động cơ chính làm việc, lai hệ thống máy phát điện một chiều vào hoạt động.
- Đóng áptômát 15A để cung cấp điện cho bảng điện điều khiển
- Bật công tắc cấp điện cho động cơ ép hơi làm việc (Ở chế độ này động cơ ép hơi làm việc tự động bằng rơ le áp lực PД ).
- Để tay điều khiển của ba cơ cấu ở vị trí số 0.
- Ấn nút Yk-KHП3 cuộn YK-Л có điện đóng tiếp điểm thường mở cấp điện cho mạch điều khiển và động cơ mở đáy gầu
Bật công tắc vạn năng ВТП ở vị trí làm việc để cuộn ЭB1 có điện, đồng thời mở phanh và chuẩn bị điện vào tay điều khiển cho chế độ nâng hạ gầu.
Bật công tắc vạn năng ВТH ở chế độ làm việc của cuộn ЭB2 để mở phanh, đồng thời chuẩn bị điện cho tay điều khiển chế độ ra vào tay gầu.
Bật công tắc vạn năng ПPP ở vị trí làm việc +45 độ, đảm bảo cuộn ЭB3 có điện để mở phanh Đồng thời, cung cấp điện vào tay điều khiển để chuẩn bị cho chế độ quay.
Bật công tắc vạn năng ПPP ở vị trí làm việc -45 độ để cuộn шX có điện, giúp động cơ bơm dầu hoạt động và mở phanh cho chế độ di chuyển Đồng thời, chuẩn bị sẵn điện vào tay điều khiển để sẵn sàng sử dụng.
Để vận hành máy, hãy bật công tắc vạn năng BT sang vị trí làm việc Khi ở vị trí +45 độ, cuộn ЭM1 có điện và cuộn ЭM2 có điện, cho phép máy di chuyển vòng bên phải hoặc bên trái Nếu chuyển sang vị trí -90 độ, cả hai cuộn ЭM1 và ЭM2 đều có điện, giúp máy di chuyển thẳng.
1.2.3.2 Hệ thống truyền động điện của cơ cấu nâng hạ gầu thể hiện trên hình 1.5A
Hình 1.5 Hệ thống truyền động điện của cơ cấu nâng hạ gầu
* Nguyên lý làm việc: Điều khiển nâng gầu:
Kéo tay gầu điều khiển về phía trong, tiếp điểm K1 đóng K2 mở, nâng gầu có 4 tốc độ sẽ tăng dần từ số 1 đến số 4.
+ Tốc độ số 1: k1 đóng ( K2 mở ) dòng điện đi từ +1 đến 1/2 УК - 3СУП từ đây mạch điện chia làm hai nhánh:
- Nhánh 1 từ 1/2 УК - 3СУП đến 2H1 - 2H2 đến УК - 4СУП qua K1 về -2.
- Nhánh 2 từ 1/2 УК - 3СУП đến УК - Р2 đến УК - д2 qua K1 về -2.
Cuộn 2H1 - 2H2 khi có dòng điện đi qua sẽ tạo ra từ thông tổng cho KĐT và máy phát, cung cấp điện áp cho động cơ hoạt động ở tốc độ số 1 Khi cuộn УК - Р2 có điện, nó sẽ đóng tiếp điểm УК - Р2, làm cho cuộn УК - ПП có điện và đóng tiếp điểm trong mạch kích thích độc lập của động cơ loại điện trở 3СдП-1 Điều này dẫn đến sự gia tăng dòng điện qua cuộn KTĐL của động cơ, giúp giảm tốc độ động cơ trong chế độ nâng gầu.
Tốc độ số 2: Khi K1 và K5 đóng loại đi một phần điện trở УК - 4СУП, dòng điện qua cuộn YCM2 sẽ tăng lên, dẫn đến điện áp máy phát tăng và tốc độ động cơ cũng tăng theo.
+ Tốc độ số 3: tương tự như trên K1, K5, K4 đóng lại.
Tốc độ số 4, bao gồm K1, K5, K4 và K3, cho phép động cơ hoạt động ở tốc độ cao nhất Khi hạ gầu, không cần mô men lớn, nhưng yêu cầu tốc độ nhanh để rút ngắn thời gian của một chu kỳ xúc.
Khi hạ gầu, ta đẩy tay điều khiển về phía trước, lúc này K2 sẽ đóng và K1 mở, dẫn đến việc dòng điện trong cuộn YCM2 đổi chiều Điều này khiến máy phát điện thay đổi cực tính, từ đó làm cho động cơ quay theo chiều ngược lại.
+ Tốc độ số 1: dòng điện đi từ +1 đến ВТП đến 21 mạch điện cũng được chia làm hai nhánh
- Nhánh 1: từ 21 đến УК - 3СУП về -2.
- Nhánh 2 từ đến K2 đến 36 đến УК-4СУП đến YCM2 qua 1/2 УК - 3СУП về -2. + Tốc độ số 2: K2, K5 đóng
Tốc độ số 4 của máy phát điện có các tay số K2, K5, K4, K3 đóng, dẫn đến việc điện trở УК - 4СУП bị loại dần Khi điện áp của máy phát tăng dần, tốc độ hạ gầu cũng sẽ tăng từ số 1 đến số 4.
1.2.3.3 Hệ thống truyền động điện cơ cấu ra vào tay gầu thể hiện trên hình 1.6
Hình 1.6 Hệ thống truyền động điện của cơ cấu ra vào tay gầu
* Nguyên lý làm việc: Điều khiển ra tay gầu:
Kéo tay gầu điều khiển về phía trong, tiếp điểm K1 đóng K2 mở, vào tay gầu có 4 tốc độ sẽ tăng dần từ số 1 đến số 4.
+ Tốc độ số 1: K1 đóng ( K2 mở ) dòng điện đi từ +1 121 1/2 УК - 3СУH từ đây mạch điện chia làm hai nhánh:
- Nhánh 1 từ 1/2УК - 3СУH đến 2H1-2H2 đến УК-4СУH đến BП-1 qua K1 về -2
- Nhánh 2 từ 1/2 УК - 3СУH về -2.
Cuộn 2H1 - 2H2 khi có dòng điện chạy qua sẽ tạo ra từ thông tổng cho khu vực điều khiển (KĐT) và máy phát, cung cấp điện áp cần thiết cho động cơ hoạt động ở tốc độ số 1.
Tốc độ số 2: Khi K1 và K5 đóng lại một phần điện trở УК - 4СУП, dòng điện qua cuộn YCM2 sẽ tăng lên, dẫn đến điện áp máy phát tăng và tốc độ động cơ cũng được cải thiện.
+ Tốc độ số 3: tương tự như trên K1, K5, K4 đóng lại.
+ Tốc độ số 4: K1, K5, K4, K3 đóng lại động cơ làm việc ở tốc độ cao nhất. Điều khiển vào tay gầu:
Khi ra gầu, ta đẩy tay điều khiển về phía trước, lúc này K2 sẽ đóng và K1 sẽ mở Điều này làm thay đổi chiều dòng điện trong cuộn YCM2, dẫn đến việc máy phát điện đổi chiều cực tính, giúp động cơ quay theo chiều ngược lại.
+ Tốc độ số 1: dòng điện đi từ +1 121 1/2 УК - 3СУH từ đây mạch điện chia làm hai nhánh:
- Nhánh 1 từ 1/2 УК-3СУH đến 2H1-2H2 đến УК-4СУH đến BП-2 qua K2 về -2.
- Nhánh 2: từ 1/2 УК - 3СУH về -2.
Tốc độ số 4 của máy phát điện, bao gồm các vị trí K2, K5, K4, K3, sẽ dần dần loại bỏ điện trở УК - 4СУH Khi điện áp của máy phát tăng, tốc độ ra gầu cũng tăng từ số 1 đến số 4 Trong chế độ vào tay gầu, công tắc hành trình hạn chế vào gầu sẽ giúp giảm tốc độ tương đối bằng cách mở tiếp điểm BП-1, đồng thời dừng động cơ khi tiếp điểm BП-2 mở ra.
1.2.3.4 Hệ thống truyền động điện cơ cấu quay-di chuyển thể hiện trên hình 1.7
Hình 1.7 Hệ thống truyền động điện của cơ cấu quay – di chuyển
Các thông số kỹ thuật của hệ thống truyền động điện trên máy xúc ЭК-5A
a Động cơ dẫn động АГ-M, M, mã hiệu AЭ-113-4TЭ-M, 113-M, 4TT:
Máy phát điện một chiều loại ΠЭМЭМ có công suất 250KW và tốc độ 1480 vòng/phút, được thiết kế với chức năng bảo vệ và làm mát Động cơ sở hữu rô to lồng sóc kép và cuộn dây Stato chia thành hai cấp điện áp 3000V và 6000V, với các cực đầu vào được đặt trong hộp kín gắn liền với thân động cơ Đặc biệt, động cơ cho phép tải lên tới 2.2 lần trong thời gian ngắn và cuộn dây Stato được bọc chống ẩm loại B Hệ thống bảo vệ tự động ngắt máy cắt dầu khi điện áp mạng sụt quá thấp ( 1,3 Idm thì rơ le УК - РТМП sẽ tác động ngắt mach điện điều khiển máy xúc.
Khi hệ thống máy phát động cơ thay đổi dòng làm việc, dòng điện của động cơ có thể tăng từ 1,1 đến 1,2 Idm Sự thay đổi này thường xảy ra do sự biến động đột ngột của phụ tải, ảnh hưởng đến các cuộn dây cực phụ АГ - Г1.
- CT sẽ liên hệ như cuộn sơ cấp của máy biến áp nên ở cuộn thứ sẽ có sức điện động cảm ứng.
Khi dòng điện Iư tăng, sức từ động của cuộn YCM1 (F1) sẽ ngược chiều với sức từ động của cuộn YCM2 (F2), dẫn đến sự giảm sút của sức từ động tổng (FΣ) và làm cho dòng điện Iư giảm xuống.
Khi dòng điện Iư giảm, sức từ động của cuộn YCM1 (F1) cùng chiều với sức từ động của cuộn YCM2 (F2) sẽ làm tăng sức từ động tổng (FΣ), dẫn đến sự gia tăng dòng điện.
Kết quả là làm cho sự dao động của dòng điện giảm, ổn định hơn tránh xung động lớn của máy.
Trong quá trình làm việc của động cơ từ (1,3 1,5) Idm, bộ cắt dòng БТО sẽ hoạt động, và khi YCM4 hoặc YCM5 có dòng điện chạy qua, sẽ sinh ra lực F4 hoặc F5 ngược với chiều F2 Điều này dẫn đến sự giảm đột ngột của IKTĐL của máy phát, nhằm bảo vệ động cơ khỏi tình trạng quá tải.
Khi không có sự dò điện từ YK-P6 và YK-P7, hệ thống vẫn hoạt động bình thường Tuy nhiên, nếu xảy ra hiện tượng dò điện từ YK-P1, YK-P3, YK-P4, hoặc YK-P5, dòng điện sẽ chạy qua và tác động đến tiếp điểm YK-P8 Điều này dẫn đến việc YK-P6 và YK-P7 mất điện, làm ngưng hoạt động của hệ thống điều khiển chung, khiến máy không thể hoạt động.
5A Nguyên lý tác động bộ tự động xúc:
* Sơ đồ cho trong hình 3-10.
Hình 3-10 Sơ đồ tác động tự động xúc
Bộ điều khiển này giúp ổn định dòng điện xúc, điều chỉnh lực kéo cáp nâng của gầu bằng cách kiểm soát mô men hãm ở động cơ Khi dòng điện trong phần ứng của động cơ đạt mức quy định, một tín hiệu điện từ cực từ phụ của máy phát được gửi đến T3, mở tín hiệu vào khối БТОH Điều này kích hoạt cuộn YCM5, tạo ra từ thông chống lại từ thông dẫn đến việc hãm động cơ, ngăn không cho tay gầu đẩy ra khi gầu đã đầy hoặc gặp vật cản.
3.3 Nghiên cứu thành lập các mô hình trong hệ thống truyền động điện cơ cấu Nâng hạ gầu trong máy xúc Э-5AA.
1 Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng thời gian khuếch đại từ:
Từ công thức: dki ht Ii i i t dki f W r
Ta có sơ đồ cấu trúc MATLAB tính hằng số thời gian khuếch đại từ như hình 3-11:
Hình 3.11 Sơ đồ cấu trúc MATLAB tính hằng số thời gian khuếch đại từ
2 Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu khuếch đại từ:
Từ hệ phương trình mô tả khâu khuếch đại từ:
Ta có sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu khuếch đại từ như hình 3-12:
Hình 3-12 Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu khuếch đại từ
3 Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu máy phát:
Từ hệ phương trình mô tả khâu máy phát:
Ta có sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu máy phát như hình 3.13
Hình 3.13 Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu máy phát
4 Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu động cơ:
Từ hệ phương trình mô tả chế độ làm việc của khâu động cơ:
Mc là mô men cản.
Ta có sơ đồ cấu trúc MATLAB mô tả khâu động cơ như hình 3.14
Nguyên lý tác động bộ tự động xúc
Hình 3-10 Sơ đồ tác động tự động xúc
Bộ này giúp ổn định dòng điện xúc, điều chỉnh lực kéo cáp nâng của gầu bằng cách kiểm soát mô men hãm ở động cơ ra vào tay gầu Khi dòng điện trong phần ứng của động cơ đạt trị số quy định, tín hiệu từ cực từ phụ của máy phát sẽ được đưa đến T3, làm cho T3 mở và gửi tín hiệu vào khối БТОH Điều này dẫn đến việc nối tắt CT1, cho phép dòng điện đi qua cuộn YCM5, tạo ra từ thông 5 để chống lại từ thông 2, hãm động cơ ra vào gầu và ngăn không cho tay gầu đẩy ra khi đã đầy hoặc vấp phải vật cản.
3.3 Nghiên cứu thành lập các mô hình trong hệ thống truyền động điện cơ cấu Nâng hạ gầu trong máy xúc Э-5AA.
1 Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng thời gian khuếch đại từ:
Từ công thức: dki ht Ii i i t dki f W r
Ta có sơ đồ cấu trúc MATLAB tính hằng số thời gian khuếch đại từ như hình 3-11:
Hình 3.11 Sơ đồ cấu trúc MATLAB tính hằng số thời gian khuếch đại từ
Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu khuếch đại từ
Từ hệ phương trình mô tả khâu khuếch đại từ:
Ta có sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu khuếch đại từ như hình 3-12:
Hình 3-12 Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu khuếch đại từ
Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu máy phát
Từ hệ phương trình mô tả khâu máy phát:
Ta có sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu máy phát như hình 3.13
Hình 3.13 Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu máy phát
Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu động cơ
Từ hệ phương trình mô tả chế độ làm việc của khâu động cơ:
Mc là mô men cản.
Ta có sơ đồ cấu trúc MATLAB mô tả khâu động cơ như hình 3.14
Để mô phỏng quá trình động cơ trong việc nâng hạ gầu, bài viết này sử dụng phần mềm SIMULINK của MATLAB nhằm nghiên cứu quá trình quá độ của máy xúc Hình 3.14 minh họa sơ đồ cấu trúc của MATLAB trong mô phỏng khâu động cơ.
5A.Mô hình toán học của TĐĐ của cơ cấu như sau: od t t u U dt
Mc là mô men cản.
Ta có sơ đồ cấu trúc MATLAB TĐĐ của cơ cấu nâng hạ gầu như hình 3.15
Hình 3.14 Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng TĐĐ của cơ cấu nâng hạ gầu
3.4 Kết quả mô phỏng được thể hiện trên các hình 3.15A đến hình 3.24
Hình 3.15: Sức từ động các cuộn của KĐT
Hình 3.16: Điện áp ra của KĐT
Hình 3.17: Dòng kích từ của máy phát
Hình 3.18: Sức điện động của máy phát
Hình 3.19: Dòng điện phần ứng
Hình 3.20: Mô men của động cơ
Hình 3.21: Tốc độ góc của động cơ
Hình 3.22: So sánh F4, Iư, Icắt
Hình 3.23: Dòng điện ở số 4 khi khởi động có tải
Hình 3.24: Dòng điện ở số 4 khi khởi động không tải
NHẬN XÉT KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
Sau khi xây dượng sơ đồ mô phỏng và nhập các số liệu tính toán, chương trình đã cho ra kết quả từ hình 3.15 đến hình 3.24:
Trong hình 3.15A, các sức từ động F2, F1, Fđk, F4 và F6 của KĐT được phân tích như sau: Cuộn YMC-2 (F2) giữ giá trị hằng số tại vị trí số 4 của tay điều khiển Cuộn YMC-1 (F1) khởi động với sự gia tăng và giảm dần ổn định sau khoảng 0,2 giây, với giá trị F1 rất nhỏ khi động cơ đạt tốc độ ổn định Sức từ động tổng (Fđk) tăng lên và ổn định sau 1,1 giây khi khởi động Cuộn YMC-4 (F4) khởi động với sự gia tăng và giảm về 0 ổn định trong khoảng 0,6 giây Cuộn YMC-6 (F) (Fđk) khởi động, tăng lên và ổn định tại 25V sau 1,2 giây.
* Hình 3.16: Điện áp ra của KĐT.
Khi khởi động tăng lên 11.2V sau đó giảm xuống 10,5V và ổn định sau 1 giây.
* Hình 3.17: Dòng kích từ của máy phát.
Khi khởi động tăng lên 8,5A sau đó giảm xuống 7,8A và ổn định sau 1,2 giây
* Hình 3.18: Sức điện động của máy phát.
Khi khởi động tăng lên 490V và ổn định sau 1,2 giây.
* Hình 3.19: Dòng điện phần ứng.
Khi khởi động tăng lên 1150A sau đó giảm xuống và ổn định sau 2 giây.
* Hình 3.20:Tốc độ góc của động cơ.
Khi khởi động tăng lên 80 rad,ổn định sau 1,2 giây
* Hình 3.21: Mô men của động cơ.
Khi khởi động tăng lên 6150N.m sau đó và giảm xuống ổn định 1,2 giây.
Khi Iư > Icắt thì F4 tăng lên sau đó giảm xuống nhỏ hơn I cắt sau 0,8 giây.
Khi Iư< Icắt thì F là rất nhỏ.
* Hình 3.23: Dòng điện ở 4 số khi khởi động có tải.
Số 1: Dòng điện tăng lên 720A sau đó giảm xuống và ổn định 1,5 giây.
Số 2: Dòng điện tăng lên 760A sau đó giảm xuống và ổn định sau 1,5 giây.
Số 3: Dòng điện tăng lên 900A sau đó giảm xuống và ổn định sau 1,5 giây.
Số 4: Dòng điện tăng lên 1150 sau đó giảm xuống và ổn định sau 1,5 giây
* Hình 3.24: dòng điện ở 4 số khi khởi động không tải.
Số 1: Dòng điện tăng lên 240A sau đó giảm xuống và ổn định 1,8 giây.
Số 2: Dòng điện tăng lên 280A sau đó giảm xuống và ổn định sau 1,8giây.
Số 3: Dòng điện tăng lên 460A sau đó giảm xuống và ổn định sau 1,8 giây.
Số 4: Dòng điện tăng lên 720Asau đó giảm xuống và ổn định sau 1,8 giây.