Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong các phân xưởng cơ khí, luyện kim, nhà kho và bến cảng, cầu trục là thiết bị nâng - chuyển đóng vai trò trọng yếu trong việc bốc dỡ hàng hóa và phục vụ dây chuyền công nghệ. Để vận hành an toàn và đạt năng suất cao, hệ thống trang bị điện cho cơ cấu nâng hạ đòi hỏi độ tin cậy nghiêm ngặt, khả năng làm việc ở chế độ đóng cắt liên tục và kiểm soát chính xác tốc độ nâng hạ trong mọi trạng thái phụ tải. Đồ án của tác giả Vũ Sinh Cơ tập trung giải quyết bài toán tính toán, thiết kế và trang bị hệ thống truyền động điện một chiều cho cơ cấu nâng hạ cầu trục.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Khảo sát tổng quan về kết cấu cơ khí, đặc tính phụ tải thế năng và các yêu cầu công nghệ đối với truyền động cơ cấu nâng hạ cầu trục.
  2. Xác định các thông số phụ tải tĩnh, xây dựng biểu đồ phụ tải và tính chọn công suất động cơ điện một chiều truyền động cơ cấu nâng; tiến hành kiểm nghiệm động cơ theo điều kiện phát nóng và khả năng quá tải mômen.
  3. Phân tích, so sánh các phương án truyền động điện công nghiệp (hệ Máy phát - Động cơ $F-Đ$ và hệ Thyristor - Động cơ $T-Đ$) để lựa chọn phương án truyền động tối ưu.
  4. Tính toán, lựa chọn các thiết bị thuộc mạch động lực (mạch chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng mắc song song ngược, máy biến áp động lực, van Tiristor, đi-ốt kích từ, máy phát tốc) và thiết kế hệ thống phát xung điều khiển theo nguyên tắc khống chế pha đứng.
  5. Đánh giá tính ổn định và tính toán các hệ số khuếch đại của toàn hệ thống truyền động.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống truyền động điện một chiều kích từ độc lập cho cơ cấu nâng hạ cầu trục có tải trọng nâng $5000\text{ N}$ ($\approx 5000\text{ kg}$), chiều cao nâng $h = 10\text{ m}$, vận tốc nâng $V_n = 14,5\text{ m/phút}$, chế độ làm việc trung bình.
  • Phạm vi nghiên cứu: Tính toán thiết kế giải tích mạch lực và mạch điều khiển điện tử công suất theo các tiêu chuẩn kỹ thuật điện công nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đồ án dựa trên các nguyên lý truyền động điện và điện tử công suất:

  • Lý thuyết máy điện một chiều kích từ độc lập: Sử dụng phương trình cân bằng điện áp mạch phần ứng $U_ư = E_ư + (R_ư + R_f)I_ư$, công thức sức điện động $E_ư = K_e \Phi n$ và biểu thức mômen điện từ $M = K \Phi I$. Phân tích đặc tính cơ trong các trạng thái làm việc ở 4 góc phần tư: chế độ động cơ nâng hàng (góc I), chế độ hãm tái sinh/hãm động năng (góc II), chế độ hạ động lực khi $M_c < M_{ms}$ (góc III) và chế độ hạ hãm/hãm ngược khi $M_c > M_{ms}$ (góc IV).
  • Lý thuyết điều chỉnh tốc độ và hãm động cơ một chiều: Phân tích 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ (thay đổi điện trở phụ $R_f$, thay đổi điện áp phần ứng $U_ư$, thay đổi từ thông $\Phi$) và các trạng thái hãm (hãm tái sinh, hãm ngược, hãm động năng tự kích và kích từ độc lập).
  • Lý thuyết chỉnh lưu điều khiển: Phân tích nguyên lý hoạt động của các sơ đồ chỉnh lưu Tiristor 1 pha, chỉnh lưu tia 3 pha và chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng; nguyên tắc phát xung điều khiển đồng bộ khống chế pha đứng.

Phương pháp nghiên cứu:

  • Phương pháp tính toán giải tích cơ khí - điện: Xác định mômen cản tĩnh khi nâng có tải, nâng không tải, hạ động lực và hạ hãm; xây dựng biểu đồ phụ tải theo chu kỳ thời gian và tính chọn sơ bộ công suất động cơ theo phương pháp mômen đẳng trị ($M_{đt}$).
  • Phương pháp kiểm nghiệm kỹ thuật: Kiểm nghiệm phát nóng dựa trên mômen đẳng trị $M_{đt} \le M_{đm}$ và kiểm nghiệm quá tải mômen mở máy $M_{c\text{ mở máy}} \le M_{m\max}$.
  • Phương pháp so sánh, đánh giá giải pháp kỹ thuật: So sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật giữa hệ thống $F-Đ$ có máy điện khuếch đại (MKĐ) và hệ thống $T-Đ$.

Nguồn dữ liệu:

  • Các thông số thiết kế đầu vào của cơ cấu nâng hạ cầu trục ($G = 5000\text{ N}$, $G_0 = 100\text{ N}$, $h = 10\text{ m}$, $V_n = 14,5\text{ m/phút}$, chế độ trung bình).
  • Sổ tay tra cứu thông số máy điện (động cơ $\Pi-42$), linh kiện bán dẫn công suất (Tiristor C431E1, Đi-ốt CR20-100), máy phát tốc (T-4), và thông số vật liệu kỹ thuật (tôn cán lạnh 3405 cho lõi biến áp).

Thiết kế và triển khai hệ thống

Đồ án triển khai thiết kế hệ thống truyền động Thyristor - Động cơ ($T-Đ$) cho cơ cấu nâng hạ cầu trục với các giải pháp cấu trúc và thông số kỹ thuật được xác định qua tính toán:

[Lưới điện 3 pha 380V] 
[Bộ biến đổi BBĐ1 (Cầu 3 pha)]                                            [Bộ biến đổi BBĐ2 (Cầu 3 pha)]
  (Nhóm Tiristor T1-T6)                                                     (Nhóm Tiristor T7-T12)

1. Cấu trúc mạch động lực

  • Mạch lực sử dụng 2 bộ biến đổi chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng mắc song song ngược (BBĐ1 và BBĐ2 gồm 12 Tiristor) cấp nguồn cho phần ứng động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
  • Phương pháp đảo chiều: Đảo chiều dòng điện phần ứng bằng phương pháp điều khiển chung (tại một thời điểm cả 2 bộ biến đổi đều nhận xung điều khiển, một bộ làm việc cấp dòng và một bộ ở trạng thái chờ).
  • Bốn cuộn kháng cân bằng (CB1, CB2, CB3, CB4) được mắc trong mạch để hạn chế dòng cân bằng chạy giữa hai bộ biến đổi.
  • Mạch dập $R-C$ mắc song song với từng van bán dẫn để bảo vệ quá gia tốc điện áp ($du/dt$) khi chuyển mạch hoặc đóng cắt không tải máy biến áp; cuộn kháng và điện cảm thứ cấp máy biến áp đóng vai trò bảo vệ quá gia tốc dòng điện ($di/dt$).

2. Cấu trúc mạch điều khiển

  • Hệ thống phát xung điều khiển làm việc theo nguyên tắc đồng bộ khống chế pha đứng (so sánh điện áp tựa răng cưa đồng pha với lưới điện và điện áp điều khiển một chiều).
  • Độ rộng xung điều khiển phát ra nằm trong dải $200 \div 600\ \mu\text{s}$.
  • Mạch điều khiển tích hợp: khâu tạo điện áp chủ đạo, khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt (sử dụng biến dòng BI và đi-ốt so sánh $U_{ph}$ với $U_{ss}$ để hãm bảo vệ khi $I_ư > I_{cp}$), khâu tổng hợp phản hồi âm tốc độ từ máy phát tốc, và mạch nguồn nuôi một chiều.

3. Thông số các phần tử tính chọn

STT Thiết bị / Linh kiện Ký hiệu / Chủng loại Thông số kỹ thuật chính
1 Động cơ điện một chiều $\Pi-42$ $P_{đm} = 4,5\text{ kW}$; $U_{đm} = 220\text{ V}$; $I_{đm} = 51,0\text{ A}$; $n_{đm} = 1500\text{ v/p}$; $J_đ = 0,180\text{ kgm}^2$; $R_\Sigma = 0,162\ \Omega$; $L_\Sigma = 0,0082\text{ H}$; $\Phi = 60,2\text{ mWb}$
2 Van Tiristor mạch lực C431E1 (Mỹ) Số lượng: 12 van; $U_{nv\max} = 500\text{ V}$; $I_{đmv} = 600\text{ A}$; $I_{pik\max} = 8000\text{ A}$; $\Delta U_{\max} = 2,6\text{ V}$; $I_{g\max} = 150\text{ mA}$; $U_{g\max} = 5\text{ V}$; $du/dt = 200\text{ V}/\mu\text{s}$; $di/dt = 100\text{ A}/\mu\text{s}$; $t_{cm} = 2000\ \mu\text{s}$; $T_{\max} = 125^\circ\text{C}$
3 Máy biến áp động lực MBA khô 3 pha, 3 trụ, sơ đồ $\Delta/Y$ $S_{ba} = 11,8\text{ kVA}$; $U_{1f} = 380\text{ V}$; $U_{2f} = 238,4\text{ V}$; $I_1 = 26,2\text{ A}$; $I_2 = 41,7\text{ A}$; Lõi thép 3405 dày $0,35\text{ mm}$; $B_T = 1,3\text{ T}$; đường kính trụ $d = 9\text{ cm}$; chiều cao cửa sổ $h = 27\text{ cm}$; $W_1 = 248\text{ vòng}$
4 Van chỉnh lưu kích từ Đi-ốt CR20-100 Mạch cầu 3 pha; $I_{\max} = 20\text{ A}$; $U_{ng\max} = 1000\text{ V}$; $\Delta U = 1,1\text{ V}$; $I_{ro} = 10\ \mu\text{A}$; $T_{cp} = 200^\circ\text{C}$
5 Máy phát tốc T-4 Nối đồng trục động cơ; $P_{đm} = 70\text{ W}$; $n_H = 1000\text{ v/p}$; $U_H = 15\text{ V}$; $I_H = 5\text{ A}$; $R_H = 100\ \Omega$; Hệ số phản hồi âm tốc độ $\gamma = 0,0682$

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC

Chương 1 trình bày khái quát cấu tạo cơ khí và đặc tính vận hành của cầu trục:

  • Cầu trục đảm bảo 3 chuyển động cơ bản: nâng hạ vật, di chuyển xe con và di chuyển xe cầu. Kết cấu gồm dầm chính, dầm đầu, xe con, cơ cấu nâng hạ và cơ cấu phanh hãm (phanh guốc, phanh đĩa, phanh đai gồm má phanh, cuộn dây nam châm và đối trọng).
  • Dải thông số tiêu chuẩn chế tạo: tải trọng $Q = 1 \div 500\text{ tấn}$, chiều cao nâng $H_{\max} = 16\text{ m}$, vận tốc nâng $V_n = 2 \div 40\text{ m/phút}$, vận tốc di chuyển xe con và cầu trục $V_{c\max} = 60\text{ m/phút}$.
  • Phân loại cầu trục theo tải trọng (nhẹ $<10\text{ tấn}$, trung bình $10 \div 15\text{ tấn}$, nặng $>15\text{ tấn}$), theo chế độ làm việc ($TĐ% = 10 \div 60%$, tần số đóng cắt từ $60$ đến trên $240\text{ lần/giờ}$) và theo công dụng (vận chuyển hoặc lắp ráp).
  • Đặc tính phụ tải của cơ cấu nâng hạ thuộc loại mômen cản thế năng ($M_c = \text{const}$, không phụ thuộc chiều quay). Phân tích 4 góc phần tư đặc tính cơ của động cơ truyền động và các yêu cầu kỹ thuật: gia tốc mở máy $\le 0,5\text{ m/s}^2$ (chống đứt cáp), thời gian khởi động tối thiểu $2\text{ s}$, phạm vi điều chỉnh tốc độ $D < 3$ (vận chuyển) hoặc $D > 10$ (lắp ráp) với sai số điều chỉnh $\approx 5%$, điện áp cấp $\le 500\text{ V}$.

Chương 2: TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO TRUYỀN ĐỘNG CƠ CẤU NÂNG

Chương 2 thực hiện tính toán cơ cấu nâng theo số liệu cho trước:

  • Thông số ban đầu: trọng lượng tải $G = 5000\text{ N}$, trọng lượng bộ lấy tải $G_0 = 100\text{ N}$, chiều cao nâng $h = 10\text{ m}$, vận tốc nâng $V_n = 14,5\text{ m/phút} = 0,241\text{ m/s}$, chế độ trung bình. Lựa chọn hiệu suất $\eta = 0,8$, tỉ số truyền $i = 10$, bán kính tang nâng $R_t = 0,7\text{ m}$, bội số ròng rọc $u = 2$.
  • Tính toán thời gian nâng $t_n = 41,3\text{ s}$, thời gian làm việc $T_{lv} = 82,6\text{ s}$, chu kỳ làm việc $T_{ck} = 100\text{ s}$, hệ số tiếp điện $TĐ% = 82,6%$.
  • Tính mômen trung bình $M_{tb}$ và chọn động cơ điện một chiều loại $\Pi-42$ ($P_{đm} = 4,5\text{ kW}$, $U_{đm} = 220\text{ V}$, $n_{đm} = 1500\text{ v/p}$, $I_{đm} = 51,0\text{ A}$).
  • Kiểm nghiệm động cơ:
    • Kiểm nghiệm phát nóng theo mômen đẳng trị: $M_{đt} \le M_{đm}$ ($M_{đm} = 28,65\text{ Nm}$), động cơ thỏa mãn điều kiện phát nóng.
    • Kiểm nghiệm quá tải mômen: Mômen cản lớn nhất $M_{c\max} = 2188,85\text{ Nm}$, mômen định mức quy đổi thỏa mãn điều kiện $M_{đc} > M_{c\max}$.
    • Kiểm nghiệm mômen mở máy: $M_{c\text{ mở máy}} = 2 M_{c\max}$, động cơ thỏa mãn yêu cầu khởi động.

Chương 3: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG

Chương 3 trình bày cơ sở lý thuyết động cơ điện một chiều và so sánh hai phương án truyền động:

  • Khái quát cấu tạo stato, rôto, cổ góp - chổi than; phương trình cân bằng điện áp và phương trình đặc tính cơ điện.
  • Phân tích các trạng thái hãm: hãm tái sinh ($U_ư < E_ư$, năng lượng trả về lưới), hãm ngược (đưa $R_f$ vào mạch phần ứng hoặc đảo cực tính điện áp phần ứng), hãm động năng (kích từ độc lập hoặc tự kích).
  • Phân tích ảnh hưởng của tham số $R_ư$, $U_ư$, $\Phi$ đến độ cứng đặc tính cơ $\beta$.
  • So sánh phương án 1 (Hệ Máy phát - Động cơ $F-Đ$ có MKĐ từ trường ngang, phản hồi âm tốc độ và âm dòng có ngắt) và phương án 2 (Hệ Thyristor - Động cơ $T-Đ$):
    • Hệ $F-Đ$: Dải làm việc 4 góc phần tư linh hoạt, quá tải tốt nhưng cồng kềnh, nhiều máy quay, ồn ào, khó điều chỉnh ở vùng tốc độ rất thấp do từ dư máy phát.
    • Hệ $T-Đ$: Độ tác động nhanh, dải điều chỉnh rộng $D = 100 \div 1000$, hiệu suất cao, kích thước gọn nhẹ, ít ồn dù hệ số $\cos\varphi$ thấp ($0,6 \div 0,65$) và xuất hiện sóng hài dòng điện.
  • Quyết định lựa chọn: Chọn hệ truyền động Thyristor - Động cơ ($T-Đ$).

Chương 4: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Chương 4 thực hiện tính toán chi tiết phần cứng mạch lực và mạch điều khiển:

  • Lựa chọn mạch lực: So sánh chỉnh lưu 1 pha, tia 3 pha và cầu 3 pha đối xứng $\rightarrow$ Chọn sơ đồ cầu 3 pha điều khiển đối xứng do chất lượng điện áp ra đập mạch nhỏ, tần số đập mạch bằng 6 lần tần số lưới, công suất máy biến áp nhỏ ($S_{ba} = 1,05 P_d$).
  • Trật tự mở/khóa Tiristor cầu 3 pha theo chu kỳ:
Thời điểm góc mở $\theta$ Van mở Van khóa
$\theta_1 = \pi/6 + \alpha$ T1 T5
$\theta_2 = 3\pi/6 + \alpha$ T2 T6
$\theta_3 = 5\pi/6 + \alpha$ T3 T1
$\theta_4 = 7\pi/6 + \alpha$ T4 T2
$\theta_5 = 9\pi/6 + \alpha$ T5 T3
$\theta_6 = 11\pi/6 + \alpha$ T6 T4
  • Phương án đảo chiều: Chọn sơ đồ 2 bộ chỉnh lưu cầu 3 pha mắc song song ngược điều khiển chung với cuộn kháng cân bằng CB1 - CB4.
  • Tính chọn thiết bị mạch lực: Tính chọn 12 Tiristor C431E1 ($U_{nv\max} = 500\text{ V}, I_{đmv} = 600\text{ A}$), thiết kế máy biến áp khô 3 pha 3 trụ $11,8\text{ kVA}$ ($380/238,4\text{ V}$), chọn bộ cầu đi-ốt kích từ CR20-100 và máy phát tốc T-4 ($\gamma = 0,0682$).
  • Thiết kế mạch điều khiển: Nguyên lý khống chế pha đứng, thiết kế khâu tạo xung, khâu điện áp chủ đạo, khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt và mạch nguồn nuôi.

Chương 5: ĐÁNH GIÁ TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG

Chương 5 tính toán thông số động học của hệ truyền động:

  • Tính toán các tham số cơ bản của hệ thống vòng hở và vòng kín.
  • Xác định hệ số khuếch đại của động cơ một chiều, hệ số khuếch đại của bộ biến đổi Tiristor ($k_b$), hệ số khuếch đại của các khâu trung gian và hệ số khuếch đại yêu cầu ($k_{yc}$) nhằm đảm bảo tính ổn định và triệt tiêu sai lệch tĩnh khi phụ tải biến động.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính:

  • Hoàn thành toàn bộ quy trình tính toán cơ - điện cho cơ cấu nâng hạ cầu trục với tải trọng $5000\text{ N}$, lựa chọn chính xác động cơ một chiều $\Pi-42$ công suất $4,5\text{ kW}$, điện áp $220\text{ V}$, dòng điện $51\text{ A}$, kiểm nghiệm đạt yêu cầu về phát nóng và khả năng quá tải mômen.
  • Thiết kế hoàn chỉnh mạch động lực hệ truyền động $T-Đ$ đảo chiều dùng 2 bộ cầu Tiristor 3 pha đối xứng mắc song song ngược với 12 van C431E1 ($500\text{ V}, 600\text{ A}$), cuộn kháng cân bằng, mạch dập $R-C$ và máy biến áp khô 3 pha $\Delta/Y$ công suất $11,8\text{ kVA}$.
  • Tính chọn thành công mạch kích từ độc lập dùng Đi-ốt CR20-100 và mạch lấy phản hồi âm tốc độ qua máy phát tốc T-4 ($70\text{ W}, 1000\text{ v/p}$) với hệ số phản hồi $\gamma = 0,0682$.
  • Xây dựng sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển phát xung đồng bộ khống chế pha đứng tích hợp khâu phản hồi âm dòng có ngắt để bảo vệ quá tải.

Giải pháp và kiến nghị đề xuất:

  • Áp dụng phương pháp điều khiển chung cho hai bộ chỉnh lưu cầu 3 pha song song ngược kết hợp cuộn kháng cân bằng để tối ưu hóa quá trình quá độ và chuyển đổi trạng thái hãm nhanh chóng, êm ái.
  • Đặt các công tắc hành trình giới hạn chuyển động tiến/lùi và giới hạn nâng hạ, kết hợp phanh hãm điện từ giữ trục động cơ khi mất điện để đảm bảo an toàn tuyệt đối.

Đóng góp:

  • Cung cấp một phương án thiết kế hệ truyền động $T-Đ$ có độ chính xác cao về mặt giải tích, kết hợp đầy đủ từ khâu tính toán phụ tải cơ học, kiểm nghiệm máy điện đến thiết kế chi tiết điện tử công suất cho cầu trục công nghiệp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Đồ án dừng lại ở mức độ tính toán thiết kế lý thuyết và giải tích mạch, chưa tiến hành mô phỏng kiểm chứng dạng sóng trên các phần mềm chuyên ngành (như MATLAB/Simulink hay PSIM) và chưa có số liệu thực nghiệm đo đạc trên mô hình thực tế. Hệ truyền động $T-Đ$ còn tồn tại nhược điểm hệ số công suất thấp ($\cos\varphi \approx 0,6 \div 0,65$) và phát sinh sóng hài dòng điện trên lưới. Trong văn bản còn một vài chỗ nhầm lẫn cục bộ về thuật ngữ thiết bị cơ khí giữa cầu trục và máy bào giường.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp lọc sóng hài tích cực/thụ động để nâng cao hệ số $\cos\varphi$; mở rộng sang nghiên cứu hệ truyền động xoay chiều sử dụng biến tần bán dẫn (Inverter - Động cơ không đồng bộ/động cơ đồng bộ) để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí bảo dưỡng cổ góp - chổi than.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo: Sinh viên các ngành Kỹ thuật Điện, Điện tự động công nghiệp, Tự động hóa và Truyền động điện đang thực hiện đồ án môn học Trang bị điện, Đồ án Điện tử công suất hoặc Đồ án tốt nghiệp.
  • Nội dung giá trị: Quy trình các bước tính toán phụ tải tĩnh và kiểm nghiệm công suất động cơ cơ cấu nâng; phương pháp tính toán máy biến áp chỉnh lưu khô 3 pha và tính chọn van Tiristor công suất; sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển pha đứng có phản hồi âm dòng có ngắt và phản hồi âm tốc độ.

Câu hỏi thường gặp

1. Động cơ điện một chiều được lựa chọn cho cơ cấu nâng hạ trong đồ án có mã hiệu và thông số kỹ thuật định mức là gì?
Động cơ được chọn là loại $\Pi-42$ (làm việc ở chế độ 60 phút, $TĐ% = 100%$) với công suất định mức $P_{đm} = 4,5\text{ kW}$, điện áp định mức $U_{đm} = 220\text{ V}$, dòng điện định mức $I_{đm} = 51,0\text{ A}$, tốc độ định mức $n_{đm} = 1500\text{ vòng/phút}$, điện trở phần ứng $R_\Sigma = 0,162\ \Omega$, điện cảm $L_\Sigma = 0,0082\text{ H}$ và từ thông cực $\Phi = 60,2\text{ mWb}$.

2. Tại sao tác giả lựa chọn phương án truyền động Thyristor - Động cơ ($T-Đ$) thay vì hệ Máy phát - Động cơ ($F-Đ$)?
Hệ $T-Đ$ sử dụng các linh kiện bán dẫn công suất nên có quán tính nhỏ, phản ứng nhanh nhạy, dải điều chỉnh trơn và rộng ($D = 100 \div 1000$), hiệu suất cao, tổn thất công suất riêng bé, kết cấu gọn nhẹ, vận hành êm và không chiếm diện tích lớn như hệ $F-Đ$ vốn phải sử dụng nhiều máy điện quay.

3. Mạch lực của hệ thống sử dụng cấu hình chỉnh lưu nào và giải pháp đảo chiều quay động cơ được thực hiện ra sao?
Mạch lực sử dụng 2 bộ biến đổi chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng mắc song song ngược (tổng cộng 12 Tiristor loại C431E1). Việc đảo chiều quay được thực hiện bằng cách đảo chiều dòng điện phần ứng thông qua phương pháp điều khiển chung kết hợp 4 cuộn kháng cân bằng (CB1 - CB4) để triệt tiêu dòng cân bằng.

4. Máy biến áp động lực được tính chọn có thông số và kiểu đấu dây như thế nào?
Máy biến áp là loại MBA khô 3 pha 3 trụ, làm mát tự nhiên bằng không khí, sơ đồ đấu dây $\Delta/Y$. Công suất biểu kiến $S_{ba} = 11,8\text{ kVA}$, điện áp sơ cấp $U_{1f} = 380\text{ V}$, điện áp thứ cấp $U_{2f} = 238,4\text{ V}$, dòng điện sơ cấp $I_1 = 26,2\text{ A}$, dòng thứ cấp $I_2 = 41,7\text{ A}$, mạch từ dùng tôn cán lạnh 3405 dày $0,35\text{ mm}$ với đường kính trụ $d = 9\text{ cm}$ và chiều cao cửa sổ $h = 27\text{ cm}$.

5. Khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt trong mạch điều khiển hoạt động theo nguyên lý nào?
Tín hiệu dòng điện được lấy qua biến dòng BI. Khi dòng phần ứng $I_ư$ nhỏ hơn giá trị cho phép, điện áp phản hồi $U_{ph} < U_{ss}$ khiến đi-ốt so sánh khóa, không tác động lên mạch. Khi xảy ra quá tải ($I_ư > I_{cp}$), $U_{ph} > U_{ss}$ làm đi-ốt mở, đưa tín hiệu phản hồi làm giảm sức từ động điều khiển và giảm điện áp bộ biến đổi, qua đó giảm tốc độ động cơ và bảo vệ an toàn cho hệ thống.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Vũ Sinh Cơ đã hoàn thành trọn vẹn việc thiết kế hệ thống trang bị điện cho cơ cấu nâng hạ cầu trục sử dụng động cơ điện một chiều $\Pi-42$ ($4,5\text{ kW}$) kết hợp hệ truyền động Thyristor - Động cơ ($T-Đ$). Bản thuyết minh cung cấp hệ thống công thức giải tích chuẩn xác từ tính toán phụ tải cơ học, kiểm nghiệm phát nóng, tính chọn thiết bị mạch lực (Tiristor C431E1, MBA $11,8\text{ kVA}$) đến thiết kế mạch điều khiển đồng bộ pha đứng có phản hồi âm tốc độ và âm dòng có ngắt. Đây là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo thiết thực cho công tác học tập và nghiên cứu trong lĩnh vực trang bị điện và tự động hóa công nghiệp.