Đặc điểm công nghệ & yêu cầu truyền động của máy mài tròn

Chơng i: đặc điểm công nghệ và yêu cầu truyền
động của máy mài tròn .
1. Đặc điểm công nghệ
1.1. Giới thiệu chung
Máy mài có hai loại chính: Máy mài tròn và máy mài phẳng. Ngoài ra, còn có các
loại máy khác nhau: máy mài vô tâm, máy mài rãnh, máy mài cắt, máy mài răng... Thờng
trên máy mài có ụ chi tiết hoặc bàn để kẹp chi tiết và ụ đá mài, trên đó có trục chính với đá
mài. Cả hai ụ đều đặt trên bệ máy.
Máy mài công nghiệp
Máy mài trònMáy mài phẳng Các loại khác
Máy
mài
tròn
ngoài
Máy
mài
tròn
trong
Máy
mài
bằng
biên
đá
Máy
mài
mặt
đầu
Máy mài vô tâm
Máy mài rãnh
Máy mài cắt
Máy mài răng

Hình 1-1. Sơ đồ phân loại máy mài công nghiệp
Máy mài tròn có hai loại: máy mài tròn ngoài và máy mài tròn trong. Sơ đồ biểu diễn
công nghệ mài tròn đợc biểu diễn trên hình 1-2.
a. Máy mài tròn ngoài
b. Máy mài tròn trong
Đá mài
Chi tiết
Hình 1-2. Sơ đồ gia công chi tiết trên máy mài tròn
1
Các dạng chuyển động trong máy mài tròn gồm có:
- Chuyển động chính là chuyển động quay của đá mài.
- Chuyển động ăn dao là di chuyển tịnh tiến của ụ đá ăn dao theo hờng dọc trục (ăn
dao dọc trục) hoặc theo hớng ngang trục (ăn dao ngang), hoặc chuyển động quay của chi tiết
(ăn dao vòng).
- Chuyển động phụ là di chuyển nhanh của ụ đá hoặc chi tiết...
2. Yêu cầu truyền động điện máy mài tròn
2.1. Truyền động chính
Thông thờng truyền động chính máy mài không yêu cầu điều chỉnh tốc độ nên sử
dụng động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc. ở máy mài cỡ nặng, để duy trì tốc độ cắt không
đổi khi mòn đá hay kích thớc chi tiết gia công thay đổi, thờng sử dụng truyền động động cơ
có phạm vi điều chỉnh tốc độ là D=2 ữ 4/1 với công suất không đổi.
ở máy mài trung bình và nhỏ v = 50 ữ 80 m/s nên đá mài có đờng kính lớn thì tốc độ
quay của đá khoảng 1000 vòng/phút. ở những máy có đờng kính nhỏ, tốc độ đá rất cao.
Động cơ truyền động là các động cơ đặc biệt có tốc độ 24000 ữ 48000 vòng/phút hoặc có
thể lên tới 150000 ữ 200000 vòng/phút, đá mài gắn trên trục động cơ. Nguồn của động cơ là
các bộ biến tần, có thể là các máy phát tần số cao - biến tần quay hoặc là các bộ biến tần
tĩnh - biến tần thyristor.
Mômen cản tĩnh trên trục động cơ thờng là 15 ữ 20% mômen định mức. Mômen quá tính
của đá và cơ cấu truyền lực lại lớn 500 ữ 600% mômen quán tính của động cơ, do đó cần hãm c-
ỡng bức động cơ quay đá và không yêu cầu đảo chiều quay động cơ quay đá.

2.2. Truyền động ăn dao
ở máy cỡ nhỏ, truyền động quay chi tiết dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc
độ (điều chỉnh số đôi cực p) với D = (2 ữ 4)/1. ở các máy lớn thì dùng hệ thống bộ biến đổi
- động cơ điện một chiều (BBĐ - ĐM), hệ KĐT - ĐM có D = 10/1 với phơng pháp điều
chỉnh tốc độ bằng điều chỉnh điện áp phần ứng.
Truyền động ăn dao dọc của bàn máy tròn cỡ lớn thực hiện theo hệ BBĐ - ĐM với dải
điều chỉnh tốc độ D = (20 ữ 25)/1 còn truyền động ăn dao ngang sử dụng thuỷ lực.
2.3. Truyền động phụ
Sử dụng động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc.
2
2. Đặc tính cơ của máy mài
Đặc tính của cơ cấu sản xuất đợc khái quát bằng phơng trình:
q
dm
odmoc
))(MM(MM


+=
trong đó:
M
co
- Mômen ứng với tốc độ =0
Mdm - Mômen ứng với tốc độ định mức dm
Mc - Mômen ứng với tốc độ
q - số mũ phụ thuộc vào loại cơ cấu sản xuất. Với máy mài nói riêng và máy cắt gọt
kim loại nói chung, q thờng nhận hai giá trị q=1 (ứng với truyền động chính

=
1

M
c
và P =
const) và q=0 (ứng với truyền động ăn dao M
c
= M
đm
= const).
Trong thực tế, đặc tính cơ của cơ cấu sản xuất không giữ đợc cố định theo một quy
luật trong toàn bộ phạm vi điều chỉnh tốc độ mà thay đổi theo điều kiện công nghệ hoặc điều
kiện tự nhiên.
Đối với truyền động chính máy mài tròn, nói chung công suất không đổi (P = const)
khi tốc độ thay đổi còn mômen tỷ lệ ngợc với tốc độ

=
1
M
c
. Nh vậy, ở tốc độ thấp,
mômen có thể lớn nên kích thớc các bộ phận cơ khí phải chọn lớn lên, điều đó không có lợi.
Mặt khác, thực tế sản xuất cho thấy rằng các tốc độ thấp chỉ dùng cho các chế độ làm việc
nhẹ (F
z
và P
z
nhỏ). Vì vậy, ở vùng tốc độ thấp, ngời ta giữ mômen không đổi còn công suất
thay đổi theo quan hệ bậc nhất với tốc độ.
Đối với truyền động ăn dao, nói chung mômen không đổi khi điều chỉnh tốc độ. Tuy
nhiên, ở vùng tốc độ thấp, lợng ăn dao s nhỏ, lực cắt F
z

bị hạn chế bởi chiều sâu cắt tới hạn
t. Trong vùng này, khi tốc độ ăn dao giảm, lực ăn dao và mômen ăn dao cũng giảm theo. ở
vùng tốc độ cao, tơng ứng với tốc độ v
z
của truyền động chính cũng phải lớn, nếu giữ F
ad
lớn
nh cũ thì công suất truyền động sẽ quá lớn. Do đó, cho phép giảm nhỏ lực ăn dao trong vùng
này, mômen truyền động ăn dao cũng giảm theo.
3
v
F
z
v
z
v
gh
0
F
ad
v
ad
v
1
0
v
2
b. Truyền động ăn dao
a. Truyền động chính
Hình 3-1. Đồ thị đặc tính phụ tải của máy mài

Một hệ thống truyền động điện có điều chỉnh gọi là tốt nếu đặc tính điều chỉnh của
nó giống đặc tính cơ của máy. Khi đó, động cơ đợc sử dụng hợp lý nhất tức là có thể làm
việc đầy tải ở mọi tốc độ. Nhờ đó, hệ thống truyền động đặt đợc các chỉ tiêu năng lợng cao.
Nói cách khác, có thể lựa chọn động cơ có kích thớc
nhỏ nhất cho máy.
Đặc tính điều chỉnh của truyền động điện là
quan hệ giữa công suất hoặc mômen của động cơ với
tốc độ. Với động cơ một chiều kích từ độc lập, khi
điều chỉnh điện áp phần ứng và giữ từ thông máy
không đổi ta sẽ có:
M = kI
u
= const; P = M
Khi điều chỉnh từ thống, giữ điện áp phần ứng không đổi thì
M = kI
u


1
; P = M = const
Kết hợp cả hai phơng pháp điều chỉnh, ta có đồ thị nh hình 3-2. Đặc tính điều chỉnh ở
vùng này có dạng giống đặc tính cơ của truyền động chính.
Một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lợng một hệ thống truyền động điện là độ ổn
định tốc độ %. Đờng đặc tính cơ càng cứng thì độ ổn định tốc độ càng cao. Nói chung,
truyền động ăn dao yêu cầu % (5 ữ 10)% còn truyền động chính yêu cầu % (5 ữ
15)%.
4
M,P
0

min

gh

max

P
M
Hình 3-2. Quan hệ M() và P()
của động cơ một chiều kích từ
CHƯƠNG ii : thiết kế Và TíNH TOáN MạCH LựC
CủA Hệ TRUYềN ĐộNG

A> Các phơng án truyền động
Chọn phơng án truyền động là dựa trên các yêu cầu công nghệ và kết quả tính chọn
công suất động cơ, từ đó tìm ra một loạt các hệ truyền động có thể thoả mãn yêu cầu đặt ra.
Bằng việc phân tích, đánh giá các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật các hệ truyền động này, kết hợp
tính khả thi cụ thể mà ta có thể lựa chọn đợc một vài phơng án hoặc một phơng án duy nhất
để thiết kế.
Lựa chọn phơng án truyền động tức là phải xác định đợc loại động cơ truyền động
một chiều hay xoay chiều, phơng pháp điều chỉnh tốc độ phù hợp với đặc tính tải, sơ đồ nối
bộ biến đổi đảm bảo yêu cầu truyền động.
Từ những phân tích về đặc điểm công nghệ, yêu cầu truyền động của máy mài tròn và
nhiệm vụ thiết kế, để điều chỉnh tốc độ động cơ quay chi tiết máy mài tròn, ta phải điều
chỉnh điện áp phần ứng động cơ, giữ từ thông không đổi.
Với phơng án điều chỉnh tốc độ bằng điều chỉnh điện áp phần ứng và giữ từ thông
động cơ không đổi thì ta có các phơng án truyền động sau:
- Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một chiều (Hệ F-Đ).
- Hệ thống truyền động chỉnh lu điều khiển thyristor- động cơ một chiều ( Hệ
T-Đ).

- Hệ thống điều chỉnh xung áp - động cơ một chiều ( Hệ XA-Đ).
- Hệ thống truyền động điện động cơ không đồng bộ dùng phơng pháp điều
chỉnh tần số (Hệ Biến tần - Động cơ).
I> Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một chiều (F-Đ)
1> Cấu trúc hệ F-Đ
Hệ thống máy phát - động cơ là hệ truyền động điện mà bộ biến đổi điện là máy phát
điện một chiều kích từ độc lập. Máy phát điện này thờng do động cơ sơ cấp không đồng bộ
ba pha ĐK quay và coi tốc độ quay của máy phát là không đổi.
5
U
kF
U
đku
~
i
KF
F
ĐK
F

M
Đ
U
kĐ
U
đk
~
i
KĐ

M
I
Hình 4-1. Sơ đồ nguyên lý hệ F-Đ.
Sơ đồ nguyên lý một hệ F-Đ đợc thể hiện trên hình 4-1. Động cơ Đ truyền động quay
chi tiết của máy mài M đợc cấp điện từ máy phát F. Động cơ sơ cấp kéo máy phát F với tốc
độ không đổi là động cơ điện không đồng bộ ĐK. Khi điều chỉnh dòng điện kích từ máy
phát i
KF
thì điều chỉnh đợc tốc độ không tải của hệ thống còn độ cứng đặc tính cơ đợc giữ
nguyên.
2>Đặc điểm của hệ F-Đ
Các chỉ tiêu chất lợng của hệ truyền động F-Đ về cơ bản tơng tự nh các chỉ tiêu hệ
điều chỉnh điện áp dùng bộ biến đổi nói chung. Ưu điểm nổi bật nhất của hệ F-Đ là sự
chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt, khả năng quá tải lớn. Do vậy thờng sử dụng hệ
F-Đ ở các máy khai thác trong công nghiệp mỏ.
Nhợc điểm quan trọng nhất của hệ F-Đ là dùng nhiều máy điện quay, trong đó ít nhất
là hai máy điện một chiều, gây ồn lớn, hiệu suất thấp (không quá 75%), công suất lắp đặt
máy ít nhất gấp ba lần công suất động cơ chấp hành. Ngoài ra, do các máy phát một chiều có
từ d, đặc tính từ hoá có trễ nên khó điều chỉnh sâu tốc độ. Với những hệ truyền động điện
đòi hỏi dải điều chỉnh rộng hơn và cần điều chỉnh sâu hơn, ổn định tốc độ tốt hơn thì phải
thay máy phát F bằng các nguồn áp máy điện khác nh các máy điện khuếch đại (MKĐ) và
có các phản hồi nâng cao chất lợng.
II> Hệ thống truyền động chỉnh lu điều khiển - động cơ
một chiều
Tốc độ động cơ điện một chiều có thể đợc điều chỉnh trong phạm vi rộng và bằng
phẳng nhờ hệ chỉnh lu - động cơ (hay hệ truyền động van một chiều) trong đó các bộ chỉnh
lu là điều khiển đợc. Các van điều khiển có thể là đèn thyraton, đèn thuỷ ngân, thyristor.
Hiện nay, do công nghệ chế tạo bán dẫn công suất phát triển nên các thyristor đợc sử dụng
rộng rãi để tạo ra các bộ chỉnh lu có điều khiển bởi những tính chất u việt: gọn nhẹ, tổn hao
ít, quán tính nhỏ, tác động nhanh, công suất khống chế nhỏ... Trong hệ thống truyền động

6
chỉnh lu điều khiển - động cơ một chiều (CL-Đ), bộ biến đổi có sức điện động E
đ
phụ thuộc
giá trị của pha xung điều khiển (góc điều khiển ). Chỉnh lu có thể dùng làm nguồn điều
chỉnh điện áp phần ứng hoặc dòng kích từ động cơ. Tùy theo yêu cầu cụ thể của truyền động
mà có thể dùng các sơ đồ chỉnh lu thích hợp (chỉnh lu cầu, chỉnh lu tia ...). Các bộ chỉnh lu
thyristor dùng trong truyền động điện một chiều tạo thành hệ thống truyền động Thyristor -
Động cơ (hệ T-Đ).
1> Cấu trúc hệ truyền động thyristor-động cơ (T-Đ)
Hệ truyền động T-Đ là hệ truyền động động cơ điện một chiều kích từ độc lập, điều
chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng hoặc thay đổi điện áp đặt
vào phần kích từ của động cơ thông qua các bộ biến đổi chỉnh lu dùng thyristor.
Trong hệ T-Đ, nguồn cấp cho phần ứng động cơ là bộ chỉnh lu thyristor. Dòng điện
chỉnh lu cũng chính là dòng điện phần ứng động cơ. Chế độ làm việc của chỉnh lu phụ thuộc
vào phơng thức điều khiển và các tính chất của tải. Trong truyền động điện, tải của chỉnh lu
thờng là cuộn kích từ (L-R) hoặc mạch phần ứng động cơ (L-R-E).
M
Đ
U
đk
~
i
KĐ

M
~
U
đk
Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động T-Đ.

2> Đặc tính cơ của hệ T-Đ
Phơng trình đặc tính cơ cho hệ T-Đ ở chế độ dòng điện chỉnh lu liên tục:
M
)k(
R
k
cosE
2
dm
dm
do




=
Độ cứng của đặc tính cơ là
2
dm
R
k







=
trong đó R là tổng trở toàn mạch phần ứng

động cơ (gồm điện trở phần ứng động cơ R và điện trở các phần tử trong mạch nối tiếp với
phần ứng động cơ).
7
Tốc độ không tải lý tởng phụ thuộc vào góc điều khiển :
dm
do
o
k
cosE


=
.
Tuy nhiên, tốc độ không tải lý tởng này chỉ là giao điểm cuả trục tung với đoạn thẳng
của đặc tính cơ kéo dài. Thực tế, do có vùng dòng điện gián đoạn, tốc độ không tải lý tởng
của đặc tính là lớn hơn.
Họ đặc tính cơ của hệ thống trong trờng hợp này nh trên hình 4-3 khi điều chỉnh ở
vùng dới tốc độ định mức. Các đặc tính cơ của hệ truyền động T-Đ mềm hơn hệ F-Đ vì có
sụt áp do hiện tợng chuyển mạch giữa các thyristor. Góc điều khiển càng lớn thì điện áp
đặt vào phần ứng động cơ càng nhỏ. Khi đó, đặc
tính cơ hạ thấp và ứng với một mômen cản M
c
, tốc
độ động cơ sẽ giảm.
Lý thuyết và thực nghiệm chứng tỏ: khi
phụ tải nhỏ thì các đặc tính cơ có độ dốc lớn
(phần nằm trong vùng gạch chéo). Đó là vùng
dòng điện gián đoạn. Góc điều khiển càng lớn
(khi điều chỉnh sâu) thì vùng dòng điện gián đoạn
càng rộng và việc điều chỉnh tốc độ gặp nhiều khó

khăn hơn.
Trong thực tế tính toán hệ T-Đ, ta chỉ cần xác định biên giới vùng dòng điện gián
đoạn, là đờng phân cách giữa hai vùng dòng điện liên tục và gián đoạn. Biên giới giữa vùng
dòng điện gián đoạn và liên tục có dạng đờng ellipse với các trục là các trục toạ độ của đặc
tính cơ:
1)
p
cos
p
sinU
IL
()
p
sin
p
U
E
(
2
m2
e
2
m2
=




+

Dễ dàng nhận thấy độ rộng của vùng dòng điện gián đoạn sẽ giảm nếu ta tăng giá trị
điện cảm L và tăng số pha chỉnh lu p. Song khi tăng số xung p thì mạch lực chỉnh lu cũng
tăng độ phức tạp và cả mạch điều khiển cũng phức tạp hơn. Còn khi tăng trị số L sẽ dẫn tới
làm xấu quá trình qúa độ (tăng thời gian quá độ) và làm tăng trọng lợng, kích thớc của hệ
thống. Biên giới này đợc mô tả bởi đờng cong nét đứt trên hình 4-3.
3> Đặc điểm hệ truyền động Thyristor - động cơ
Ưu điểm nổi bật nhất của hệ T-Đ là độ tác động nhanh cao, không gây ồn và dễ tự
động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất rất cao. Điều đó rất thuận tiện
8
Hình 4-3. Đặc tính cơ hệ T-Đ.

M
0
cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao chất lợng các đặc
tính tĩnh và các đặc tính động của hệ thống. Hệ thống T-Đ có khả năng điều chỉnh trơn với
phạm vi điều chỉnh rộng. Hệ có độ tin cậy cao, quán tính nhỏ, hiệu suất lớn.
Nhợc điểm chủ yêu của hệ T-Đ là do các van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng điện áp
chỉnh lu ra có biên độ đập mạch cao, 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 lới xoay chiều. Hệ số công suất
cos của hệ nói chung là thấp nhất là khi điều chỉnh sâu.
III> Hệ thống truyền động điều chỉnh xung áp - động cơ
một chiều (XA-Đ)
Hệ truyền động điều chỉnh xung áp - động cơ một chiều (XA-Đ) sử dụng bộ điều
chỉnh xung áp một chiều, trong đó các bộ khoá điện tử đóng vai trò cơ bản. Bộ điều chỉnh
xung điện áp một chiều đợc sử dụng khi có sẵn nguồn một chiều cố định mà cần phải điều
chỉnh đợc điện áp ra tải.
Các bộ băm xung một chiều hoạt động theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn với tải
một cách chu kỳ theo một số luật khác nhau. Phần tử thực hiện nhiệm vụ đó là các van bán
dẫn. Song do chúng làm việc trong mạch một chiều nên khi dùng loại thyristor thông thờng

nó không đợc khoá lại một cách tự nhiên ở giai đoạn âm của điện áp nguồn nh khi làm việc
với nguồn xoay chiều. Do đó, buộc phải có một mạch chuyên dụng để khoá thyristor gọi là
"mạch khoá cỡng bức", gây nhiều khó khăn trong thực tế. Vì vậy, hiện nay ta cố gắng sử
dụng các loại van điều khiển cả đóng và ngắt nh transistor bipolar, MOSFET và IGBT ở
những dải công suất mà các van này chịu đợc. Riêng với mạch công suất lớn vẫn phải dùng
thyristor.
Trong hệ truyền động điện, các bộ điều chỉnh xung áp một chiều chủ yếu áp dụng
cho các động cơ điện một chiều có phụ tải dạng kéo (tàu điện, xe điện...).
Nguyên tắc của các hệ truyền động XA-Đ là thay đổi tốc độ động cơ qua điện áp đặt
vào phần ứng động cơ một chiều.
Sơ đồ nguyên lý một bộ băm xung áp một chiều
9

T
U
B
ttt
t
Trong khoảng thời gian 0 - cho van mở ,toàn bộ đIện áp nguồn đợc đa ra tải.Còn
khoảng còn lại - T cho van khoá , cắt nguồn khỏi tải. Lúc đó ta có : U
d
=U
L
/T = U
L
trong đó: U
L
là điện áp một chiều cần băm,U
dk
là điện áp điều khiển van , là hệ số lấp đầy

xung:
kt
tt
tt
t
T
t
+
==

với t
t
, t
k
là thời gian thông và khoá của bộ khoá điện tử. Do đó, khi điều
chỉnh tốc độ động cơ qua điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, cần thay đổi hệ số
của bộ XA.
*> Các phơng pháp điều chỉnh điện áp U
d
:
Phơng pháp độ rộng xung: T=Const ;
0
= var .
Phơng pháp xung tần : T = var ;
0
= Const.
Phơng pháp xung thời gian : T= var ;
0
= var .
Lựa chọn phơng án truyền động

Từ các phơng án truyền động đã giới thiệu trên tôi thấy mỗi phơng án đều có u điểm
và nhợc điểm riêng . Ngày nay động cơ không đồng bộ đợc sử dụng rất phổ biến bởi vì nó có
kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vận hành an toàn và sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lới điện
xoay chiều ba pha, nhng về phơng diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều u
việt hơn so với các loại động cơ khác: có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng, cấu trúc mạch
lực và mạch điều khiển đơn giản hơn và đạt chất lợng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh
tốc độ rộng. Chính vì vậy, trong hệ truyền động dùng cho máy mài này em sẽ sử dụng động
cơ một chiều làm động cơ truyền động .
Mặt khác do trong bản thiết kế này, yêu cầu về công suất truyền động không cao nên
em sử dụng phơng pháp băm xung sử dụng Tranzitor. Sở dĩ em lựa chọn phơng án này bởi vì
nó có thể bù dắp đợc những nhợc điểm của hệ(T-Đ), phơng pháp băm xung điều chỉnh tốc
độ bằng cách thay đổi điện áp nên không gây tổn thất phụ do đó hiệu suất của phơng pháp
này là rất cao, mặt khác phơng pháp này sử dụng tranzitor nên rất kinh tế vì việc điều khiển
đóng mở tranzitor đơn giản hơn nhiều so với Thyristor, do đó mạch điều khiển cũng sẽ đơn
giản hơn
Nh vậy ta sẽ chọn phơng án thiết kế hệ truyền động Động cơ một chiều dùng ph-
ơng pháp băm xung.
b > Lựa chọn sơ đồ băm xung cụ thể
Đối với phơng pháp băm xung tuỳ thuộc vào tải và công suất của nó ta có các sơ
đồ băm xung cụ thể sau :
10
1 . Sơ đồ băm xung có van mắc nối tiếp :
Sơ đô này có u điểm là đơn giản ,kinh tế nhng có nhợc điểm là có tồn tại chế độ
dòng gián đoạn làm giảm chất lợng của hệ thống , nó chỉ phù hợp với tải đủ lớn .
2 . Sơ đồ có chế độ hãm
Sơ đồ này tồn tại chế độ hãm, dòng điện trong mạch có thể chạy theo 2 chiều tuỳ
thuộc vào hệ số và không tồn tại chế độ dòng gián đoạn.
3. Sơ đồ có đảo chiều
Khi cần cho động cơ đảo đợc chiều quay ngời ta dùng sơ đồ cầu cho mạch điều áp
một chiều nh hình vẽ trên . Sơ đồ này có 3 phơng pháp điều khiển khác nhau :

Điều khiển đối xứng : Trong phơng pháp này các cặp van lẻ và chẵn thay nhau
đóng cắt và không còn chế độ dòng gián đoạn .Nhựơc điểm của phơng pháp này là điện áp
ra tải bị đảo dấu và độ đập mạch dòng điện tải cao .
Điều khiển không đối xứng : Trong kiểu điều khiển này với mỗi chiều dòng điện ,
chỉ có một cặp van mắc thẳng hàng (thí dụ T1 , T4) làm việc đóng cắt ngợc pha nhau , còn 2
van kia sẽ có 1 van khoá hoàn toàn và 1 van luôn sẵn sàng mở . Điện áp ra tải chỉ có 1 dấu ở
11
một chiều xác định . Phuơng pháp này cho phép giảm độ đập mạch dòng điện 2 lần so với
kiểu điều khiển đối xứng , mặt khác nó cũng cho phép làm việc ở các chế độ động cơ nhận
và phát năng lợng .
Điều khiển riêng : Với phơng pháp này ,khi động cơ hoạt động ở một chiều xác
định thì chỉ có 1 cặp (chẵn lẻ ) lam việc, cặp còn lại hoàn toàn nghỉ.
Kết luận
Trong các sơ đồ trên em chọn sơ đồ có chế độ hãm.
Để điều chỉnh điện áp U
d
trong 3 phơng pháp đã giới thiệu trên em chọn phơng pháp
độ rộng xung T = Const ;
0
= var .
c > Xác định các thông số động cơ truyền động
Các thông số kỹ thuật hệ thống
1. Mômen cực đại (Mmax): 25 (Nm)
2. Tốc độ quay chi tiết (n): 100 ữ1000 (Vòng/phút)
3. Tỷ số truyền (i): 3
4. Hiệu suất (): 0,8
5. Mômen quán tính cơ cấu (J): 0,008 (kgm
2
)
1> Chọn công suất động cơ cho truyền động quay chi tiết máy mài tròn

Để tính chọn công suất động cơ trong trờng hợp truyền động có điều chỉnh tốc độ, ta
cần xác định các yêu cầu cơ bản sau:
Đặc tính phụ tải truyền động Pc(), Mc(): Phụ tải truyền động yêu cầu điều chỉnh
tốc độ với M = const. Khi đó, công suất yêu cầu cực đại Pmax = Mđm.max
M
c
0

min

max

M
c
= const
Hình 5. Đặc tính phụ tải
Phạm vi điều chỉnh tốc độ

max

và

min.
12

min
= i.
cmin
= i.
60

2.n
minc

=3.
60
2.100

=31,416 (rad/s) hay n
min
= 300(vòng/phút)

max
= i.
cmax
= i.
60
2.n
maxc

=3.
60
2.1000

= 314,16(rad/s)
hay n
max
= 3000(vòng/phút)
Dải điều chỉnh tốc độ:
300
3000

min
max
min
max
===
n
n
D


=10:1
Phơng pháp điều chỉnh và bộ biến đổi trong hệ thống truyền động: Điều chỉnh điện áp
phần ứng sử dụng bộ băm xung.
Loại động cơ truyền động: động cơ một chiều kích từ độc lập.
Đặc điểm của phụ tải truyền động động cơ quay chi tiết máy mài tròn là giữ M =
const trong phạm vi điều chỉnh tốc độ. Do đó, ta có yêu cầu công suất cực đại
P
max
=

1
.M
đm
.
max
=

1
.M
cmax

.
cmax
=
8,0
1
.25.

60
2.1000

3272,5(W) =3,2725 (KW)
Ta chọn loại động cơ 32 của Nga với các thông số sau:
P
đm
= 4,5 (kW) U
đm
= 220 (V)
I
đm
= 24,3 (A) n
đm
= 3200 (vòng/phút)
R = R + R
cp
= 0, 352()
đm
= 8,2 (mWb)
I
kt
= 0,65 (A) J

đ
= 0,116 (kg.m
2
)
2a = 2 2p = 4
2> Xác định các thông số động cơ
Điện cảm phần ứng L =
==
3200.2.3,24
220
.6,5
..
.
dmdm
dm
L
npI
U
k
7,92.10
-3
(H)
Trong đó k
L
là hệ số lấy giá trị 5,5 ữ 5,7 đối với máy không bù và k
L
= 1,4 ữ 1,9 đối với máy
có bù; p là số đôi cực.
k
đm

=
631,0
08,335
352,0.224,220
.
d
=

=

m
dmdm
RIU

(Wb)
Mômen quán tính: J = J
đ
+ J
c
= 0,116 + 0,008 = 0,124 (kg.m
2
)
Hằng số thời gian cơ học: T
c
=
)(11,0
)631,0(
124,0.352,0
)(
.

22

s
k
JR
dm
==
13
Hằng số thời gian mạch phần ứng: T =
)(0225,0
352,0
10.92,7
3
ư
s
R
L
==

Phơng trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập:
MMM
k
R
k
U
.88,065,348
)631,0(
352,0
631,0
220

)(
22
==



=

Phơng trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập:
u
III
k
R
k
U
.56,07,348
631,0
352,0
631,0
220
ư
ư
==



=

Mômen định mức sinh ra trên trục động cơ :
(Nm) 15,33 0,631.2,43 I.K

mu
===
ddm
M

D> Tính toán chọn van mạch lực bộ biến đổi xung áp
1. Sơ đồ mô tả trạng thái làm việc ở các chế độ khác nhau
Hai tranzitor T1 và T2 làm việc trái pha nhau. Dựa theo đồ thị ,khi có T2 dòng điện
tải đảo chiều ,bằng cách thay đổi ta có các khả năng :
E
N
> E
D
. Lúc nay nguồn E
N
phát năng lợng còn động cơ nhận năng lợng It > 0.
E
N
E
D
. Dòng đã có giai đoạn đảo chiều :
+) 0 ữ t
/
0
: T
2
khoá, năng lợng đa từ Ed về nguồn qua điôt D1 .
+) t
/
0

ữ t
0
: T1 mở, năng lợng đa vào tải .
14