tổng hợp hệ điện cơ.thiết kế hệ truyền động cho bàn máy bào giường

đồ án môn học
tổng hợp hệ điện cơ
Tên đề tài : Thiết kế hệ truyền động cho bàn máy bào giờng.
Với thông số kĩ thuật:
- Tốc độ hành trình thuận (V
th
)
- Tốc độ hành trình ngợc (V
ng
)
- Bán kính qui đổi lực cắt về trục động cơ điện(

/v=
)
- Hiệu suất định mức của cơ cấu(

)
- Hệ số ma sát trợt giữa bàn và gờ trợt(
à
)
- Chiều dài hành trình bàn(L
b
)
- Khối lợng bàn m
b
- Lực cắt(F
z
)
- Khối lợng chi tiết m
ct

35[m/ph]
70[m/ph]
0,028[m]
0,85
0,08
2,2[m]
900[kg]
35[kN]
800[kg]
1

Chơng 1: Tổng quan về máy bào giờng
1.1 giới thiệu chung về máy bào giờng
1.1.1 khái niệm
Máy bào giờng là loại máy công cụ dùng để gia công bề mặt chi tiết.
Chiều dài bàn máy có thể từ 1,5m đến 2m. Tuỳ thuộc vào chiều dài bàn máy và
lực kéo có thể chia máy bào giờng làm 3 loại :
Máy cỡ nhỏ: L
b
< 3m , F
k
= 30 ữ 50 KN
Máy cỡ trung bình : L
b
= 4 ữ 5m , F
k
= 50 ữ 70 KN
Máy cỡ lớn : L
b
> 5m , F

k
> 70 KN
Truyền động chính của máy bào là truyền động tịnh tiến qua lại của bàn
máy. Trong quá trình làm việc bàn máy di chuyển qua lại theo chu kỳ. Mỗi chu
kỳ gồm hai hành trình thuận và ngợc. Hành trình ngợc bàn máy chạy về vị trí
ban đầu không cắt gọt nên gọi là hành trình không tải. Cứ sau khi kết thúc hành
trình ngợc thì bàn dao lại di chuyển theo chiều ngang một khoảng gọi là lợng ăn
dao. Truyền động phụ là di chuyển nhanh của xà, bàn dao, nâng đầu dao trong
một hành trình không tải.


2

1.1.2 nguyên lý hoạt động của máy bào giờng
Hoạt động của nó nh sau:
Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và đợc tăng tốc đến tốc độ
v
o
= 5 ữ 15 m/p (tốc độ vào dao) trong khoảng thời gian t
1
. Sau khi chạy ổn định
với tốc độ v
o
trong khoảng thời gian t
2
thì dao cắt vào chi tiết (dao cắt vào chi
tiết với tốc độ thấp để tránh làm sứt chi tiết). Bàn máy tiếp tục chạy với tốc độ
ổn định v
o
cho hết thời gian t

2
thì tăng tốc độ đến v
th
( tốc độ cắt gọt ). Trong
thơì gian t
5
bàn máy chuyển động với tốc độ v
th
và thực hiện gia công chi tiết.
Gần hết hành trình thuận, bàn máy sơ bộ giảm tốc độ đến v
o
. Sau đó bàn máy
đảo chiều sang hành trình ngợc đến tốc độ v
ng
, thực hiện hành trình không tải, đ-
a bàn máy về vị trí ban đầu. Gần hết hành trình ngợc bàn máy giảm tốc độ sơ bộ
đến tốc độ v
o
, đảo chiều sang hành trình thuận, thực hiện một chu kỳ khác.
Bàn dao đợc di chuyển bắt đầu từ thời điểm bàn máy đảo chiều từ hành
trình ngợc sang hành trình thuận và kết thúc di chuyển trớc khi dao cắt vào chi
tiết.
Tốc độ hành trình thuận v
th
đợc xác định tơng ứng bởi chế độ cắt
v
th
=5 ữ ( 75 ữ 120 )m/p.
Để tăng năng suất của máy,tốc độ hành trùnh ngợc chọn lớn hơn tốc độ
hành trình thuận : v

ng
=k. v
th
=(2 ữ 3)v
th
Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thời
gian :
n=l /T
ck
=l /(t
th
+t
ng
) ;
T
ck
: thời gian của một chu kì làm việc của bàn máy.
t
th
,t
ng
:Thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình thuận và ngợc
L :Chiều dài hành trình của bàn máy.


=n
dcngdcngth
tvLktvLvL +ì+
=
++ /)1(

1
//
1


t
dc
:Thời gian đảo chiều của máy.
ng
th
v
v
k =
- Tỉ số giữa tốc độ hành trình ngợc và thuận.
3

Khi chọn v
th
thì năng suất phụ thuộc vào hệ số k và thời gian đảo chiều
t
dc
.Khi tăng k thì năng suất của máy tăng nhng khi k>3 thì năng suất tăng
không đáng kể vì lúc đó thời gian đảo chiều t
dc
lại tăng.
Nếu chiều dài bàn máy L
b
>3m thì t
dc
ít ảnh hởng đến năng suất mà chủ yếu

là k . Khi L
b
nhỏ v
th
lớn v
th
= 75 ữ 120 m/p thì t
dc
ảnh hởng nhiều đến năng suất.
Do vậy một trong những điều chú ý khi thiết kế truyền động chính của
máy bào giờng là phấn đấu giảm thời gian quá độ. Một trong những biện pháp
đó là xác định tỉ số truyền tối u của cơ cấu truyền động của động cơ đến trục
làm việc,đảm bảo máy khởi động với gia tốc cao nhất.
Xuất phát từ phơng trình chuyển động trên trục làm việc:
dt
d
JiJMMi
m
mDc

) (
2
+=
Ta có gia tốc của trục làm việc:
mD
c
JiI
MiM
dt
d

+

=
2
.
.

Lấy đạo hàm của gia tốc và cân bằng với không ta tìm đợc tỉ số truyền tối -
u là:
I
tu
=
Jd
Jm
M
Mc
M
Mc
++ 2)(
M : Momen của động cơ lúc khởi động.
M
c
:Momen cản trên trục làm việc.
J
m
,

J
d
:Momen quán tính của máy và động cơ.

Nếu coi M
c
= 0 thì:
I
tu
=
Jd
Jm
Tuy nhiên thời gian quá trình quá độ không thể giảm nhỏ quá đợc vì bị hạn
chế bởi: -Lực động phát sinh trong hệ thống
-Thời gian quá trình quá độ phải đủ lớn để di chuyển đầu dao.
1.2. yêu cầu đối với hệ thống truyền động máy bào giờng
1.2.1. Truyền động chính
Phạm vi điều chỉnh tốc độ truyền động chính là tỉ số giữa tốc độ lớn nhất
(tốc độ lớn nhất trong hành trình ngợc) và tốc độ nhỏ nhất của bàn máy (tốc độ
thấp nhất trong hành trình thuận).
D = v
max
/v
min
= v
ngmax
/v
thmin
4

Trong chế độ xác lập , độ ổn định tốc độ không lớn hơn 5% khi phụ tải
thay đổi từ không định mức đến định mức.
Quá trình quá độ khởi động , hãm yêu cầu xảy ra êm , tránh va chạm trong
bộ truyền với tác động cực đại.

Hệ thống truyền động là hệ truyền động có đảo chiều quay.
1.2.2.Truyền động ăn dao
Truyền động ăn dao làm vệc có tính chất chu kì,trong mỗi hành trình kép
làm việc một lần
Phạm vi điều chỉnh lợng ăn dao D = ( 100 ữ 200)/1.
Cơ cấu ăn dao yêu cầu làm việc với tần số lớn, có thể đạt tới 1000 lần/giờ
Hệ thống di chuyển đầu dao cần phải đảm bảo theo hai chiều cả ở chế độ
di chuyển làm việc và di chuyển nhanh.
Truyền động ăn dao có thể thực hiện bằng nhiều hệ thống cơ khí, điện khí,
thuỷ lực, khí nén Thông thờng sử dụng rộng rãi hệ thống điện cơ : động cơ
điện và hệ thống truyền động trục vít - ecu hoặc bánh răng - thanh răng.
5

Chơng 2 : chọn phơng án truyền động
Động cơ trong truyền động chính là loại động cơ có điều chỉnh tốc độ và
đảo chiều quay. Nh vậy để thực hiện truyền động cho máy bào giờng ta có thể
có hai phơng án chính sau đây:
Dùng hệ truyền động : Bộ biến đổi - động cơ điện một chiều có đảo chiều
quay. Dùng hệ truyền động: Bộ biến đổi - động cơ điện xoay chiều có điều
chỉnh tốc độ.
Sau đây ta sẽ đi phân tích hai loại truyền động này từ đó chọn ra một ph-
ơng án truyền động phù hợp.
2.1:Hệ truyền động: Bộ biến đổi - động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều thực hiện đảo chiều bằng hai nguyên tắc sau:
Giữ nguyên chiều dòng phản ứng, đảo chiều bằng dòng kích từ.
Giữ nguyên chiều dòng kích từ, đảo chiều dòng phần ứng.
2.1.1: Hệ thống truyền động máy phát - động cơ điện một chiều
!"# $%"
6

Hệ thống truyền động này thờng dùng cho máy cỡ trung bình
L
b
= 3 ữ 5m,F
k
= 50 ữ 70 KN.Dải điều chỉnh D= ( 6 ữ 8)/1.
Ưu điểm : Hệ thống này không có phần tử phi tuyến nên có đặc tính tốt ,
linh hoạt khi chuyển trạng thái , khả năng quá tải lớn.
Điều chỉnh động cơ đợc cả hai phía : Điều chỉnh dòng kích từ máy phát F
và dòng kích từ động cơ Đ.
Có thể thực hiện đợc các chế độ làm việc : Động cơ , hãm tái sinh , hãm
động năng và hãm ngợc.
Nhợc điểm :
- Dùng nhiều động cơ nên tốn kém chi phí lắp đặt,gây tiếng ồn
- Máy phát một chiều có từ d nên đặc tính từ hoá có trễ khó điều chỉnh sâu
tốc độ.
2.1.2: Hệ chỉnh lu Thyristor - Động cơ điện một chiều.
Do chỉnh lu Thyristor chỉ dẫn dòng theo một chiều và chỉ điều khiển đợc
khi mở và khóa theo điện áp lới cho nên truyền động van thực hiện đảo chiều
khó khăn. Cấu trúc mạch lực và mạch điều khiển hệ truyền động T - Đ đảo
chiều quay có yêu cầu an toàn cao và có điều khiển logic chặt chẽ.
- Nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động T - Đ đảo chiều quay.
+ Giữ nguyên chiều dòng điện phần và đảo chiều dòng kích từ động cơ.
+ Giữ nguyên chiều dòng kích từ và đảo chiều dòng điện phần ứng.
a) Truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần ứng, đảo chiều quay bằng
đảo chiều dòng kích từ.
!"&"'&"()
7
Đ

Hệ thờng dùng cho công suất lớn và ít đảo chiều.
b) Hệ truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều bằng
công tắc tơ chuyển mạch ở phần ứng trong khi từ thông động cơ đợc giữ không
đổi.
* &"'&"$#
Hệ truyền động này thờng dùng trong hệ thống truyền động với công suất nhỏ,
tần số đảo chiều thấp.
c) Hệ truyền động dùng hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng động cơ điều khiển
riêng, dòng kích từ động cơ đợc giữ không đổi.
+ &",##-.
Hệ này dung cho mọi dải công suất có tần số đảo chiều lớn, an toàn.
d) Hệ truyền động dùng hai bộ biến đổi mắc song song ngợc điều khiển chung
để đảo chiều quay động cơ, dòng kích từ giữ cố định.
/ &""01
8

Hệ truyền động này dùng cho dải công suất vừa và lớn, có tần số đảo chiều
cao, nó thực hiện đảo chiều êm, nhng lại có kích thớc cồng kềnh do có thêm các
cuộn kháng cân bằng, vốn đầu t lớn, tổn thất lớn.
e) Hệ truyền động dùng hai bộ biến đổi nối theo sơ đồ chéo điều khiển chung.
2 !"&"
Hệ này dùng cho dải công suất vừa và lớn, có tần số đảo chiều lớn, thực hiện
đảo chiều êm, kích thớc cồng kềnh, tổn thất, vốn đầu t lớn.
2. 1. 3 Các nguyên tắc điều khiển
Về nguyên tắc xây dựng mạch điều khiển, có thể chia làm hai loại chính:
a) Hệ truyền đông T - Đ đảo chiều điều khiển riêng.
Khi điều khiển, hai bộ biến đổi làm việc độc lập, riêng rẽ đối với nhau. Tại
một thời điểm chỉ phát xung cho một bộ biến đổi còn bộ kia bị khóa do không
có xung điều khiển (hình 2-3). Loại mạch này loại bỏ đợc dòng cân bằng chạy
quẩn giữa các van. Vì vậy không cần dùng cuộn kháng cân bằng. Song trong

quá trinh đảo chiều cần có thời gian chết ( nhỏ nhất là vài ms) để cho các van
của bộ này ngừng hoạt động kịp phục hồi tính chất khóa rồi mới bắt đầu phát
xung điều khiển cho bộ kia hoạt động. Vì vậy cần một khối logic đảo chiều tin
cậy và phức tạp.
Truyền động T-Đ đảo chiều điều khiển chung (hình 2 4).
9

Tại một thời điểm cả hai bộ điều khiển đều nhận đợc xung mở nhng luôn ở
chế độ khác nhau. Một mạch ở chế độ chỉnh lu, mạch còn lại làm việc ở chế độ
nghịch lu.
2. 1. 4 Nhận xét.
+ Ưu điểm: dễ tự động hóa do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công
suất rất cao, điều đó rất thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống điều chỉnh tự
động nhiều vòng để nâng cao chất lợng các đặc tính tĩnh và động của hệ thống.
+ Nhợc điểm chủ yếu 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 hệ truyền động có công suất lớn còn là xấu điện áp của nguồn và
lới xoay chiều. Hệ số cos của hệ nói chung là thấp.
2.2. Hệ truyền động: Bộ biến đổi - Động cơ điện xoay chiều
Hệ truyền động này dùng động cơ không đồng bộ ba pha . Loại động cơ
này đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp . Sự phát trển của công nghệ chế tạo
bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tử tin học, động cơ không đồng bộ ba pha
mới đợc khai thác hết các u điểm của mình. Nó trở thành hệ truyền động cạnh
tranh có hiệu quả với hệ truyền động chỉnh lu Thyristor - Động cơ.
2.3. Tính chọn động cơ truyền động chính
2.3.1. Phụ tải truyền động chính
Phụ tải truyền động chính đợc xác định bởi lực kéo tổng. Nó là 2 thành
phần lực cắt và lực ma sát:
F
K

= F
Z
+ F
ms
F
Z
: lực cắt
F
ms
: lực ma sát
a. Chế độ làm việc hành trình thuận
F
ms
=
[ ]
)(
ctby
mmgF ++
à
à
: hệ số ma sát gờ trợt, ở đây ta chọn
à
=0,08.
z
F 4,0=
y
F
thành phần áp lực lên dao cắt
b
m

: khối lợngbàn
ct
m
: khối lợng chi tiết
Ta có: F
ms
=0,08[0,4.35000+9,8(800+900)] = 2452,8N
Do đó: F
kth
=F
ms
+F
z
= 2453+35000 =37453N.
10

b. Chế độ không tải
Khi làm việc không tải, F
y
=F
z
= 0
Do đó F
kng
=F
ms
=0,08.9,8(800+900) = 1333N.
2.3.2. Tính chọn động cơ.
Công suất đầu trục động cơ khi cắt:
7,25

85,0.1000.60
35.37453
.1000.60
.
===

thth
th
VF
P
(kw)
Trong đó V
th
=35m/ph là tốc độ hành trình thuận
Công suất đầu trục động cơ khi quay ngợc không tải có tốc độ không tải
V
ng
=70 m/ph là:
82,1
85,0.1000.60
70.1333
.1000.60
.
===

ngng
ng
VF
P
(kw)

Do đó phải chọn động cơ có P
đm
>P
ttmax
=
4,51
35
70
.7,25 ==
th
ng
th
V
V
P
(kw)
Mặt khác, hệ thống phơng án truyền động đă chọn là hệ truyền động động
cơ một chiều dùng phơng pháp chỉnh lu. Đồng thời, trong thực tế, để động cơ
làm việc an toàn, ngời ta phải dự trữ một hệ số an toàn cho động cơ .
K
at
= 1,05 đến 1,1
ở đây ta chọn hệ số an toàn là: K
at
= 1,05
Do đó: P
ttđc
= 1,05.P
đc
=1,05.51,4=54(kw)

Nh vậy ta có thể chọn động cơ loại:
101

có các thông số:
P
đm
= 55kW
n
đm
= 1000 vòng/phút
I
đm
= 286 A
I
kđm
= 4,16A
U
đm
= 220 V
r
cks
= 37,8 ;
R+R
cp
=0,0292;
N =220;
11
N: sè ®«i m¹ch nh¸nh song song
 2a =2; sè nh¸nh song song cña phÇn øng
 w

cks
= 950
w
ckn
lµ sè vßng d©y mét cùc cña cuén song song
 φ=39.1 mVb
φ lµ tõ th«ng h÷u Ých cña mét cùc
 n
max
=1500vßng/phót
n
max
lµ tèc ®é quay cùc ®¹i cho phÐp
 J =10,3 kgm
2

J lµ m«men qu¸n tÝnh cña phÇn øng
 p =2 (p sè ®«i cùc)
Chơng 3: tính chọn mạch lực
3.1. Tính chọn bộ biến đổi
Do công suất của động cơ lớn (>30kW) do đó ta phải dùng chỉnh lu cầu 3
pha
Ngời ta điều chỉnh điện áp trung bình của tải bằng cách điều chỉnh góc mở

của các thyristor.
Xét sơ đồ cầu 3 pha gồm 6 Thyristor chia thành 2 nhóm:
Nhóm catot chung: T
1
, T
3

và T
5
.
Nhóm anot chung: T
4
, T
6
và T
2
.
Điện áp các pha thứ cấp máy biến áp:
3
a
=
2
U
2
sin

3
b
=
2
U
2
sin(

-
3
2

)
3
c
=
2
U
2
sin(

-
3
4

)
u
d
i
d
Va
Vb
Vc
T1
T3
T4
T6
T2
T5
Tai
*456789:-*#

Hoạt động của sơ đồ: Giả thiết T
5
và T
6
đang cho dòng chảy qua. ;
F
= 3
c
,
;
G
= 3
b
.
Khi

=

1
=
6

+

cho xung điều khiển mở T
1
. Thyristor này mở vì 3
a
> 0.
Sự mở của T

1
làm cho T
5
bị khóa lại một cách tự nhiên vì 3
a
>3
c
. Lúc này T
6
và
T
1
cho dòng chảy qua. Điện áp trên tải:

4
=

= 3
a
-3
b
Khi

=

2
=
6
3

+

cho xung điều khiển mở T
2
. Thyristor này mở vì khi
T
6
dẫn, nó đặt 3

lên anot T
2
. Khi

=

2
thì 3
b
>3
c
. Sự mở của T
2
làm cho T
6
bị
khóa lại một cách tự nhiên vì 3
b
>3
c
.

Các xung điều khiển lệch nhau /3 đợc lần lợt đa đến cực điều khiển của
các Thyristor theo thứ tự 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1, Trong mỗi nhóm, khi một Thyristor
mở nó sẽ khóa ngay tiristor dẫn dòng trớc nó:
Thời điểm

1
=
6

+

mở T
1
khóa T
5

Thời điểm

2
=
6
3

+

mở T
2
khóa T
6
Thời điểm

3
=
6
5

+

mở T
3
khóa T
1
Thời điểm

4
=
6
7

+

mở T
4
khóa T
2
Thời điểm

5
=
6

9

+

mở T
5
khóa T
3
Thời điểm

6
=
6
11

+

mở T
6
khóa T
4
Giá trị trung bình của điện áp tải:
U
d
=

+
+

6
5
6
2
.sin.2
2
6
dU
=


cos
63
2
U
(theo TL-1)
Giá trị hiệu dụng của dòng thứ cấp máy biến áp:
I
2
=
d
I.
3
2
= 0.816.I
d

(theo TL-1)
Giá trị hiệu dụng dòng sơ cấp máy biến áp:
I
1
=
m
I
2
=
3
2
m
I
d
(theo TL-1)
Công suất tính toán máy biến áp:
S =
2
21
SS +
(theo TL-1)
với S
1
= 3.U
1
.I
1
= 1,047.P
d
S

2
= 3.U
2
.I
2
= 1,047.P
d
Thay số liệu vào ta có : S =
2
21
SS +
= 1,047.P
d

<=>?
- Điện áp chỉnh lu có số lợng xung gấp đôi so với sơ đồ chỉnh lu hình tia 3
pha.
- Số van thờng dung nhiều nên sụt áp trên các van là đáng kể, với yêu cầu
dòng tải nhỏ - điện áp chỉnh lu lớn thì ta thờng dùng sơ đồ này.
Sử dụng đợc hết công suất biến áp.
3.2. Tính chọn thyristor
Theo đề bài cho : U
đm
= 220(V) ,P
đm
= 55 KW ta tính đợc :
I
đm
= 286(A)
Tính chọn tiristor dựa vào các yếu tố cơ bản là dòng tải, sơ đồ đã chọn,

điều kiện toả nhiệt, điện áp làm việc, các thông số cơ bản của van đợc tính đến
nh sau
$#@9AB!6!#&
u
d
nvnvn
K
U
KUKU .
2max
==

Do chọn sơ đồ chỉnh lu cần 3 fa điều khiển đối xứng nên

45,26,
63
===
nvnu
KK


)(3,230220.
3
63
220
.
6
max
vU
n

===


$#@3-%
max
.
ndtvnv
UKU =
8,1=
dtv
K
-hệ số dự trữ điện áp ,chọn
8,1=
dtv
K
)(5,4143,230.8,1 vU
nv
==
CD$!3
dtbtb
IKI .=
Trong sơ đồ cầu 3 pha, hệ số dòng điện hiệu dụng
3/1=
hd
K
)(3,95286.3/1.3/1 AII
dlv
===
Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh toả nhiệt và đầy đủ diện tích toả
nhiệt :Không có quạt đối lu không khí, với điều kiện đó dòng điện định mức của

van cần chọn :
tbidm
IkI .=
dti
K
- hệ số dự trữ dòng điện, chọn
2,3=
dti
K
).(1,3053,95.2,3 AI
dmv
==
Từ các thông số
dmvnv
IU ,

)(5,414 VU
nv
=
).(306 AI
dmv
=

chọn tiristor loại TF44006X cho bộ biến đổi .
Ký hiệu U
đm

(V)
I
đm

(A)
I
pik
Max
(A)
I
g

(mA
)
U
g
(V)
Ir
Max
(mA)
I
h

Max
(mA)
)(
max
V
U
T
x
(S)
t

v
D
D
(V/
s)
T
Max
(C)
TF440-
06X
600 400 4000 200 3,0 70 25 2,0 200
15à
125
Trong đó
U
đm
- Điện áp ngợc cực đại của van
I
đm
- Dòng điện định mức của van
I
pik
- Đỉnh xung dòng điện
I
g
- Dòng điện xung điều khiển
U
g
- Điện áp xung điều khiển
I

h
- Dòng điện tự giữ
I
r
- Dòng diện rò

U

- Sụt áp trên tiristor ở trạng thái dẫn
d
u
/d
t
- Tốc độ biến thiên điện áp
T
x
- Thời gian chuyển mạch ( mở và khoá).
T
max
- Nhiệt độ làm việc cực đại
3.3 Tính toán MBA chỉnh lu
3.3.1. Tính các thông số cơ bản
Chọn MBA 3 pha, 3 trụ sơ đồ
đấu dây
Y/
làm mát bằng không khí tự nhiên
$##6 B#EFGH

I*JKL;M
$##.B#EFG

Phơng trình cân bằng điện áp khi có tải
U
do
cos
min
=U
d
+2
v
U
+
badn
U +


min
=10
0
là góc dự trữ khi có suy giảm diện áp lới


U
v
=2(V):sụt áp trên van


U
dn
=0: sụt áp trên dây nối

U
ba
xr
UU +=
sụt áp trên điện trở và điện kháng MBA
Chọn sơ bộ :


U
ba
=6%.220 =13,2(V)
Thay số ta có :
)(9,240
10cos
2,1300,2.22220
cos
2
0
min
0
V
UUU
U
bavd
d
=
+++
=
++

=

Điện áp pha thứ cấp MBA
u
d
K
U
U
0
2
=

K
u
- hÖ sè ®iÖn ¸p cña s¬ ®å
)(103
/63
9,240
2
VU ==
π
N)6B&
P
dmax
=U
d0
.I
d
=240,9.286=68898(w)
N)6BO#@P

S
ba
=K
s
.P
dmax
S
ba
- C«ng suÊt biÓu kiÕn MBA (VA)
K
s
- HÖ sè c«ng suÊt theo s¬ ®å m¹ch ®éng lùc, K
s
=1,05
S
ba
=1,05.68897=72342,3(VA)
CD$$4Q#P.B#EFG
I
2
=K
hd
.I
d
K
ld
-HÖ sè dßng ®iÖn hiÖu dông, K
hd
=
3

2
)(234286.
3
2
2
AI ==→
-CD$$4Q6 B#EFG
4,63234.
380
103

2
1
2
21
==== I
U
U
IKI
ba
(A).
3.3.2. Tính toán sơ bộ mạch từ (xác định kích thớc bản mạch từ)
RO4$6 !Q
Q
Fe
=k
q
fm
S
ba

.
K
q
- Hệ số phụ thuộc vào phơng thức luôn mát K
q
=6.
m - Số trụ của MBA ,m=3
f - Tần số nguồn xoay chiều f=50(hz)
Thay số:
Q
fe
= 6.
)(129
50.3
68898
2
cm=
0P!Q
d =
)(8,12
129.4
.4
cm
Q
Fe
==

Chuẩn hoá đờng kính trụ theo tiêu chuẩn: d=12 (cm).
Chọn loại thép 330 các lá thép có độ dày 0,5 (mm)
Chọn sơ bộ mật độ từ cảm trong trụ B

T
=1(T)
Chọn tỷ số m=h/d=2,3 Suy ra h=2,3d=2,3 . 12 =28 (cm)
Vậy chọn chiều cao trụ 28 (cm)
3.3.3. Tính toán dây quấn
3D4ST#6 B#EFG
W
1
=
7,132
1.10.129.50.44,4
380
.44,4
4
1
==

Tfe
BQf
U
(vòng)


Lấy W
1
= 133 vòng
3D4ST#.B#EFG
W
2=
36133.

380
103
.
1
1
2
==W
U
U

(vòng)
Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong MBA; với dây dẫn bằng đồng và loại MBA
khô J = (2
ữ
2,75) A/mm
2
, chọn J=2,75A/mm
2
RO4$4S4U6 B#EFG
S
1=
)(23
75,2
4,63
2
1
1
mm
J
I

==
Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B, chuẩn hoá tiết diện theo
tiêu chuẩn:S
1
=24,2(mm
2
).
Kích thớc dây có kể cách điện : S
1cd
=a
1
.b
1
=3,24.7,47(mm.mm)
Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp
J
1
=
)/(6,2
4,24
4,63
2
2
1
mmA
S
I
==
- Tiết diện dây dẫn thứ cấp MBA.

)(85
75,2
234
2
2
2
2
mm
J
I
S ===
Chọn dây tiết diện chữ nhật, cách điên cấp B, chuẩn hoá tiết diện theo tiêu
chuẩn :S
2
=86,2(mm
)
2
Kích thớc dây có kể cách điện ; S
2cd
=a
2
b
2
=5,34.16,1(mm
2
)
*Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp

)/(71,2
2,86

234
2
2
2
2
mmA
S
I
J ===
3.3.4. Kết cấu dây quấn sơ cấp
Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trụ
RP6 63D4S!V9A#6 B#

e
g
k
b
hh
W .
2
1
11

=
Trong đó
h- Chiều cao trụ, chọn chiều cao trụ=25cm
h
g
- Khoảng cách từ gồng đến cuộn dây sơ cấp, chọn sơ bộ
h

g
=1,5cm
k
c
- Hệ số ép chặt;k
e
= 0,95
Thay số
42,4095,0.
47,0
5,1.223
11
=

=W
(vòng) 41 (vòng)
RP6 9A#4SW6 B#
2,3
41
133
11
1
11
===
W
W
n
(lớp)
Chọn số lớp n
11

=4 (lớp). Nh vậy chia thành 3 (lớp) mỗi lớp có 33 (vòng)
N"XO6 B#
)(3,18
95,0
47.0.41
.
11
1
cm
k
bW
h
e
===
Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dày:
S
01
=0,1cm
Khoảng cách từ trụ tới cuộn sơ cấp:
a
01
=1,0cm
Đờng kính trong của ống cách điện :
D
t
= d
fe
+2a
01
-2.s

01
= 10 +2.1 2.0,1 =11,8(cm)
Đòng kính trong của cuộn sơ cấp
D
11
= D
t
+2. S
01
= 11,8 +2.0,1 = 12(cm)
Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn sơ cấp :
c
d11
= 0,1(mm)
Bề dày cuộn sơ cấp
B
d1
= (a
1
+c
d11.
).n
11
=( 1,35+0,1).3.2 = 4,64(mm)=0,464(cm)

Đờng kính ngoài của cuốn sơ cấp
D
n1
= D
11

+2.B
d1
= 12 + 2.0,464=12,93(cm)
Đờng kính trung bình của cuộn sơ cấp
)(5,12
2
93,1212
2
111
1
cm
DD
D
n
tb
=
+
=
+
=
Chiềudài dây quấn sơ cấp
l
1
=W
1
.

.D
tb
= 133.

.12,5 = 5205(cm) = 52,05(m)
Chọn bề dầy cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp: cd
nl
=1,0(cm)
3.3.5. Kết cấu dây quấn thứ cấp
N%6 ".B#
h
1
= h
2
=18,3(cm)
RP6 63D4S!V9A#
2,2595,0.
69,0
3,18
.
2
2
22
===
c
k
b
h
W
(vòng) 26(vòng)
RP6 69A#4SYB.B#
4,1
26

36
22
2
12
===
W
W
n
(lớp)
Chọn số dây quấn thứ cấp n
12
= 2 (lớp). Chọn 1 lớp đầu có số vòng 26 vòng, còn
lớp thứ 2 có 10 (vòng)
Chiều cao thực tế của cuộn thứ cấp
)(9,18
95,0
69,0.26
.
2
2
cm
k
bW
h
e
lc
===
Đờng kính trong của cuộn thứ cấp
D
t2

= D
n1
+ 2.a
12
= 12,93 +2.1 = 15,03(cm)
Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp :cd
22
= 0,1(mm)
Bề dầy cuốn thứ cấp
B
d2
= ( a
2
+cd
22
) .n
12
= (0,181 +0,01).1.4 =0,267(cm)
Đờng kính ngoài của cuộn thứ cấp
D
n2
=D
t2
+ 2.B
d2
= 15,03+2.0,267 = 15,56(cm)
Đờng kính trung bình của cuộn thứ cấp
)(3,15
2
56,1503,15

2
22
2
cm
DD
D
nt
tb
=
+
=
+
=
Chiều dài dây quấn thứ cấp ;
l
2
=

.W
2
.D
tb2
=

.36.15,3= 1730(cm) = 17,3(m)
3.3.6. Tính các thông số của máy biến áp
- Điện trở trong của cuộn sơ cấp MBA ở 75
0
C
)05,0

)(23
)(05,52
.02133,0
2
1
1
1
===
mm
m
S
l
R

)/(02133,0
2
mmm=

- Điển trở cuộn thứ cấp ở 75
0
C
004,0
)(85
)(3,17
.02133,0
2
2
2
2
===

mm
m
S
l
R

(

)
- Điện trở của máy biến áp quy đổi về thứ cấp
)(01,0)
133
36
.(05,0004,0).(
22
1
2
12
=+=+=
W
W
RRR
ba
- Sụt áp trên điện trở biến áp
)(86,2286.01,0. VIRU
dbar
===
- Điện kháng MBA quy đổi về thứ cấp
7
21

2
2
2
10.).
3
).(.()(.8
12

+
+=

dd
qd
ba
BB
a
h
r
WX
=
)(03,010.314).10.
3
438,054,0
01,0).(
147,22
837,8
.()36(8
7222
=
+

+


- Điện cảm MBA quy đổi về thứ cấp
3
10.01,0
314
03,0

===

ba
ba
X
L
[H] = 0,01[mH]
- Sụt áp trên điện kháng MBA
==
dbax
IXU
3

)(2,8286.03,0.
.
3
V=

)(028,003,0.
3
.

3
===

badt
XR
3.4 Thiết kế cuộn kháng lọc
3.4.1 Xác định phạm vi góc điều khiển
- Chọn góc mở cực tiểu
0
min
10=

với góc mở này là góc dự trữ ta có thể bù
đợc sự giảm điện áp lới
- Khi góc mở nhỏ nhất
min

=
thì điện áp trên tải là max
ddmdd
UUU ==
min0max
cos

tơng ứng với tốc độ động cơ sẽ lớn nhất n
max
=n
đm
- Khi góc mở lớn nhất
max

=
thì điện áp trên tải sẽ nhỏ nhất

max0min
cos

dd
UU =
tơng ứng với tốc độ động cơ là nhỏ nhất n
min

)arccos(cos
0
min
max
min
max
d
d
do
d
U
U
U
U
==

Trong đó U
dmin

đợc xác định bằng biểu thức sau

1
10
min
max
==
n
n
D
n
max
= U
đ đm
I
đm
R

n
min
= U
đ min
I
đm
R

D
DRIU
U
RIU

RIU
D
uudmddm
d
uudmd
uudmddm
)1(
min
min
+
=


=



R

= R
ba
+R
dt
= 0,01 + 0,028 = 0,04()
Thay số ta có
)(34
10
)110(04,0.28610cos103.34,2
)1(cos34,2
0

min
min2
min
VU
D
DRIU
U
d
uddm
d
=
+
=
+
=


0
0
min
max
82)
103.34,2
34
arccos()arccos( ===
d
d
U
U

3.4.2 Xác định điện cảm cuộn kháng lọc
Ta thấy rằng khi góc mở càng tăng thì biên độ thành phần sóng hài bậc cao
càng lớn ,có nghĩa là đập mạch của điện áp ,dòng điện càng tăng lên. Sự đập
mạch này làm xấu chế độ chuyển mạch của vành góp ,đồng thời gây ra tổn hao
phụ dới dạng nhiệt trong động cơ .Để hạn chế sự đập mạch này ta phải mắc nối
tiếp với động cơ một cuộn kháng lọc đủ lớn để I
m


0,1.I
đm
.
Ngoài tác dụng hạn chế thành phần sóng hài bậc cao ,cuộn kháng lọc còn
có tác dụng hạn chế vùng dòng điện gián đoạn .
Điện kháng lọc còn đợc tính khi góc mở =
max
Ta có
U
d
+u
~
= E+R
u

.I
d
+ R
u

.i

~
+ L
4
4
~
Cân bằng hai vế
U = R.i
~
+L.
4
4
vì R.i
~
<< L.
4
4
nên U = L.
4
4
Trong các thành phần xoay chiều bậc cao , thì thành phần sóng bậc k=1 có
mức độ lớn nhất gần đúng ta có :
U
~
= U
1m
.Sin(6 +) nên
I =

4H
Z

~
1
=
)6(
2.
1
1


+N6
Z[
H

= I
m
.Cos(6+
1
)