Nghiên cứu khái quát về điều khiển ăn dao cho máy bào giường lựa chọn phương án và thiết kế điều khiển truyền động ăn dao

Phần I
Giới thiệu công nghệ máy bào gi ờng
a.chức năng và công dụng của máy bào gi ờng:
Máy bào giờng nói chung hiện nay đợc sử dụng rộng rãi. Trong các
máy cơ khí, nó dùng để gia công các chi tiết bằng kim loại lớn nh: Bệ
máy, thân máy, máy bào, máy tiện vv .
Ngoài ra nó còn sử dụng để rẽ rãnh chữ T, V, Đuôi én có thể bào thô
hoặc bào tinh.
I. Các loại máy bào gi ờng:
1. Phân loại :
* Dựa vào số trục phân ra
- Máy bào một trụ: 710, 71120, 7116
- Máy bào hai trụ: 7210, 7212, 7216
* Dựa vào kích thớc phân ra
- Máy bào cỡ nhỏ có chiều dài L
b
< 3 m
lực kéo F
k
= 30 ữ 50 (KN)
- Máy cỡ trung bình chiều dài L
b
= 4ữ5 m
Lực kéo F
k
= 50ữ70 (KN)
- Máy cỡ nặng (Lớn) chiều dài L
b
>5 m, F
k
>70 (KN)

2. cấu tạo máy bào giờng:
Máy báo giờng có cấu tạo từ nhiều chi tiết phức tạp, nhiều khối khác
nhau. ở đây tai chỉ mô tả kết cấu bên ngoài và bộ phận chủ yếu của máy.
- Đế máy: Đợc làm bằng gang đúc để đỡ bàn và trục máy, để có khối
tạo thế vững chắc có hai rãnh dẫn hớng chữ nhật và chữ V cho bàn máy
chuyển động dọc theo đế máy.
- Bàn máy: Đợc làm bằng gang đúc dùng để mang chi tiết gia công,
trên bàn máy có 5 rãnh chữ T để gá lắp chi tiết.
- Giá chữ U: Đợc cấu tạo từ hai trụ thép đứng vững chắc một dầm
ngang trên cùng. Trong dầm đặt một động cơ để di chuyển xà ngang lên
xuống, dọc theo trục có xẻ rãnh, có trục vít nâng hạ và dao động
- Xà ngang: chuyển động lên xuống theo hai trục trên xà
- Các bàn dao máy: Gồm hai bàn dao đứng và hai bàn dao hông, trục
bàn có giá đỡ dao. Giá máy có thể quay đi một góc nào đó để gia công chi
tiết khoảng dịch chuyển lớn nhất của các con trợt là 300 mm, góc quay giá
đỡ là 60
0

- Bộ phận chuyển động: Gồm các máy điện xoay chiều để chuyển
động bàn dao, nâng hạ xà, kẹp xà. Các máy phát một chiều động cơ dị bộ,
động cơ một chiều máy khuyếch đại từ trờng ngang.
Tóm lại: Máy bào giờng đợc cấu tạo hoàn chỉnh, gọn kết cấu chắc
chắn, đảm bảo tính kỹ thuật, mỹ thuật và kinh tế.
II. số liệu kỹ thuật máy bào gi ờng:
1. kích thớc chi tiết gia công:
- Kích thớc máy: 7950 x 4000 x 3445 (mm)
- Kích thớc cho phép của vật gia công: 3000 x 1000 x 900 (mm)
- Trọng lợng cho phép lớn nhất của chi tiết gia công trên 1m ở
chiều dài bán là 1500 kg
- Khoảng cách giữa hai trục đứng 1100 (mm)

- Khoảng cách mặt bàn và dầm ngang 1000 (mm)
2. kích thớc bàn máy:
- Diện tích hiệu dụng: 900 x 300 (mm)
- Chiều dài lớn nhất của một hành chình bàn 3200 (mm) hành trình
nhỏ nhất là 700 (mm)
3.chỉ tiêu cơ học:
giới hạn các tốc độ làm việc của bàn
- Vùng 1: V=(40 ữ 60) m/phút dùng gia công thô
- Vùng 2: V=(60 ữ 90) m/phút dùng gia công giới các tốc độ hành
trình ngợc chiều dài bàn
- Giới hạn ăn dao ngang sau mỗi hành trình kép (0,25 ữ 12,5) (mm)
- Lực kéo bàn
Vùng 1: Q
max
= 7000 kg ; Q
min
= 2500 kg
Vùng 2: Q
max
= 4700 kg ; Q
min
= 1700 kg
III. các truyền động của bàn:
* truyền động bàn
Truyền động bàn là truyền động trính của máy, đặc điểm cơ bản của
truyền động này là làm việc có tính chất chu kỳ lặp lại mỗi chu kỳ có hai
hành trình.
1. Hành trình thuận:
Là hành trình gia công chi tiết, gồm nhiều giai đoạn: Khởi động, aw
dao, vào chi tiết, cắt gọt ổn định, dao ra khỏi chi tiết gia công ứng với các

tốc độ khác nhau.
2. hành trình ngợc:
Là quá trình máy chạy không tải để đa bàn máy khỏi chi tiết về vị trí
ban đầu để chuẩn bị cho chu kỳ làm viẹc tiếp theo, tốc độ hành trình thuận
(tốc độ cắt gọt). Đợc xác định tơng ứng với các yếu tố của chế độ cắt gọt,
tốc độ hành trình thuận thờng nhỏ hơn tốc độ hành trình ngợc để nâng cao
năng xuất của máy. Dấn động truyền động cho máy từ một động cơ một
chiều qua hộp giảm tốc có hai cấp tốc độ truyền động tới trục vít thanh răng
biến chuyển động của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của bàn máy.
Việc đảo chiều quay của chuyển động đợc thực hiện bằng việc đảo
chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ.
IV. Đặc điểm và yêu cầu trang bị điện cho truyền động
chính:
Do đặc tính của chuyển động bàn là đảo chiều có tần số lớn quá trình
quá độ chiếm tỷ lệ lớn trong chu kỳ làm việc, chiều dài hành trình giảm thì
quá trình quá độ càng giảm. Nên yêu cầu đầu tiên là đảm bảo năng suất của
máy, mà năng suất của máy đợc xác định bằng số hành trình kép trong một
đơn vị thời. Ta có đồ thị tốc độ của máy bào giờng nh sau
t
0
t
1 2
t
3
t
4
t
5
t
6

t
7
t
8
t
10
t
11
t
12
t
13
t
14
tt
9
,I

ng
I
qđ

th
I
ng
th
I
Hình 1. Đồ thị tốc độ và dòng điện của bàn máy bào giờng.
Chuyển động mang tính chất chu kỳ.
Quá trình cắt gọt chỉ xảy ra ở hành trình thuận còn hành trình ngợc là

hành trình chạy không tải để đa bàn máy về vị trí ban đầu.
Đồ thị tốc độ của bàn máy đợc vẽ trên hình 1.
Đây là dạng đồ thị thờng gặp, trong thực tế còn có nhiều dạng khác đơn
giản hoặc phức tạp hơn.
Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và tăng tốc độ đến tốc độ
V
0
=5ữ15(m/phút) - tốc độ vào dao-trong khoảng thời gian t
1
.
+ Sau khi chạy ổn định với tốc độ V
0
trong khoảng thời gian t
2
thì dao
cắt vào chi tiết (dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp để tránh sứt dao hoặc chi
tiết).
+ Bàn máy tiếp tục chạy với tốc độ ổn định V
0
cho đến hết thời gian t
3
.
+ t
4
tăng tốc độ từ V
0
ữV
th
(tốc độ cắt gọt).
+ t

5
: bàn máy chuyển động với tốc độ V
th
và thực hiện gia công chi tiết.
+ t
6
: bàn máy sơ bộ giảm tốc độ đến V
0
.
+ t
7
: bàn máy làm việc ổn định với tốc độ của bàn máy là V
0
.
+ t
8
: dao đợc ra khỏi chi tiết khi tốc độ của bàn máy là V
0
.
+ t
9
: đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngợc đến tốc độ V
ng
.
+ t
10
: bàn máy chạy theo hành trình ngợc với tốc độ V
ng.
+ t
11

: thời gian giảm tốc đến V
0
để chuẩn bị đảo chiều.
+ t
12
: bàn máy chạy ổn định ở vận tốc thấp V
0
để chuẩn bị đảo chiều.
+ t
13
: đảo chiều sang hành trình thuận để bắt đầu 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
1. Yêu cầu trang bị điện cho truyền động chính của máy bào
giờng:
Phạm vi điều chỉnh tốc độ truyền động chính là tỉ số giữa tốc độ lớn
nhất của bàn máy (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
V
V
V
ng
th
=
=
max

min
.
max
.
min
Trong đó:
+V
max
: tốc độ lớn nhất của bàn máy của hành trình ngợc, thờng
V
ng.max
= (75ữ120) m/phút.
+V
th.min
: tốc độ nhỏ nhất của bàn máy trong hành trình thuận, thờng:
V
th.min
= (4 ữ 6) m/phút
Nh vậy:
D = (12.5 ữ 30) / 1
Thông thờng, hệ thộng truyền động điện sử dụng động cơ điện một
chiều đợc cấp nguồn tự bộ biến đổi.
Theo yêu cầu của đồ thị phụ tải (hình 2), điều chỉnh tốc độ đợc thực
hiện theo hai vùng:
P,F
F=F(v)
Hình 2
P=P(v)
+ Thay đổi điện áp phần ứng trong phạm vi (5 ữ 6)/1 với mô men trên
trục động cơ là hằng số ứng với tốc độ bàn thay đổi từ V

min
=(4ữ6) m/phút
đến V
gh
= (20ữ25) m/phút, khi đó lực kéo không đổi.
V
I
II
+ Giảm từ thông động cơ trong phạm vi (4ữ5)/1 khi thay đổi tốc độ từ
V
gh
đến V
max
=(75ữ120) m/phút, khi đó công suất kéo gần nh không đổi.
Nhng sử dụng phơng pháp điều chỉnh từ thông thì làm giảm năng suất
của máy, vì thời gian quá trình quá độ tăng do hằng số thời gian mạch kích
từ động cơ lớn. Vì vậy thực tế ngời ta thờng mở rộng phạm vi điều chỉnh
điện áp, giảm phạm vi điều chỉnh từ thông, hoặc điều chỉnh tốc độ động cơ
trong cả dải bằng thay đổi điện áp phần ứng. Trong trờng hợp này công suất
động cơ phải tăng V
max
/V
gh
lần.
ở chế độ xác lập, độ ổn định tốc độ không lớn hơn 5% khi phụ tải thay
đổi từ không đến định mức
Nhìn vào đặc tính phụ tải nguyên nhân giảm mômen là để trong vùng
vấn thực hiện đợc việc cắt gọt chi tiết. Giả sử điều chỉnh tốc độ động cơ
theo hai vùng điện áp và từ thông.
Giả sử P

đm
= Const mà M
đm
= M
max

Thì trong vùng giảm điện áp M = Const (M
max
= M
min
). Vùng điều chỉnh
từ thông thì khi giảm suy ra tốc độ tăng (n) mà giữ nguyên dòngđiện
I=I
đm
và M
max
= M
tải
Vậy trong bản thuyết minh này em sử dụng điều chỉnh tốc độ động cơ
bằng phơng pháp điều chỉnh điện áp phần ứng vì do quá trình quá độ từ
thông lớn nên ta không dùng điều chỉnh bằng phơng pháp thay đổi từ thông
nữa do đó ta tăng đợc năng suất của máy
Quá trình quá độ khởi động, hãm yêu cầu xảy ra êm, tránh va đập trong
bộ truyền với tốc độ tác động cực đại.
2. truyền động ăn dao:
Truyền động ăn dao cũng có tính chất chu kỳ đặc điểm nh sau: Mỗi
truyền động ăn dao (dao đứng hay dao hông) đều có chiều ăn daovaf lợng
ăn dao riêng, cũng có thể làm việc độc laapfzjtuyf theo công nghệ. Mỗi
truyền động hành trình kép của bàn thì truyền động ăn dao làm việc một
lần. Thờng nó bắt đầu làm việc khi bàn đợc đổi chiều và dừng lại khi dao

cắt sắp đi vào chi tiết. Truyền động bàn làm việc ở chế độ xung với những
máy làm việc trong chế độ bình thờng. Máy cỡ trung thì số lần dịch chuyển
lên tới 1000 lần .
Cần phải có dải điều chỉnh rộng D = (60 ữ 90).
Cần phải linh hoạt chắc chắn khởi động, hãm nhanh.
Truyền động ăn dao phải đảm bảo di chuyển nhanh. Bàn dao máy bào
giờng có 2 dao đứng và 2 dao hông, 2 dao đứng đợc dẫn từ động cơ xoay
chiều và hộp giảm tốc hệ thống trục vít đai ốc có thể dịch chuyển theo
chiều ngang hoặc đứng, 2 dao hông đợc dẫn từ động cơ xoay chiều riêng
riêng biệt ở chế độ riêng biệt đối với dao đứng.
3. truyền động nâng hạ xà: Máy bào giờng có giá đỡ gọi là xà ngang
để đỡ giá dao vững chắc. Xà ngang đợc dịch chuyển lên xuống dọc theo hai
trục máy để điều chỉnh khoảng cách giữa đầu ra và chi tiết gia công.
4. truyền động kẹp nhả xà:
Là truyền động đợc định vị chặt xà trên hai trục của máy để gia công
chi tiết hoặc nới lỏng xà để nâng hạ dao, giá dao, truyền động đợc thực hiện
nhờ động cơ xoay chiều qua hệ thống cơ khí. Tác dụng của lực nêm chặt
bao nhiêu tuỳ ý do ta điều chỉnh chuyển động với việc nâng hạ xà nh trên.
5. Bơm dầu:
Khi đóng cho bộ biến đổi làm việc thì bơm dầu cũng làm việc lợng
dầu trong máy bảo đảm thì rơle áp lực mới hoạt động làm kín mạch cho
chuyển động bàn, áp lực cần thiết 2,5at. Hệ thống bơm dầu thực hiện từ
động cơ xoay chièu.
6. quạt gió:
Động cơ quạt gió là động cơ xoay chiều đảm bảo cho truyền động
bàn của động cơ không đồng bộ vợt quá nhiệt độ cho phép.
V. các chỉ tiêu chất l ợng điện của chuyển động chính:
- Có điều chỉnh tự động đảm bảo, có hạn chế dòng và duy trì ở
nức độ cực đại cho phép khi khởi động cũng nh khi hãm hệ thống, yêu càu
tác động linh hoạt, chắc chắn, độ tin cậy cao.

- Động cơ một chiều dùng để truyền động có công suất
P 70 KW và tốc độ n= 1500 vòng / phút.
- Phạm vi đièu chỉnh: D = 10/1.
- Sai lệch tĩnh cho phép:s
1
= 15%.
Kết luận
Máy bào giờng có quá trình công nghệ phức tạp, nhiều truyền động
phụ yêu cầu hệ thống truyền động bàn có độ chính xác cao, thời gian quá
độ lớn nhất để đảm bảo năng suất của máy. Máy có thể gia công chi tiết
mới đảm bảo độ bóng khi gia công tinh. Các truyền động bàn và truyền
động ăn dao có thẻ làm ở chế độ điều chỉnh hay chế độ tự động với trang
thiết bị hợp lý, hiện đại, máy bào giờng có thể làm việc đặt đợc yêu cầu
công nghệ phức tạp.
phần II
chọn ph ơng án truyền động điện và
nguyên lý sơ đồ
a. khái niệm chung:
* nội dung:
Để thiết kế hệ thốn truyền động cho một đối tợng truyền động ta phải
căn cứ vào đặc điểm công nghệ của nó, căn cứ vào chỉ tiêu chất lợng mà đa
ra phơng án hợp lý. Với mỗi một đối tợng truyền động có thể thực hiện
bằng các truyền động khác nhau. Mỗi phơng án đều có những u nhợc điểm
của nó, nó chung phơng án đa ra cần đảm bảo các yêu cầu của đối tợng cần
truyền động. Phải đảm bảo đợc các chỉ tiêu về mặt kỹ thuật cũng nh về mặt
kinh tế, trong đó chỉ tiêu kỹ thuật là quan trọng hàng đầu. Thông thờng một
hệ thống tốt hơn về mặt kỹ thuật cũng nh tốn kém hơn về mặt kinh tế. Do
vậy tuỳ thuộc yêu cầu chất lợng và độ chính xác của sản phẩm ta cho chọn
hệ thống truyền động điện nhằm đa ra một hệ thống đảm bảo yêu cầu mong
muốn.

* ý nghĩa:
Việc lựa chọn phơng án truyền động điện có ý nghĩa rất quan trọng.
Nó liên quan đến chất lợng sản phẩm cũng nh ảnh hợng đến hiệu quả kinh
tế của sản xuất. Nếu nh la chọn đúng thì chúng ta có thể tăng năng xuất làm
việc, hạn chế đợc những hành trình thừa, chất lợng sản phẩm sẽ tốt hơn, do
đó hiệu quả kinh tế sẽ cao hơn. Kết quả sẽ hoàn toàn ngợc lại nếu ta lựa
chọn không đúng và nó còn gây ra tổn thất không ngờ tớc.
* phơng án lựa chọn:
Muốn chọn đợc hệ thống phù hợp với yêu cầu chúng ta phải đa ra
các phơng án có thể đáp ứng đợc yêu cầu kỹ thuật sau đó đánh giá những u
nhợc điểm mà chọn cho hợp lý.
I. chọn ph ơng án truyền động điện:
Để thiết kế hệ thống truyền động điện ngời thiết kế phải đa ra nhiều
phơng án khác nhau. Rồi sau đó so sánh các phơng án trên hai phơng diện
kinh tế và kỹ thuật để chọn ra phơng án tối u nhất. Phơng án tối u nhất là
phơng án đáp ứng đợc yêu cầu đề ra đồng thời là phơng án đảm bảo về mặt
kỹ thuật và chi phí thấp nhất.
1. phân tích chọn động cơ cho truyền động:
Việc chọn động cơ một cách hợp lý có một vị trí hết sức quan trọng
trong công việc thiết kế hệ thống truyền động điện động cơ đợc chọn phải
thoả mãn các điều kiện công nghệ yêu cầu, đồng thời phải thoả mãn các
yếu tố sao cho tổn hao ít, giá thành hạ, hoạt động tin cậy, chi phí vận hành
hàng năm nhỏ, lắp đặt thay thế dễ, sửa chữa đơn giản, để chọn động cơ
quay chi tiết ta xét lần lợt các loại động cơ :
a) Động cơ không đồng bộ:
Đợc sử dụng rộng rãi trong thực tế, u điểm là cấu tạo đơn giản, đặc
biệt là loại rô to lồng sóc. So với máy điện một chiều thì giá thành hạ vận
hành tin cậy trực tiếp dùng điện lới không cần dùng các thiết bị biến đổi
khác nhợc điểm là điều khiển và khống chế các quá trình quá độ khó khăn,
với động cơ lồng sóc thì chỉ tiêu khởi động xấu hơn.

Phơng trình đặc tính cơ :
Trong đó :
U
f
: là giá trị hiệu dụng của điện áp pha sta to
R
2
,
,R
1
: là điện trở rô to và sta to đã quy đổi
S : hệ số trợt của động cơ
X
nm
=X
1

+ X
2


: là điện kháng ngắn mạch là tổng trở của điện kháng
tản sta to và rô to đã quy đổi
Đặc tính của động cơ không đồng bộ
Nếu trong khoảng 0 S < S
th
và nếu bỏ qua R
1
ở các động cơ cỡ
lớn R

1
<< X
nm
ta có phơng trình dạng gần đúng :
Với
Lúc này dạng đặc tính gần đúng là dạng đờng (1) nếu tuyến tính hoá
đoạn làm việc ở vùng định mức thì dạng đờng đặc tính là đờng (2) thì ph-
ơng trình đặc tính của nó là :
Với đờng đặc tính này ta có :
M
K
RR
K
U
fu
u
.
2

+


=

1
1



=

S
S
S
S
S
M
M
th
th
th
+
=
2
nm
th
X
R
S
2
=
nm
ù
X
U
M
0
2
2
3

=
dm
dm
S
SM
M
=
Xnm
Mth
SX
S
R
R
s
R
U
M
nm
f








+

+
=
2
2
,
1
2
,
3
Tự
nhiên
Nhân
tạo

dm
dm
S
M
0


=
Nh vậy trên đoạn làm việc của đặc tính cơ của động cơ không đồng
bộ có giá trị (-) gần nh không đổi và khá cứng

Với đoạn S > S
th
khi S > S
th
bỏ qua S
th
/S và phơng trình đặc tính cơ sẽ
là:

S
SM
M
thth
2
=

2
0
.
.2
S
SM
thth


=
Trong đoạn này độ cứng (+) và giá trị của nó biến đổi vì vậy ngời ta
không làm việc trên đoạn này.
b) Động cơ một chiều kích từ độc lập:
Đặc điểm chung của động cơ điện một chiều là hoạt động tin cậy, có

mô men lớn, điều chỉnh tốc độ đơn giản hơn máy điện xoay chiều, nhng nh-
ợc điểm là giá thành đắt .
Động cơ điện một chiều gồm các loại kích từ song song, kích từ độc
lập và kích từ nối tiếp.
Với động cơ kích từ độc lập tức là điện áp phần ứng và cuộn kích từ
đợc lấy từ hai nguồn riêng rẽ trong trờng hợp nguồn có công suất vô cùng
lớn thì có thể mắc cuộn kích thích song song với mạch phần ứng lúc này ta
có động cơ kích từ song song. Phơng trình đặc tính cơ của động cơ là:
Với :
: tốc độ quay của phần ứng (Rad/s )
U
u
: điện áp phần ứng (V )
R
u
, R
f
: điện trở phần ứng và điện trở phụ
K , : hệ số và từ thông của động cơ, M : mô men tải
Với động cơ một chiều kích từ nối tiếp ta có cuộn dây kích từ đợc
ghép nối tiếp với phần ứng. Phơng trình đặc tính cơ của động cơ trong trờng
hợp này là :
Với :
C : hệ số tỷ lệ
Nhìn vào đặc tính ta thấy động cơ một chiều kích từ nối tiếp có đờng
đặc tính mềm và độ cứng thay đổi theo tải do đó thông qua tốc độ của động
cơ ta có thể biết đợc sự thay đổi của phụ tải, động cơ một chiều kích từ nối
tiếp có khả năng quá tải lớn về mô men, do cuộn kích từ nối tiếp vùng dòng
phần ứng lớn hơn định mức do đó mô men của nó tăng nhanh hơn sự tăng
dòng điện, nh vậy mức độ quá dòng nh nhau thì động cơ kích từ nối tiếp có

khả năng quá tải về mô men và khả năng khởi động tốt hơn động cơ điện
một chiều kích từ song song, tuy vậy nó có nhợc điểm là khi điều chỉnh dới
tốc độ cơ bản ở vùng mô men định mức thì công suất động cơ này phải
B
M
A
.
2
=

CK
U
A
u
.
1
=
CKAA
1
=
CK
R
B
.
=
chọn lớn hơn trong trờng hợp kích từ độc lập khi làm việc ở chế độ tốc độ
cực đại .
Đặc tính tự nhiên của động cơ một chiều kích từ độc lập và đặc tính
tự nhiên và nhân tạo của động cơ một chiều kích từ nối tiếp.
c) Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ:

Đợc sử dụng trong các động cơ có công suất trung bình và lớn có
yêu cầu ổn định tốc độ cao, thờng dùng cho các máy bơm, quạt gió có u
điểm tốc độ cao và = .ở chế độ M< M
đm
động cơ làm việc với hệ số cos
cao, hiệu suất lớn làm việc có độ tin cậy cao. Phơng trình đặc tính cơ có
dạng :

P
f


2
=
Nhợc điểm của động cơ không đồng bộ là mở máy phức tạp
Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ :
Với động cơ điện 1 chiều :
Việc điều chỉnh động cơ dễ dàng nhất ta có thể điều khiển điện áp
phần ứng, từ thông, bộ biến đổi đơn giản có thể dùng bộ biến đổi có điều
khiển hoặc cồng kềnh hơn là máy phát động cơ dùng hệ thống này có u
điểm là hoạt động tin cậy, bộ điều khiển đơn giản ( nếu dùng bộ biến đổi
van ) giá thành bộ biến đổi thấp, điều chỉnh tốc độ dễ dàngvà có thể điều
chỉnh trên toàn bộ giải điều chỉnh.
Đặc tính điều chỉnh của động cơ 1 chiều nh sau :
Hình 3 Hình 4
(H-3) là đặc tính điều chỉnh điện áp phần ứng
(H-4) là đặc tính điều chỉnh từ thông động cơ
Với động cơ rô to lồng sóc:
Để phù hợp với yêu cầu công nghệ thì ta chỉ dùng phơng pháp điều
chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi f nguồn cung cấp mục đích là để thay đổi

tốc độ lý tởng trong phơng pháp này thì giá thành của bộ biến đổi cao và có
kết cấu phức tạp ( theo quy luật điều áp khi điều tần ) nếu dùng các máy
phát kiểu biến tần (biến tần quay ) thì hiệu suất thấp và hệ thống cồng kềnh
Mdm
Đặc tính cơ bản
nếu dùng bộ biến tần tĩnh thì do sự không sin của điện áp nên có nhiều sóng
hài bậc cao đi vào mạch động cơ làm nóng lõi thép .
Đặc tính điều khiển của động cơ nh hình vẽ :
Điều khiển điện áp phần ứng Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện trở rô to
Với máy điện không đồng bộ rô to dây cuốn, ta có thể dùng phơng
pháp thay đổi điện trở mạch phần ứng để thay đổi tốc của nó. Ưu điểm là
kết cấu bộ biến đổi rất đơn giản nhng nó có nhợc điểm là ở vùng tốc độ
thấp do hệ số trợt S lớn nên gây tổn hao nhiều.
P
s
= P
đt
. S
Với máy đồng bộ thì bộ biến đổi cũng là bộ biến tần, nên hệ thống
cũng phức tạp và đắt tiền nh bộ biến đổi của động cơ Rôto lồng sóc. Mặt
khác do công nghệ là yêu cầu có chất lợng cao nếu sử dụng máy điện đồng
bộ thì thời gian mở máy sẽ lâu và tốn nhiều thời gian nh vậy thì năng suất
lao động không cao.
Nh vậy để thoả mãn yêu cầu công nghệ của máy bào giờng ta sử
dụng động cơ 1 chiều kích từ độc lập là hợp lý nhất vì nó có các u điểm về
điều chỉnh tốc độ dễ dàng và dễ tự động hoá.
2. phân tích Chọn phơng án điều chỉnh tốc độ động cơ :
Với động cơ 1 chiều khi dùng phơng pháp điều chỉnh từ thông, thì
điện áp phần ứng đợc giữ nguyên bằng định mức do đó đặc tính thấp nhất
trong vùng điều chỉnh chính là đặc tính có Uđm và đm gọi là đặc tính cơ

bản tốc độ lớn nhất trong giải điều chỉnh từ thông bị hạn chế bởi khả
năng chuyển mạch của cổ góp xấu đi do vậy để đảm bảo điều kiện chuyển
mạch bình thờng thì ta cần phải giảm dòng I cho phép kết quả là M
c
p
trên
trục động cơ giảm rất nhanh ngay cả khi giữ nguyên I thì khi giảm , mô
men cũng giảm rất nhanh, nh vậy để giữ cho I không đổi thì trong toàn giải
điều chỉnh mô men cũng giảm rất nhanh.
Nh vậy để thoả mãn điều kiện công nghệ là Mc = const trong toàn bộ
giải điều chỉnh thì động cơ cần chọn phải có công suất lớn hơn công suất
định mức D lần với D là khoảng điều chỉnh, với máy bào giờng D =10/1 do
vậy công suất động cơ cần chọn lớn 10 lần so với công suất định mức do
vậy gây lãng phí.
Phơng pháp điều chỉnh mạch phần ứng
Xuất phát từ phơng trình:
E
b
R
b
- R
đ
= - I
K
đm
K
đm
Ta thấy khi thay đổi E
b
thì tốc độ không tải lý tởng thay đổi do đm

không đổi trong toàn bộ giải điều chỉnh nên M của động cơ cũng không đổi
và đặc tính cơ cũng không thay đổi độ cứng.
M
ccp
= K .
đm
. I
đm
Nh vậy phơng pháp này tiết kiệm nhất vì động cơ đã chọn phù hợp
trong toàn giải điều chỉnh và bằng giá trị định mức, điều này cho phép động
cơ làm việc đầy tải ở mọi điểm của vùng điều chỉnh.
Nh vậy ta chọn phơng án điều chỉnh điệp áp mạch phần ứng vì các u
điểm mà ta đã nêu.
3. phân tích Chọn bội biến đổi:
Theo phơng pháp điều chỉnh tốc độ đã chọn ở trên ta cần phải có điện
áp một chiều, điều chỉnh đợc, đảo dấu đợc, mà ở đây ta chỉ có điện áp xoay
chiều vì vậy ta chỉ có thể dùng các bộ biến đổi điện áp xoay chiều thành
điện áp một chiều. Sau đây ta lần lợt xét các bộ biến đổi với các u khuyết
điểm của nó.
a) Hệ thống máy phát động cơ ( F- Đ):
Sơ đồ nguyên lý:
+ Nguyên lý điều chỉnh.
Khi thay đổi trị số R
k
ta có dòng kích từ thay đổi do tốc độ của động
cơ không đổi, do tốc độ của máy phát không đổi nên điện áp do máy phát
phát ra thay đổi do đó làm thay đổi tốc độ động cơ
Phơng trình đặc tính cơ của hệ thống là:
K
F

.
F
. R
F
+ R
Đ
= -
K . đ (K . đ)
2

PN
Trong đó KF = gọi là hệ số cấu tạo của máy phát
2 a
e
F
= K
F
.
F
.
F
là Sđđ của máy phát
R
F
là điện trở phần ứng của máy phát
R
Đ
là điện trở phần ứng của động cơ

Đ

là từ thông của động cơ.
- Đặc tính điều chỉnh của hệ thống nh hình vẽ các đặc tính cơ nằm //
với nhau và có độ cứng không đổi:
(K
đ
)
2
=
R
Đ
+ R
F
ứng với mỗi giá trị của I
kF
ta có 1 đờng đặc tính với tốc độ không tải
lý tởng khác nhau.
Đặc tính điều chỉnh của hệ thống ( F - Đ)
Uktf
CKF
F
Đ
CKĐ
Hãm ng ợc
M
Tự nhiên
Nhận xét:
Ưu điểm của hệ thống: đờng đặc tính cơ mềm hơn đờng đặc tính cơ
tự nhiên, nhng vẫn khá cứng và có độ cứng không đổi trong toàn giải điều
chỉnh. tính linh hoạt cao, có thể làm việc ở các chế độ khác nhau, dễ dàng
điều chỉnh vô cấp, tuổi thọ cao.

Nhợc điểm của bộ biến đổi động cơ là cồng kềnh yêu cầu nền móng
đặt máy chắc chắn hiệu suất nhỏ, tiếng ồn lớn.
b) Hệ thống Tiristor động cơ(T-Đ):
Các van T
1
, T
2
, T
3
, T
4
, là các van có điều khiển, Đ là động cơ 1 chiều
kích thích độc lập, L là cuộn kháng san bằng để cải thiện hình dáng dòng
một chiều.
Các van T
1,2,3,4
chỉ mở khi có điện áp thuận U
đk
> 0 và các xung dơng
đa vào cực điều khiển, do đó ta có thể thay đổi thời điểm mở Tiristo bằng
cách thay đổi thời điểm phát xung nh vậy ta sẽ thay đổi đợc điện áp đầu ra
của bộ biến đổi dẫn đến thay đổi đợc tốc độ của động cơ, ở chế độ dòng
liên tục ta có phơng trình đặc tính cơ của hệ thống là:

E
đm
. cos R
b
+ R
= - . M

K (K)
2
Khi thay đổi góc điều khiển từ (0 ữ ) Sđđ chỉnh lu thay đổi từ E
b
ữ - E
b
ta đợc họ đặc tính cơ ở 1/2 mặt phẳng tọa ( do các van không dẫn
dòng ngợc)
T4
BA
T1
T2
L
T3
Đ
TN
M
Đặc tính có của hệ thống mềm hơn đặc tính cơ tự nhiên vì giá trị Rb
khá lớn.
Nhận xét: Bộ biến đổi van là bán dẫn nên nó có những đặc tính tốt
của các thiết bị bán dẫn thể hiện ở chỗ độ tác động nhanh (độ nhạy cao) tổn
thất ít, nó là bộ biến đổi tĩnh nên làm việc không gây tiếng ồn, không yêu
cầu các nền móng kích thớc trọng lợng nhẹ, gọn, nhờ dùng các van có điều
khiển mà hệ thống có hệ số khuyếch đại lớn nên dễ tự động hoá hệ thống
này, mở rộng phạm vi điều chỉnh, nâng cao độ cứng của đặc tính cơ.
Nhợc điểm của hệ thống: Hệ thống dùng mạch điều khiển tơng đối
phức tạp điện áp ra có dạng đập mạch
* Kết luận: Qua phân tích trên ta thấy bội biến đổi Tiristor - Động
cơ (T - Đ) có u điểm hơn cả, vì hệ thống gọn nhẹ, chắc chắn, phạm vi điều
chỉnh rộng, độ tin cậy cao suy ra hệ thống phù hợp với yêu cầu công nghệ

của máy bào giờng. Vì vậy ta chọn bộ biến đổi Tirristor - động cơ (T-Đ)
làm bộ biến đổi cho truyền động máy bào gờng.
4. phân tích chọn sơ đồ bộ biến đổi t-đ:
Các linh kiện bán đẫn đợc thiết kế theo hai sơ đồ, sơ đồ hình tia và sơ
đồ hình cầu đợc thực hiện việc cung cấp điện cho các động cơ nh hình II -1
và hình II-2
- Sơ đổ hình tia đơn giản, số van ít hơn hai lần so với sơ đồ chỉnh lu
hình cầu 3 pha đối xứng. Sơ đồ hình tia 3 pha có sụt áp và tổn thất công
suất chỉ trên 1 van nên ít hơn so với sơ đồ hình cầu ( sơ đồ hình cầu có sụt
áp và tổn thất công suất trên hai van) tổn thất do cùng dẫn cũng ít hơn so
với sơ đồ hình cầu.
T
1
i
T1
.
B
C
A
i
A
*
*
*
i
B
Hình II-2
i
c
*

*
*
T
4
T
1
T
3
T
5
T
2
T
6
i
T1
i
T3
i
T5
i
T4
i
T6
i
T2
CKĐ
BA
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Đ
.
CKĐ
BA
i
A
*
*
*
B
i
a
C
a
c
i
B

Hình II-1
.
.
i
c
b
.
.
*
*
*
i
b
i
c
T
3
T
2
i
T3
i
T2
A
- Sơ đồ hình cầu có điện áp ngợc đặt lên nhỏ hơn 2 lần so với sơ đồ
hình tia, do đó cấp điện áp yêu caauf đối với van nhỏ hơn. Sơ đồ hình cầu
chỉ cần điện áp nguồn nhỏ hơn 2 lần so với sơ đồ hình tia, các nguồn lấy ở
đầu ra cuộn thứ cấp máy biến áp do đó thứ cấp máy biến áp có số vòng dây
ít hơn hai lần (tuy nhiên dây có tiết diện to hơn) so với máy biến áp cung
cấp điện cho sơ đồ hình tia.

- Sơ đồ hình cầu cho dạng điện áp và dòng chỉnh lu tốt hơn với độ
nhấp nháy ít hơn, cuộn kháng lọc ở sơ đồ hình tia phải có yêu cầu phần này
lớn hơn. Từ những u nhợc điểm trên ta thấy sơ đồ hình cầu 3 pha đối xứng
có u điểm hơn so với sơ đồ hình tia 3 pha. Tuy sơ đồ hình cầu số van
Tiristor nhiều hơn song tiristor ở sơ đồ hình cầu chọn ở cấp điện áp bằng
một nửa cấp điện áp của tiristor ở sơ đồ hình tia. Đặc biệt diện áp ra của sơ
đồ hình cầu tốt hơn hẳn điện áp ra của sơ đồ hình tia.
* Vì vậy trong bản thuyết minh này em chọn sơ đồ bộ biến đổi hình
cầu 3 pha đối xứng cho truyền động máy bào giờng.
- Việc điều khiển các bộ biến đổi hình tia hoặc hình cầu để phù hợp
với yêu cầu công nghệ là nhất quan trọng. Hiện nay ngời ta thờng sử dụng 2
phơng pháp điều khiển là điều khiển chung( hay điều khiển phụ thuộc) và
điều khiển riêng( hay còn gọi điều khiển độc lập).
Phơng pháp điều khiển chung:
Là cả hai bộ biến đổi đều có xung mở, một bộ làm việc ở trạng thái
trao đổi năng lợng còn một bộ làm việc ở trạng thái trờ phơng pháp này có
các đặc tính cơ của hệ thống ở chế độ đông và chế độ tính rất tốt, nhng nó
lại làm xuất hiện dòng cân bằng nên tiêu tán năng lợng vô ích, và luôn tồn
tại do đó cần phải có cuộn kháng san bằng để làm giảm dòng cân bằng với
sơ đồ hình cầu 3 pha mắc song song ngợc thì cần phải có 4 cuộn kháng san
bằng.
Phơng pháp điều khiển riêng:
Xung điều khiển đa vào van một cách riêng rẽ để loại trừ tổ van nào
thì ta ngừng cung cấp xung cho tổ van ấy, nghĩa là bộ biến đổi này làm việc
thì bộ biến đổi kia không làm việc (hay nghỉ). Do vậy dùng phơng pháp này
không xuất hiên dòng cân bằng song đi theo nó là một mạch logic. Tuy
nhiên đặc tính đảo chiều của nó không tốt bằng phơng pháp điều khiển
chung và để đảm bảo đảo chiều an toàn thì cần phải có 1 khoảng thời gian
trễ để dòng qua tổ van đang làm việc giảm về = 0 thì nó mớ cho tổ van thứ
hai mở.

Với u điểm làm việc an toàn, không có dòng cân bằng giữa các bộ
biến đổi, tuy cần phải có một khoảng thời gian trễ ( khoảng thời gian này
đảm bảo bởi các xung có độ rộng không đổi ). Vậy ta chọn phơng pháp
điều khiển riêng (hay còn gọi điều khiển độc lập) để điều khiển truyền
động điện cho máy bào giờng.
5. chọn thiết bị phụ cho bộ biến đổi:
- Máy biến áp động lực: Dùng để cung cấp điện áp phù hợp với bộ
biến đổi.
- Cuộn kháng san bằng: Dùng để lọc thành phần sóng hài bậc cao của
điện áp ra bộ biến đổi.
- Mạch R-C: Dùng để bảo vệ qua áp cho các van tiristor trong quá
trình chuyển mạch.
- áptômát AB: Dùng để đóng, cắt điện và bỏ vệ sự cố cho máy biến
áp.
- Công tắc tơ: Dùng để đóng ngắt cho bộ biến đổi. Từ các thiết kế ở
trên ta đợc sơ đồ mạch động lực nh hình II-3.
6. giới thiệu mạch động lực:
Sơ đồ nguyên lý mạch động lực đợc biểu diến nh hình II-3 mạch
động lực sử dụng các thiết bị có chức năng và nhiệm vụ nh sau.
- Đ: là Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập. Nhiệm vụ biến điện
năng thành cơ năng truyền động cho phụ tải yêu cầu.
- CKĐ: Là cuộn dây kích từ của động cơ Đ, có chức năng cung cấp từ
thông kích từ cho động cơ 1 chiều kích từ độc lập Đ.
T
1T
ữ T
6T
: Là các tiristor chức năng biến đổi nguồn điện xoay chièu thành
nguồn một chiều (có thể thay đổi đợc chỉ số) để cung cấp cho động cơ Đ,
phục vụ cho động cơ quay thuận.

- T
1N
ữ T
6N
: Là các tiristor phục vụ cho động cơ Đ quay theo chiều
ngợc.
380.v
BA
AB K K
K
i
b
i
a
i
c
T
I
PT
3T
PT
1T
PT
2T
FT
Đ
CKĐ
H
R
H

T
2N
KH
T
6N
T
4N
T
1N
T
3N
T
5N
R
1
C
1
R
3
R
5
C
4
C
3
C
5
C
2
C

6
R
2
R
4
R
6
T
2T
T
1T
T
3T
T
5T
T
4T
T
6T
SƠ Đồ NGUYÊN Lý MạCH Động lực
- BA: Là máy biến áp động lực, đây là máy biến áp 3 pha 3 trụ có sơ
đồ đấu dây /.Nhiệm vụ biến điện áp của lới thành điiện áp phù hợp với
yêu cầu của bộ chỉnh lu để cung cấp cho sơ đồ chỉnh lu (cho cả hai bộ biến
đổi làm việc ở chế độ quay thuận và ngợc) sao cho sau chỉnh lu nhận đợc
điện áp phù hợp với điện áp phần ng động cơ Đ.
- AB : Là áptômat mắc phía sơ cấp máy biến áp động lực, có tác
dụng để bảo vệ sự cố ngắn mạch phía sơ cấp và thứ cấp máy biến áp động
lực (BA). Khi áptômát (AB) cắt thì má động của nó tiếp đất để có thể dập
điện áp tàn d trong máy biến áp. Ngoài ra áptômát AB còn có chức năng để
đóng cắt nguồn điện cho toàn hệ thống.

KH: Là cuộn kháng lọc san bằng, chức năng để san bằng dòng điện mạch
điện phần ứng động cơ, triệt tiêu các sóng hài bậc cao, đây là một kho dự
trữ năng lợng dới từ trờng.
- C
1
R
1
ữ C
6
R
6
: Là các mạch tụ điện và điện trở chức năng để bảo vệ
cho các tiristor khỏi bị đánh thủng do quá gia tốc áp (du/dt ) khi sảy ra quá
độ trong mạch (nh quá trình chuyển mạch) của các tiristor trong sơ đồ
chỉnh lu hoặc khi đóng cắt không tải của máy biến áp. Ngoài ra mạch R-C
còn có tác dụng rẽ mạch dòng điện ngợc đối với các tiristor. Để bảo vệ
quá gia tốc dòng(di/dt) trong sơ đồ ta lợi dụng các cuộn cảm là cuộn kháng
lọc san bằng và các cuộn dây thứ cấp máy biến áp động lực.
- K: Là tiếp điểm thờng mở của khởi động từ, có tác dụng đóng cắt
nguồn điện mạch thứ cấp máy biến áp động lực và các bộ biến đổi.
- T
I
: Là các bộ biến dòng, gồm 3 máy biến dòng mắc theo sơ đồ sao
không có chức năng để tín hiệu phản hồi âm dòng điện. Lấy tín hiệu điện tỷ
lệ với dòng điện phần ứng động cơ thông qua dòng của lới điện xoay chiều
cung cấp cho các sơ đồ chỉnh lu để gửi tới khâu hạn chế dòng điện.
- FT: Là máy phát tốc chức năng để lấy tín hiệu phản hồi âm tốc độ.
Tín hiệu điện áp trên mạch phần ứng của máy FT đợc lấy ra có trị số tỷ lệ
với tốc độ động cơ sử dụng làm tín hiệu phản hồi âm tốc độ.
- PT

1T
ữ PT
3T
và PT
1N
ữ PT
3N
: Là các tranzitor quang hay (photo
tranzitor) chức năng của các phần tử này là để lấy tín hiệu kiểm tra dòng
điện trong các bộ chỉnh lu mắc song song ngợc khống chế theo nguyên tắc
độc lập. Tín hiệu điện áp lấy ra trên các tranzitor quang là các tín hiệu dới
dạng các mức logic 0 và mức logic 1 đợc da tới mạch logic và tạo trễ tín
hiệu. Trong sơ đồ không cần sử dụng các cuộn khang cân bằng vì các bộ
biến đổi mắc song song ngợc đợc khống chế theo nguyên tắc độc lập.
7. nguyên lý làm việc của mạch động lực:
Trong sơ đồ mạch động lực khi muốn khởi động thì đóng mạch vào
nguồn(lới điện) theo trình tự sau. Đóng áptômát AB để cấp điện cho sơ cấp
máy biến áp BA sau đó ấn nút khởi động ở mạch khống chế để đóng các
tiếp điểm thờng mở K cấp điện cho các bộ chỉnh lu. Bộ chỉnh lu dùng
tiristor cấp nguồn cho phần ứng động cơ và bộ chỉnh lu đi ốt cấp nguồn 1
chiều cho cuộn dây kích từ CKĐ. Tuỳ thuộc vào tín hiệu chủ đạo ở mạch
khuếch đại trung gian mà bộ biến đổi H
I
(gồm T
1T
ữ T
6T
) làm việc hay bộ
biến đổi H
II

( gồm T
1N
ữ T
6N
) làm việc. Nếu bộ H
I
làm việc thì bộ H
II
khoá và
ngợc lai bộ H
II
làm việc thì bộ H
I
khoá. Giả sử 1 trong 2 bộ biến đổi làm
việc hay có xung điều khiển mở các van tiristor. Động cơ Đ đợc cấp nguồn
một chiều suy ra động cơ Đ quay làm cho máy phát tốc FT quay nên lấy ra
tín hiệu phản hồ âm tốc độ. Đồng thời khi Đ đợc cấp nguồn một chiều thì
bộ biến dòng T
I
có sự cảm ứng và lấy ra tín hiệu phản hồi âm dòng điện đa
tới khâu hạn chế dòng điện. Sự làm việc của 2 bộ biến đổi mắc song song
ngợc là do tín hiệu xung ở mạch điều khiển quyết định. Khi muốn dừng hẳn
thì ấn nút dừng trong mạch khống chế để mở các nút thờng hở k, cắt nguồn
xoay chiều cung cấp cho các bộ biến đổi. Đồng thời khi K mở thì tiếp điểm
H đóng lại đa điện trở hãm R
H
vào để hãm động năng, cắt máy biến áp BA
ra khỏi lơi điện bằng áptômát AB.
nguyên lý lấy tín hiệu logic trên các phần tử tranzitor quang
nh sau: Khi cả hai bộ biến đổi H

I
và H
II
cùng khoá lúc này do có mạch tụ
điện và điện trở (R-C) nối theo sơ đồ nên tạo thành trung tính của tải, do
đó các tranzitor quang đợc đặt điện áp pha nên các tranzitor quang thông,
trên cực góp có nức logic 0. Khi bộ biến dổi H
I
làm việc bộ biến đổi H
II
khoá, lúc này không còn tồn tại các điểm trung tính nữa, khi các tirristor
trong bộ H
I
mở thì các tranzitor quang PT
1T
ữ PT
3T
bị nối ngắn mạch nên bị
khoá và lấy ra tín hiệu logic 1, còn các tranzitor quang PT
1N
ữ PT
3N
thông do
đặt vào điện áp dây nên lấy ra tín hiệu logic 0. Các tranzitor quang đợc đặt
vào điện áp dây nhờ có sự mở của các tiristor nhóm anôt chung của bộ biến
đổi H
I
.
Khi bộ biến đổi H
II

làm việc, H
I
khoá cũng hoàn toàn tơng tự nh trên
các tranzitor quang PT
1T
ữ PT
3T
sẽ thông, các tranzitor quang PT
1N
ữPT
3N
sẽ
khoá.
Nguyên lý hoạt động của các sơ đồ chỉnh lu: Để cung cấp
nguồn một chiều cho phần ứng động cơ gồm có 2 bộ biến đổi cầu 3 pha đối
xứng mắc song song ngợc. Mỗi bộ đều có hai nhóm tiristor là nhóm anốt
chung và nhóm katốt chung, mỗi nhóm van cùng tên của 2 bộ biến đổi đều
có van ở vị trí giống nhau. Việc khống chế 2 bộ biến đổi theo nguyên tắc
độc lập, do đó nhóm xung để mở bộ biến đổi H
I
thì cũng để mở bộ biến đổi
H
II
(khi đã ngắt xung ở bộ biến đổi H
I
). Khi muốn cho phép bộ biến đổi nào
làm việc thì chi đợc phép đa xung đến điều khiển các tiristor ở bộ biến đổi
ấy mà thôi. Với bộ biến đổi H
II
giống hệt bộ biến đổi H

I
nên ta chỉ cần xé
hoạt động của 1 bộ là đủ, còn bộ biến đổi kia đợc suy ra hoàn toàn tơng tự.
* Hoạt động của sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha đối xứng.
Sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha đối xứng gồm có 6 tiristor chia thành hai nhóm.
- Nhóm katốt chung gồm 3 tirristor T
1
,T
3
,T
5
.
- Nhóm anốt chung gồm 3 tiristor T
2
,T
4
,T
6
.
Điện áp các pha thứ cấp máy biến áp (điện áp nguồn xoay chiều cung cấp
cho sơ đồ chỉnh lu).
U
a
=
2
U
2
sinT
U
b

=
2
U
2
sin( T -
3
2

)
U
c
=
2
U
2
sin(T -
3
4

)
Góc mở đợc tính từ giao điểm của các nửa hình sin, khảo sát khi hệ
thống đang làm việc ổn định, xét trong chu kỳ điện áp nguồn, với giả thiết
T
5
và T
6
đang cho dòng chạy qua. Giản đồ điên áp và dòng điện nh hình vẽ
trang bên.
Khi T= T
1

=


+
6
cho xung điều khiển mở T
1
(trớc đó T
5
và T
6
đã
đang mở). Tiristor T
1
mở vì U
a
> 0. Khi T
1
mở làm cho T
5
bị khoá lại một
cách tự nhiên. vì U
a
> U
c
suy ra lúc này T
1
và T
6
đang cho dòng chạy qua.

Khi T =
6
3

+ (chậm sau thời điểm T
1
=/3) cho xung điều khiển
mở T
2
làm cho T
6
khoá lại một cách tự nhiên vì T
6
bị đặt điện áp ngợc (U
b
>
U
c
). Lúc này T
1
và T
2
dẫn dòng điện áp trên tải là U
d
=U
ac
= U
a
-U
c

. Cứ nh
vậy các xung điều khiển lệch nhau /3, đợc lần lợt đa đến cực điều khiển
của các tiristor theo thứ tự. T
1
,T
2
,T
3
,T
4
,T
5
,T
6
. Sẽ nhận đợc sự đóng mở
theo đúng quy luật của các Tiristor. Ta thấy rằng cùng một nhóm van(anốt
chung hoặc kanốt chung) thì khi một Tiristor dẫn dòng mở, nó sẽ khoá ngay
Tiristor dẫn dòng trớc nó. Bảng tóm tắt của quá trình và giản đồ điện áp
dòng điện chỉnh lu nh hình II-4
Thời điểm Mở Khoá
/6 +
T
1
T
5
3/6 +
T
2
T
6

5/6 +
T
3
T
1
7/6 +
T
4
T
2
9/6 +
T
5
T
3
11/6 +
T
6
T
4
Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lu
U
d
= U
d1
= - U
d2
=

63

.U
2
.cos
Trong đó: U
2
là hiệu dụng của điện áp pha thứ cấp máy biến áp
U
d1
: Là trị trung bình của u
d1
do nhóm katốt chung tạo nên.
U
d2
: Là trị trung bình của u
d2
do nhóm anốt chung tạo nên.
Giá trị trung bình của dòng điện chỉnh lu là I
d
.
Giá trị hiệu dụng của dòng điện chạy qua trong mỗi pha thứ cấp máy
biến áp.
I
2
=
d
I.
3
2
Giá trị trung bình của dòng đện chảy trong mỗi Tiristor.
I

T
= I
d
/ 3
Giá trị điện áp ngợc cực đại đặt lên mỗi van.
U
ngmax
=
6
.U
2
Các xung điều khiển đợc sử dung là lấy từ mạch điều khiển căn cứ
vào hoạt động của sơ đồi chỉnh lu ta sẽ thiết kế mạch điều khiển tạo ra xung
điều khiển phù hợp.
u
t
t
t
t
t
t
t
t
i
T1
i
d
i
T6
i

T5
i
T4
i
T3
i
T2
u
d




0
2


0
0
0
0
0
0
0
0
0
T
6
T
1

T
2
T
3
T
4
T
5
GIảI Đồ ĐIệN áP Và DòNG ĐIệN CHỉNH
LƯU
Hình II-4
phÇn III
thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn hÖ thèng
truyÒn ®éng
i.đặt vấn đề:
Để các van của bộ chỉnh lu có thể mở tại một thời điểm nào đó thì
khi đó van phải thoả mãn hai điều kiện.
- Phải có điện áp thuận đặt lên hai cực katốt (K) và anốt (A) của van
- Trên cực điều khiển (G) và katốt (K) của van phải có điện áp điều
khiển, thờng gọi là tín hiệu điều khiển.
Để có hệ thống các tín hiệu điều khiển xuất hiện đúng theo yêu cầu,
ngời ta sử dụng một mạch điều khiển để tạo ra các tín hiệu đó. Mạch tạo ra
các tín hiệu điều khiển đó gọi là mạch điều khiển. Do đặc điểm của các
Tiristor là khi van (Tiristor) đã mở thì việc còn hay mất tín hiệu điều khiển
đều không ảnh hởng đến dòng qua van. Vì vậy để hạn cho công suất của
mạch tín hiệu điều khiển và giảm tổn thất trên vùng điện cực điều khiển thì
ngời ta thờng tạo ra các tín hiệu diều khiển dạng xung, do đó mạch còn đợc
gọi là mạch phát xung điều khiển.
* Chức năng điều khiển của mạch điều khiển:
Tạo ra các xung đủ điều kiện: Công suất, biên độ, thời gian tồn tại để

mở các Tiristor (thông thờng độ dài xung nằm trong giới hạn từ 200às đến
600às).
- Điều chỉnh đợc thời điểm phát xung điều khiển.
- Phân phối các xung cho các kênh điều khiển theo đúng quy luật yêu
cầu.
- Các hệ thống phát xung điều khiển bộ chỉnh lu hiện nay đang sử
dụng đợc phân làm hai nhóm chính.
* Nhóm các hệ thống điều khiển đồng bộ: Các xung điều khiển suất
hiện trên cực điều khiển của các Tiristor đúng thời điểm cần mở van và lặp
đi lặp lai mang tính chất chu kỳ với chu kỳ bằng chu kỳ nguồn điện xoay
chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lu.
* Nhóm các hệ thống điều khiển không đồng bộ: Hệ thống điều
khiển này phát ra chuối xung với tần số cao hơn rất nhiều so với tần số
nguồn điện xoay chiều cung cáp cho sơ đồ chỉnh lu, và trong quá trình làm
việc thì tần số xung đợc tự động để đảm bảo cho một đại lợng đầu ra nào
đó. Nhóm các hệ thống điều khiển không đồng bộ này rất phức tạp nên nó
ít đợc sử dụng, mà hiện nay ngời ta thờng hay sử dụng các hệ thống điều
khiển đồng bộ.
Các hệ thống điều khiển đồng bộ thờng sử dụng hiện nay bao gồm có
ba phơng pháp để thiết kế mạch điều khiển.
- Hệ thống điều khiển chỉnh lu theo nguyên tắc khống chế pha đứng.
- Hệ thống điều khiển chỉnh lu theo nguyên tắc khống chế pha
ngang.
- Hệ thống điều khiển chỉnh lu dùng đi ốt hai cực gốc.
Vậy trong bản thiết kế này thiết kế mạch điều khiển theo nguyên tắc
khống chế pha đứng (thuộc nhóm các hệ thống điều khiển đồng bộ ). Khi
nghiên cứu các mạch phát xung theo nguyên tắc pha đứng, ngời ta chia các
mạch điện hệ thống ra làm ba khối có chức năng khác nhau và đợc biểu
diễn nh sơ đồ sau.

Khối 1: Khối đồng bộ hoá và phát điện áp răng ca (ĐBH-FXRC).
Khối 2: Khối so sanh (SS).
Khối 3: Khối tao xung (TX).
Các đại lợng điện áp sử dụng gồm:
- U
1
: Điện áp lới (nguồn) xoay chiều, đồng pha với điện áp cung cấp
cho sơ đồ chỉnh lu.
- U
r
: Điện áp tựa, thờng có dạng hình răng ca.
- U
đk
: Điện áp điều khiển, đây là điện áp một chiều có thể thay đổi đ-
ợc biên độ và đợc lấy từ mạch khuếch đại trung gian đa tới.
- U
đkT
: Điện áp điều khiển Tiristor, nó là chuối các xung điều khiển,
lấy từ đầu ra của mạch điều khiển truyền tới điện cực điều khiển (G) và
katốt (K) của các Tiristor.
Nội dung của phơng pháp khống chế là: Điện áp tựa (U
r
) và điện áp điều
khiển (U
đk
) cùng đợc đa đến đầu vào khối so sánh
(SS). Khi tổng đại số U
r
+U
đk

= 0 là thời điểm bắt đầu
xuất hiện xung ở đầu
ra của khâu so sánh cũng là lúc bắt đầu có xung điều
khiển để mở Tiristor.
Bằng cách điều chỉnh biên độ điện áp điều khiển
(u
đk
) có thể điều khiển đợc thời điểm phát xung
điều khiển mở Tiristor (tức là điều chỉnh đợc góc
mở ). TX là thời gian tồn tại độ rộng của xung điều
khiển.
II. thiết kế mạch:
Theo mạch động lực,sử dụng hai bộ biến đổi mắc theo sơ đồ chỉnh lu
cầu 3 pha, hai bộ biến đổi này mắc song song ngợc không chế theo nguyên
tắc độc lập, sử dụng nguồn điện xoay chiều ba pha (u
a
,u
b
,u
c
) cung cấp cho
các bộ chỉnh lu. Nh vậy mạch điều khiển đợc thiết kế gồm có ba kênh (tín
hiệu đầu vào mỗi kênh là điện áp đồng pha với mỗi
pha tơng của nguồn xoay chiều cung cấp cho các bộ chỉnh lu). Mỗi kênh
điều khiển phát ra hai xung tơng ứng với hai nửa chu kỳ của điện áp đồng
pha. Để tạo ra các xung riêng biệt thì mỗi kênh điều khiển sẽ có khâu tách
xung và gửi xung tới các bộ biến đổi bằng hệ mạch logic.
Với ba kênh điều khiển nh treensex tạo ra đợc 3x2=6 xung điều
khiển. Do tính chất tơng đơng của các pha trong nguồn điện xoay chiều ba
pha nên 6 xung (do 3 kênh điều khiển phát ra) là hoàn toàn giống nhau,

song giữa các xung kề nhau xuất hiện lệch nhau những góc 60
0
điện. Vậy
với 6 xung nh trên sẽ đảm bảo để điều khiển 6 Tiristor trong sơ đồ chỉnh lu
U
đkT
ĐBH
FXRC
SS TX
U
1
U
đk
U
r
Khối 1
Khối 2
Khối 3
u
r
+u
đ
k
u
r
u
u
đk

t

t
u
đk
TX
Hình III -1