đồ án thiết kế hệ truyền động ăn dao máy mài tròn 3a130

Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

1.
………… o0o…………

Đồ án Thiết kế hệ truyền động ăn dao máy mài tròn
3A130
1
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG I - GIỚI THIỆU VỀ MÁY MÀI TRÒN 3A1307
I. Đặc điểm công nghệ7
II. Các đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện của máy mài 7
1. Truyền động chính9
2. Truyền động ăn dao10
3. Truyền động phụ10
III. Máy mài 3A 130.10
1. Giới thiết bị điện của máy11
2. Nguyên lý làm việc của sơ đồ11
3. Liên động và bảo vệ13
4.Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống truyền động khuếch đại từ - động cơ13

CHƯƠNG II - THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG5
I. Giới thiệu phương án truyền động dùng hệ T - Đ 5
1. Nguyên lý điều chỉnh tôc độ hệ T - Đ6
2. Đặc tính cơ16
3. Đánh giá chất lượng hệ thống T - Đ18
II. Tính chọn mạch động lực18
1. Lựa chọn sơ đồ mạch động lực18
2. Lựa chọn phương án mạch lực và tính chọn các thiết bị cho mạch lực21
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN31
I. Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển31
1. Yêu cầu của mạch phát xung điều khiển31
2. Cấu trúc mạch điều khiển theo pha đứng.32
3. Nguyên lý làm việc33
II. Thiết kế mạch phát xung điều khiển
1. Mạch đồng bộ hoá và phát xung răng cư¬a33
2.Khâu so sánh35
3 . Khâu tạo xung36
III. Tính toán các thông số của mạch điều khiển40
1. Tính biến áp xung42
2. Tính tầng khuếch đại cuối cùng42
3. Tính chọn tầng so sánh43
4. Chọn khâu đồng pha 44
5. Tính chọn máy biến áp nguồn nuôi và đồng pha45
6. Tính toán thiết kế mạch vòng tự động điều chỉnh45
7. Tính hệ số khuếch đại của bộ biến đổi51
8. Tính hệ số khuếch đại trung gian52
CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ
TRUYỀN ĐỘNG3
I. xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ truyền động53
1. Giới thiệu sơ đồ:53

2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống54
II. Nguyên lý làm việc của hệ thống56
1. Nguyên lý khởi động56
2. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ56
3. Nguyên lý ổn định tốc độ58
CHƯƠNG V : XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CÂU TRÚC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG59
2
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

I. Đặt vấn đề9
II. xây dựng Sơ đồ cấu trúc hệ thống 59
1. Mô tả toán học chỉnh lưu điều khiển.59
2. Mô tả toán học động cơ một chiều kích từ độc lập60
3. Bộ khuếch đại tỷ lệ và máy phát tốc62
4. xây dựng sơ đồ cấu trúc.62
CHƯƠNG VI : XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG67
I. xây dựng đặc tính tĩnh67
1. Đặc tính cao nhất67
2. Đặc tính thấp nhât68
2. Kiểm tra chất lượng tĩnh69
II. Xét tính ổn định của hệ thống70
1. Tiêu chuẩn ổn định đại số70
2 Xét tính ổn định71
CHƯƠNG VII : Mô phỏng hệ thống và chạy trên phần mềm Matlab72
I. Giới thiệu phần mền simulink72
II. Hàm truyền của các khâu

1. Hàm truyền của khâu phản hồi tốc độ72
2 Hàm truyền của khâu phản hồi dòng điện72
3. Hàm truyền bộ biến đổi .73
4. Đặc tính động73
III. Mô phỏng hệ thống73
1. Mô phỏng bộ biến đổi73
2. Mô phỏng động cơ điện74
3. Mô phỏng hoạt động mạch vòng dòng điện75
4. Mô phỏng khâu phản hồi tôc độ của hệ thống.75
Kết luận77
Tài liệu tham khảo78
3
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

Chương I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY MÀI
I. Đặc điểm công nghệ
Hình 1.1: Hình dáng chung của máy mài
Máy mài có hai loại chính: Máy mài tròn và máy mài phẳng. Ngoài ra còn có
các máy khác như : máy mài vô tâm, máy mài rãnh, máy mài cắt, máy mài răng v.v…
Thường trên máy mài có ụ chi tiết hoặc bàn, trên đó kẹp chi tiết và ụ đá mài, trên đó
có trục chính với đá mài. Cả hai ụ đều đặt trên bệ máy. Sơ đồ biểu diễn công nghệ mài
được giới thiệu ở hình 1.2.
4
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao

Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

Máy mài tròn có hai loại: máy mài tròn ngoài (h 2a), máy mài tròn trong (h
2b). Trên máy mài tròn chuyển động chính là chuyển động quay của đá mài; chuyển
động ăn dao là di chuyển tịnh tiến của ụ đá dọc trục (ăn dao dọc trục) hoặc di chuyển
tịnh tiến theo hướng ngang trục (ăn dao ngang) hoặc chuyển động quay của chi tiết
(ăn dao vòng). Chuyển động phụ là di chuyển nhanh ụ đá hoặc chi tiết v.v…
a) Máy mài tròn ngoài
b) Máy mài tròn trong
c) Máy mài mặt phẳng bằng biên đá
d) Máy mài mặt phẳng bằng mặt đầu (bàn chữ nhật)
e) Máy mài mặt phẳng bằng mặt đầu (bàn tròn)
Hình 1.2: Sơ đồ gia công chi tiết trên máy mài
1. Chi tiết gia công
2. Đá mài
3. Chuyển động chính
5
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

4. Chuyển động ăn dao dọc
5. Chuyển động ăn dao ngang.
Máy mài phẳng có hai loại: mài bằng biên đá (hình 2c) và mặt đầu (h 2d). Chi tiết
được kẹp trên bàn máy tròn hoặc chữ nhật. Ở máy mài bằng biên đá, đá mài quay tròn
và chuyển động tịnh tiến ngang so với chi tiết, bàn máy mang chi tiết chuyển động
tịnh tiến qua lại. Chuyển động quay của đá là chuyển động chính, chuyển động ăn dao

là di chuyển của đá (ăn dao ngang) hoặc chuyển động của chi tiết (ăn dao dọc). Ở máy
mài bằng mặt đầu đá, bàn có thể là tròn hoặc chữ nhật, chuyển động quay của đá là
chuyển động chính, chuyển động ăn dao là di chuyển ngang của đá (ăn dao ngang)
hoặc chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn mang chi tiết (ăn dao dọc).
Một tham số quan trọng của chế độ mài là tốc độ cắt (m/s):V= 0,5d.ω
đ
.10
-3
với d - đường kính đá mài, [mm]; ω
đ
- tốc độ quay của đá mài, [rad/s]
Thường v = 30 ÷ 50 m/s.
II. Các đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện của máy mài
1. Truyền động chính:
Thông thường máy không yêu cầu điều chỉnh tốc độ, nên sử dụng động cơ
không đồng bộ rôto lồng sóc. Ở các máy mài cỡ nặng, để duy trì tốc độ cắt là không
đổi khi mòn đá hay kích thước chi tiết gia công thay đổi, thường sử dụng truyền động
động cơ có phạm vi điều chỉnh tốc độ là D = (2 ÷ 4):1 với công suất không đổi.
Ở máy mài trung bình và nhỏ v = 50 ÷ 80 m/s nên đá mài có đường kính lớn thì tốc độ
quay đá khoảng 1000vg/ph. Ở những máy có đường kính nhỏ, tốc độ đá rất cao. Động
cơ truyền động là các động cơ đặc biêt, đá mài gắn trên trục động cơ, động cơ có tốc
độ (24000 ÷ 48000) vg/ph, hoặc có thể lên tới (150000 ÷ 200000) vg/ph. Nguồn của
động cơ là các bộ biến tần, có thể là các máy phát tần số cao (BBT quay) hoặc là các
bộ biến tần tĩnh bằng Tiristor.
Mô men cản tĩnh trên trục động cơ thường là 15 ÷ 20% momen định mức. Mô
men quán tính của đá và cơ cấu truyền lực lại lớn: 500 ÷ 600% momen quán tính của
động cơ, do đó cần hãm cưỡng bức động cơ quay đá. Không yêu cầu đảo chiều quay
đá.
2. Truyền động ăn dao
a. Máy mài tròn :

Ở máy cỡ nhỏ, truyền động quay chi tiết dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp
tốc độ (điều chỉnh số đôi cực) với D = (2 ÷ 4):1. Ở các máy lớn thì dùng hệ thống biến
đổi - động cơ một chiều (BBĐ-ĐM), hệ KĐT – ĐM có D = 10/1 với điều chỉnh điện
áp phần ứng.
6
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

Truyền động ăn dao dọc của bàn máy tròn cỡ lớn thực hiện theo hệ BBĐ-ĐM
với D = (20 ÷ 25)/1.
Truyền động ăn dao ngang sử dụng thuỷ lực.
b. Máy mài phẳng:
Truyền động ăn dao của ụ đá thực hiện lặp lại nhiều chu kỳ, sử dụng thuỷ lực.
Truyền động ăn dao tịnh tiến qua lại của bàn dùng hệ truyền động một chiều với phạm
vi điều chỉnh tốc độ D = (8 ÷ 10):1
3. Truyền động phụ:
Truyền động phụ trong máy mài và truyền động ăn di chuyển nhanh đầu mài,
bơm dầu của hệ thống bôi trơn, bơm nước làm mát thường dùng hệ truyền động xoay
chiều với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc.
III. Máy mài 3A 130
1. Giới thiệu thiết bị điện của máy.
Trên máy có 6 động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc cấp điện áp ∆/Y-
220/380V và một động cơ một chiều quay chi tiết mài.
+ Động cơ ĐMN quay đá mài tròn ngoài kiểu A051-4 công suất 4,5kW, tốc độ
1440 vòng/phút.
+ Động cơ ĐT bơm thủy lực kiểu A042-6, (1,7kW-930 v/p).
+ Động cơ ĐML quay đá mài lỗ kiểu A0

Π
31-2, (1kW-2680 v/p).
+ Động cơ ĐD bơm dầu bôi trơn ở trục đá kiểu A0
Π
012-4, (0,08kW-1400 v/p).
+ Động cơ ĐM bơm chất lỏng làm mát kiểu
Π
A22, (0,15kW-2800 v/p).
+ Động cơ ĐG để gạt phoi kiểu A0
Π
012-4, (0,08kW-1400v/p).
+ Động cơ ĐC quay chi tiết mài; công suất 0,75kW; số vòng quay định mức là
2500 vòng/phút.
Mạch điều khiển máy cấp điện áp 127V, mạch chiếu sáng cục bộ 36V.
Trong công nghiệp gia công chi tiết kim loại, máy mài dùng để gia công láng sau khi
gia công trên máy tiện, máy phay, máy bào, vì lượng thừa trên gia công máy mài rất
ít, phạm vi lượng thừa cũng vài phần 10 ly. Gia công những chi tiết tôi mà nhiều máy
khác không làm nổi. Máy mài gia công đạt độ chính xác cao do lực cắt tương đối lớn
đặc biệt độ dày của lát mài mỏng vì thế không thể mài một lần mà sử dụng nhiều lần
mài.
2. Nguyên lý làm việc của sơ đồ:( hình 1.3 )
7
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

Đóng các aptomat A
1

, A
2
, A
3
. Ấn nút khởi động M
1
khởi động từ KT tác động,
động cơ ĐT bơm thủy lực và động cơ ĐD bơm dầu bôi trơn làm việc. Chọn chế độ
mài tròn ngoài hoặc mài lỗ do vị trí của hãm cắt HC
1
quyết định. Khi mài tròn ngoài,
tiếp điểm HC
1
39- 41 đóng, ấn nút khởi động M
2
, khởi động từ KMN tác động, động
cơ quay đá mài ngoài ĐMN làm việc. Khi mài lỗ, tiếp điểm HC
1
39- 45 đóng, ấn nút
M
2
khởi động từ KMT tác động, động cơ quay đá mài lỗ ĐML làm việc.
Động cơ quay chi tiết ĐC có hai chế độ làm việc:
Làm việc không tự động: Tiếp điểm của công tắc CT 49-51 đóng. Khống chế sự làm
việc của động cơ quay chi tiết ĐC bằng nút ấn khởi động M
Đ
và ngừng làm việc của
động cơ ĐC bằng nút dừng D
Đ
.

Làm việc tự động: Tiếp điểm của công tắc CT 51-53 đóng. Khống chế sự làm việc
của động cơ quay chi tiết bằng hãm cắt HC
2
. Khi ụ đá mài tiến vào chi tiết, tiếp điểm
hãm cắt HC
2
35-53 đóng, rơ le trung gian R
TG
tác động kéo theo khởi động từ K
ĐC
tác động,
động cơ quay chi tiết làm việc. Cùng lúc đó khởi động từ KH làm việc, động cơ bơm
chất lỏng làm mát ĐM và động cơ tách phoi ĐG quay. Khi ụ đá lùi về phía sau, tiếp
điểm của hãm cắt HC
2
mở ra, rơ le trung gian R
TG
, khởi động từ K
ĐC
, KH bị cắt điện
làm cho động cơ ĐC ngừng làm việc.
Để dừng nhanh động cơ ĐC, thực hiện quá trình hãm động năng, trong lúc máy
làm việc các tiếp điểm thường kín R
TG
35-61 và K
ĐC
61-63 mở ra, khởi động từ H
không làm việc. Khi ấn nút dừng D để dừng toàn bộ máy hoặc khi ấn nút dừng DĐ
hay chuyển tay gạt thủy lực đưa ụ đá lùi về phía sau, hãm cắt HC
2

35-53 rơ le R
TG
và
công tắc tơ K
ĐC
mất điện. Khởi động từ H tác động, tiếp điểm H 50-56 đóng lại khép
mạc phần ứng động cơ vào điện trở hãm R
h
để hãm động năng.
Hệ thống khuếch đại động cơ có tác dụng điều chỉnh vô cấp tốc độ động cơ H.
Thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Điện
áp phần Ư
ư
trên phần ứng động cơ tỷ lệ với hiệu số điện áp theo công thức :
U
n
– U
w1
= U
ư
Trong đó: u
n
là điện áp phụ thuộc vào lưới điện.
U
w1
là điện áp trên cuộn dây công tác W1 của khuếch đại từ.
Muốn thay đổi Ư
ư
phải thay đổi U
w1

tức là thay đổi từ hóa lỗi thép của khuếch
đại từ. Cuộn dây khống chế w2 làm nhiệm vụ thay đổi mức độ từ hóa lõi thép. Trên
cuộn day w2 có ba thành phần điện áp tác dụng :
- Điện áp trên phần ứng động cơ H là Ư
ư
.
8
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

- Điện áp lấy trên chiết áp 1R – P – 2R gọi là U
z
lấy từ nguồn chỉnh lưu
2B
theo mạch 4 – 14 – 13 – 26 – 1.
- Điện áp trên điện trở 5R là điện áp phản hồi dương dòng điện phần ứng
động
cơ H lấy từ biến dòng TT qua chỉnh lưu 3B gọi là U1.
Sức từ động tổng cộng của cuộn dây khống chế W2 là :
F
T
= K.( U
z
– Ư
ư
+ U
1

).
K là hệ số tỷ lệ.
Chiều dây quấn của w2 là chiều sao cho nếu điện áp U
z
lớn hơn điện áp U
ư
thì
dòng điện qua cuộn dây w2 sẽ từ hóa lõi thép khuếch đại từ. Nếu điện áp U
z
+ U
1
nhỏ
hơn điện áp U
ư
thì dòng điện qua cuộn dây w2 sẽ khử tù lõi thép. Khi di chuyển đầu
con trượt trên điện trở P về phía đầu 14 lõi thép được từ hóa.
Điện kháng của cuộn dây công tác w1 giảm làm cho điện áp rơi trên nó giảm.
Như vậy điện áp đặt vào động cơ tăng lên và tốc độ động cơ tăng. Nếu dịch chuyển
con trượt P về phía đầu 13 quá trình sẽ xảy ra ngược lại.
Điện áp phản hồi U
1
làm nhiệm vụ ổn định tốc độ động cơ. Nếu vì một lý nào
đó dòng điện phụ tải của động cơ H tăng lên điện áp U
ư
giảm làm cho tốc độ động cơ
giảm. khi đó dòng điện phía thứ cấp máy biến dòng TT tăng lên làm cho điện áp U
1
tăng.
Theo biểu thức tính toán thì sức từ động của cuộn dây khống chế w2 tăng từ
hóa lõi thép. Điện áp U

ư
được phục hồi về trị số cũ và giữ tốc độ động cơ không đổi.
Thay đổi trị số điện trở 5R sẽ làm thay đổi mức độ phản hồi dòng điện tức là làm thay
đổi độ cứng của đặc tính cơ.
Khi điều chỉnh điện trở 5R cần chú ý hai điểm :
Khi tốc độ cực đại và cực tiểu của động cơ thay đổi, phải điều chỉnh lại điện trở 2R để
đạt tốc độ cực đại và điều chỉnh 1R để đạt tốc độ cực tiểu.Trong khuếch đại từ còn bố
trí cuộn w3 là cuộn chuyển dịch.
Dòng điện của cuộn chuyển dịch lấy từ nguồn chỉnh lưu 2B.
3. Liên động và bảo vệ.
Bảo vệ quá tải các động cơ bằng các rơle nhiệt.
Bảo vệ ngắn mạch bằng các aptomat và cầu chì.
Bảo vệ mất kích từ động cơ H bằng rơle PO. Khi động cơ có kích từ hệ thống khuếch
đâị từ động cơ mới làm việc.
9
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

Liên động giữa chế độ mài tròn và mài lỗ bằng hãm cắt KB.
4. Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống truyền động khuếch đại từ - động cơ
a. Ưu điểm
+Khả năng khởi động và làm việc tin cậy.
+Thực hiện điều khiển một cách tuyến tính.
+Sơ đồ thực hiện điều chỉnh bộ khuếch đại từ tương đối đơn giản.
b. Nhược điểm:
+ Tổn hao riêng tương đối lớn, hiệu suất thấp
+Phạm vi điều chỉnh hẹp

+ Độ chính xác không cao, tính trễ lớn
+ Kết cấu của sơ đồ còn cồng kềnh, chi phí đắt, không phổ biến.
Vậy để khắc phục được những nhược điểm trên mà vẫn đảm bảo yêu cầu của công
nghệ của máy ta phải thay thế bởi phương án truyền động mới.
10
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

11
1W2
2W2
1W2
1W2
1B
1B
H
A2
A3
A1
Ð1
th?y l?c
ch?y bom
Ð2
d?u
Ð3
mài
ngoài

Ð4
thoát
phoi
Ð5
bom
nu?c
Ð6
mài
trong
3W3
D M1 M2 D1 HC KMN
KMT
CT
MÐ
DÐ
HC2
RTg
Kdc
KM
KM
KMN
KMT
RTg PO
KT
KH
RTg
RTg
KT
Kdc
KT

KM
KMN
KMT
KH
Kdc
PO
Kdc
RN1 RN2 RN3 RN4 RN6RN5
RN1 RN2 RN3 RN4 RN6RN5 RN7
RN7
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

Chương II : THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG
I. Giới thiệu Phương án truyền động dùng hệ T - Đ
Hệ T- Đ động cơ một chiều là hệ truyền động mà bộ biến đổi điện là các mạch
chỉnh lưu tirsistor dùng để làm nguồn điều chỉnh điện áp để cấp cho phần ứng hoặc
cho cuộn kích từ của động cơ.
Điện áp được điều chỉnh bằng cách biến đổi thời gian làm việc của van trong
khoảng thông. Trong thực tế ta dùng các loại van có điều khiển hạn chế, nghĩa là có
thể điều chỉnh thời điểm đầu của khoảng thông, nhưng không thể ngắt mạch khi dòng
điện chưa giảm về không. Do đó việc điều chỉnh điện áp bộ biến đổi van được thực
hiện bằng cách biến đổi thời điểm thông van. Việc rút ngắn thời hạn trạng thái thông
của van trong những khoảng dẫn được đặc trưng bởi góc thông α.
Trị số trung bình của điện áp và dòng điện bộ biến đổi được xác định bởi các
thông số của nó và sơ đồ nối dây. Trong thực tế có rất nhiều sơ đồ khác nhau tuy
nhiên theo nguyên lý và cách thiết lập, tất cả sơ đồ chia thành hai loại : các sơ đồ có

đầu không ( còn gọi là sơ đồ tia, sơ đồ một nữa chu kỳ ) và các sơ đồ cầu ( còn gọi là
sơ đồ hai nữa chu kỳ ). Trong các sơ đồ có đầu không, điện áp chỉnh lưu là một nữa
sóng của hẹ điện áp xoay chiều. Trong các sơ đồ cầu, điện áp được chỉnh lưu là cả hai
nữa sóng của hệ điện áp xoay chiều.
Đặc điểm của các sơ đồ một nữa chu kỳ là ngoài các thời gian chuyển mạch
các van ứng với γ ( là các khoảng thời gian khi một van nào đó đang ngừng làm việc
và van tiếp sau đang bắt đầu làm việc ) dòng điện phụ tải id bằng dòng điện trong van
đang mở. Do đó dòng điện trong mạch phụ tải được xác định bởi sức điện động pha
đang làm việc của máy biến áp, còn độ sụt áp trong bộ biến đổi thì được xác định bởi
độ sụt áp bên trong pha đó.
Ở sơ đồ cầu, bên ngoài chu kỳ chuyển mạch, vẫn có hai van làm việc đồng
thời, dòng điện phụ tải chảy liên tiếp qua hai van và hai pha máy biến áp dưới tác
dụng của hiệu số sức điện động của các van tương ứng, nghĩa là dưới tác dụng của
sức điện động dây. Sau một chu kỳ biến thiên của điện áp xoay chiều cả sáu van của
bộ biến đổi đều tham gia làm việc
Hiện nay Tiristor được dùng phổ biến để tạo ra các bộ chỉnh lưu có điều khiển
bởi các tính chất ưu việt của chúng : Gọn nhẹ, tổn hao ít, tác động nhanh.
12
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

1. Nguyên lý để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều:
Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều là bộ chỉnh lưu liên hệ nguồn
xoay chiều với tải một chiều, nghĩa là đổi điện áp xoay chiều của nguồn thành điện áp
một chiều trên phụ tải.
Sơ đồ nguyên lý

Hình 2.1 : Sơ đồ khối hệ truyền động T- Đ
Thay đổi điện áp điều khiển Uđk trên đầu vào của khối tạo xung, thời điểm tạo xung
sẽ thay đổi dẫn đến góc mở α thay đổi dẫn đến điện áp ra của chỉnh lưu đặt lê phần
ứng động cơ Ud thay đổi dẫn đến thay đổi được thông số đầu ra của động cơ
2. Đặc tính cơ của hệ thống
a. Chế độ dòng liên tục :
Phương trình đặc tính cơ
M
KK
RR
K
CosU
M
KK
RR
K
U
e
cl
e
do
e
cl
e
cl
.
.Φ
α.
.
.

Φ.

2

Φ
+
−=
Φ
+
−=
µ
µ
ω
Thay đổi góc điều khiển α = ( 0÷
π
) điện áp của chỉnh lưu và ta được đặc tính họ
song song nằm 1/2 bên phải hệ tọa độ (M0ω). Những đặc tính đó không thuộc nửa
bên trái là do các van không cho dòng điện phản ứng đổi chiều.

( )
Ω=






+=









+= 62,1
236
262
.65,082,0.
2
2
1
2
12
W
W
RRR
BA
R
ư
= 0,5.(1 – η ).
đm
đm
I
U
= = 0,5.0,15 .
01,4
220
= 4,11 ( Ω )

( )
[ ]
)(43,2973,5.01,4.13010cos.9,0.
30
1
0
2min
vUU
d
=−+=

Do đó : α
max
= arccos
do
d
U
U
min
= arccos
220
43,29
= 82,31
0
13
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130

GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

Theo ĐTCS (Võ Minh Chính) Tr 118 ta có:
dmR
dmV
sb
K
K
K =
Đảm bảo thoả mãn hệ số đập mạch ra
%)10%5( ÷=
dmR
K
chọn
%5=
dmR
K

Theo giả thiết :
34,13
05,0
667,0
===
dmR
dmV
sb
K
K
K

1
2
22
+








=
+
==
t
L
t
Lt
t
sb
R
X
R
XR
R
Z
K
Với :
LmLX

dmdmL

1
ωω
==

)(12,073,5.
50.2.2
134,13
.
.
1
2
1
2
mHR
m
K
L
t
dm
sb
=
−
=
−
=⇒
πω
Khi đó tốc độ không tải lý tưởng tùy thuộc vào góc điều khiển α.
me

do
K
U

=
Φ
αcos.
ω
0
Và độ cứng đặc tính cơ :
( )
RclR
k
dm
+
=
2
φ
β
b. Chế độ dòng gián đoạn :
Phương trình đặc tính cơ :
)γcotλexp(1
)cotexp()()sin(
.
1
2
g
gSinCosU
K
oom

m
−
+−−
Φ
=

γλλγαγαγ
ω
Khi làm việc ở chế độ dòng gián đoạn đường đặc tính cơ không là đường
thẳng mà là đường cong có độ cứng thấp hơn .
Biên giới vùng dòng điện gián đoạn là dòng phân cách giữa vùng dòng điện
liên tục và dòng gián đoạn chính là tập hợp đường trạng thái biên độ. Khi thay đổi gúc
α = ( 0
π
÷
) gần đúng là đường elip có các trục chính là trục tọa độ.
Họ đặc tính cơ như hình vẽ :
14
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

Hình 2.2 : Đặc tính cơ hệ truyền động T - Đ
3. Đánh giá chất lượng hệ thống
Ưu điểm :
- Tăng phạm vi điều chỉnh tốc độ.
- Nâng cao hệ số cos
ϕ

.
- Khắc phục đặc tính trễ.
- Độ tác động nhanh cao, tổn thất ít, giảm tiếng ồn, hiệu suất lớn có khả năng
điều chỉnh trơn (8-1)với phạm vi điều chỉnh rộng (D = 102 – 103 ).
- Có thể thiết lập hệ tự động phòng kín để mở rộng dải điều chỉnh và cải thiện
điều kiện làm việc của hệ.
- Giá thành thiết bị rẻ, có mặt phổ biến trên thị trường.
Nhược điểm :
Khả năng linh hoạt khi đổi trạng thái làm việc không cao, khả năng quá tải về
dòng và áp của van kém sức điện động của bộ biến đổi có biên độ đập mạch lớn
gây tổn hao phụ trong động cơ và làm xấu điều kiện chuyển mạch trên cổ góp của
động cơ làm xấu điện áp nguồn.
II. Tính chọn mạch động lực.
1. Lựa chọn sơ đồ nối dây mạch động lực của bộ chỉnh lưu.
15
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

Trong hệ thống truyền động chỉnh lưu điều khiển - động cơ một chiều , bộ biến
đổi điện là các mạch chỉnh lưu điều khiển có sđđ E
d
phụ thuộc vào giá trị của pha
xung điều khiển (góc điều khiển). Chỉnh lưu có thể dùng làm nguồn điều chỉnh điện
áp phần ứng hoặc dòng điện kích thích động cơ. Tùy theo yêu cầu cụ thể của truyền
động mà có thể dùng các sơ đồ chỉnh lưu thích hợp. Đối với truyền động ăn dao máy
mài tròn có công suất nhỏ,nguồn cấp là lưới điện một pha nên ta chỉ xét sơ đồ cầu một
pha và sơ đồ chỉnh lưu hai nữa chu kỳ có biến áp trung tính.

a. Sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ có biến áp trung tính
Sơ đồ mạch điện :
R
L
L
L
L
Hình 2.3: Sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ với biến áp trung tính
Theo sơ đồ hình 2.3, biến áp phải có hai cuộn dây thứ cấp với thông số giống
hệt nhau, có thể coi đây là sơ đồ chỉnh lưu một nữa chu kỳ hoạt động dịch pha nhau
180
0
.
Ở mỗi chu kỳ có một van dẫn cho dòng điện chạy qua. Cho nên cả hai nữa chu
kỳ sóng điện áp tải trùng với điện áp cuộn dây có van dẫn. điện áp tải đập mạch trong
hai nữa chu kỳ, có tần số đập mạch bằng hai lần tần số điện áp xoay chiều. Hình dạng
các đường cong điện áp và dòng điện tải, dòng điện các van bán dẫn I1, I2 và điện áp
trên van T1 khi tải điện cảm
16
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

Hình 2.4: Giản đồ dòng điện và điện áp
Ưu điểm, nhược điểm của sơ đồ : so với chỉnh lưu nữa chu kỳ chỉnh này có chất
lượng điện áp tốt hơn. Dòng điện qua van không lớn, tổng điện áp rơi trên van nhỏ.
Đối với chỉnh lưu có điều khiển thì sơ đồ này việc điều khiển các van tương đối đơn
giản. Tuy vậy việc chế tạo máy biến áp với hai cuộn dây thứ cấp giống nhau mà mỗi

cuộn chỉ làm việc một nữa chu kỳ, làm cho việc chế tạo máy biến áp phức tạp hơn.
Mặt khác điện áp ngược của các van bán dẫn phải chịu có trị số lớn nhất, làm cho vệc
chon van bán dẫn khó chon hơn.
b. Sơ đồ cầu một pha.
Sơ đồ mạch điện:

U2
T1 T2
T3 T4
R L
Hình 2.5 : Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển đối xứng
Hoạt động của sơ đồ : Trong nữa chu kỳ U
AB
> 0, điện áp anot của Tiristor T
1

dương (catot T
2
âm), nếu có xung điều khiển cho cả hai van T1, T
2
đồng thời, thì các
van này sẽ được dẫn để đặt điện áp lưới lên tải. Điện áp tải một chiều còn trùng với
17
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

điện áp xoay chiều chừng nào các Tiristor còn dẫn (khoảng dẫn của Tiristor tùy thuộc

vào tính chất của tải). Đến nữa chu kỳ sau, điện áp đổi dấu (U
AB
<0), anot của Tiristor
T
3
dương, catot T
4
âm, nếu có xung điều khiển cho cả hai van T
3
,T
4
đồng thời thì các
van này sẽ được dẫn để đặt điện áp lưới lên tải, với điện áp một chiều trên tải có chiều
trùng với nữa chu kỳ trước.
Mạch chỉnh lưu cầu một pha có thể không dùng máy biến áp, giá trị điện áp
trung bình một chiều ra tải, nếu tăng giá trị góc điều khiển
α
thì điện áp trung bình sẽ
giảm, ngược lại nếu giảm góc điều khiển
α
thì điện áp trung bình sẽ tăng, giá trị điện
áp trung bình ra tải là
0d
U
ứng với
0
=
α
dòng điện trung bình qua tải
d

d
Z
U
I =
với
22
Ld
XRZ +=
.
Với sơ đồ này ta nhận được điện áp, dòng trên tải và van ở dạng sau:
Hình 2.6 : Giản đồ dòng điện và điện áp
Ưu, nhược điểm của sơ đồ : Nhìn chung chỉnh lưu cầu có điều khiển một pha có
điện áp chỉnh lưu tương dương như chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có trung tính.
Chất lượng điện một chiều như nhau, dòng điện làm việc các van bằng nhau nên việc
ứng dụng tương đương nhau. Mặc dù vậy chỉnh lưu cầu một pha có ưu điểm hơn ở
chỗ : điện áp ngược trên van bé hơn, máy biến áp dễ chế tạo và có hiệu suất cao hơn .
2. Lựa chọn phương án mạch lực và tính chọn các thiết bị cho mạch lực
Đối với máy mài 3A130 động cơ một chiều quay chi tiết không yêu cầu đảo
chiều quay và có các cấp tốc độ khác nhau với công suất nhỏ 0,75 kw, so sánh ưu
nhược điểm của các bộ chỉnh lưu hai nữa chu kỳ với biến áp trung tính và sơ đồ chỉnh
lưu cầu một pha nên ta chọn sơ đồ nối dây của bộ biến đổi là sơ đồ chỉnh lưu cầu có
điều khiển một pha
18
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

Sơ đồ động lực

Hình 2.7. Sơ đồ mạch động lực
19
T1 T2
T3 T4
D0
Rh
CK
ÐC
KC
KC
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

Diốt D0 có tác dụng : giảm độ nhấp nhô của điện áp và dòng điện tải; tăng
hiệu suất của bộ chỉnh lưu; không cho phép chế độ nghịch lưu phụ thuộc.
Tính chọn các thiết bị mạch lực
Sơ đồ nguyên lý mạch lực :
T1 T2
T3 T4
R L
U1
E
U2
Các thông số của động cơ một chiều quay chi tiết :
P
đm
= 0,75 kW, n

đm
= 2500 (v/p),
( )
VUU
dmd
220
max
==
Id = Iđm =
đm
đm
U
P
.
η
=
220.85,0
750
= 4,01 ( A )
Điện trở mạch phần ứng động cơ được tính gần đúng như sau :

11,4
01,4
220
).81,01.(5,0
I
).1.(5,0
udm
uddm
u

=−=−=
U
R
η
(Ω)
Điện cảm mạch phần ứng động cơ được xác định theo công thức Umanxki – Lindvit :

0026,0
01,4.2500.2.2
60.220
.25,0
2
60.
.
dmdm
dm
u
===
ππ
γ
Inp
U
L
(H) = 2,6 (mH)
γ = 0,25 là hệ số lấy cho động cơ có cuộn bù; p = 2 là số cặp cực
a. Tính chọn máy biến áp :
Tra bảng 2-1 trang 81 sách ĐTCS Võ Minh Chính

( )
VU

d
220
max
=
,
( )
VUU
d 2max
.9,0=
,
( )
V
U
U
d
244
9,0
max
2
==
20
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm


( )
AII

d
45,4.11,1
max2
==
( )
A
K
I
I
ba
94,4
244
220
45,4
2
1
===
Công suất biểu kiến của máy biến áp :
( )
VAIUkPkS
đđsđs
108501,4.220.23,1
maxmax
====
Số vòng dây của cuộn sơ cấp :

Tdm
QBf
U
f

U
W
44,4 44,4
11
1
==
φ
Trong đó :
fm
S
KQ
QT
.
=
, tiết diện trụ của lõi thép biến áp;
Q
K
- hệ số phụ thuộc phương thức
làm mát, chọn K
Q
= 6 (máy biến áp khô).
TB 5,1=
(thường chọn trong khoảng 1-1,8 T tùy thuộc chất lượng tôn), với thép cán
nguội chọn B = 1,5T.
( )
2
28
50.1
1085
6

.
cm
fm
S
KQ
QT
===
23610.
5,1.28.50.44,4
220
44,4
4
1
1
===
BQf
U
W
T
(vòng)
Mặt khác:
2
1
2
1
W
W
U
U
=

suy ra
262
220
236.244
.
'
1
12
2
===
U
WU
W
(vòng)
Sử dụng máy biến áp có kết cấu lõi thép.
Ta có:
ay 2=
,
ab 5,2=
,
al 3=
,
ac =
,
aH 5
=
Chọn trụ chữ nhật với các kích thước :
Mô hình lõi thép:
21
Đồ Án

Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

Y H
C
a
b
Hình 2.8: Sơ đồ kết cấu lõi thép máy biến áp
Suy ra :
( ) ( )
mmcm
Q
a
T
2436,2
5
28
5
====
Chọn :
( )
2
/5,2 mmAJ =
( )
2
1
1
973,1

5,2.220
1085
.
mm
JU
S
S ===
;
( )
mm
S
d 59,1
.4
1
1
==
π
78.1
5,2.244
1085
.
2
2
===
JU
S
S
(mm
2
);

( )
mm
S
d 51,1
.4
2
2
==
π
Chọn : d
2
= 1,56mm, d
2cd
= 1,645 mm
d
1
= 1,6 mm, d
1cd
= 1,685 mm
Chọn chiều dày cách điện
( )
mm
cd
1=
δ
Tính số vòng dây của cuộn sơ cấp trên mỗi lớp :
412
685,1
3
2

1
1
=






−=








−=
a
d
l
lop
W
cd
S
(vòng/lớp)
Số lớp cần quấn ở cuộn dây sơ cấp :
6
41

236
1
1
===
lop
W
W
SL
S
s
(lớp)
Bề dày cuộn dây sơ cấp :
( )
mmdSLB
cdSs
11,10685,1.6.
1
===
Tính số vòng dây của cuộn thứ cấp trên mỗi lớp :
22
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

422
645,1
72
21/

2
=






−=








−=
cd
T
d
l
lopW
(vòng/lớp)
Số lớp cần quấn ở cuộn dây thứ cấp :
7
42
262
1/
2

===
lopW
W
SL
T
T
(lớp)
Bề dày cuộn dây thứ cấp :
( )
mmdSLB
cdTT
52,11645,1.7.
2
===
Tổng bề dày các cuộn dây :
B = B
s
+ B
T
+…+ cd
t
+ cd
n
+ cd
12
Trong đó : cd
t
, cd
n
– bề dày ccsh điện trong cùng và ngoài cùng.

cd
12
– khoảng cách cách điện giữa các cuộn dây.
B = 9,5 +8,9 +1 +1 +1 = 21,4 mm < c =23mm.
Vậy kết cấu của lõi hép máy biến áp ta chọn là phù hợp với điện áp ra là:
( )
vU 244
2
=
.
b. Tính chọn Tiristor
Điện áp ngược lớn nhất đặt lên Tiristor :
( )
vUkU
nvn
34522442
2
====
Điện áp ngược Tiristor cần chọn : U
nv
= k
dtU
U
n
= 1,6 . 345 = 552 (v)
Dòng điện qua Tiristor :
( )
AIkI
dhdT
84,201,4.

2
1
===

Với k
hd
- hệ số xác định dòng điện hiệu dụng (CL cầu 1 pha ĐKĐX chọn k
hd
=
2
1
)
Cần chọn Tiristor có : I
đmT
= k
i
I
T
= 1,2.2,84 = 3,408 (A)
Ta chọn hệ số dự trữ điện áp và dòng điện k
dtU
= 1,6 ; k
i
= 1,2
Từ các thông số U
nv
, I
đmT
ta chọn loại Tiristor TLS106-6 với các thông số :
Ký hiệu

Tiristor
U
n
(v)
I
đm
(A)
I
pik
(A)
Ig
(µA)
Ug
(v)
Ih
(A)
Ir
(A)
∆U
(v)
dU/dt
v/s
t
cm
(µs)
T
max
(°C)
TLS106-6 600 4 35 200 1 5m 300 1,9 10 40 110
23

Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

Trong đó :
U
n
– Điện áp ngược cực đại; Ir – Dòng điện rò.
I
đm
– Dòng điện làm việc cực đại; ∆U- Sụt áp trên Tiristor ở trạng thái dẫn.
I
pik
– Dòng điện đỉnh cực đại; dU/dt – Đạo hàm điện áp.
Ig - Dòng điện xung điều khiển; t
cm
- Thời gian chuyển mạch.
Ug – Điện áp xung điều khiển; T
max
– Nhiệt độ làm việc cực đại.
Ih - Dòng điện tự giữ.
c. Tính chọn các thiết bị bảo vệ
Các tiristor là các linh kiện bán dẫn công suất lớn nên cần được bảo vệ tốt khi chúng
làm việc trong mạch điện, chống các sự cố bất ngờ. Đối với các hệ thống dùng tiristor
có 2 loại bảo vệ:
- Bảo vệ các tiristor khỏi bị hỏng. Đó là các bảo vệ khỏi quá tải, ngắn mạch khỏi quá
áp và độ tăng trưởng dòng quá mức.
- Bảo vệ hệ tiristor không bị ảnh hưởng của nhiễu bên ngoài cũng như không gây

nhiễu cho các hệ thống khác. Đó là các bảo vệ khỏi độ tăng trưởng điện áp
dt
du
quá
mức và chống nhiễu cho radio.
d. Bảo vệ quá điện áp :
Do quá trình đóng cắt các Tiristor được thực hiện bằng cách mắc R-C song song với
Tiristor. Khi có sự chuyển mạch các điện tích tích tụ trong các lớp bán dẫn phóng ra
ngoài tạo ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian ngắn, sự biến thiên nhanh chóng
của dòng điện ngược, gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm làm
cho quá điện áp giữa anot và catot của Tiristor.
Mạch R – C thường được dùng để bảo vệ quá điện áp nhờ quá trình nạp tụ C. Mạch R
– C mắc song song với tiristor để chống quá áp khi dịch chuyển.(Theo tài liệu trang bị
điện điện tử công ngiệp trang 189 Vũ Quang Hồi).
24
Đồ Án
Trang Bị Điện
Thiết kế hệ truyền động ăn dao
Máy mài 3A130
GVHD: Nguyễn Minh Thư SVTH: Nguyễn Văn Nghiêm

Hình 2.9. Sơ đồ bảo vệ quá điện áp
Ta có thể chọn gần đúng giá trị : R = (5 - 30)Ω; C = (0,25- 4)µF
Chọn :R
1
= 5 (Ω); C
1
= 0,25µF
Bảo vệ xung điện áp từ lưới điện ta mắc R-C như hình 15, nhờ có mạch lọc
này mà đỉnh xung nằm hoàn toàn trên điện trở đường dây.

R2 C2
CC
Hình 2.10 : Mạch R-C bảo vệ điện áp từ lưới
Tính chọn Diot đệm : (Thoả mãn điều kiện)
( )
VUUUU
dKAngAK
244(
maxmax
=≥<

( )
AII
dD
41,3
0
=≥
Ta chọn Diot B – 10 Liên Xô cũ chế tạo.
d. Tính chọn cuộn kháng lọc
Chọn góc mở cực tiểu α
min
= 10
0
. Với góc α
min
là dự trữ để có thể bù được sự giảm
điện áp lưới. Khi góc mở nhỏ nhất α = α
min
thì điện áp trên tải lớn nhất : U
dmax

=
U
d0
.cosα
min
và tương ứng tốc độ động cơ sẽ lớn nhất n
max
= n
đm
.
Khi góc mở lớn nhất α = α
max
thì điện áp trên tải là nhỏ nhất : U
d min
= U
d0
.cosα
max
và t-
ương ứng tốc độ động cơ sẽ nhỏ nhất n
min
.
25