luận văn tốt nghiệp thiết kế truyền động ăn dao máy mài 3a130 dùng hệ t-đ

Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
Luận văn tốt nghiệp
Đề tài: “ Thiết kế hệ truyền
động ăn dao máy mài 3A130
dùng hệ T-Đ "
SVTH: Tô Văn Quảng page 1 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
Lời nói đầu
Ngày nay trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân, cơ khí hoá có
liên quan chặt chẽ đến điện khí hoá và tự động hóa. Hai yếu tố sau cho phép đơn
giản kết cấu cơ khí của máy sản xuất, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng
kĩ thuật của quá trình sản xuất và giảm nhẹ quá trình lao động.
Việc tăng năng suất lao động máy và giảm giá thành thiết bị điện của máy là
hai yêu cầu chủ yếu đối với hệ thống truyền động điện và tự động hoá nhưng chúng
mâu thuẫn nhau. Một bên đòi hỏi sử dụng các hệ thống phức tạp, một bên lại yêu
cầu hạn chế số lượng thiết bị chung trên máy và số thiết bị cao cấp. Vậy việc lựa
chọn một hệ thống truyền động điện và tự động hoá thích hợp cho máy là một bài
toán khó.
Đồ án môn học Trang bị điện với đề tài “ Thiết kế hệ truyền động ăn dao
máy mài 3A130 dùng hệ T-Đ " bao gồm các nội dung sau:
1. Giới thiệu về máy mài 3A130
2. Đánh giá phương án truyền động cũ và phân tích phương án thay thế.
3. Tính chọn các thiết bị chủ yếu mạch động lực.
4. Thiết kế hệ thống điều khiển mở van.
5. Xây dựng đặc tính tĩnh của hệ thống truyền động.
6. Xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống.
7. Xây dựng và thuyết minh sơ đồ nguyên lý hệ truyền động.
Với sự nhiệt tình giúp đỡ của các thầy cô tổ bộ môn, thầy giáo hướng dẫn và nỗ

lục của bản thân em đã hoàn thành đề tài đồ án môn học Trang bị điện. Tuy nhiên đồ
án không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến
nhận xét để quyển đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Tô Văn Quảng
SVTH: Tô Văn Quảng page 2 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
Chương I : GIỚI THIỆU PHAY
I. Đặc điểm công nghệ
Hình 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.
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…
SVTH: Tô Văn Quảng page 3 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ

Hình 2- Sơ đồ gia công chi tiết trên máy mài
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)
SVTH: Tô Văn Quảng page 4 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
1. Chi tiết gia công
2. Đá mài
3. Chuyển động chính
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 đông 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
SVTH: Tô Văn Quảng page 5 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
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 Thyristor.
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.
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
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.
SVTH: Tô Văn Quảng page 6 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
+ 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.
Chương II : ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG CŨ VÀ PHÂN
TÍCH PHƯƠNG ÁN THAY THẾ
I. Giới thiệu chung:
Khi thiết kế phương án truyền động cho một hệ thống thì ta có nhiều phương
án. Tuy nhiên mỗi phương án đều có những ưu nhược điểm nhất định, vấn đề đặt ra
là phải lựa chọn phương án nào để phù hợp với công nghệ đề ra, người thiết kế phải
đưa ra phương án nào tối ưu nhất phù hợp với các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật.
Đối với các hệ thống mà không có yêu cầu cao thì có thể dùng động cơ xoay
chiều với hệ thống điều khiển đơn giản, còn đối với những công nghệ có yêu cầu
cao thì nên dựng động cơ điện một chiều và hệ thống điều khiển có khả năng tự
động hoá cao. Đối với hệ thống này thì bộ biến đổi ở trong mạch điều khiển có vai
SVTH: Tô Văn Quảng page 7 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
trò quyết định cho chất lượng của hệ thống. Bộ biến đổi có thể là bộ biến đổi
Thyristor hoặc khuếch đại từ.
Việc so sánh và lựa chọn phương án truyền động hợp lý nhất có ý nghĩa quan
trọng nó thể hiện qua các tiêu chí sau:
+ Đảm bảo được yêu cầu của máy sản xuất đề ra
+ Đảm bảo độ làm việc lâu dài và tin cậy
+ Giảm giá thành sản phẩm và tăng năng suất lao động
+ Khi xảy ra hư hỏng có thể sửa chữa và thay thế dễ dàng
II. Phương án truyền động cũ – Dùng hệ thống khuếch đại từ-Động cơ
1. Sơ đồ nguyên lý: (Hình 3)

a/ Giới thiệu thiết bị của sơ dồ:
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.
SVTH: Tô Văn Quảng page 8 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
SVTH: Tô Văn Quảng page 9 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
b/ Nguyên lý làm việc của sơ đồ:

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 KML 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 ddierm 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

SVTH: Tô Văn Quảng page 10 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
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.
2.Ưu nhược điểm của phương án truyền động cũ
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.
SVTH: Tô Văn Quảng page 11 GVHD: Vũ Anh Tuấn

Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
III. Phương án truyền động dùng hệ T - Đ
Hệ T- Đ một chiều dùng bộ biến đổi là một loại nguồn điện một chiều khi nối
nó vào mạch phần ứng với động cơ điện một chiều kích từ độc lập ta sẽ được hệ T-
Đ.
Khác với máy phát điện một chiều bộ biến đổi trực tiếp nối biến dòng xoay
chiều thành dòng một chiều không qua một khâu trung gian cơ học nào.
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.
1. Nguyên lý điều khiển động cơ điện một chiều:
Nhận năng lượng từ lưới xoay chiều thông qua bộ chỉnh lưu biến dòng xoay
chiều thành dòng một chiều. Cấp cho phần ứng động cơ điện một chiều.
Sơ đồ nguyên lý

Hình 5 : Sơ đồ khối hệ truyền động T- Đ
2. Các chế độ làm việc
a/ Chế độ dòng liên tục
SVTH: Tô Văn Quảng page 12 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
Khi mô men tải M
t
tăng thì dòng điện động cơ tăng dẫn đến năng lượng điện
từ tăng. Khi điện áp nguồn nhỏ hơn sức điện động thì năng lượng của cuộn dây lớn
làm cho năng lượng ra đủ sức để duy trì dòng điện đến thời điểm mở van kế tiếp.
b/ Chế độ dòng gián đoạn
Do mạch của động cơ có điện cảm và điện cảm ấy có tích lũy năng lượng.

Nếu dòng điện nhỏ, lượng tích lũy năng lượng của cuộn dây nhỏ nên xả năng lượng
nhỏ, vì vậy điện áp của lưới nhỏ hơn sức điện động của động cơ; năng lượng của
cuộn dây xả ra để đảm bảo anot dương hơn catot không đủ duy trì tính chất liên tục
của dòng điện. Lúc này dòng điện qua van trở về 0 trước khi van kế tiếp bắt đầu
dẫn.
c/ Chế độ biên liên tục
Khi chuyển từ trạng thái liên tục sang trạng thái gián đoạn hệ sẽ phải trải qua
một trạng thái giới hạn, đó là trạng thái biên liên tục.
3. 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 (MOω). Những đặc tính đó không
thuộc nửa bên trái là do các van không cho dòng điện phản ứng đổi chiều.
Khi đó tốc độ không tải lý tưởng tùy thuộc vào góc điều khiển α.
me
do
K
U

=
Φ

αcos.
ω
0
SVTH: Tô Văn Quảng page 13 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
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 :
Ưu điểm :
- Tăng phạm vi điều chỉnh tốc độ.
- Nâng cao hệ số cos
ϕ
.
SVTH: Tô Văn Quảng page 14 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
- 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.
IV. Đánh giá phương án truyền động cũ và mới
Qua phân tích, đánh giá các ưu nhược điểm của các hệ truyền động, mỗi
phương án truyền động có những ưu nhược điểm riêng, mỗi hệ thống đều đáp ứng
những tiêu chí về kỹ thuật riêng như:
Hệ truyền động dùng KĐT phạm vi điều chỉnh hẹp, tính trễ không cao, hiệu
suất không cao.
Hệ truyền động T - Đ gọn nhẹ có hệ số khuếch đại lớn, dễ tự dộng hóa, có độ
chính xác cao, công suất tổn hao nhỏ.
Với những ưu điểm và những đặc điểm phù hợp với cách truyền động, nhìn
chung hệ T-Đ đáp ứng yêu cầu đặt ra. Do đó ta chọn hệ truyền động T-Đ cho hệ
thống ăn dao của máy.
Chương III : TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHỦ YẾU CỦA
MẠCH ĐỘNG LỰC
SVTH: Tô Văn Quảng page 15 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
I. Giới thiệu một số sơ đồ chỉnh lưu
1. Mạch chỉnh lưu cầu một pha :
Sơ đồ mạch điện: A B
Hình 6 : 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 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
SVTH: Tô Văn Quảng page 16 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
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:
u
t
Hình 7 : Giản đồ thời gian với điện áp
2. Mạch chỉnh cầu ba pha:
Sơ đồ mạch điện:
SVTH: Tô Văn Quảng page 17 GVHD: Vũ Anh Tuấn

Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
Hình 8 :Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha
Hoạt động của sơ đồ:
Nhóm anốt(NA) gồm 3 tiristor T
1
, T
3
, T
5
tạo thành một chỉnh lưu tia 3 pha
cho điện áp dương; nhóm catốt(NK) gồm 3 tiristor T
2
,T
4
,T
6
tạo thành một chỉnh lưu
tia 3 pha cho điện áp âm, hai nhóm này gộp lại thành cầu 3 pha điều khiển đối xứng.
Dòng chạy qua tải là dòng chạy từ pha này về pha kia, do đó tại mỗi thời
điểm cần mở 2 Tiristor, chúng ta cần cần cấp 2 xung điều khiển đồng thời ( một
xung ở nhóm anot, một xung ở nhóm catot ).
SVTH: Tô Văn Quảng page 18 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
Hình 9. Giản đồ điện áp
Tại thời điểm t
1
cần mở T
1

của pha A phía NA cấp xung X
1
, đồng thời tại đó
cấp thêm

xung X
4
cho T
4
của pha B phía NK. Các thời điểm tiếp theo cũng tương tự.
Thứ tự cấp xung điều khiển cũng cần tuân thủ theo đúng thứ tự pha.
Khi cấp đúng các xung điều khiển, dòng điện sẽ được chạy từ pha có điện áp
dương hơn về pha có điện áp âm hơn. Trong khoảng t
1
-t
2
pha A có điện áp dương
hơn, pha B có điện áp âm hơn, dòng điện chạy từ A về B qua T
1
,T
4
.
Khi góc mở van nhỏ hoặc điện cảm lớn, trong mỗi khoảng dẫn của một van
của nhóm này thì sẽ có hai van của nhóm kia đổi chỗ cho nhau.
Điện áp ngược các van phải chịu ở chỉnh lưu cầu ba pha sẽ bằng 0 khi van
dẫn và bằng điện áp dây khi van khóa.
Hệ thống T - Đ không đảo chiều
Sơ đồ mạch điện :
II. Lựa chọn phương án mạch lực và tính chọn các thiết bị cho mạch lực
SVTH: Tô Văn Quảng page 19 GVHD: Vũ Anh Tuấn

Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ án: TBĐ
Đối với máy mài 3A 130 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. Mạch chỉnh
lưu cầu 3 pha dùng cho động cơ một
chiều có công suất lớn, dải điều chỉnh
rộng nên ta chọn chỉnh lưu có điều
khiển cầu 1 pha làm phương án thiết
kế cho mạch lực.
SVTH: Tô Văn Quảng page 20 GVHD: Vũ Anh Tuấn


Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ Án: TBĐ
Sơ đồ mạch lực:
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 :

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
==
)(01,4
220.85,0
750
A
U
P
II
đm
đm
đmd
====
η
1. 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
==
( )
VII
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
====
GVHD : Vũ Anh Tuấn page 20 SVTH: Tô Văn Quảng

Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ Án: TBĐ
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 :
2
55,2.2. aaabyQ
T
===
Mô hình lõi thép:
GVHD : Vũ Anh Tuấn page 20 SVTH: Tô Văn Quảng

Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ Án: TBĐ
Hình 13. 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 :
GVHD : Vũ Anh Tuấn page 20 SVTH: Tô Văn Quảng

Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ Án: TBĐ
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 :
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
=
.
2. 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)
GVHD : Vũ Anh Tuấn page 20 SVTH: Tô Văn Quảng

Khoa Điện: Trường ĐH SPKT Vinh Đồ Án: TBĐ
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
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.
3. 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.
GVHD : Vũ Anh Tuấn page 20 SVTH: Tô Văn Quảng