Cải tạo mạch điện cho máy bào giường 7210, sử dụng phần mềm matlab mô phỏng và khảo sát hệ thống

Đồ án môn học

Chương 1

LÒÌ NÓI ĐÀU

Trong quá trình xây dựng đất nước theo con đường công nghiệp hoá, hiện
Giới thiệu công nghệ máy bào giường
đại hoá,
tất
cả
các
ngành
côngmáy
nghiệp,
vụ, du lịch...đều được quan tâm, đầu
1.1 Đặc điếm công nghệ
bào dịch
giường.
tư & phát triển... .Trong đó, ngành trang bị điện-điện tử cho máy gia công cắt
Kháingày
niệm
và phân
gọt 1.1.1
kim loại càng
càng
được loại.
đầu tư và chú trọng phát triển đế nâng cao
năng suất, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người thợ. Nhưng với điều kiện
Máy bào giường (MBG) là máy có thể gia công các chi tiết lớn, chiều dài
đất nước còn nhiều khó khăn như hiện nay, không thể thay thế hoàn toàn các

máy gia công cắt gọt kim loại được, do vậy chúng ta cần có những giải pháp
bàn có thể từ 1.5 đến 12 m. Tuỳ thuộc vào chiều dài bàn máy và lực kéo mà ta
khắc phục các nhược điểm của chúng đế đáp ứng yêu cầu công nghệ cấp bách
như loại
hiện máy
nay. bào giường thành 3 loại như sau:
có thế phân
Là sinh
viên ngành kỹ thuật điện chúng em hiếu được tầm quan trọng của
-Máy
cỡ nhỏ:
ngành và nắm bắt được đặc điếm trang bị của các máy gia công cắt gọt của các
nhà máy,
xí nghiệp;
đã cố gắng vận dụng kiến thức đã học hỏi từ thầy
+ Chiều
dài chúng
bàn em
Lb<3m
cô, bạn
bè đế
thành
+ Lực
kéohoàn
Fk=30
đếnđề50tài:”
KN.Cải tạo mạch điện cho máy bào giường 7210,
sử dụng phần mềm Matlab mô phỏng và khảo sát hệ thong”. Sau hai tháng
cỡ án,
trung

bình:
thực -Máy
hiện đồ
được
sự giúp đỡ và tạo điều kiện của các thầy cô trong khoa,
đặc biệt của thày trục tiếp hướng dẫn: Lê Thị Minh Tâm, Nguyễn Viết Ngư,
đếncùng
5 mlóp và lỗ lực của nhóm. Đen nay, đồ án của
cùng +sựChiều
giúp dài
đỡ bàn
của Lb<4
các bạn
Lực kéo
đến
70 KN.
nhóm+chúng
emFk=50
đã hoàn
thành
đúng thời hạn.
Quyển thuyết minh của chúng em trình bày những chương sau:
□ Chương 1: Giới thiệu công nghệ máy bào giường.
□ Chương 2: Chọn phương án truyền động.
□ Chương 3: Thiết kế sơ đồ nguyên lý.
□ Chương 4: Tính chọn thiết bị điện.

Hìnhl- Hình dáng chung của máy bào giường
l.Thân máy; 2.Bàn cặp chi tiết; 3.Trụ của máy; 4.Xà ngang; 5.Bàn dao;

Đồ án môn học
6.Hộp điêu khiên; 7.Động cơ truyên động chính.
1.2 Hoạt động.
- Chi tiết gia công được kẹp chặt trên bàn máy 2, chuyến động tịnh tiến

qua
lại. Dao cắt 3 được kẹp chặt trên bàn dao 4. Bàn dao 4 được đặt trên xà ngang cố
định khi gia công. Trong quá trình làm việc bàn máy di chuyển qua lại theo các
chu trình lặp đi lặp lại. Mỗi chu kì gồm 2 hành trình: hành trình thuận và hành
trình ngược.Trong hành trình thuận, thực hiện gia công chi tiết nên gọi là hành
trình cắt gọt. Trong hành trình ngược, bàn máy lùi về vị trí ban đầu không thực
hiện cắt gọt nên gọi là hành trình không tải.
- Sau khi kết thúc hành trình ngược, bàn dao lại di chuyến theo chiều

ngang
của bàn một khoảng gọi là lượng ăn dao s (mm/hành trình kép).
- Dịch chuyến của bàn dao sau mỗi hành trình kép là chuyến động ăn dao.

Chuyển động phụ là di chuyển nhanh của xà, bàn dao nâng đầu dao trong hành
trình ngược, nâng hạ xà ngang, nới siết xà ngang trên trụ v.v...Chuyến động tịnh

phức tạp hơn.
Hình 2- Đồ thị tốc độ và dòng điện của MBG.


+ hlc
Đồ án môn học
Sau khi chạy ôn định với tôc độ Vo trong khoảng thời gian t2 thì dao căt 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 ốn định v0 cho đến hết thời gian t3.
+u tăng tổc độ tù’ Vo^-Vth (tốc độ cắt gọt).
+t5: bàn máy chuyến động với tốc độ Vth và thực hiện gia công chi tiết.
+t6: bàn máy sơ bộ giảm tốc độ đến v0.
+t7: bàn máy làm việc ốn định với tốc độ của bàn máy là v0.
+tg: dao được ra khỏi chi tiết khi tốc độ của bàn máy là v0.
+tọ,tio: đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngược đến tốc độ vng
+ti 1: bàn máy chạy theo hành trình ngược với tốc độ Vng
+tỉ2: thời gian giảm tốc đến Vo , ở hành trình ngược đế chuẩn bị đảo
chiều.
+t]3: bàn máy chạy ổn định ở vận tốc thấp v0 để chuẩn bị đảo chiều.
+t14: đảo chiều sang hành trình thuận đế bắt đầu thực hiện một chu
kỳkhác.
1 _ Kg
1 + t/h
TCK

Gọi L; là chiều dài hành trình của bàn máy, =>ta có:
1
_______L
n = L/Vth+L/Vng+tdc (K + Ụ.L
V,ng
- Trong đó:


Đồ án môn học
+ tđc là thời gian đảo chiêu của máy.
+ K là tỉ số vng/ Vth
=> Năng suất của máy phụ thuộc vào K( tỉ lệ thuận) và tđc. Cụ thế:
+ Khi K tăng > 3 => năng suất tăng không đáng kế( do tđc tăng)

+ Khi Lb > 3 => tđc ít ảnh hưởng =>năng suất phụ thuộc chủ yếu vào K
=>Khi thiết kế truyền động chính cho MBG cần phấn đấu giảm thời gian quá
trình quá độ.
1.3 Một số loại truyền động CO’ bản của MBG.
1.3.1

Truyền động trục chính.

- Là chuyến động tịnh tiến qua lại của bàn máy.Hệ truyền động chính của

máy bào giường phải có đảo chiều vì có 2 hành trình thuận và ngược. Đồng thời
cũng phải có điều chỉnh tốc độ trong cả 2 hành trình vì hành trình thuận là hành
trình cắt gọt có tải tốc độ nhỏ hơn hành trình ngược là hành trình không tải nhằm
mục đích giảm thời gian chết không tải lâu.
- Phạm vi điều chỉnh tốc độ truyền động chính là tỷ số giữa tốc độ lớn

Hình 3 - đồ thị phụ tải truyền động chính của MBG
+ Vth min' tốc độ nhỏ nhất của bàn máy trong hành trình thuận, thường
Vth min = 4 - 5 - 6 m/ph.
Như vậy: D = (12,5 -ỉ- 30) /1
- Thường, hệ thống truyền động điện sử dụng động cơ điện một chiều được


Đồ án môn học
(5 +6)/l với mô men trên trục động cơ là hăng sô ứng với tôc độ bàn thay
đối tù’ Vmin=(4-=-6) m/phút đến Vgh= (20-Ỉ-25) m/phút, khi đó lực kéo
không đổi.
+Giảm tù' thông động cơ trong phạm vi (4.-ỉ-5)/l khi thay đối tốc độ từ
Vghđến vmax =(75-s-120) m/phút, khi đó công suất kéo gần như không
đổi.Nhưng

sử dụng phương 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 tù' động CO' lớn.
Vì vậy thực tế người ta thường mở rộng phạm vi điều chỉnh điện áp, giảm phạm
vi điều chỉnh tù' thông, hoặc điều chỉnh tốc độ động cơ trong cả dải bằng thay
đối điện áp phần ứng. Trong trường hợp này công suất động cơ phải tăng
Vmax/Vgh lần. ở chế độ xác lập, độ ốn định tốc độ không lớn hơn 5% khi phụ
tải
thay đối từ không đến định mức.
- 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.
Đối với những máy bào giường:
+ Cỡ nhỏ (Lb < 3m; FK = 30 -ỉ- 50 kN; D = (3 -ỉ- 4)/l): hệ thống truyền
động chính thường là động cơ không đồng bộ-khớp li họp, động cơ không đồng
bộ rôto dây quấn hoặc động cơ một chiều kích từ độc lập và hộp tốc độ.
+ Cỡ trung bình (Lb = 3-5- 5m; FK = 50 -ỉ- 70 kN; D = (6 -r 8)/1): hệ
thống
truyền động là F-Đ (máy phát một chiều-động cơ điện một chiều).
+ Cỡ nặng (Lb > 5m; FK > 70 kN; D = (8 -ỉ- 25)/1): hệ thống truyền
động
là F-Đ có bộ khuyếch đại trung gian; hoặc hệ chỉnh lưu dùng Thyristor-động cơ
một chiều.
1.3.2 Truyền động ăn dao.


Đồ án môn học
- Truyên động ăn dao thường được thực hiện băng động cơ không đông bộ

rô to lồng sóc và hộp tốc độ.
- Truyền động ăn dao có thế thực hiện bằng nhiều hệ thống : cơ khí, điện

khí, thuỷ lực khí nén v.v ...Thông thường sử dụng rộng rãi động cơ: động cơ
điện và hệ thống truyền động trục vít - êcu hoặc bánh răng - thanh răng
Đe thay đối tốc độ trục làm việc, ta có thế dùng nguyên tắc tốc độ điều
chỉnh tốc độ bản thân động cơ hoặc sử dụng hộp tốc độ nhiều cấp. Nguyên tắc
này tuy phức tạp hơn nguyên tắc trên nhưng có thế giữ được thời gian làm việc
của truyền động như nhau vời các lượng ăn dao khác nhau.
1.3.3
Truyền động phụ.
Chuyển động phụ là di chuyển nhanh của xà, bàn dao nâng đầu dao trong
hành trình ngược, nân hạ xà ngang, nới siết xà ngang trên trụ v.v...
Truyền động phụ đảm bảo các di chuyển nhanh bàn dao, sàn máy, nâng đầu ra
trong hành trình ngược, được thực hiện bởi đông cơ không đồng bộ và nam
châm điện.
1.4 Kết luận.
Đặc điếm của truyền động chính của MBG là đảo chiều với tần số lớn, mô
men khởi động, hãm êm, quá trình quá độ chiếm tỷ lệ đáng kể trong chu kỳ làm
việc, chiều dài hành trình càng giảm ảnh hưởng đến quá trình quá độ càng tăng.
Vì vậy, muốn quá trình quá độ, khởi động, hãm yêu cầu xảy ra êm tránh va
đập trong bộ truyền với độ tác động cực đại ta cần chọn các hệ thống truyền
động điện phù họp với từng loại máy.
2. Giói thiệu công nghệ máy bào giưòng 7210.
2.1 Đặc điểm công nghệ MBG 7210.

MBG 7210 thuộc loại máy bào giường cỡ trung bình có hai trụ dùng đế


Đồ án môn học

Hình 4-Sơ đồ hệ thống truyền động MBG hệ FĐ

Sơ đồ gồm:
- Đ là động cơ điện một chiều truyền động cho bàn máy ( được cấp nguồn

từ máy phát F)
- MKĐ cung cấp nguồn cho cuộn kích từ máy phát
- Bốn cuộn kích từ máy phát là :

+ CK1, CK2, CK3 nổi tiếp cùng chiều có chức năng là cuộn chủ đạo
phản
hồi âm áp, phản hồi dương dòng điện phần ứng, phản hồi mềm sức điện động
máy phát. Điện áp tổng đặt trên các cuộn có 4 thành phần tương ứng trên :
+ Cuộn CK4 thực hiện phản hồi âm dòng có ngắt. Tạo cho động cơ đặc
tính máy xúc. Hạn chế dòng điện động cơ trong quá trình tĩnh cũng như quá độ.


Đồ án môn học
+ 3V và 4V hạn chê cưỡng bức.
-BĐ là bóng đèn để duy trì cưỡng bức
-CB là cầu cân bằng đế hạn chế hiện tượng dao động máy phát.
Gồm:
+Nhánh
1
là
cuộn
dây
cân
bằng
CKF
+Nhánh
2

là
điện
trở
4R
+Nhánh 3,4 là điện trở 2R
-CKĐ, CK1, CKK, CKF: cuộn kích từ cho Đ, MKĐ, K, F.
2.2.2
Nguyên lý hoạt động.
Trong sơ đồ này, động cơ được khởi động cưỡng bức. Sau khi cho lệnh
khởi động điện áp chủ đạo được đưa vào mạch kích thích của KĐM ( cuộn
CK1- CK2- CK3 ), còn sức điện động của động cơ EĐ = 0, nên điện áp tổng của
cuộn CK1- CK2- CK3 là Ư13 có giá trị cực đại và động cơ được khởi động
cường bức ở giới hạn cho phép do trong sơ đồ dùng khâu điện trở phi tuyến gồm
hai bóng đèn BĐ và khâu phân mạch 4V - 3R - 2V ( hoặc 3V - 3R - 1V ). Khi
Ui3 tăng =>điện trở BĐ tăng theo =>điện trở tống mạch của các cuộn dây CK1CK2- CK3 tăng lên. Mặt khác, khi điện áp trên các cuộn dây đó đủ lớn các van
4V và 2V mở=> xuất hiện dòng phân mạch ip. Dòng điện này càng lớn, khi điện
áp Ư13 càng lớn, nhờ vậy dòng điện trong cuộn CK1- CK2- CK3 được duy trì ở
mức độ cho phép hầu như không đổi trong quá trình khởi động. Trong thời gian
khởi động khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt cũng có tác dụng hạn chế dòng
điện nhỏ hơn trị số dòng điện cho phép.
- Đe khởi động động cơ ở chế độ tự động ta ấn nút MT hoặc MN. Giả thiết,
ấn MT, các công tắc tơ(CTT) KL, T và rơle R tác động, biến trở BTN bị ngắn
mạch, biến trở BTT được nối vào nguồn một chiều và nối các cuộn CK1- CK2CK3 vào điện áp chủ đạo. KĐM và F được kích từ cưỡng bức và động cơ Đ
được khởi động cưỡng bức đưa bàn chạy theo chiều thuận, ở đầu hành trình
thuận, công tắc hành trình 2KC bị ấn, rơle RC được tiếp điện. Neu tốc độ cắt đã
được chọn lớn hơn 12*15 m/ ph- tốc độ vào dao) thì tiếp điểm RC phân mạch
biến trở BTT làm điện áp chủ đạo có có trị số tương ứng với tốc độ thấp của


Đồ án môn học

Vo của bàn máy, dao ra khỏi chi tiêt. Sau khi công tâc hành trình 1KC bị ân , căt
điện T, kết thúc hành trình thuận. Mặt khác, công tắc to N tác động , ngắn mạch
biến trở BTT, đưa biến trở BTN vào mạch kích tù’ KĐM, máy phát được kích từ
theo chiều ngược và động cơ bắt đầu quay ngược.
Khi bàn máy chạy ngược công tắc hành trình 1KC và sau là chối than tiếp
xúc 1KH được trả về vị trí ban đầu đế chuẩn bị cho chu kì tiếp theo. Gần cuối
hành trình ngược, 2KH ngắn mạch một phần biến trở BTN làm cho tốc độ động
cơ giảm xuống trị số tương ứng với tốc độ bàn là 12^15 m/ ph. Het hành trình
ngược 2KC bị ấn công tắc tơ N bị mất điện, bàn đảo chiều sang hành trình thuận
và tăng tốc độ đến 12 15 m/ ph.
- Hãm máy xảy ra sau khi ấn nút D. CTT KL, T hoặc N và rơle R mất điện.
Điện áp chủ đảotên biến trở BTT hoặc BTN mất tác dụng, các cuộn dây CK1CK2- CK3 được nối vào điện áp máy phát có dấu ngược với Ưcđ trước khi hãm,
dòng điện trong các cuộn CK1- CK2- CK3 đảo chiều, động cơ được hãm tái
sinh. Sau thời gian duy trì của rơle R, một phần của biến trở 1R bị ngắn mạch,
điện áp phản hồi bị giảm đi, quá trình hãm tái sinh chuyển sang giai đoạn thứ hai
cho đến lúc dừng.
2.3 Kết luận.
Với một sơ đồ đơn giản như trên, có rất nhiều hạn chế cho hoạt động của
MBG 7210: động cơ không làm việc được khi: không đủ điện áp, không đủ áp
lực dầu trong hệ thống bôi trơn, bàn máy di chuyển ra ngoài phạm vi cho phép,
bảo đảm phạm vi điều chỉnh tốc độ thấp( 15/1, với độ sụt tốc độ không quá
6%).Ngoài ra, sơ đồ này còn có nhược điếm là: có sự liên quan giữa mạch động
lực và mạch điều khiển nên khó khăn trong điều hành, sửa chữa và hiệu chỉnh
cho hệ thống; Dùng nhiều động cơ nên hiệu suất thấp, cồng kềnh, ồn lớn, dễ xảy


Đồ án môn học

Chương 2
PHÂN TÍCH VÀ LỤ A CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG.

Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một
công nghệ sản xuất tụ’ động, hiện đại. TĐ điện đóng vai trò quan trọng trong
việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phấm. Vì vậy, các hệ truyền động
điện luôn luôn được quan tâm nghiên cứu nâng cao chất lượng để đáp ứng yêu
cầu công nghệ mới với mức độ tự động hoá cao. Có hai hệ truyền động thường
được sử dụng là đó là hệ truyền động máy phát - động cơ một chiều( F - Đ) và
hệ truyền động chỉnh lưu Thyristor - động cơ 1 chiều.
2.1 Hệ truyền động F - Đ.

~3

- Hệ truyền động F - Đ gồm có:
+ Động cơ Đ truyền động cho máy sx được cấp điện vào phần ứng từ
máy phát F.
+ Động cơ sơ cấp ( động cơ điện KĐB 3 pha ) điều khiến kéo máy


Đồ án môn học
+ Biên trở Rkk dùng đê điêu chỉnh dòng điện kích từ của máy phát tự
kích K nghĩa là để điều chỉnh điện áp phát ra cấp cho các cuộn kích từ máy phát
KTf và cuộn kích tù' động cơ KT
+Biến trở Rkf dùng để điều chỉnh dòng kích từ máy phát F do đó điều
chỉnh điện áp phát ra của máy phát F đặt vào phần ứng động cơ Đ.
+ Biến trở Rkđ dùng để điều chỉnh dòng kích từ động cơ, do đó thay
đổi
tốc độ động cơ nhờ thay đối từ thông.
2.1.2
Các chế độ làm việc của hệ F - Đ.
Trong mạch lực của hệ F - Đ không có phần tủ' phi tuyến nào nên hệ có
những đặc tính động rất tốt, rất linh hoạtkhi chuyển các trạng thái làm việc.

Động cơ chấp hành Đ có thế làm việc ở chế độ điều chỉnh được cả hai phía: kích
thích máy phát F, kích thích động cơ Đ. Đảo chiều quay bằng đảo chiều dòng


Đồ án môn học
- ở góc phân tư thứ I và góc phân tư thứ III tôc độ quay và mômen quay

luôn luôn cùng chiều nhau. Năng lượng được vận chuyển thuận chiều từ nguồn
-> máy phát -> động cơ -> tải.
- Vùng hãm tái sinh nằm ở góc phần tư thứ II và thứ IV năng lượng vận

chuyến theo chiều từ tải ->động cơ ->máy phát -> nguồn. Máy phát F và động
cơ
Đ đối chức năng cho nhau. Hãm tái sinh trong hệ F - Đ được khai thác triệt đế
khi giảm tốc độ, khi hãm để đảo chiều quay.

Hình 7 - Đặc tính cơ hệ F - Đ trong chế độ hãm ngược
2.1.3

Đặc điểm của hệ F - Đ.

Các chỉ tiêu chất lượng của hệ F - Đ về cơ bản tương tự’ các chỉ tiêu của hệ
điều áp dụng bộ biến đối nói chung.
- Ưu điểm:
+ Phạm vi điều chỉnh tăng lên cỡ 30 + 1
+ Điều khiển tốc độ bằng phẳng trong phạm vi điều chỉnh, tổn hao nhỏ
do


Đồ án môn học

+ Sử dụng nhiêu máy điện quay nên hiệu suât thâp (^ 70% ), công kênh,
tón diện tích lắp đặt, gây ồn lớn.
+ Công suất đặt lớn.
+ Vốn đầu tư ban đầu cao.

Hình 9: Nguyên lý cấu tạo của
máy điện
khuếch đai từ trường ngang
MKĐN: thực chất cũng là một phát một chiều có cấu tạo đặc biệt gồm:
- Stato: có nhiều cuộn kích từ. Trong đó: cuộn chủ đạo, cuộn phản hồi,

cuộn bù.


Đồ án môn học

&-------'
Hình 8 - Sơ đồ nguyên lý hê MKĐN
2.2.2: Nguyên lý hoạt động
Coi MKĐN tương đương với 2 máy phát điện nối tầng với nhau thành hai
cấp khuếch đại như mạch đắng trị ( Hệ số khuếch đại K=Ki+ K2 lên tới hàng
vạn.)
Hệ MKĐN đế điều chỉnh tốc độ động cơ ( Wđ ) qua việc điều chỉnh điện áp
phần ứng uir. MKĐN gồm 4 cuộn:
+ CKi! Cuộn chủ đạo ( hay cuộn điều khiển ).
+ CK2: Cuộn phản hồi dương dòng.
+ CK3: Phản hồi âm áp.
+ CK4: Cuộn phản hồi mềm ( cuộn ổn định ).
y
=> ^“PMKĐN ( sức tù’ động tông ) khi làm việc là:

^F„KĐN = F1 +F2 + ( - F 3 ) + ( ± F 4 )
- ura của MKĐN quyết định tốc độ của động cơ sẽ được đặt bởi biến trở RI
( nghĩa là trị số tù’ động F1 ). Cuộn phản hồi âm áp CK3 đế cưỡng bức kích từ
MKĐN lúc ban đầu ( vì banđầu ƯMKDN = 0 , F 3 = 0 = > Z F lớn ). Sau đó lại


Đồ án môn học
Khâu phản hôi dương dòng và âm áp được thay thê băng phản hôi âm tôc
độ
2.2.3: Đặc điểm hệ MKĐN - Đ.
- Ưu điểm: do hệ số khuyếch đại K lớn nên MKĐN được dùng nhiều

trong
điều chỉnh tốc độ động cơ 1 chiều có phạm vi rộng với độ ổn định cao và quán
tính điện từ nhỏ.
- Nhược điểm:
+ Sử dụng nhiều máy điện quay nên hiệu suất thấp, cồng kềnh, tốn diện
tích lắp đặt, gây ồn lớn.
-3

Hình 9 - sơ đồ khối hệ T - Đ
2.3.1: So’ đồ khối hệ T - Đ.
- Hệ truyền động T - Đ là hệ truyền động động cơ điện 1 chiều kích từ độc
lập, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách biến đối điện áp đặt vào phần cảm của
động cơ thông qua các bộ biến đối chỉnh lưu dùng Thyristor.
- Hệ có thay đối tốc độ và đảo chiều quay của động cơ. Việc đảo chiều
quay được thực hiện bằng cách đảo chiều dòng điện kích từ IKT qua 2 bộ chỉnh
lưu ba pha có điều khiển CƯ và CL2 được nối theo sơ đồ hình tia hay hình cầu.
Cũng có thế dùng một bộ chỉnh lưu có điều khiển với các phương pháp đảo cực

Đồ án môn học
- Phương pháp đảo chiêu quay băng từ thông có một sô hạn chê do cuộn
cảm có hệ số tụ cảm lớn, làm tăng thời gian đảo chiều.... Khi dùng phương pháp
đảo chiều quay nhở đảo chiều dòng điện phần ứng thì sơ đồ khối như hình 12.
~3

k______________________J
Hình 10: Hệ T - Đ đảo chiều quay nhờ đảo chiều điện
áp phần ứng

k______________________>
Hình 11: Hệ T - Đ đảo chiều quay nhờ đảo chiều điện
áp phần ứng

- Động Cơ Đ được điều chỉnh tốc độ qua 2 vùng :
+ Vùng dưới tốc độ cơ bản: Nhờ thay đối điện áp đặt vào phần ứng động
cơ qua bộ chỉnh lưu 3 pha có điều khiển CL! (khi quay thuận) hoặc CL2 (khi
quay ngược). Điện áp thay đôi luôn nhỏ hơn giá trị định mức uđm còn từ thông
là định mức ^đm.


Sb

hỉt
Đồ án môn học
2.3.2.1

Chê độ dòng điện liên tục.

- Dòng điện chỉnh lưu Id chính là dòng điệnphần ứng động cơ điện. Sơ đồ
thay thế hệ chỉnh lưu Thyristor - động cơ 1 chiều:

là:

- Ta có phương trình đặc tính cơ cho hệ T - Đ ở chế độ dòng điện liên tục
Cở =E0 cosa
kệ.

ZR.

M

(k
- Thay đổi góc Cứ từ 0 - 7Ĩ, sđđ chỉnh lưu biến thiên từ Ed0 đến phải của
Hình 12 - Đặc tính cơ của hệ CL- Đ

mặt
phang
toạ độ [co,
] dodòng
các điện
van không
cho dòng điện phần ứng đối chiều. Các
23.2.2
ChếI độ
gián đoạn.
đặc tính cơ của hệ CL - Đ mềm hơn các đặc tính cơ của hệ F - Đ bởi thành phần
sụt áp- AUK

hiệnbình
tượng
mạchở giữa
cácgián
vanđoạn
bán dẫn
Giá trịdotrung
củachuyến
dòng điện
chế độ
viết gây
trongra.hệKhi
đơngóc
vị
điều khiển
biến thiênp trong
p a0+*
ị /Ị, vùng 0 < a< 7ĩl 2 bọ biến đối làm việc1ở chế độ
I*đ=
Ỷ
~
2
j^[cosa0
+ cos(or„+/l)]
sina0-sin(a0+/l)Ị
chỉnh lưu, động cơ có thế làm việc
ở chế độ +động
cơ nếu sđđ E còn dương và
chế độ hãm ngược nếu sđđ E đổi chiều.
- Hệ thống không thể làm việc ổn định ở vùng dòng điện gián đoạn nếu

không -ápKhi
dụng
phương
pháp vùng
tự’ động
điềua <
chỉnh
đặcvàbiệt
( vítính
dụ chất
hệ điều
tăngcác
gốc
điều khiển
7ĩ! 2<
amax
tải có
thế
chỉnh
thích
nghi
chang
hạn).
năng đế quay ngược chiều động cơ thì cả Sđđ Ed và E đều đối dấu. Neu Sđđ
động cơ lớn hơn giá trị trung bình của sđđ của bộ BĐ thì dòng điện phần ứng
- Trong thực tế tính toán hệ CL - Đ chỉ cần xác định biên giới vùng dòng
vẫn chảy theo chiều cũ, động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh, dưới tác dụng
điện liên tục và vùng dòng điện gián đoạn. Trạng thái biên liên tục là trạng thái
của sđđ động cơ mà
2 các van Thyristor sẽ dẫn dngf trong thời gian nửa chu kì âm

của điện áp lưới. Góc pha của dòng điện xoay chiều trở nên lớn hơn /r/ 2 bộ
mà góc dân Ả= — và góc chuyên mạch // = 0. Biên giới này được xác định bởi
íVr
V

- Trongđó:


Đồ án môn học
£ bit— E/Ư2đm
I blt !• ÍUeL/U2m
p Số pha chỉnh
lưu.
Việc tăng số xung p kéo theo tăng tốc độ phức tạp của mạch lực và mạch
điều khiển chỉnh lưu, còn khi tăng điện cảm lọc L kéo theo làm xấu quá trình
quá độ và làm tăng trọng lượng, kích thước của hệ thống.
2.3.3
Đặc điểm của hệ T - Đ.
- Ưu điểm:

+ ưu điểm nổi bật của hệ T - Đ là độ tác động nhanh, cao, không gây ồn
và dễ tự động hoádo các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất cao, điều đó
rất thuận lợi cho việc thiết lập các hệ tống tự động điều chỉnh nhiều vòng để
nâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và các đặc tính động của hệ thống .
- Nhựơc điểm:
+ Do các van bán dẫn có tính phi tuyến dạng điện áp chỉnh lưu ra có biên
độ và ở các truyền động có công suất lớn làm xấu dạng điện áp của nguồn và
lưới xoay chiều hệ số công suất cos#? của hệ nói chung là thấp.
3. Kết luận chung.
Với những ưu - nhược điểm của mình, hệ T - Đ là hệ truyền động điện

phù hợp nhất với đặc điếm công nghệ của MBG 7210. Vì MBG 7210 có công
suất lớn (75 KW ), mà hệ F - Đ thì chỉ dùng cho những hệ có công suất vừa và

Chương 3


Đồ án môn học
THIÊT KÊ Sơ ĐỜ NGUYÊN LY
3.1 Thiết kế mạch động lực
3.1.1

Lựa chọn mạch chỉnh lưu

Do yêu cầu truyền động bàn của máy bào giường là truyền động đảo
chiều với tần số cao, mô men khởi động lớn, quá trình quá độ chiếm đáng kế
trong quá trình làm việc. Đe thoả mãn được yêu cầu đó cũng như yêu cầu cụ thể
của đề tài ta có một số sơ đồ như sau
- Sơ đồ chỉnh lun hình tia 3 pha mắc song song ngược
- Sơ đồ chỉnh lưu hình cầu 3 pha mắc song song ngược

Đe chọn được sơ đồ chỉnh lưu hợp lý cho mạch động lực, ta phải xét đến
từng ưu nhược điểm của từng sơ đồ chỉnh lưu trên.
- Sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha mắc song song ngược: có số van ít, cho

dòng qua van vừa phải, có sụt áp và tổn thất trên van ít hơn mạch chỉnh lưu hình
cầu .
+ Nhược điếm: dạng điện áp đầu ra xấu, chỉ áp dụng cho những động cơ
có công suất vừa và nhỏ
- Sơ đồ chỉnh lưu hình cầu 3 pha mắc song song ngược: có ưu điểm là

A
B
c

*__rrrrrv^
g.
___
rYYYYY-o

- Nguyên lý hoạt động của mạch câu 3 pha:


Đồ án môn học
Xét trường hợp Ldx =00 dòng tải liên tục :
+ Từ Cớt = 0 -»cot = v0 và xừcot = v0 -»Cởt = v6 hai van T4và T5
cùng dẫn dòng
u d = uc — uA = ƯCA, iTX = 0, iT2 = 0, iTĨ = 0, iT4 = id = ỉd,iT5 =

id

= Id, iT6= 0,
t/,1 = uAC = t/,2 5 Ơ7-3 = uBC ’ UT4 = u7-5 = 0, UT(l = uAB
+ Từ Cừt = v0 —» cot = V, và từ cot = v6 —> ũ)t = v0 hai van
và T6cùng dẫn

T5

dong ưd = £/c — £/# = ƯCB, iTX = /7-2 = *7-3 = *r4 = 0,
iT5 = iro = id=
Id

’ UTX = ,
UT2 — UBC, £/7-3 — £/gC, £/7-4 — £/g4, £/7-5 — £/7-5 — 0
+ Từ = Vị -^Củt = v2 và sau cot = v2. Hai van TI và T6 cùng dẫn dòng
ưd — UA — ưB — ưAB , lTị — ld — Id , lTỊ — lT2 — ÌTÌ — IT4 —

0

,lT6 ~ld~ Id ’ UTX — 0 ,
UT2 — ưBC , ƯTÌ — ưBA , ƯT5 — UCA , UT() — 0 ,
+ Từ (út = v2 -> coí = v3 . Hai van TI và T2 cùng dẫn dòng:
ud — ưA — uc — ưAc ,
— 17-6 —

0 7 ^Vl —

/7-] — lT2 —ld — ìrd 5^7-3 — Ij-4 — ^7-5
uT2

—0,

ơr3 — ưBA , £/7-4 — ƯCA , £/7-5 — ƯCA , ơr6 — ơcg
+ Từ Củt = v2^cờt = v4. Hai van T2 và T3 cùng dẫn dòng:
ud — uB — ưc — uBC,
Id,

1TX — 0, Ij2 — 1TỈ — Id —

1T4 — 1T5 — 1TỐ — 0, UTX — ưAB,

UT2 — UTỈ — 0, uT4 — UCA,

£/7-5 — UT6 — UCB


Đồ án môn học

3.1.2

Lựa chọn phương án đảo chiều

Do chỉnh lưu Thyristor dẫn dòng theo một chiều và chỉ điều khiến được
khi mở, khóa theo điện áp lưới. Nên T- Đ thực hiện điều chỉnh khó khăn và
phức tạp. Điều khiến hệ T- Đ đảo chiều yêu cầu an toàn kĩ thuật cao. Đe làm
được điều đó ta có hai phương pháp điều khiến sau:


Đồ án môn học
- Giữ nguyên /ư và đảo chiêu /kt: không thích hợp với máy bào giường vì

thời gian điều chỉnh lâu, thời gian quá độ lớn. Khi đảo chiều dòng /ư lớn sinh ra
tia lửa điện trên chổi than và vành góp làm giảm tuổi thọ của máy điện.
- Giữ nguyên /kt và đổi chiều quay phần ứng với phương pháp này có một

số phương án đảo chiều sau:
+ Đảo chiều phần ứng bằng công tắc tơ chuyển mạch: quá trình điều
chỉnh lâu, tần số thấp. Do sử dụng công tắc tơ nên sinh ra hồ quang .
+ Đảo chiều phần ứng bằng hai sơ đồ chỉnh lưu đấu song song ngược.
Đảo chiều với tần số cao, phù hợp với máy bào giường công suất lớn, thời gian
quá độ do đảo chiều nhỏ.
Qua phân tích các phương pháp đảo chiều, đế phù hợp với yêu cầu của

máy bào giường ta chọn phương án dùng hai sơ đồ chỉnh lưu mắc song song
ngược
3.1.3
Phương án điều chỉnh tốc độ
Giả thiết:
ộ = <Ị>dm
=
const
R - const

0= (k0JmY

- Nhận xét:
+ Khi điện áp giảm thì Mnm.ỉnm của động cơ giảm và tốc độ động cơ cũng
giảm ứng với một phụ tải nhất định nên phương pháp này điều chỉnh trơn tôc độ
và hạn chế dòng khởi động.


Đồ án môn học
+ Vì từ thông của động cơ được giữ không đôi nên /?động cơ cũng không
đối. Tốc độ không tải lý tưởng còn tùy thuộc vào giá trị điện áp UM của hệ
thống đồng thời p= const. Do đó có thể nói phương pháp này là triệt đế.
Mc,m

Cử
max

^Omax \p\
K,
CO.,

\Á
^Omin
+ Dải điều chỉnh
^OmaxỊlỊ
D=

3.1.4

Ị
Mjm

---------------km-\
Phương pháp ổn định tốc độ

- Đế phù hợp với yêu cầu của máy bào giường ta dùng phản hồi âm tốc độ


Đồ án môn học

K

CB3
UC
B2
CB4


Đồ án môn học
Sơ đồ gồm :
- Nguồn áp 3 pha được cung cấp cho máy biến áp 3 pha nhằm mục đích

tạo ra nguồn điện áp thích họp cho bộ biến đối
- Máy biến áp nguồn nối Y/Yo có nhiệm vụ: cách ly giữa lưới điện và

xoay
chiều và động lực mạch chỉnh lưu.
+ Hạn chế quá áp từ bên ngoài truyền vào bộ biến đối
- TI -ỉ- TI2 làm nhiệm vụ chỉnh lưu
- TI -ỉ- T6 cung cấp điện áp cho động cơ quay thuận.
- T7 -ỉ- TI2 cung cấp điện áp cho động cơ quay ngược.
- R, c là trở và tụ điện dùng để bảo vệ cho Thyristor không bị đánh thủng

trong quá trình quá độ.
CB1, CB2 là các quận khang cân bằng
3.2 Thiết kế mạch điều khiển
-

3.2.1

Mạch phát xung

3.2.1.1

Chọn phương pháp phát xung

Để cho các van của bộ biến đối mở tại điểm mong muốn ta cần có mạch
phát xung điều khiến đưa đến mở các Thyristor tại các thời điếm yêu cầu như:
biên độ, tần số, công suất và thời gian tồn tại đế mở chắc chắn các van với mọi
tải mà sơ đồ gặp phải khi làm việc. Có 3 phương pháp phát xung được sử dụng:
a. Phưong pháp điều khiển theo pha ngang:

- Ưu điếm : có mạch phát xung đơn giản
- Nhược điếm: góc mở a hẹp, rất nhạy với sự thay đối của điện áp nguồn,