Thiết kế hệ truyền động ăn dao máy mài 3A130 dùng hệ T-Đ

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1.: Hình dáng chung của máy mài ………………………………………….....7
Hình 1.2. Sơ đồ gia công chi tiết trên máy mài………………………………………...8
Hình 1.3. sơ đồ nguyên lý máy mài tròn 3A130……………………………………...14
Hình 2.1. Sơ đồ khối hệ truyền động T- Đ……………………………………….......16
Hình 2.2. Đặc tính cơ hệ truyền động T - Đ……………………………………..........17
Hình 2.3. Sơ đồ chỉnh lưu hai nũa chu kỳ với biến áp trung tính…………………......19
Hình 2.4. Giản đồ dòng điện và điện áp……………………………………………....19
Hình 2.5. Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển đối xứng……………………………20
Hình 2.6. Giản đồ thời gian với điện áp……………………………………………....21
Hình 2.7. Sơ đồ mạch động lực……………………………………………………….22
Hình 2.8. Sơ đồ kết cấu lõi thép máy biến áp ………………………………………...25
Hình 2.9.Sơ đồ bảo vệ quá điện áp…………………………………………………....29
Hình 2.10. Mạch R-C bảo vệ điện áp từ lưới………………………………………....29
Hình 3.1. nguyên lý điều khiển chỉnh lưu…………………………………………….31
Hình 3.2. Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển…………………………………………….32
Hình 3.3 khâu đồng bộ hóa phát xung răng cưa………………………………………34
Hình 3.4. Sơ đồ khâu so sánh…………………………………………………………35
Hình 3.5. Giản đồ điện áp……………………………………………………………..36
Hình 3.6 khâu khuếch đại và truyền xung…………………………………………….37
Hình 3.7 Sơ đồ mạch phát xung điều khiển…………………………………………..39
Hình 3.8 hình chiếu lõi biến áp xung………………………………………………....41
Hình 3.9. : Sơ đồ nguyên lý nguồn nuôi là đồng pha………………………………....44
Hình 3.10. Đặc tính máy xúc………………………………………………………….47
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 1- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
Hình 3.11. . Sơ đồ khâu tổng hợp mạch vòng âm tốc độ……………………………..47
Hình 3.12. Sơ đồ khâu phản hồi âm dòng có ngắt…………………………………….49
Hình 4.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động…………………………………….....54

Hình 5.1. Sơ đồ thay thế mạch chỉnh lưu điều khiển…………………………………58
Hình 5.2. Sơ đồ cấu trúc khâu chỉnh lưu……………………………………………..59
Hình 5.3 Sơ đồ thay thế động cơ điện một chiều……………………..………………59
Hình 5.4. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống khi chưa hiệu chỉnh……………...…………...62
Hình 6.1. Đặc tính cơ của hệ ….……………………………………………………...68
Hình 7.1. Sơ đồ cấu trúc………………………………………………………………73
Hình 7.2. Sơ đồ cấu trúc bộ biến đổi…………………………………………………74
Hình 7-3: Kết quả mô phỏng bộ biến đổi .....................................................................74
Hình 7.4. Sơ đồ cấu trúc động cơ điện một ………………………………………….74
Hình 7-5: Kết quả mô phỏng động cơ điện một chiều..................................................75
Hình 7.6. Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện……………………………………..75
Hình 7.7: Kết quả mô phỏng mạch vòng dòng điện khi khâu ngắt chưa tác động.......76
Hình 7.8: Kết quả mô phỏng mạch vòng dòng điện khi khâu ngắt tác động................76
Hình 7.9. Sơ đồ cấu trúc khâu phản hồi tốc độ.............................................................76
Hình 7.10. Kết quả mô phỏng của khâu phản hồi tôc độ..............................................77
Hình 7.11. Kết quả mô phỏng của khâu phản hồi tôc độ..............................................78
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 2- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp

MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG I - GIỚI THIỆU VỀ MÁY MÀI TRÒN 3A130.…………………...…..7
I. Đặc điểm công nghệ……………………………………………………………..7
II. Các đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện của máy mài ..……….....7
1. Truyền động chính………………………………………………………………9
2. Truyền động ăn dao…………………………………………………….……...10
3. Truyền động phụ……………………………………………………………...10
III. Máy mài 3A 130……………………………..……………………………….....10
1. Giới thiết bị điện của máy…………………………………………..……........11

2. Nguyên lý làm việc của sơ đồ…………………………………………………11
3. Liên động và bảo vệ…………………………………………...………………13
4.Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống truyền động khuếch đại từ - động cơ…..13
CHƯƠNG II - THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG...... …………….15
I. Giới thiệu phương án truyền động dùng hệ T - Đ ……………………..…..15
1. Nguyên lý điều chỉnh tôc độ hệ T - Đ…………………………………………16
2. Đặc tính cơ…………………………………………………………………….16
3. Đánh giá chất lượng hệ thống T - Đ…………………………………………...18
II. Tính chọn mạch động lực…………………………………………………….18
1. Lựa chọn sơ đồ mạch động lực………………………………………………..18
2. Lựa chọn phương án mạch lực và tính chọn các thiết bị cho mạch lực……….21
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN.......................31
I. Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển………………………………………….31
1. Yêu cầu của mạch phát xung điều khiển............................................................31
2. Cấu trúc mạch điều khiển theo pha đứng……………………………………...32
3. Nguyên lý làm việc…………………………………………………………….33
II. Thiết kế mạch phát xung điều khiển
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 3- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
1. Mạch đồng bộ hoá và phát xung răng cưa…………………………………….33
2.Khâu so sánh……………………………………………………………………35
3 . Khâu tạo xung………………………………………………………………...36
III. Tính toán các thông số của mạch điều khiển……………………………….40
1. Tính biến áp xung………………………………………………………………42
2. Tính tầng khuếch đại cuối cùng...........................................................................42
3. Tính chọn tầng so sánh........................................................................................43
4. Chọn khâu đồng pha ..........................................................................................44
5. Tính chọn máy biến áp nguồn nuôi và đồng pha……………………………….45
6. Tính toán thiết kế mạch vòng tự động điều chỉnh.............................................45

7. Tính hệ số khuếch đại của bộ biến đổi…………………………………………51
8. Tính hệ số khuếch đại trung gian……………………………………………….52
CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ
TRUYỀN ĐỘNG…………………………………………………………………….53
I. Xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ truyền động …………………………………...53
1. Giới thiệu sơ đồ:……………………………………………………………….53
2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống…………………………………………………54
II. Nguyên lý làm việc của hệ thống……………………………………………...56
1. Nguyên lý khởi động………………………………………………………….56
2. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ………………………………………………….56
3. Nguyên lý ổn định tốc độ……………………………………………………..58
CHƯƠNG V : XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CÂU TRÚC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG………...59
I. Đặt vấn đề……………………………………………………………………….59
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 lập…. ………………………..60
3. Bộ khuếch đại tỷ lệ và máy phát tốc…………………………………………..62
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 4- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
4. Xây dựng sơ đồ cấu trúc……………………………………………………….62
CHƯƠNG VI : XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG………...67
I. Xây dựng đặc tính tĩnh......................................................................................67
1. Đặc tính cao nhất………………………………………………………………..67
2. Đặc tính thấp nhât……………………………………………………………….68
2. Kiểm tra chất lượng tĩnh………………………………………………………...69
II. Xét tính ổn định của hệ thống……...………………………………………...70
1. Tiêu chuẩn ổn định đại số………………...………………………………….…70
2 Xét tính ổn định……………………………………………... ……………...…71
CHƯƠNG VII : Mô phỏng hệ thống và chạy trên phần mềm Matlab…………...72

I. Giới thiệu phần mền simulink…………………………………………………72
II. Hàm truyền của các khâu
1. Hàm truyền của khâu phản hồi tốc độ…………………………………….…...72
2 Hàm truyền của khâu phản hồi dòng điện…………………... ……………..…72
3. Hàm truyền bộ biến đổi …………………………………………………….....73
4. Đặc tính động……………………………………………………………….…73
III. Mô phỏng hệ thống………………………………………………………...….73
1. Mô phỏng bộ biến đổi…………………………………………………..…….73
2. Mô phỏng động cơ điện……………………………………………………….74
3. Mô phỏng hoạt động mạch vòng dòng điện…………………………………..75
4. Mô phỏng khâu phản hồi tôc độ của hệ thống………………………………..75
Kết luận……………………………………………………………………………....77
Tài liệu tham khảo.......................................................................................................78
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 5- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
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 Tốt nghiệp 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. Thiết kế mạch lực hệ truyền động.

3. Thiết kế mạch phát xung điều khiển.
4. Xây dựng và thuyết minh sơ đồ nguyên lý hệ truyên động
5. Xây dựng sơ đồ cấu trúc của hệ truyền động.
6. Xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống.
7. Mô phỏng hệ thống và chạy trên phần mềm Matlab. .
Với sự nhiệt tình giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn “ Vũ Anh Tuấn “ và các thầy cô
tổ bộ môn, thầy giáo hướng dẫn và nỗ lục của bản thân em đã hoàn thành đề tài đồ án tốt
nghiệp 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!
Sinh viên thực hiện


Nguyễn Đức Vinh
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 6- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
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.
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)
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 7- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp

Hình 1.2: Sơ đồ gia công chi tiết trên máy mài
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
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 8- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
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.
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.
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 9- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp

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 )
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
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 10- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
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
.
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 11- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
- 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.
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 12- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
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.
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.
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 13- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
Hình 1.3 : sơ đồ nguyên lý máy mài tròn 3A130
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 14- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

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
Đ1
Thủy
Lực
Chạy
Bơm
Chạy
ụ mài
Đ2
Dầu
Đ5
Bơm
nước
Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
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
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 15- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
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.
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.
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 16- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
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 :
Hình 2.2 : Đặc tính cơ hệ truyền động T - Đ
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 17- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
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.
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 nữa chu kỳ có biến áp trung tính
Sơ đồ mạch điện :
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 18- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
Hình 2.3: Sơ đồ chỉnh lưu hai nữa 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
Hình 2.4: Giản đồ dòng điện và điện áp
Ưu, ngược 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.
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 19- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

R
L
L
L
L
Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
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:
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 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
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 20- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

U2
T1 T2
T3 T4
R L
Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
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 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.
Sơ đồ động lực
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 21- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
Hình 2.7. Sơ đồ mạch động lực
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 22- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

T1 T2
T3 T4
D0
Rh
CK
ÐC
KC
KC
Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
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

==
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
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 23- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

T1 T2
T3 T4
R L
U1
E
U2
Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp

( )
VU
d
220
max
=
,
( )
VUU
d 2max
.9,0=
,
( )
V
U
U
d
244
9,0
max
2
==

( )
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
=
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 24- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Khoa Điện : Trường ĐHSPKT Vinh Đồ Án : Tốt Nghiệp
Chọn trụ chữ nhật với các kích thước :
2

55,2.2. aaabyQ
T
===
Mô hình lõi thép:
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)
GVHD: Vũ Anh Tuấn - 25- SVTH: Nguyễn Đức Vinh

Y H
C
a
b