Nghiên cứu điều khiển tốc độ động cơ bằng ly hợp điện từ ứng dụng cho máy kéo sợi PP

Chơng 1
Tổng quan về công nghệ kéo sợi PP
1.1 Giới thiệu vài nét về ngành công nghiệp nhựa.
Trong mọi ngành sản xuất hiện nay, các công nghệ tiên tiến, các dây
chuyền thiết bị hiện đại đã và đang thâm nhập vào nớc ta, với chính sách
mở cửa của Đảng và nhà nớc chắc chắn nền kỹ nghệ tiên tiến của thế giới
ngày càng thâm nhập nhanh vào Việt Nam. Tác dụng của công nghệ mới
của những dây chuyền, thiết bị hiện đại đã góp phần tích cực thúc đẩy sự
nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc.
Các máy hiện đại trong mọi lĩnh vực, đa phần hoạt động nhờ điện năng
thông qua các thiết bị chuyển đổi điện năng thành cơ năng, nhiệt năng.
Việc điều khiển các quá trình chuyển đổi này trong các máy với các mục
đích khác nhau cũng ngày càng đa dạng và phức tạp. Trong các máy đợc đa
vào nớc ta có nhiều máy móc để sản xuất vào ngành nhựa.
Cùng với sự phát triển về công nghệ hoá chất, hợp chất hữu cơ cao phân
tử, ngành nhựa đã giúp trong cuộc sống hàng ngày của con ngời nhiều ứng
dụng trong các ngành công nghiệp, y tế, quân sự.
- Những u điểm của đồ nhựa:
+ Các đồ dùng bằng nhựa bền, dẻo và nhẹ so với các đồ dùng khác
nh: sắt, đồng, nhôm, gỗ.
+ Dễ chế tạo vì nó đợc ép vào khuôn định hình sẵn, sau đó để nguội
và tháo ra là hoàn thành một sản phẩm về nhựa, thời gian chế tạo
ngắn.
+ Giá thành của vật dụng bằng nhựa rẻ hơn nhiều so với giá thành
của các vật dụng chất liệu khác. Với sự phát triển của ngành khai
thác dầu mỏ sẽ là một nguồn nguyên liệu dồi dào của nhựa.
+ Các sản phẩm về nhựa sau khi không sử dụng đợc nữa thì có thể
thu gom để tái chế.


+ Có thể kéo thành sợi để dệt thành manh làm các loại túi bao gói.

Nhựa PP hoặc PE, hoặc là manh đợc tráng thêm một lớp nhựa nữa để
làm thành các tấm bạt che phủ cho các công cụ, công trình các quân
khí trong quân đội.
- Một số loại nhựa thờng dùng trong thực tế:
+ Nhựa PP: Poly propylen: H5300, H510, P4005, F305
Loại nhựa này ở nhiệt độ thờng ở trạng thái rắn, màu trong khi nhiệt
độ tăng thì hoá dẻo, hoá lỏng.


Đợc dùng để kéo thành sợi hoặc để tráng các loại bạt, tráng giữa

lớp giấy và manh PP của bao bì xi măng hiện nay.


Đợc dùng để thổi màng, ép các chi tiết hoặc vật dụng dùng trong

công nghiệp và đời sống hàng ngày.


Loại nhựa này đợc nhập từ ngoài vào Việt Nam: Nhựa của tập

đoàn HUYNDAI-Hàn Quốc.
+ Nhựa PE: Polyetylen
Loại nhựa này cũng có những tính chất gần giống nh nhựa PP
+ Ngoài ra còn có các nhựa: HDPE, PA (Để chế tạo các chi tiết của
máy móc)
-

Các loại phụ gia dùng trong công nghệ kéo sợi:

+ Tai cal:
Tai cal có tác dụng làm cho sợi đợc kéo ra xốp hơn, tăng độ bền của sợi,
chịu đợc sự huỷ hoại của môi trờng.
Tỷ lệ pha trộn của Taical chỉ chiếm 2%.
+ Phụ gia màu:
Tuỳ theo yêu cầu về màu của sợi kéo ra mà ngời ta có tỷ lệ pha trộn màu
khác nhau.
Các loại màu thờng dùng: màu xanh, màu vàng, màu đỏ
1.2 Nguyên lý làm việc và dây chuyền công nghệ


- Sản xuất sợi nhựa dẹp cũng giống nh đặc điểm và phơng pháp kéo sợi
kim loại nóng. Sợi nhựa sau khi kéo nóng, tác dụng của kéo nóng là sắp xếp
mối liên kết mối phân tử lớn thành trật tự. Những mối liên kết cao phân tử
nhựa từ dạng hỗn loạn gấp khúc sắp xếp lại có trật tự theo chiều dài của sợi.
Do định hớng đợc phân tử tăng cờng sự hấp thụ giữa các phân tử cờng độ
của sợi tăng tỷ lệ giãn giảm.
- Xu hớng kéo dài yêu cầu ở nhiệt độ độ thủy tinh hóa trở lên, nhiệt độ
dính chảy trở xuống. ở phạm vi này kéo bất kỳ về phía nào sẽ kéo đợc bội
số dự định, sau đó nhanh chóng làm nguội dới nhiệt độ thủy tinh hóa và giữ
lại ở tổ chức đó.
- Máy gồm máy đùn nhựa, lới thanh nhanh, đầu đùn, thùng nớc làm
nguội, dao chẻ sợi để kéo, tủ điện để gia nhiệt, hai lô nhiệt quấn sợi và bộ
phận hút phế liệu.
- Dây chuyên công nghệ gồm: Nhựa qua vitme trộn cắt đùn ép ra miệng
khuôn qua thùng nớc làm lạnh thành màng mỏng, cắt xẻ thành sợi tăng
nhiệt kéo giãn, tăng nhiệt thu lại định hình, đợc sợi dẹp theo yêu cầu.
1.3. Các thông số kỹ thuật.
- Máy đùn nhựa: S1-65x28CY
- Đờng kính vít me: 900

- Chiều dài vit me: 1820
Khả năng sản xuất
- Nhựa PP: 80kg/h
- Nhựa HDPE: 80kg/h
- Sản lợng: 500 550 tấn/năm
Quy cách sợi.
- Rộng: 1,8-1,3mm
- Dày:

0.03-0,08mm


- Độ sợi: 800-1000demien
- Cờng độ: >3,5g/ demien
- Độ giãn > 16%
- Tốc độ ra sợi: 80-100m/p
- Bội số kéo: 4-9 lần
- Tổng công suất: 134 kw

1.4.Thiết bị máy kéo sợi PP
Máy này gồm các cụm hợp thành (Hình 1.1), các hệ thống nếu lắp ráp
không đồng bộ hoặc bị nhầm vị trí thì máy không vận hành bình thờng
đợc. Cho nên trớc khi sử dụng phải hiểu cấu tạo của máy nguyên lý làm
việc, cách tháo lắp điều chỉnh, sửa chữa thì mới phát huy đợc hiệu quả,
năng xuất và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
1.4.1 Máy đùn nhựa.
Phần máy đùn nhựa có 3 phần chính.
a. Thân đùn.
Thân đùn là phần để luyện nhựa ở trạng thái hạt rắn hay trạng thái
dẻo, lỏng và đẩy ra miệng đùn nhờ có vitme

Hệ truyền động cho vitme là một động cơ xoay chiều 3 pha roto lồng
sóc có điều khiển tốc độ bằng ly hợp điện từ và hộp số hệ bánh răng.
b. Lới lọc.
Máy đùn nhựa có kèm theo bộ phận lới lọc thay nhanh kiểu tay gạt
để tiện cho việc thay nhanh trong khi đang sản xuất, giảm thời gian
dừng máy, giảm cờng độ lao động. Cơ cấu máy này phỏng theo máy tiên
tiến của nớc ngoài, nghiên cứu vật liệu, công nghệ an toàn, chắc chắn
không rò rỉ vật liệu.


Lới lọc thay nhanh khi xuất xởng đã đợc điều chỉnh khe hở lắp ghép

Hình 1.1 Sơ đồ máy kéo sợi PP

4. Bộ phận kéo sợi .

2.Bộ Phận kéo màng .
3.Bàn nhiệt dãn sợi .

1.Máy đùn nhựa

4

3

2

1

ngời sử dụng không phải điều chỉnh. Lới lọc tốt nhất là dùng loại đã chế

tạo sẵn chỉ việc đặt vào máy hãm của máy là đợc, đẩy tay gạt vào vị
trí là đợc.


Khi thay lới lọc, trớc hết hạ tốc dộ kéo sợi rồi dừng máy chính (máy
đùn) kéo tay gạt ra trong khoảng 2 đến 10 giây là xong. Trong thời gian
này không phải dừng kéo sợi do thay lới, giảm cờng độ lao động, nâng
cao hiệu xuất sản xuất.
c. Miệng đùn.
Là một loại ống kiểu hình mắc áo đùn ra khe nhỏ, tốt.
Bộ phận gia nhiệt của đầu đùi bằng tấm nhiệt nhôm đúc công suất 9kw
chia làm ba đoạn để khống chế nhiệt độ( trên đồng hồ nhiệt cũng có ba
khu vực tơng ứng với ba khoang: khoang nhiệt 6, khoang nhiệt 7,
khoang nhiệt 8) để tiện điều chỉnh nhiệt độ màng hớng ngang. Chiều
rộng miệng đùn ra là 850mm
1.4.2. Bộ phận kéo màng.
a. Thùng nớc làm nguội màng kéo.
Để thỏa mãn với đặc điểm sản xuất lớn, tốc độ kéo sợi, tốc độ cao dùng
thùng nớc làm lạnh có dung tích lớn, miệng thùng có chỗ nớc tràn để nớc đợc lu động làm nguội màng đùn ra. Còn nớc vào đợc cho từ dới lên và có
van để điều chỉnh lợng nớc vào. Để cố gắng đạt đợc độ kết tinh thấp. Nếu
nh làm nguội ở dới nhiệt độ thủy tinh hóa thì càng tốt. Do điều kiện nhiệt
độ môi trờng nên phải điều chỉnh van nớc làm nguội. Quả lô trong trong
thùng nớc có thể điều chỉnh lên xuống để điều chỉnh vị trí dãn xuống của
màng ở miệng khuôn. ở thùng nớc lạnh có gạt nớc, ống hút nớc, khử hết nớc bám trên màng mỏng. Đồng thời có 2 quả lô kéo. Để đảm bảo sự cân
bằng lực giữa hai quả lô kéo và quả lô kéo bớc đầu , tỷ lệ tốc độ thấp (3%).
Truyền động của quả lô trong thùng nớc, thông qua truyền động của xích
của quả lô kéo bớc đầu.
Để tăng chiều rộng của màng, giảm góc co của màng đồng thời đạt đợc
yêu cầu làm nguội màng đồng đều, thờng để miệng đùn màng cách mặt nớc

từ 15 đến 20mm là đợc. Điều chỉnh bằng bulông dới chân thùng nớc. Trong
bể nớc có lắp ống cao su để điều chỉnh mực nớc.
b. Dao chẻ sợi- kéo sợi bớc đầu.
Kéo sợi bớc đầu do trục lô bằng, cơ cấu chẻ sợi và 3 quả lô hợp thành.
Dùng quả lô có đờng kính lớn tăng ma sát kéo vận hành ổn định, quả lô
bằng lắp ở phía trớc dao cắt chẻ. Có thể xoay góc độ để điều chỉnh màng
mỏng. Giảm độ nhăn của màng.
ở phần này hệ truyền động dùng động cơ xoay chiều 3 pha điều khiển
tốc độ bằng ly hợp điện từ (4kw) truyền tốc độ tới các trục bằng hộp số và
xích. Độ căng chùng của xích vừa phải. Vận hành một thời gian phải điều
chỉnh độ căng của xích.
Phía trên quả lô thứ 3 có quả lô bằng cao su đợc điều khiển bằng van
hơi đỡ hai đầu chùng tâm với quả lô bằng. Điều chỉnh bằng bulông tròn
ngang ( Những bulông này trớc khi lắp đặt đã đợc chỉnh ) điều chỉnh độ
thẳng với quả lô bằng, bulông trên dới của tấm kéo. Để hớng ngang không
có khe hở, ở cạnh quả lô cao su có lắp trang bị phòng hộ để tránh xẩy ra tai
nạn trong sản xuất.
1.4.3- Bàn gia nhiệt dãn sợi.
Bộ phận gia nhiệt dùng tấm thép không gỉ có độ dày 15mm, có độ ổn
định nhiệt tốt hiệu suất tỏa nhiệt cao, chiều dài 2200mm phù hợp với yêu
cầu kéo sợi PE mật độ cao, tốc độ cao.
Phơng thức gia nhiệt dùng bộ nhiệt hồng ngoại từ xa, công suất là
16,2kw, công suất mỗi tấm là 1,8kw x 9 tấm khống chế 3 đoạn nhiệt độ báo
nhiệt, nhiệt độ trên dây đồng XMT-1301
Lắp đặt tấm nhiệt dùng kiểu tháo rời khi bất kỳ chỗ nào có sự cố ( báo
trên đồng hồ có thể thay nhanh không phải dừng máy).
1.4.4 Bộ phận kéo sợi.

Cụm này gồm 5 quả lô truyền động do mô tơ điều tốc điện từ (7.5kw)
và hộp số truyền động đến các trục bằng xích. Phơng thức truyền động
giống nh kéo lần đầu.
Thu hồi định hình bằng 2 quả lô nhiệt là quả lô 3 và quả lô 4. Phơng
thức gia nhiệt kiểu gián tiếp, nhiệt độ đều, dễ sữa chữa, công suất nhiệt mỗi
quả lô là 7,2kw do 3 thỏi nhiệt điện 2,4kw hợp thành đấu bằng dây dẫn chịu
nhiệt, đảm bảo cách nhiệt tốt.
Quả lô thứ 5 là quả lô làm nguội có ống đa nớc vào ra để làm nguội lô.
Giữa quả lô 4 và quả lô 5 có lắp bộ phận khử từ tránh bị nhiễm từ khi kéo
tốc độ cao nâng cao chất lợng in nhãn trên bao. Công tắc của cơ cấu khử
tĩnh điện lắp tay trong bảng điều khiển điện trên máy. Đợi sau khi kéo sợi
bình thờng ấn nút khử từ để cho bộ phận khử từ hoạt động.
Trên trục quả lô số 1 và quả lô số 5 là trục lô bằng cao su, kết cấu và
điều chỉnh giống nh trên trục quả lô số 3 của lần kéo đầu.
1.4.5. Giàn máy thu sợi.
Giàn máy thu sợi gồm 114 máy thu sợi (không thể hiện trên sơ đồ)
gồm 144 màng thu sợi riêng lẻ mỗi máy gồm một động cơ xoay chiều 1 pha
có điều chỉnh tốc độ bằng bảng điện tử dùng Triac, có chiết áp đặt trên máy
để điều chỉnh tốc độ quấn để cho phù hợp với tốc độ của sợi kéo ra.
Trên mỗi máy có thiết kế các công tắc hành trình tác động khi sợi quá
căng hay quả sợi khi đã đạt đờng kính theo yêu cầu đặt ra. Các sự tác động
này đợc thể hiện qua các đèn báo đặt ngay trên máy.
Tốc độ quấn và tốc độ rải sợi đợc tính toán một cách hợp lý để sợi
không bị rối đầu hoặc không bị lợn xoắn sóng.
Để máy chạy đợc êm và quấn sợi đợc đều thì các chuyển động của
máy đều đợc truyền chuyển động bằng các đai răng nhựa và đai thang cao
su.
1.4.6. Các thiết bị phụ trợ máy kéo sợi PP.

Đối với máy kéo sợi ngoài các thiết bị chính đã giới thiệu ở phần trên.
Để dây chuyền kéo sợi đợc hoàn hảo và hoạt động đợc yêu cầu phải có
thêm các thiết bị phụ trợ sau.
a. Bộ phận thu nghiền phế liệu.
Màng mỏng sau khi đựơc xẻ cắt thành sợi, hai mép của màng mỏng đựơc
thu vào máy nghiền, nghiền xong đợc quạt gió quạt vào thùng đựng phế
liệu. Ta có thể tận dụng phế liệu theo tỷ lệ phần trăm phù hợp để trộn với
nguyên liệu chính tiếp tục sử dụng nâng cao hiệu quả kinh tế.
b. Bộ phận thu hút sợi bỏ.
Do yêu cầu công nghệ, khi kéo sợi ra để cuốn vào ống suốt không thể
cuốn hết tất cả lên ống suốt ngay. Trớc hết phải hút vào thùng lới sau đó
mới cuốn từng sợi vào suốt.
Bảo đảm sản xuất an toàn văn minh.
c. Máy trộn nhựa.
- Máy trộn nhựa dùng để trộn nhựa trớc khi đa vào chạy máy nhằm
mục đích:
+ Trong quá trình trộn do ma sát giữa các hạt nhựa với nhau, giữa các
hạt nhựa với cách quay và thành máy làm hạt nhựa đợc nóng lên, nhựa
đợc sấy khô. Tuy nhiên nếu thời gian trộn quá lớn sẽ làm cho nhựa phát
nóng quá nhiệt độ cho phép sẽ làm cho nhựa keo lại thành cục to.
+ Trộn nhựa để các hạt nhựa đợc trộn đều với các phụ gia đợc pha trộn
theo yêu cầu kỹ thuật.
Ngoài ra còn có máy nén khí, các bình lọc dầu, lọc nớc có trong khí nén,
máy bơm nớc làm nguội.
Máy kéo sợi tuy có nhiều bộ phận, thiết bị khác nhau. Nhng đối với hệ
truyền động thì hệ truyền động của nhóm máy đợc chia thành 3 hệ thống
độc lập:
Máy đùn nhựa.
Bộ phận kéo lần đầu.

Bộ phận kéo thu qua nhiệt hai lần.
Các bộ phận trên đều do các động cơ xoay chiều 3 pha rôto lồng sóc
điều tốc bằng ly hợp điện từ đảm nhiệm riêng.
1.4.7. Thiết bị điện của máy kéo sợi PP.
a. Số liệu của các thiết bị điện.
- Điều kiện làm việc:
+ ở độ cao : dới 1000m so với mặt nớc biển.
+ Nhiệt độ : từ -30oC đến +40oC
+ Độ ẩm : 85%
- Các thông số chủ yếu của các thiết bị điện.
1. Nguồn điện vào : là điện 3 pha 4 dây -380V 50Hz
2. Điện áp của mạch điều khiển :220V
3. Công suất của động cơ dị bộ điều tốc điện từ : 48,5kw gồm:
+ Máy đùn nhựa : 37kw
+ Kéo lần 1 :

4kw

+ Kéo lần 2 :

7.5kw

4. Công suất động cơ quạt.
+ Làm nguội máy : 0,72kw
+ Nghiền hút phế liệu : 2,2 kw
+ Thổi nớc trên mặt màng mỏng : 1,5kw
5. Công suất của động cơ máy nghiền : 3kw
6. Tổng công suất nhiệt điện :

37kw

7. Công suất nhiệt điện của bàn giãn sợi : 16,2kw
8. Công suất gia nhiệt của quả lô nhiệt : 14,4kw
Dung lợng toàn bộ của máy : 134,52kw
b. Các số liệu về công nghệ:


Căn cứ vào yêu cầu sản phẩm của sợi để xác định điều kiện gia công.
Máy này đùn ra tấm phẳng rộng 800mm (Miệng khuôn cách mặt nớc
15mm) Tính toán số lỡi dao:
Số lỡi dao =

Chiều rộng lớn nhất của tấm
Chiều rộng khởi phẩm của sợi

Tính toán chiều rộng sợi dẹp.
W1 = (WS + 0,6) [1-

46,5 + 2,25.SR
100

]

Trong đó : W1 : Chiều rộng sợi dẹp (thành phẩm)
WS : Chiều rộng khởi phẩm
SR : Tỷ số kéo dãn.
Trớc khi tiến hành thao tác thực tế hoặc vì dừng máy các bộ phận gia
nhiệt nguội xuống bằng nhiệt độ môi trờng. Các thiết bị kéo sợi đều

phải gia nhiệt từ 1 đến 2 giờ giữ nhiệt trong một giờ. Trong đó gia
nhiệt ở khoang 4 và khoang 5 phải giữ trong hai giờ.
Nếu điều kiện gia công có thay đổi thì tiến hành khống chế và điều
chỉnh nhiệt độ trong quá trình gia nhiệt các bộ phận ( nhiệt độ của
các khoang nhiệt)
Sau đây là nhiệt độ (0C) của các khoang máy đùn, bàn kéo giản, quả
lô kéo.

Chỉ
Tên

số

Thân nhiệt

Nhiệt đầu đùn

Bàn dãn sợi

Quả lô
kéo
1 2

2
3
4
5
6
7
8

1
2
3
chảy 1
Nhựa PP M13 190 210 210 210 230 220 220 220 140 140 130 140 140
Nhựa PE M10.9 160 180 180 190 190 200 200 200 120 120 115 120 125
d. Nguyên lý thao tác điện.


Phần điện của máy chia làm hai đơn nguyên. Đó là:
+ Đơn nguyên máy đùn nhựa.
+ Đơn nguyên máy kéo sợi.
Nguồn điện 3 pha đấu vào tủ điện riêng ( đấu vào máy đùn nhựa)
Thao tác: Trớc tiên ấn nút nguồn điện chung để cấp điện cho máy, các tấm
gia nhiệt. Trên phần kéo sợi có các hộp điều khiển và thông qua hộp điều
khiển để mở công tắc và gia nhiệt cho bàn nhiệt, quả lô nhiệt và kiểm tra
tình trạng của chúng bằng các đồng hồ Ampe.
Sau khi đạt đến nhiệt độ công nghệ có thể mở công tắc của động cơ
máy chính trên hộp điều khiển khiến cho hai động cơ điều tốc điện từ đồng
thời khởi động. Sau đó tiến hành điều chỉnh tốc độ. Trong bộ phận điều
khiển này có một núm điều chỉnh gọi là bộ phận thao tác điều chỉnh đồng
bộ. Đợi đồng hồ báo tỷ lệ kéo giãn xong có thể thao tác muốn điều khiển
này để điều chỉnh tốc độ kéo nhanh chậm.
Sau khi ấn các nút ấn khởi động các động cơ quạt hút nơc, động cơ hút
sợi bỏ, bộ khử từ tĩnh điện.
Trên các hộp điều khiển có các nút ấn dừng máy khẩn cấp. Khi có sự cố
chỉ cần ấn nút khẩn cấp là toàn bộ máy dừng tránh đợc sự cố xảy ra cho
ngời và thiết bị.
1.5 Tóm tắt về yêu cầu công nghệ và thiết bị .
Trên đây em đã giới thiệu về công nghệ dây chuyền kéo sợi PP. Nói chung

công nghệ kéo sợi có nhiều kiểu, nhiều dạng khác nhau và yêu cầu sản
phẩm sợi kéo ra cũng khác nhau nhng có một yêu cầu cơ bản nhất của sợi
kéo ra đó là.
+ Độ đồng đều : Phải có độ rộng bằng nhau cũng nh độ dày của sợi không
có đoạn dày, đoạn mỏng.
+ Khả năng chịu kéo: Phải đảm bảo đợc độ bền của sợi theo yêu cầu kỹ
thuật đặt ra.


+ Máy phải kéo ra đợc sợi có chiều rộng và độ dày theo yêu cầu. Muốn
đạt đợc các yêu cầu cơ bản của sản phẩm sợi kéo ra ở trên thì thiết bị máy
móc là một phần không thể thiếu đựơc trong công nghệ sản xuất nó đợc chi
phối bởi các bộ phận sau:
+ Về nhiệt:
Nhiệt độ ở các khoang của máy đùn, bàn kéo dãn, quả lô ổn định sợi phải
thích hợp.
Một phần rất quan trọng về thiết bị máy móc đó là : điều chỉnh tốc độ
đùn, tốc độ kéo của các cụm lô.
*.Yêu cầu về tốc độ điều chỉnh của máy:
. Phải điều chỉnh đợc tốc độ vô cấp ( điều chỉnh trơn)
- Điều chỉnh tốc độ phải ổn định
Vì vậy để đáp ứng đợc công nghệ sản phẩm ra. Trong quyển đồ án này em
tập trung vào phần quan trọng của thiết bị là thiết kế bộ điều khiển tốc độ
cho động cơ.
Phơng pháp điều chỉnh ở đây là dùng động cơ xoay chiều 3 pha rôto
lồng sóc điều khiển tốc độ bằng ly hợp điện từ.
Phần thiết kế bộ điều khiển tốc độ đợc giới thiệu ở các phần sau. Do
khối lợng lớn và thời gian có hạn. Mặt khác ba bộ điều khiển tơng tự nhau (
đều điều khiển tốc độ bằng ly hợp điện từ). Cho nên em chỉ giới thiệu và
thiết kế bộ điều khiển tốc độ cho cụm ba lô (Bộ phận kéo màng).

1.6 Trang thiết bị bộ phận kéo màng cụm ba Rulô.
1.Đặc điểm công nghệ.
Nhựa sau khi đợc đùn ra từ miệng đùn đợc luồn qua bể nớc rồi đa
màng lên theo hớng thẳng đứng để thổi nớc bám trên màng đó đợc đa qua
giá dao chẻ sợi. Để màng đợc căng đều và đa qua dao chẻ sợi thì quả lô trớc
và sau nó đợc đồng tốc bằng xích với độ trợt khoảng 3%. Màng sau khi đợc
chẻ luồn qua ba lô kéo có đờng kính bằng nhau đợc quay cùng một tốc độ


( Hình 1.2.). ở đây các quả lô đợc truyền động với nhau bằng xích với tỷ số
truyền 1:1. Và tất cả đợc truyền động bằng một động cơ thông qua hộp số
bánh răng trục vít.
Để đảm bảo sợi sau khi ra khỏi cụm ba lô đợc đồng đều phải giữ đợc
ổn định tốc độ của các lô kéo luôn luôn không đổi.

Hình 1.2: Bộ phận kéo màng cụm ba Rulô.
2. Yêu cầu truyền động
Yêu cầu cơ bản của truyền đồng bộ phận kéo màng cụm ba Rulo phải
đảm bảo đợc lực căng của sợi nhất định trong suốt quá trình làm việc là:
T=Const.
Do đó vận tốc cũng phải không đổi.
V = 2.R. = Const
Trong đó : R là bán kính của các Rulô là không đổi.
Vậy muốn v= Const thì = Const
Nếu không ổn định và quá trình khởi động xảy ra đột ngột ra xung
lực lớn, gây lực căng đột ngột sẽ làm cho màng bị dãn không đều gây đứt
sợi.
Để đáp ứng đợc yêu cầu trên thì:

+ Động cơ sử dụng phải đảm bảo đợc sự ổn định về tốc độ sử dụng
khâu phản hồi tốc độ, tín hiệu từ máy phát tốc độ đa về điều khiển rồi so
sánh với tín hiệu đặt sau đó đợc đa vào điều khiển động cơ.
+ Phải điều chỉnh đợc mọi cấp tốc độ ( điều chỉnh trơn): Từ =0 đến
max. Vận hành tin cậy có độ bền cao.
Nh vậy muốn điều chỉnh tốc độ kéo của các Rulô thì ta điều chỉnh tốc
độ của động cơ truyền động. Đó là đối tợng điều chỉnh em muốn giới thiệu
trong quyển đồ án này.

CHƯƠNG 2.
Chọn động cơ truyền động.
2.1 Động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ.
2.1.1- Ưu điểm.
Các máy điện xoay chiều ba pha không đồng bộ có rôto quay khác với
tốc độ quay của từ trờng quay (vì vậy đợc gọi là động cơ không đồng bộ).
Loại máy này đợc dùng chủ yếu làm động cơ điện.
Ưu điểm của động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ.
- Có kết cấu đơn giản.
- Dễ chế tạo.
- Vận hành an toàn.
- Sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lới điện xoay chiều ba pha.
- Dải công suất rộng từ 0,1 kw đến hàng trăm kw.


- Cùng với sự phát triển của công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và
kỹ thuật điện tử tin học, động cơ không đồng bộ ngày càng đợc khai
thác các u điểm của mình.
Từ những u điểm trên đây ta chọn động cơ điện xoay chiều ba pha
không đồng bộ để truyền động cho dây chuyển sản xuất sợi nhựa.

2.1.2- Cấu tạo và nguyên lý làm việc.
Cấu tạo: Hình 2.1 .

A
X

B
Y
C
Z
Hình 2.1- Cấu tạo động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ.

Cấu tạo: Gồm 2 phần chính.
+ Stato:Phần cảm.
Gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại trên có phay rãnh để đặt các
cuộn dây 3 pha của động cơ lệch nhau 120 0 trong không gian.


+ Rôto:
Là các tấm thép kỹ thuật điện ghép lại có phay rãnh để đặt các thanh
dẫn, ở hai đầu thành dẫn đợc hàn với hai vách ngăn mạch. Loại rôto này gọi
là loại rôto lồng sóc.
Nếu thay các thanh dẫn bằng các cuộn dây quấn, các đầu dây đợc đa
ra ngoài bằng vòng trợt và chổi than thì loại rôto này đợc gọi là rôto dây
quấn.
Nguyên lý làm việc.
Khi cho dòng điện xoay chiều ba pha vào cuộn dây của Stato thì từ trờng tổng hợp do ba cuộn dây tạo ra là một từ trờng quay với tốc độ của từ
trờng quay(tốc độ đồng bộ).
N0 =

60 f 1
(V/P)
P

p- là số đối cực của động cơ.
f1 là tần số của lới điện.
Từ trờng quay này sẽ quét lên thanh dẫn (hay cuộn dây) làm xuất hiện
một suất điện động cảm ứng trên thanh dẫn hay cuộn dây.
Bởi vì các thanh dẫn đợc nối kín mạch(cuộn dây đợc khép kín ở mạch
ngoài) cho nên sẽ có dòng điện chạy trong các thanh dẫn (hay cuộn dây
rôto) có chiều xác định theo quy tắc bàn tay phải. Từ trờng quay lại tác
dụng vào chính cuộn dây cảm ứng này một lực có chiều xác định theo quy
tắc bàn tay trái tạo ra một mômen quay làm quay rôto theo chiều quay của
từ trờng.
Tốc độ quay của rôto luôn nhỏ hơn tốc độ quay của từ trờng quay. Nếu
rôto quay tốc độ bằng tốc độ của từ trờng quay thì từ trờng sẽ không quét
qua các thanh dẫn(hay cuộn dây) nữa nên không có dòng điện cảm ứng nên
momen quay cũng không còn. Khi đó do mômen cản lồng trục sẽ quay


chậm lại hơn từ trờng quay và các thanh dẫn (hay cuộn dây) lại bị từ trờng
quét qua dây điện cảm ứng lại xuất hiện và do đó có mômen quay làm cho
rôto tiếp tục quay nhng với tốc độ luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trờng quay.
Tốc độ không đồng bộ n1 của rôto nhỏ hơn tốc độ đồng bộ n0 chút ít và
sự sai lệch này đợc đánh giá qua một đại lợng gọi là độ trợt S
S=

n0 n1
n0

ở chế độ động cơ độ trợt S có giá trị 0 S1.

2.1.3_ Mô tả toán học của động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ.
Đối với động cơ xoay chiều ba pha ta coi ba pha của động cơ là đối
xứng, đợc cấp bởi nguồn xoay chiều hình sin ba pha đối xứng và mạch từ
động cơ không bão hoà thì có thể xem xét động cơ qua sơ đồ thay thế
(hình2.2). Đó là sơ đồ điện 1 pha phía Stato với đại lợng điện ở mạch rôto
đã quy đổi về Stato.

I 2
I1

X

R1

1

~U1p
h

I0

Xm
Rm

X 2
R2
S

Hình 2.2- Sơ đồ thay thế một pha của động cơ không đồng bộ.


Khi cuộn dây Stato đợc cấp điện với điện áp định mức U1phđm trên
một pha mà giữ yên rôto (không quay) thì mỗi pha của cuộn dây rôto sẽ
xuất hiện một suất điện động E2phđm theo nguyên lý của máy biến áp.
Hệ số quy đổi suất điện động là:
KE =

U 1 phdm
E1 phdm

Từ đó có hệ số quy đổi dòng điện:
KI =

1
KE

Hệ số quy đổi trở kháng:
KR = KX =

KE
= K2E
KI

Với các hệ số quy đổi này, các đại lợng ở mạch rôto có thể quy đổi về
mạch Stato theo cách sau :
Dòng điện : I2 = KI .I2
Điện kháng : X 2 = KX .X2

Điện trở : R 2 = KR . R2
Các ký hiệu khác trên hình 2.2
I0 __Dòng điện từ hoá của động cơ .
Rm , Xm _ Điện trở điện kháng của mạch hoá .
I1 _ Dòng điện cuộn dây stato
R1 , X1 Điện trở kháng của cuộn dây stato .
Dòng điên quy đổi về stato có thể quy đổi từ sơ đồ:


I 2=


U 1 ph
( R1 +

R2 '
) + (X1 + X 2 ')2
S

Khi động cơ hoạt động , công suất điện từ P 12 từ stato chuyển sang
rô to thành công suất cơ Pcơ đa ra trên trục động cơ và công suất nhiệt P2
đốt nóng cuôn dây.
P12 = Pcơ +P2
Nếu bỏ qua tổn thất phụ thì có thể coi mômen điện từ Mđt của động cơ
bằng mômen cơ Mcơ ta có
M=

P2
S 0

0 là tốc độ không tải của động cơ
Công suất nhiệt trong cuộn dây ba pha
P2 = 3 R2 I22
Mômen động cơ sinh ra đợc tính
3U 21 ph R '2 2
R '
S0 [( R1 + 2 ) 2 + X 2 mn ]
S

M=

Điện kháng ngắn mạch Xnm = X1 + X2
Từ phơng trìnhtrênS ta biểu diễn bằng đồ thị
0

0
th

=f(M)
K

Sth

M

1
0

Mmm
(Mđm)

th
(Mmax
)


Hình 2.3- Đặc tính cơ của đồng cơ không đồng bộ.
Đờng đặc tính cơ có điểm cực trị gọi là điểm tới hạn K tại điểm đó có :
Mth =

3U 21 ph
20 ( R1 + R1 + X
2

2

nm

)


ảnh hởng của các tham số điện đối với đặc tính cơ của động cơ:
+ Thay đổi điện áp U1ph
Điện áp U1ph đặt vào Stato động cơ chỉ có thể thay đổi về phía giảm khi
U1ph giảm thì mômen tới hạn sẽ giảm rất nhanh theo bình phơng của
U1ph , còn tốc độ đồng bộ 0 và độ trợt tới hạn Sth không thay đổi. Do đó đặc
tính cơ giảm, độ ổn định tốc độ kém đi.
+ Tần số của nguồn điện cấp ( f1 )
Khi thay đổi tần số f1 thì tốc độ đồng bộ 0 sẽ thay đổi, đồng thời X1,X2
cũng thay đổi (X=2 fL) kéo theo cả sự thay đổi độ trợt tới hạn Sth và

mômen tới hạn Mth .
Khi tần số nguồn (f1) giảm độ trợt và mômen tới hạn đều tăng nhng mômen
tới hạn tăng nhanh hơn. Do vậy độ cứng của đặc tính cơ tăng lên.
+ Thay đổi điện trở Rôto (R2)
Trờng hợp này chỉ có đối với động cơ Rôto dây quấn. Việc thay đổi điện
trở Rôto chỉ có thể thay đổi về phía tăng. Khi tăng R2 thì độ trợt tới hạn
tăng lên còn tốc độ không tải 0 và mômen tới hạn giữ nguyên. Điện trở
Rôto càng tăng thì đặc tính càng dốc.

Chơng 3
phơng pháp điều chỉnh tốc độ
động cơ không đồng bộ Xoay chiều 3 pha
3.1. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ
Động cơ điện xoay chiều đợc dùng rất phổ biến trong một dải công
suất rộng vì có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành, nguồn điện sẵn (lới điện). Tuy nhiên trong các hệ cần điều chỉnh tốc độ đặc biệt với dải điều
chỉnh rộng thì động cơ xoay chiều đợc sử dụng ít hơn động cơ một chiều vì
còn gặp nhiều khó khăn.
Gần đây nhờ sự phát triển của kỹ thuật điện tử bán dẫn, việc điều
chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều không đồng bộ đã có nhiều khả năng tốt
hơn.
Sau đây là một số phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều ba
pha không đồng bộ.
3.2. Một số phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều 3
pha không đồng bộ.


- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch phần
ứng (Rôto)
- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch phần cảm
(Stato)

- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số của nguồn xoay chiều.
- Điều chỉnh tốc độ bằng ly hợp điện từ.
3.2.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch
phần ứng (Rôto)
Phơng pháp này chỉ sử dụng đối với động cơ có Rôto dây quấn và đợc
ứng dụng rất rộng rãi do tính đơn giản của phơng pháp.
Sơ đồ nguyên lý và các đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phần ứng nh
(Hình 3.1)

3



0

TN

Đ

Rp1
Rp2
Rp

0

Mc

Rp1 < Rp2
Mth

Hình 3.1: Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ
bằng phơng pháp thay đổi điện trở ở mạch phần ứng (rôto)

M


Nhận xét:
*. Phơng pháp này chỉ cho điều chỉnh tốc độ dới tốc độ định mức *.
Tốc độ càng giảm đặc tính cơ càng mềm, tốc độ động cơ càng kém ổn định
trớc sự lên xuống của mô men tải.
*. Dải điều chỉnh phụ thuộc trị số mô men tải. Mô men tải càng nhỏ, dải
điều chỉnh càng hẹp.
*. Khi điều chỉnh lâu ( tốc độ nhỏ) thì độ trợt động cơ càng tăng và tổn
hao năng lợng khi điều chỉnh càng lớn.
*. Phơng pháp này có thể điều chỉnh trơn nhờ biến trở, nhng do dòng
điện phần ứng lớn nên thờng đợc điều chỉnh theo cấp.
3.2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch phần
cảm (Stato)
Thực hiện phơng pháp này với điều kiện giữ tần số không đổi. Điện áp
cấp cho động cơ lấy từ một bộ biến đổi điện áp xoay chiều. Bộ biến đổi
điện áp xoay chiều có thể là một máy biến áp tự ngẫu hoặc một bộ biến đổi
điện áp bán dẫn.
Hình 3.2 trình bày sơ đồ nối dây và các đặc tính cơ khi thay đổi điện
áp phần cảm.

3


U 2

BĐĐA
0

u2

u1

Uđm (Rp=0)
)

u1

Uđm

Đ
u2

(Rp0)

Rp 0
M


Hình 3.2.Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng phơng pháp
thay đổi điện áp đặt vào phần cảm (stato)

Nhận xét:
*. Thay đổi điện áp chỉ thực hiện đợc về phía giảm dới giá trị định mức
nên kéo theo mô men tới hạn giảm nhanh theo bình phơng của điện áp.
*. Đặc tính tự nhiên của động cơ không đồng bộ thờng có độ trợt tới hạn

nhỏ nên phơng pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách giảm điện áp thờng đợc
thực hiện cùng với việc tăng điện trở phụ ở mạch Rôto để tăng độ trợt tới
hạn do đó tăng đợc dải điều chỉnh lớn hơn.

*. Khi điện áp đặt vào động cơ giảm, mô men tới hạn của các đặc tính cơ
giảm, trong khi tốc độ không tải lý tởng (hay tốc độ đồng bộ) giữ nguyên
nên khi giảm tốc độ thì độ cứng đặc tính cơ giảm, độ ổn định tốc độ kém đi.
3.2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số của nguồn xoay
chiều
Các bộ biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này
thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác.
Dòng điện xoay chiều trong công nghiệp có tần số 50Hz (hoặc 60Hz)
nên các bộ biến tần dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều 50Hz (hoặc
60Hz) thành dòng điện tần số khác.