Đồ án tốt nghiệp trang bị điện cho máy bào giường

Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

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 hoá. Hai yếu tố sau cho phép đơn giản kết
cấu của phần cơ khí của máy sản xuất, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng
kỹ thuật của quá trình sản xuất và giảm nhẹ cường độ lao động.
Việc tăng năng suất của 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 là
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 một máy là
một bài toán khó.
Môn học “Trang bị điện” đề cập đến phần điện của các máy gia công kim
loại là những chủ yếu và quan trọng trong công nghiệp nặng của nền kinh tế quốc
dân.
Ở mỗi loại máy thì có đặc điểm làm việc phương pháp xác định phụ tải
công suất động cơ truyền động cho máy và các đặc điểm, yêu cầu đối với hệ thống
trang bị điện, điện tử của máy, các khâu điển hình và cơ sở điều khiển riêng biệt.
Đối với em là một sinh viên khoa điện sau khi học tập và nghiên cứu về
môn trang bị điện, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy cùng với nội dung yêu cầu
của môn học và nội dung đề tài đã được giao. Em rất mong được sự giúp đỡ của
các thầy cô giáo trong khoa điện cũng như giáo viên của trường ĐHSP kỹ thuật
để cho em hoàn thành tốt đồ án môn học Trang bị điện.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện:

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

1


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

Mục lục
Nội dung
Trang
Chương1. Tổng quan về máy bào giường
3
1- Giới thiệu chung về máy bào giường
2
Các chuyện động cơ bản của máy bào gường
3
3
Phụ tại của truyền động chính
5
Chương 2. Tính chọn công suất động cơ cho truyền động trục
7
chính máy bào gường
A
Chọn và kiểm nghiệm công suất động cơ
7
Phương pháp chọn công suất động cơ truyền động chính của máy
13
1
bào giường
2

Tính chọn va kiểm nghiệm công suất động cơ
17
Chương 3.Phân tích lựa chọn phương án truyền động
18
I
Khái niệm chung
18
1
Nội dung phương án
2
Ý nghĩa của viêc lựa chọn
II
Các phương án truyền động
19
1
Hệ truyền động máy phát -Động cơ: (F-D)
2
Hệ truyền động tiristo-Động cơ (T-Đ)
23
III
Chọn phương án truyền động
IV
Chọ sơ bộ mạch động lực
24
1
Các sơ đồ nối dây của bộ chỉnh lưu có điều khiển
25
2
Nguyên lý làm việc của BBĐ xoay chiều - một chiều
26

3
Dòng điện chỉnh lưu trên phụ tải một chiều
29
4
Đảo chiều trong hệ thống T-Đ
31
Chương 4 Tính chọn mạch lực và hệ thống điều khiển
33
A
Tính chọn mạch lực
33
4.1 Tính chọn bộ biến đổi
35
4.2 Tính chọn THỶISTOR
37
4.3 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu
37
4.4 Thiêt kế cuộn kháng lọc
43
4.5 Tính chọn các thiết bị bảo vệ
46
B
Tính chọn thiết bị mạch điều khiển
50
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ MÁY BÀO GIƯỜNG
ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

2


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

1. Giới thiệu chung về máy bào giường.
Máy bào giường là máy có thể gia công các chi tiết lớn, chiều dài bàn có thể
từ 1,5 ÷ 12m. Tuỳ thuộc vào chiều dài bàn máy và lực kéo có thể phân máy bào
giường thành ba loại:
- Máy cỡ nhỏ: chiều dài bàn Lb < 3m, lực kéo Fk = 30 ÷ 50 kN;
- Máy cỡ trung bình: Lb = 4 ÷ 5m, Fk = 50 ÷ 70 kN;
- Máy cỡ nặng: Lb > 5m, Fk > 70 kN.

3

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

3


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

Hình 1: Hình dạng bên ngoài máy bào giường.
1- Chi tiết cần gia công.
2- Bàn máy.
3- Dao cắt.

4- Bàn dao.

5- Xà ngang.
6- Trụ máy.
7- Thân máy.
8- Hộp điều khiển.

2. Các chuyển động cơ bản của máy bào giường.
a) Chuyển động chính.
- Chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn máy gọi là chuyển động chính. Trong
quá trình làm việc, bàn máy di chuyển qua lại theo các chu kỳ lặp đi lặp lại. Mỗi chu
kỳ gồm 2 hành trình thuận và ngược. Ở hành trình thuận, máy thực hiện gia công
chi tiết, gọi là hành trình cắt gọt. Ở hành trình ngược, bàn máy chạy về vị trí ban
đầu, không thực hiện cắt gọt, nên gọi là hành trình không tải.
- Đặc điểm của chuyển động chính máy bào giường là đảo chiều với tần số
lớn. Phạm vi điều chỉnh tốc độ di chuyển bàn máy nằm trong dải rộng và ổn định
trong suốt quá trình gia công chi tiết (đặc tính cơ cứng).
- Quá trình quá độ chiếm tỉ lệ đáng kể trong chu kỳ làm việc, chiều dài bàn
máy càng lớn thì quá trình quá độ ảnh hưởng càng lớn. Để thấy rõ, ta xét đồ thị tốc
độ bàn máy như sau:

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

4


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

Hình 2: Đồ thị tốc độ của bàn máy bào giường.
Đây là dạng đồ thị thường gặp, trong thực tế còn có nhiều dạng khác đơn
giản hoặc phức tạp hơn. Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và được tăng
tốc đến tốc độ Vo = 5 ÷ 15m/ph (tốc độ vào dao) trong khoảng thời gian t 1. Sau khi
chạy ổn định với tốc độ Vo trong khoảng thời gian t2 thì dao cắt vào chi tiết (dao cắt
vào chi tiết ở tốc độ thấp để tránh sứt dao hoặc hư hỏng chi tiết). Bàn máy tiếp tục
chạy với tốc độ ổn định Vo cho đến hết thời gian t 3 thì lại tăng tốc đến tốc độ v th (tốc
độ cắt gọt). Trong thời gian t5 bàn máy chuyển động với tốc độ V th và thực hiện gia
công chi tiết. Gần hết hành trình thuận, bàn máy sơ bộ giảm tốc đến tốc độ v o, dao
được đưa ra khỏi chi tiết khi tốc độ bàn là V o. Sau đó bàn máy đảo chiều sang hành
trình ngược đến tốc độ Vng, thực hiện hành trình không tải, đưa bàn máy về vị trí ban
đầu. Gần hết hành trình ngược bàn máy giảm tốc độ sơ bộ đến v 0, đảo chiều sang
hành trình thuận, thực hiện một chu kỳ khác. Bàn dao được di chuyển bắt đầu từ
thời điểm bàn máy từ hành trình ngược sang hành trình thuận và kết thúc di chuyển
trước khi dao cắt vào chi tiết.
Tốc độ hành trình thuận được xác định tương ứng bởi chế độ cắt; thường
Vth= 5 ÷ (75 ÷ 120) m/ph; tốc độ gia công lớn nhất có thể đạt V max = (75 ÷ 120)
m/ph. Để tăng năng suất của máy, tốc độ hành trình ngược thường chọn lớn hơn tốc
độ hành trình thuận; Vng = k.Vth (thường k = 2 ÷ 3).
Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thời
gian:

Trong đó:
TCK: thời gian của một chu kì làm việc của bàn máy, [s];
tth: thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình thuận, [s];
tng: thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình ngược, [s];
Giả sử tốc độ của bàn máy lúc tăng và giảm tốc độ là không đổi thì:

Trong đó: Lth, Lng: chiều dài hành trình của bàn máy ứng với tốc độ ổn định Vth , Vng
ở hành trình thuận, ngược;

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

5


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

Lg.th, Lh.th: chiều dài hành trình bàn máy trong quá trình tăng tốc (gia tốc) và
quá trình giảm tốc (hãm) ở hành trình thuận;
Lg.ng, Lh.ng: chiều dài hành trình bàn máy trong quá trình tăng tốc (gia tốc) và
quá trình giảm tốc (hãm) ở hành trình ngược;
Vth , Vng: tốc độ hành trình thuận, ngược của bàn máy.
Thay tth (1 - 2) và tng(1 - 3) vào (1 - 1) ta có:

Trong đó:
L = Lth + Lg.th + Lh.th = Lng + Lg.th + Lh..ng : là chiều dài hành trình của bàn máy;
k =. Vth/Vng: là tỷ số giữa tốc độ hành trình ngược và hành trình thuận;
tđc: thời gian đảo chiều của bàn máy.
Từ (1 - 4) ta thấy: khi đã chọn tốc độ cắt V th thì năng suất của máy phụ thuộc
vào hệ số k và thời gian đảo chiều t đc. Khi tăng k thì năng suất của máy tăng, nhưng
khi k > 3 thì năng suất của máy tăng không đáng kể vì lúc đó thời gian đảo chiều t đc
lại tăng. Nếu chiều dài bàn Lb > 3m thì tđc ít ảnh hưởng đến năng suất máy mà chủ
yếu là k. Khi Lb bé, nhất là khi tốc độ thuận lớn V th = (75 ÷ 120) m/ph thì tđc ảnh
hưởng nhiều đến năng suất. Vì vậy một trong các điều cần chú ý khi thiết kế truyền
động chính máy bào giường là phấn đấu giảm thời gian quá trình quá độ.
b) Chuyển động ăn dao.
Dịch chuyển của bàn dao sau mỗi một hành trình kép của chuyển động chính

là chuyển động ăn dao. Cứ sau khi kết thúc 1 hành trình ngược thì bàn dao lại dịch
chuyển theo chiều ngang 1 khoảng gọi là lượng ăn dao.
Truyền động ăn dao làm việc có tính chất chu kỳ, trong mỗi hành trình kép
làm việc một lần (từ thời điểm đảo chiều từ hành trình ngược sang hành trình thuận,
và kết thúc trước khi dao cắt vào chi tiết).
Phạm vi điều chỉnh lượng ăn dao là D = (100 ÷ 200)/1. Lượng ăn dao cực đại
có thể đạt tới (80 ÷ 100) mm/hành trình kép.
Cơ cấu ăn dao làm việc với tần số lớn (có thể đạt tới 1000 lần/giờ).
Hệ thống di chuyển đầu dao cần phải đảm bảo theo hai chiều ở cả chế độ di
chuyển làm việc và di chuyển nhanh.
Truyền động ăn dao có thể thực hiện bằng nhiều hệ thống: cơ khí, điện khí,
thuỷ lực, khí nén v.v. Nhưng thông thường sử dụng rộng rãi hệ thống điện cơ: động
cơ điện và hệ thống trục vít - êcu hoặc bánh răng - thanh răng.
Lượng ăn dao trong một hành trình kép khi truyền động bằng hệ trục vít –
êcu được tính như sau:
S = ωtv.t.T
SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

6


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

Và đối với hệ truyền động bánh răng – thanh răng:
S = ωbr.z.t.T
Trong đó:
ωtv ,ωbr - tốc độ góc của trục vít, bánh răng, 1/s;
z - số răng của bánh răng;

t - bước răng của trục vít hoặc thanh răng, mm;
T - thời gian làm việc của trục vít hoặc thanh răng, s.
Từ biểu thức trên ta thấy: đề chỉnh lượng ăn giao s bằng cách thay đổi thời
gian có thể sử dụng nguyên tắc hành trình (dùng các công tắc hành trình) hoặc
nguyên tắc thời gian (dùng các rơle thời gian). Các nguyên tắc này đơn giản nhưng
năng suất máy thường bị hạn chế. Lí do là lượng ăn giao lớn, thời gian làm việc
phải dài, nghĩa là thời gian đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngược
phải dài, mà trường hợp này không cho phép.
Để thay đổi tốc độ trục làm việc, ta có thể 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 thể giữ được thời gian làm việc của
truyền động như nhau với các lượng ăn giao khác nhau.
c) Các chuyển động phụ:
Chuyển động phụ là di chuyển nhanh của xà máy, bàn dao, nâng dầu dao
trong hành trình không tải.
Thực vậy, ngoài chuyển động chính và chuyển động ăn dao máy bào giường
còn có nhiều chuyển động khác như :
- Chuyển động chạy nhanh bàn giao, xà máy.
- Chuyển động nâng đầu dao trong hành trình ngược.
- Các chuyển động hút (gạt), phoi, bơm dầu, quạt mát v.v.
- Thông thường các chuyển động này được thực hiện bởi động cơ KĐB
~ 3 pha và nam châm điện v.v.
3. Phụ tải của truyền động chính.
Phụ tải của truyền động chính (truyền động bàn máy) được xác định bởi lực
kéo tổng. Nó là tổng của hai thành phần lực cắt và lực ma sát:
Fk = FZ + Fms

(1 - 5)

Trong đó: Fz – lực cắt, [N];

Fms – thành phần lực ma sát, [N].
a) Ở chế độ làm việc (hành trình thuận) lực ma sát được xác định bằng công
thức sau:
Lực ma sát : Fms= µ [ F y + g ( mb + mct ) ]

(1 - 6)

Hay Fms= µ ( Fy + Gct + Gb )
Trong đó :

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

7


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

µ : là hệ số ma sát giữa bàn máy và gờ trươt (0,05 - 0,08).

Fy: Thành phần thẳng đứng của lực cắt (Fy = 0,4Fz) (N).
Gct: Trọng lượng của chi tiết

(N).

Gb: Trọng lượng của bàn máy

(N).

Lực cắt : Fz=9,81*CF*txF*SyF*Vn

(1 - 7).

( Các hệ số cF,xF,yF,n được tra ở bảng )
Lực kéo tổng được xác định như công thức (1 - 5).
b) Ở chế độ không tải (hành trình ngược) do thành phần lực cắt bằng không
nên lực ma sát bằng:
Fz= 0l; Fms= µ ( Gct + Gb )

(1 - 8).

Khi đó lực kéo tổng hợp là: Fk=Fms= µ ( Gct + Gb )

(1 - 9).

Quá trình bào chi tiết ở máy bào giường được tiến hành với công suất gần
như không đổi P=const. Nghĩa là lực cắt lớn ứng với tốc độ nhỏ và ngược lại. Tuy
nhiên ở những máy cở nặng thì đồ thị phụ tải có sơ đồ dạng.

Hình 3. Đồ thị phụ tải của truyền độngchính máy bào giường
+ Ở vùng 0+ Ở vùng Vng
SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

8


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

Jct

CHƯƠNG II
TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO TRUYỀN ĐỘNG TRỤC
CHÍNH MÁY BÀO GIƯỜNG
A. CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ.
Việc chọn đúng công suất động cơ truyền động là hết sức quan trọng kể cả
về kỹ thuật cũng như về kinh tế. Nếu chọn công suất có động cơ lớn hơn công suất
yêu cầu thì động cơ luôn làm việc ở chế độ non tải làm cho hiệu suất và hệ số
công suất thấp, vốn đầu tư lớn v.v nên có hiệu quả kinh tế thấp. Nếu chọn động cơ
có công suất nhỏ hơn công suất yêu cầu thì động cơ luôn làm việc trong tình trạng
quá tải nên làm giảm tuổi thọ của động cơ, không đảm bảo năng suất cần thiết, chi
phí vận hành tăng do phải sữa chữa và thay thế nhiều nên hiệu quả kinh tế cũng
thấp. Vì vậy việc chọn đúng công suất cho động cơ truyền động sẽ đáp ứng được
các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật cũng như năng suất của máy.
1. PHƯƠNG PHÁP CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG
CHÍNH CỦA MÁY BÀO GIƯỜNG.
Đặc điểm của truyền động chính của máy bào giường là tần số đảo chiều
lớn, mômen khởi động và hãm lớn. Quá trình quá độ chiếm tỷ lệ lớn trong quá
trình làm việc. Chiều dài hành trình của bàn máy càng giảm thì tỷ lệ quá độ càng
tăng.
Vì vậy khi chọn công suất động cơ truyền động chính cho máy bào giường
ta cần phải xem xét đến cả phụ tải tĩnh và phụ tải động.
Các bước chọn công suất động cơ.
1.1. Tập hợp số liệu ban đầu:

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

9


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

- Các chế độ cắt điển hình trên máy, ứng với mỗi chế độ thì chỉ có một
thông số cắt nhất định: V, Fz khi cắt với tốc độ cắt Vth = (6-20) m/ph thì lực cắt là
cực đại và là hằng số (F z = Fmax = const). Khi cắt với tốc độ cắt V th > 20 m/ph thì
lực cắt giảm và công suất cắt là hằng số.
- Trong hành trình ngược để tăng năng suất máy thì phải thiết kế để cho
Vng = (2 ÷ 3).Vth m/ph.
- Trọng lượng của bàn máy và chi tiết gia công Gb+Gct (N).
- Bán kính quy đổi lực cắt về trục động cơ ρ =

V
(m).
ω

(1 - 10).

- Hiệu suất định mức của cơ cấu: η .
- Hệ số ma sát giữa bàn máy và gờ trượt: µ .
- Chiều dài hành trình bàn Lb (m).
- Mômen quán tính của các bộ phận chuyển động (kể cả chi tiết) (Nm).
- Hệ số truyền động điện và phương pháp điều chỉnh tốc độ: Hệ truyền
động sử dụng trong hệ truyền động chính của máy bào giường thường là hệ F-Đ
hoặc hệ thống T-Đ điều chỉnh tốc độ 1 vùng hoặc 2 vùng.

1.2. Chọn sơ bộ động cơ:
Ứng với mỗi chế độ cắt xác định lực kéo tổng trên trục động cơ (trục vít bộ
truyền) công suất đầu trục động cơ, công suất tính toán.
+ Lực kéo tổng được xác định theo công thức:
Fk = Fz+(Gb+Gct+Fy) µ
(1 - 11).
+ Công suất đầu trục động cơ khi cắt chính là công suất động cơ trong
hành trình thuận.
Pth =

Fk * Vth
(kw).
60 * 1000 *η

(1 - 12).

+ Nếu hệ thống là bộ biến đổi động cơ điện một chiều (BBĐ-Đ), BBĐ có
thể là bộ chỉnh lưu Thyristor, máy phát điện một chiều v.v và điều chỉnh tốc độ
động cơ tổng cả dải tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch phần ứng
động cơ thì phải chọn công suất của động cơ theo công suất tính toán.
Ptt= Pth

Vng
Vth

(kw).

(1 - 13).

Có như vậy động cơ mới có thể đảm bảo được dòng điện cực đại trong

hành trình thuận với điện áp phần ứng không lớn. Khi điều chỉnh tốc độ trong cả
hai vùng Vminthông động cơ thì động cơ chỉ cần chọn theo công suất ở hành trình thuận là đủ
phạm vi VthTa phải có: Ptt = Pth =

F * Vth
60 * 1000 * µ

(kw).

(1 - 14).

1.3. Xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần và kiểm nghiện động cơ đã chọn:

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

10


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

Để kiểm nghiện động cơ đã chọn có thoả mãn với điều kiện làm việc hay
không ta có thể kiểm nghiệm theo diều kiện phát nóng của động cơ. Muốn vậy ta
phải xây dựng được đồ thị phụ tải toàn phần I=f(t). Trong đó xét đến các chế độ
quá độ và chế độ làm việc xác lập.
Phương pháp được tiến hành như sau: Chia đồ thị vận tốc của động cơ
truyền động chính (đồ thị vận tốc bàn máy) thành 14 khoảng thời gian. Trong đó:

- Khoảng t1: Bàn máy tăng tốc đến tốc độ V0 không tiến hành cắt gọt (ứng
với vận tốc của động cơ là ω1 .
- Khoảng t2: Động cơ làm việc ổn định với tốc độ ω1 (không tải).
- Khoảng t3: Lúc dao cắt bắt đầu ăn vào chi tiết, động cơ làm việc ổn định
ở tốc độ ω1 (có tải).
- Khoảng t4: Động cơ tăng tốc từ ω1 lên đến ω th .
- Khoàng t5: Động cơ làm việc ổn định ở tốc độ ω th ( thời gian cắt gọt
chính).
- Khoảng t6: Động cơ giảm tốc độ từ ωth xuống ω1 (có tải).
- Khoảng t7: Động cơ làm việc ổn định ở tốc độ ω1 (có tải).
- Khoảng t8: Động cơ làm việc ở tốc độ ω1 dao ra khỏi chi tiết.
- Khoảng t9: Động cơ thực hiện hãm ngược.
- Khoảng t10: Động cơ đảo chiều quay và tăng tốc lên đến tốc độ ω ng .
- Khoảng t11: Động cơ làm việc ổn định tại tốc độ ω ng .
- Khoảng t12: Động cơ giảm tốc độ xuống tốc độ ω1 .
- Khoảng t13: Động cơ làm việc ổn định tại tốc độ ω1 .
- Khoảng t14: Động cơ thực hiện hãm ngược để chuẩn bị đảo chiều quay
ngược chiều thuận để thực hiện chu kỳ tiếp theo.
Như vậy, trong một chu kỳ làm việc động cơ làm việc ổn định ở tốc độ ω1
trong các khoảng thời gian t2, t8, t13 và có tải ứng với các khoảng thời gian t 3, t7.
Động cơ làm việc ổn định ở tốc độ ω th trong khoảng thời gian t5 ổn định tốc độ
ω ng trong khoảng thời gian t11. Động cơ làm việc ở chế độ quá độ trong khoảng
thời gian t1 ,t4, t6 ,t9, t10 ,t12, t14. Điều cần thiết là ta phải xác định được các khoảng
thời gian này sẽ ứng với dòng điện giá trị là bao nhiêu.
1.3.1. Xác định dòng điện trong chế độ làm việc ổn định:
Để xác định được dòng điện trong các khoảng thời gian làm việc ổn định ta
cần xác định được công suất đầu trục của động cơ Pt sau đó xác định được momen
điện từ của động cơ Mđt và dòng điện trong các khoảng thời gian đó (I t). Trình tự
tiến hành như sau:
- Xác định công suất đầu trục động cơ khi không tải ở hành trình thuận:

P0th = ∆P0th + ∆Pp .
(1 - 15).
Trong đó:
∆P0th : là tổn hao không tải trong hành trình thuận.
SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

11


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện
∆Poth = a * Pth.h.i = 0,6 * Pth (1 − η ) .

(1 - 16).
∆Pp : là tổn hao do ma sát nơi gờ trượt và bàn máy.
∆Pp =

( Gct + Gb )
60 *1000

Vth * µ .

(1 - 17).

- Xác định mômen điện từ của động cơ khi đầy tải ở hành trình thuận:

Với:

Pth * 10 3

Mdt th = M0+Mth = M0+
(Nm).
ω th
V
ωth = th (rad/s).
60 * ρ

(1 - 18).
(1 - 19).

Trong đó:
M0: là mômen không tải của động cơ.
M0 = k * φ dm * I dm −

Pdm *10 3
(Nm) .
ω dm

(1 - 20).

- Xác định dòng điện khi động cơ đầy tải.
Ith =

Pdt .th
k * φ dm

(A).

(1 - 21).

Trong đó: K* φ dm ,Pđm,Iđm: là các thông số định mức của động cơ.
- Xác định công suất của động cơ trong hành trình ngược khi dùng phương
pháp điều chỉnh điện áp trong cả dải tốc độ là:
PDng = P0th

Vng
Vth

(kw).

(1 - 22).

- Xác định momen điện từ trong hành trình ngược:
Mdt.ng = M0+

PD.ng * 10 3

ω ng

(Nm).

(1 - 23).

- Xác định dòng điện trong hành trình ngược:
Ing =

M dt .ng
kφ dm

= I uo.th

(A).

(1 - 24).

1.3.2. Xác định dòng điện trong chế độ làm việc quá độ:
Thời gian quá độ được xác định theo công thức gần đúng:
J

J

tqđ = M ( ω 2 − ω1 ) = ( I − I ) * C φ m ( ω 2 − ω1 ) . (1 - 25).
qd
qd
c
M
Trong đó: Mqđ,Iqđ: Mômen, dòng điện phụ tải của động cơ trong quá trình
qua độ.
Mc ,Ic: Mômen, dòng điện phụ tải của động cơ.
ω1 , ω 2 : là vận tốc của động cơ ở đầu đầu và đầu cuối quá trình
qua độ.
- Từ công thức (1 - 25) ta xác định được giá trị của các khoảng thời gian t 1,
t4, t6, t9, t10, t12, t14.
SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

12


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

- Các khoảng thời gian t2, t3, t7, t8, t13 được xác định theo kinh nghiệm vận
hành: t2=t8, t3=t7, t2+t3 = 1,5.t1 = t13.
- Thời gian làm việc ổn định ở hành trình thuận:
t5 =

L5
(s).
Vth

(1 - 26).

Với:
L5 = L- ∑ Li.
(1 - 27).
Trong đó:
L: Chiều dài hành trình bàn máy trong hành trình thuận.
∑ Li: Chiều dài hành trình bàn trong các khoảng thời gian quá độ và thời
gian làm việc với tốc độ V0 ở hành trình thuận.
Nếu xem trong quá trình quá độ bàn máy dịch chuyển với tốc độ trung
bình không đổi thì:
Li=Vi*ti
(1 - 28).
Trong đó:
Vi,ti: Vận tốc, thời gian của đoạn thứ i.
Tương tự ta xác định được t11 theo biểu thức: t11=

L11
Vng

(1 - 29).

1.3.3. Xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần:
Từ các số liệu đã tính toán trong các khoảng thời gian từ t 1 = t14 ta dựng đồ
thị phụ tải toàn phần I = f(t).

Iqđ
Ith
I0
I0ng

Iqđ
Hình 4: Đồ thị vận tốc và dòng điện toàn phần máy bào giường.
1.3.4. Kiểm nghiệm động cơ:
a) Theo điều kiện phát nóng.
Ta dùng phương pháp dòng điện đẳng trị:
14

Idt=

∑ .T

2

i =1

Tck

i

.t i

(1 - 30).

,

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

13


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

Trong đó:
,
Tck : là thời gian của một chu kỳ làm việc có tính đến hiện tượng toả nhiệt
do tốc độ thấp và quá trình quá độ (động cơ tự thông gió). Nếu động cơ thông gió
,
độc lập thì Tck = Tck . Động cơ đã chọn phải có dòng điện định mức thoả mãn yêu
cầu Idm ≥ Idt.
b) Theo điều kiện quá tải về mômen:
Với λ = ( 2 ÷ 4) hệ số quá tải động cơ.

Mdm

≥

M max
λ .

2. TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ
2.1. Chọn công suất động cơ truyền động chính:
a) số liệu ban đầu:
- Tốc độ cắt phụ thuộc vật liệu gia công, vật liệu dao, kích thước dao, dạng
gia công, điều kiện làm mát v.v. được xác định theo biểu thức kinh nghiệm sau:

v=

Cv
T m .t xv .s yv

(m / ph).

Cv= 18 ; T = (60 ÷ 180) ⇒ Chọn T = 60 (ph).
xv = 0,2 ; yv = 0,8 ; m = 0,2.

Với:

18
= 1,92 (m / ph).
0, 2 0, 2
0 ,8
60 .8 .3,5
18
v2 = 0, 2 0, 2 0,8 = 2,57 (m / ph).
60 .12 .2,2
18

v3 = 0, 2 0, 2 0,8 = 3,33 (m / ph).
60 .20 .1,4

⇒ v1 =

- Trong quá trình gia công, tại điểm tiếp xúc giữa giao và chi tiếp xuất hiện
một lực Fz gọi là lực cắt và lực cắt được xác định theo công thức:
x
y
(N).
F = 9,81.C .t F .S F .V n
z
F
Khi gia công với dao cắt bằng thép gió P18 tra bảng ta có C F=208, xF=1,
yF=0,75, n = 0.
=> F = 9,81.208.81.3,50,75 = 41,77.103 ( N ).
z1
0,75
F = 9,81.208.121.2,2
= 44,23.103 ( N ).
z2
0,75
F = 9,81.208.201.1,4
= 52,52.10 3 ( N ).
z3
SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

14

Trng HSPKT Vinh

ỏn Trang B in

- Xỏc nh thnh phn thng ng ca lc ct Fy = 0,4.Fz .
3
3
=> Fy1 = 0,4.Fz1 = 0,4.41,77.10 = 16,708.10 ( N ).
Fy 2 = 0,4.Fz 2 = 0,4.44,23.10 3 = 17,692.10 3

( N ).

Fy 3 = 0,4.Fz 3 = 0,4.52,52.10 3 = 21,008.10 3

( N ).

b) Chn s b ng c:
- ng vi mi ch ct gt, lc kộo tng trờn trc vớt ca b truyn, cụng
sut u trc ng c v cụng sut tớnh toỏn.
- Lc kộo tng c xỏc nh theo cụng thc: FK = FZ + (Gb + Gct + FY).à
=> FK1 = 41,77 + (15 + 70 + 16,708).0,06 = 47,87
(kN).
FK2 = 44,23 + (15 + 70 + 17,692).0,06 = 50,39
(kN).
FK3 = 52,52 + (15 + 70 + 21,008).0,06 = 58,88
(kN).
- Cụng sut u trc ng c khi ct: chớnh l cụng sut ng c trong hnh
trỡnh thun.
Ta cú:

FK .Vth
[kW].
60.1000.
47,87.10 3.13
= 13,83 (kW ).
=> Pth1 =
60.10 3. 0,75
Pth . =

Pth 2

50,39.10 3.13
=
= 14,56 (kW ).
60.10 3. 0,75

58,88.10 3.13
Pth 3 =
= 17 (kW ).
60.10 3. 0,75
- Vỡ theo s liu cho trong ti thỡ L = 5 m nờn khi iu chnh tc bng
phng phỏp thay i in ỏp mch phn ng trong c 2 chiu: thun, ngc
trỏnh cho ng c khụng b quỏ dũng trong hnh trỡnh thun v quỏ ỏp hnh
trỡnh ngc thỡ cụng sut tớnh toỏn l:

Ptt = Pth .

Vng
Vth

Vỡ Vng=2.Vth nờn Ptt = 2.Pth.
=> Ptt1 = 2.Pth1 = 13,83 x 2 = 27,66 (kW).
Ptt2 = 2.Pth2 = 14,56 x 2 = 29,12 (kW).
Ptt3 = 2.Pth3 = 17 x 2 = 34 (kW).
Công suất động cơ đợc chọn phải thoả mãn: Pđm Pttmax.
Cỏc s liu tớnh toỏn c ghi trong bng sau (s liu ghi chn cụng sut
ng c):
Ch

Tc (m/ph) Lc ct

Lc dc

Trng

Lc kộo Cụng sut Cụng sut

SVTH: Trng Cụng Nguyờn _Lp H_in B_K1

15


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

Vth

Vng

1

13

26

41,77.103 16,708.103

70.103

47,87.103

13,83

27,66

2

13

26

44,23.103 17,692.103

70.103

50,39.103

14,56

29,12

3

13

26

52,52.103 21,008.103

70.103

58,88.103

17

34

Động cơ cần chọn có công suất: Pđm ≥ Pttmax = 34(kW).
Do đó dựa vào bảng thông số các động cơ điện một chiều ta chọn được
động cơ cho truyền động chính bàn máy bào giường là động cơ 1 chiều kích từ
độc lập. Có các số liệu như sau:
Pđm
Uđm
Iđm
nđm
rư+rp
rCKS Số nhánh II
J
φ

Kiểu
2
(kW) (V) (A) (V/ph)
(kg.m
)
2a
(Ω)
(Ω)
(Vb)
ΠH − 290

42

220

223

600

0,0225

57

3,7.10-2

2

c) xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần và kiểm nghiệm động cơ đã chọn:
+ Xác định dòng điện trong chế độ làm việc ổn định.
Để xác định dòng điện động cơ trong các khoảng thời gian làm việc ổn

định, ta xác định công suất trên trục động cơ, sau đó xác định moomen điện từ của
động cơ và dòng điện trong các khoảng đó theo giản đồ sau:
P(t) → M(t) → I(t)
với P(t), M(t), I(t) là công suất, moomen, dòng điện trong các khoảng thời
gian làm việc ổn định.
Vận tốc góc của động cơ:
2π .n đm 2.3,14.600
ω dm =
=
= 62,8
60

60

(rad/s).

Xác định kφ dm :
Từ phương trình đặc tính động cơ điện một chiều kích từ độc lập ta có:
U = E + I.(rư+rp) ⇔ E = U - I.(rư+rp).
Mặt khác: E = kφω ⇒ kφω = U - I.(rư+rp) ⇒ kφ =
⇒ kφ đm =

U đm − I đm (ru + rp )

=

U − I (ru + rp )

ω

.

220 − 223.0,0225
= 3,42 (vb).
62,8

ω đm
- Công suất đầu trục động cơ khi không tải ở hành trình thuận là:
P0th = ∆P0th + ∆Pp .
trong đó: Tổn hao không tải trong hành trình thuận là:
∆P0th = 0,6.Pth (1 − η ) = 0,6.17.(1 − 0,75) = 2,76
(kw).
Tổn hao do ma sát trên gờ trượt của bàn máy là:
( G + Gb ).Vth .µ ( 70.10 3 + 15.10 3 ).13.0,06
∆Pp = ct
=
= 1,105
60.1000
60.1000

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

16

12


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

→ P0th = ∆P0th + ∆Pp = 2,76 + 1,105, = 3,865 (kw).

-

Mo men động cơ không tại
M0=

kφ dm * I dm −

Pdm .10 3
42.10 3
= 3,42.223 −
= 89,58
ω dm
62,8
(Nm).

- Mômen điện từ của động cơ ở hành trình thuận khi không tải:
Pth .10 3
Pth .10 3
10,94.10 3
=
M
+
=
8
+
= 105,27 (Nm).
Mdtth=M0+Mth=M0+

0
ωth
Vth / ρ
13 / 0,012

- Dòng điện phần ứng không tải:
I0=

M0
89,58
=
= 26,19 (A)
kφ dm
3,42

- Xác định dòng điện lúc đầy tải:
Ith=

M dtth 105,27
=
= 30,78 (A)
kφ dm
3,42

- Công suất động cơ trong hành trình ngược khi dùng phương pháp điều
chỉnh điện áp ở cả dải tốc độ:
PDng=P0th*

Vng
Vth

= 2,76 *

26
= 5,52 (kw)
13

- Xác định mômen điện từ ở hành trình ngược:
Mdtng=M0+
= 89,58+

PDng .10 3

ω ng

= M0 +

PDng .10 3
Vng / ρ

5,52 *10 3
= 92,12 (Nm)
26 / 0,012

- Dòng điện động cơ ở hành trình ngược:
Ing=

M dtng
kφdm

=

92,12
= 26,93 (A)
3,42

+ Xác định dòng điện trong các khoảng thời gian động cơ làm việc ở quá
trình quá độ:
Iqđ=2,5.Idm=2,5.223=557,5 (A)
+ Xác định thời gian của các khoảng làm việc:
- Thời gian quá độ:
tqđ= M

J
J
* (ω 2 − ω1 ) =
( I qd − I c ) * kφdm * ( ω 2 − ω1 )
qd − M c

Trong đó:

Jqđ =(Gct+Gb) ρ 2 = (7 + 1,5).10 3.(0,012) 2 = 1,224(kg / m 2 )
J = Jpu + Jqđ =12 + 1,224= 13,224 (kg/m2).
Mqd , Iqd: Mômen, dòng điện động cơ trong quá trình quá độ.
Mc , Ic: Mômen, dòng điện phụ tải của động cơ.
ω1 , ω 2 : Tốc độ động cơ ở cuối và đầu quá trình quá độ.
Ic=0, Iqđ=557,5 (A).

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

17


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

Từ đó ta xác định được các khoảng thời gian:
1,224
.2,67 = 0,00171( s ) (s).
557,5.3,42
Với ω1 = 0, ω 2 = ω 0 = 2,67(rad / s ) :
1,224
t 4 = t6 =
* (18 − 2,67 ) = 0,0098 (s).
557,5 * 3,42
t1 = t 9 = t14 =

Với: ω1 = ω 0 = 2,67, ω 2 = ωth = 18
1,224
.36 = 0,023
(s).
557,5 * 3,42
Với ω1 = 0, ω 2 = ω ng = 36 :
1,224
t12 =
* ( 36 − 2,67 ) = 0,0021 (s).
557,5 * 3,42
Với ω 1 = ω 0 = 0,23, ω 2 = ω ng = 36 :
t10 =

Thời gian làm việc ở tốc độ V0:
Theo kinh nghiệm vận hành ta có:

t13 = 1,5 * t1 = 1,5 * 0,00171 = 0,00256 (s).
t 3 = t 7 ; t 2 = t 8 ; t 2 + t 3 = t13 ; t 2 = 3 * t 3
1
1
1
* t13 = * t13 = * 0,00256 = 0,00064
4
4
4
3
3
t 2 = t 8 = * t13 = * 0,00256 = 0,0019 (s).
4
4
→ t3 = t7 =

(s).

- Thời gian làm việc ở tốc độ thuận (Vth) t5 là:
Ta có :
V0 + Vth
( t 4 + t 6 ) + V0 ( t 2 + t 3 + t 7 + t 8 )  =
2

(10 + 13) * 0,0098.2 + 10 * ( 0,0019 + 0,00064.) * 2 = 2,3
10

15 −  * 0,00171.2 +

2
2
V

0
L5 = Lb- ΣLith = Lb −  ( t1 + t 9 ) +
2

=
(m).

Vậy :

L5= 2,3 (m).

Vậy ta có: t5 =

L5 2,3
=
= 0,1769( ph) = 10,6( s ) .
Vth 13

- Xác định thời gian làm việc ở vận tốc ngược Vng: t11.
Ta có:
Vng + V0
Vng

V

* t10 +
* t12 + 0 * t14 + V0 * t13  =
2
2
 2


L11=Lb- ΣL ing =Lb- 

36
10
 26

* 0,023 + * 0,0021 + * 0,00171 + 10 * 0,00256 = 4,623m .
2
2
2


=5 − 

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

18


Trường ĐHSPKT Vinh

Vậy ta có: t11=

Đồ án Trang Bị Điện
L11 4,623
=
= 0,178( ph) = 10,68( s ) .
Vng
26

+ Xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần I = f(t):
Thời gian làm việc của một chu kỳ:
Tck= Σt i = 21,33( s ) .
+ Kiểm nghiệm động cơ:
- Theo điều kiện phát nóng.
14

I dt =
=

∑I
i =1

2
i

.t i

Tck

I 2 qd * (t1 + t 4 + t 6 + t 9 + t10 + t12 + t14 ) + I 02 (t 2 + t 8 + t11 + t13 ) + I th2 (t 3 + t 5 + t 7 )
= 47,066( A)
t1 + t 2 + t 3 + t 4 + t 5 + t 6 + t 7 + t 8 + t 9 + t10 + t11 + t12 + t13 + t14

Động cơ đã được chọn phải có dòng điện định mức: Iđm ≥ Iđt.
Ta có Idt < Idm do đó động cơ đã chọn phù hợp với yêu cầu của công nghệ .
Vậy động cơ đã chọn phù hợp với yêu cầu.
- Theo điều kiện quá tải về mômen:
Điều kiện kiểm nghiệm:
M dm ≥

M lvm
λ

Với λ = (2 ÷ 4) là hệ số quá tải động cơ.
Mlvmax = kφ dm * I qd ; M dm = kφ dm * I udm .
Mômen cực đại của động cơ:
Do Iqd=2,5Idm nên Mlvmax=2,5Mđm.
Vậy động cơ đã chọn phù hợp với yêu cầu công nghệ của MBG.

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

19


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

CHƯƠNG 3
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG
I . KHÁI NIỆM CHUNG :
Ngày nay với sự phát triển mạnh mẻ của khoa học kỹ thuật, các máy sản xuất

ngày một đa dạng dẩn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp và đòi hỏi sự
chính xác và tin cậy cao. Một hệ thống truyền động không những phải đảm bảo được yêu cầu công nghệ, mà còn phải ổn định. Tuỳ theo loại máy công tác mà có
những yêu cầu khác nhau, rất cần thiết cho giữ ổn định tốc độ, mô men với độ
chính xác nào đó trứơc sự biến động về tải và các thông số nguồn. Do đó bộ biến
đổi năng lượng điện xoay chiều thành một chiều đã và đang được sử dụng rộng
rải.
Bộ biến đổi này có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau để tạo ra như hệ
thống máy phát, khuyếch đại từ, hệ thống van… Chúng được điều khiển theo
những nguyên tắc khác nhau với những ưu điểm khác nhau. Do đó để có được một
phương án phù hợp với từng loại công nghệ đòi hỏi các nhà thiết kế phải so sánh
những chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật để đưa ra phương án tối ưu.
1. Nội dung phương án :
Trên thực tế, có rất nhiều phương án để giải quyết. Tuy nhiên mổi phương án
có những ưu nhược điểm của nó. Nhiệm vụ của nhà thiết kế phải chọn ra phương
án tối ưu nhất.
Đối với những hệ thống truyền động điện đơn giản không có những yêu cầu cao
thì chỉ cần dùng động cơ điện xoay chiều với hệ thống truyền động đơn giản. Với
hệ thống truyền động phức tạp có yêu cầu cao về công nghệ, chất lượng như điều
chỉnh trơn, dải điều chỉnh rộng thì phải dùng động cơ diện một chiều. Các hệ điều
chỉnh kèm theo phải đảm bảo các yêu cầu công nghệ và có khã năng tự động hóa
cao.
SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

20


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

Như vậy, để chọn được hệ thống truyền động phù hợp thì chúng ta phải dựa
vào công nghệ của máy, công suất làm việc để đưa ra những phương án cụ thể để
đáp ứng yêu cầu của nó. Để chọn đợc phương án tốt nhất trong các phương án đa
ra thì cần phải so sánh về kỹ thuật và kinh tế
Đối với truyền động của động cơ điện một chiều thì bộ biến đổi rất quan trọng, nó
quyết định đến chất lượng hệ thống. Do vậy việc lựa chọn phương án và lựa chọn
bộ biến đổi thông qua việc xét các hệ thống.
2. Ý nghĩa của việc lựa chọn :
Việc lựa chọn phương án hợp lý có một ý nghĩa đặc biệt quan trọng, nó
được thể hiện qua các mặt.
+ Đảm bảo được yêu cầu công nghệ máy sản xuất.
+ Đảm bảo được sự làm việc lâu dài, tin cậy.
+ Giảm giá thành sản phẩm, tăng năng suất.
+ Dể dàng sữa chữa, thay thế khi xẩy ra sự cố.
II. CÁC PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG:
1. Hệ truyền động máy phát - Động cơ : (F - Đ)
Trong hệ truyền động máy phát - Động cơ (F - Đ) nguồn cung cấp phần ứng
động cơ là bộ biến đổi máy điện (máy phát điều khiển kích từ độc lập).
Sơ đồ nguyên lý :

Động cơ Đ truyền động cho máy sản xuất, máy sản xuất được cấp điện phần ứng
từ máy phát F. Động cơ sơ cấp kéo máy phát F và động cơ một chiều KĐB ĐK,
động cơ ĐK củng kéo máy phát tự kích từ K để cấp điện kích từ cho động cơ Đ
và máy phát F.

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

21

Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

Biến trở RKK dùng để điều chỉnh dòng điện kích từ của máy phát tự kích từ F.
Nghĩa là để điều chỉnh điện áp phát ra cấp cho các cuộn kích từ máy phát KTF và
cuộn dây động cơ KT Đ. Biến trở RKF dùng để điều chỉnh dòng kích từ máy
phát F, do đó điện áp phát ra của máy phát F đặt vào phần ứng động cơ Đ. Biến
trở RK Đ dùng để điều chỉnh dòng kích từ động cơ, do đó thay đổi tốc độ động cơ
nhờ thay đổi từ thông.
Phương trình đặc tính cơ của động cơ của động cơ Đ

ω=

I .R
U
− u u
kΦ d kΦ d

ω=
Với U =UF – R .I hay

E.F RuD − RuE
−
.I u
kΦ d
kΦ d

Từ phương trình đặc tính cơ của hệ F Đ ta có họ đặc tính cơ của hệ là những
đường thẳng song song nằm ở cả bốn

góc phần tư của mặt phẳng tọa độ với
đặc tính cứng

* Đánh giá chất lượng của hệ thống :
- Ưu điểm :
+ Phạm vi điều chỉnh dể dàng và lớn,
+ Có khả năng điều chỉnh rất bằng phẳng,
+ Tổn hao khi mở máy, đảo chiều quay và khi điều chỉnh tốc độ bé, vì quá trình
nàu được thực hiện trên mặt kích từ.
+ Có thể đảo chiều động cơ một cách dể dàng.
+ Có khả năng quá tải cao.
+ Đặc tính quá độ tốt, thời gian quá độ ngắn
+ Điện áp đầu ra của máy phát bằng phẳng có lợi cho động cơ
+ Có khả năng giử cho đặc tính cơ của động cơ cao và không đổi trong quá trình
làm việc.
- Nhược điểm :
+ Hệ thống sử dụng nhiều máy điện quay cho nên gây ồn, kết cấu cơ khí cồng
kềnh chiếm nhiều diện tích

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

22


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

+ Tổng công suất đặt lớn.
+ Vốn đầu tư ban đầu lớn.

+ Máy điện một chiều thường có từ dư lớn, đặc tính từ hóa có trể nên khó điều
chỉnh sâu tốc độ.
2 Hệ truyền động tiristo - Động cơ (T - Đ):

Sơ đồ gồm :
- FT : Máy phát tốc dùng để phản hồi âm tốc độ phần ứng của động cơ.
- BBĐ : Bộ biến đổi dùng tiristor biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một
chiều cấp cho động cơ.
- Đ : Động cơ một chiều kích từ độc lập kéo máy sản xuất.
- TH&KĐ : Khâu tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu.
- UCd : tín hiệu đặt vào.
- γ .n : tín hiệu phản hồi âm tốc độ.
* Nguyên lý làm việc của hệ thống :
Giả thiết ban đầu hệ thống đã được đóng vào lưới điện với điện áp thích hợp , lúc
này động cơ vẩn chưa làm việc. Khi đặt vào hệ thống một điện áp ứng với một tốc
độ nào đó của động cơ thông qua khâu tổng hợp khuyếch đại và mạch phát xung
(FX) sẻ xuất hiện các xung đưa tới cực điều khiển của các van bộ biến đổi. Nên
lúc này các van đó đang đặt điện áp thuận thì van đó sẻ mở. Đầu ra của BBĐ có
điện áp UCd đặt lên phần ứng của động cơ dẫn đến động cơ quay, tốc độ của nó
ứng với UCd ban đầu.
Trong quá trình làm việc, nếu một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độ động cơ
giảm thì ta thấy :

SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

23


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

Uđk = Ucd - γ .n , nên khi n giảm → Uđk tăng → α giảm → Uđ tăng → n tăng tới
điểm làm việc yêu cầu. Khi n tăng quá mức cho phép thì quá trình xẩy ra ngợc lại,
chính là qua trính ổn định tốc độ.
* Họ đặc tính của hệ thống
Sức điện động của BBĐ
Eb = Ebm . cos α = Ub (Ub = U đầu ra của bộ biến đổi)
Eb = Kđk = Ucđ . Kb (Uđ - γ .n) → α = arc cos.

K dk K b (U d − γ .n)
Ebm

Phương trình đặc tính cơ của hệ thống :

ω=

→

Ud
R + Ru K dk .K b .(U d − γn) Rb + Ru
− b
=
−
KdΦd
K d .Φ d
K d .Φ d
K d .Φ d

ω=

K dk .K b .U d
Rb + Ru
−
Iu
1 + γ .K dk .K b 1 + γ .K dk .K b

Họ đặc tính cơ của hệ thống như hình vẽ :

* Đánh giá chất lượng của hệ thống :
- Ưu điểm :
+ Tác động nhanh không gây ồn và dể tự động hóa do các van bán dẩn có hệ số
khuyếch đại công suất cao.
+ Công suất tổn hao nhỏ, kích thước và trọng lượng nhỏ. Giá thành hạ dể bảo dưởng sửa chữa.
SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

24


Trường ĐHSPKT Vinh

Đồ án Trang Bị Điện

31 Nhược điểm :
+ Mạch điều khiển phức tạp, điện áp chỉnh lưu có biểu đồ đập mạch cao, gây đến
tổn thất phụ đáng kể trong động cơ và hệ thống.
+ Chuyển đổi làm việc khó khăn hơn do đường đặc tính nằm trong ở mặt phẳng
tọa độ.
+ Trong thành phần của hệ biến đổi có máy biến áp nên hệ số cos ϕ thấp.
+ Do vai trò chỉ dẩn dòng một chiều nên việc chuyển đổi chế độ làm việc khó

khăn đối với các hệ thống đảo chiều.
+ Do có vùng làm việc gián đoạn của đặc tính nên không phù hợp truyền động
động cơ tải nhỏ.
II CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG :
Qua quá trình phân tích hai hệ thông F - Đ và T- Đ ta thấy chúng có những ưu
điểm nhựơc điểm nhất định. Cả hai hệ thống đều đáp ứng được yêu cầu công nghệ
đặt ra.
Nhưng xét về chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật thì mổi hệ thống đạt được những đặc
điểm khác nhau. Cụ thể ta thấy hệ F - Đ dể điều chỉnh tốc độ, chuyển đổi trạng
thái hoạt động linh hoạt vì đặc tính hệ thống năm đều bốn góc phần tư. Với hệ
thống F - Đ khi lắp đặt chiếm diện tích lớn, cồng kềnh nhưng hiệu suất lại không
cao. Khi làm việc lại gây ồn ào, rung động mạnh, công lắp đặt lớn, vốn đằu tư cao.
Trong giai đoạn CNH – HĐH ngày nay với xu thế chung hướng tới mục tiêu yêu
cầu tối ưu nhất đảm bảo tính khoa học, gọn nhẹ không gây ồn, ít ảnh hưởng đến
môi trường xung quanh. Với hệ truyền động F - Đ mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng còn nhiều hạn chế chưa đáp ứng được yêu cầu CNH – HĐH hiện nay.
Ngày nay với nền công nghiệp hiện đại người ta đang dần tiền hành thay thế hệ
thống truyền động F - Đ bằng các hệ truyền động khác. Với hệ truyền động T - Đ
có hệ số khuyếch đại lớn, dể tự động hoá do tác động nhanh chính xác, công suất
tổn hao nhỏ. Kích thước nhỏ và gọn nhẹ.
Ngày nay với sự phát triển mạnh mẻ của khoa học công nghệ xu hướng tự động
hoá các hệ thống tự động, gia công chính xác, nên điều khiển hệ thống được thực
hiện bằng cách lắp ghép hệ thống với các bộ điều khiển tự động như PLC, vi xử
lý…
Nhìn chung hệ thống T - Đ đáp ứng được yêu cầu đặt ra. Với những ưu điểm và
những đặc điểm phù hợp cách truyền động. Vậy em quyết định chọn phương án
truyền động T - Đ.
SVTH: Trương Công Nguyên _Lớp ĐH_Điện B_K1

25