đồ án thiét kế hệ thống trang bị điện cho truyền động ăn dao của máy doa vạn năng 2620B

đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Lời nói đầu
Trong điều kiện công cuộc kiến thiêt nớc nhà đang bớc vào thời kỳ công
nghiệp hoá - hiện đại hoá với những cơ hội thuận lợi và những khó khăn thách
thức lớn. Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ, những ngời chủ tơng lai của đất nớc
những nhiệm vụ năng nề. Đất nớc đang cần sức lực và trí tuệ cũng nh lòng nhiệt
huyết của những trí thức trẻ, trong đó có những kỹ s tơng lai.
Sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung và
trong lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho bộ mặt của xà hội thay đổi
từng ngày. Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng đợc những điều kiện thực tiễn của sản
xuất đòi hỏi những ngời kĩ s điện tơng lai phải đợc trang bị những kiến thức
chuyên nghành một cách sau rộng.
Trong khuôn khổ chơng trình đào tạo kỹ s nghành tự động hoá - cung cấp
điện; nhằm giúp cho sinh viên trớc khi ra trờng có điều kiện hệ thống hoá lại
những kiến thức đà đợc trang bị ở trờng cũng nh có điều kiện tiếp cận với những
mô hình kỹ thuật chuyên nghành của thực tiễn trong sản xuất, đồng thời cũng giúp
cho sinh viên có cơ hội t duy độc lập nghiên cứu và thiết kế. Trờng Đại Học Kỹ
Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên tổ chức cho sinh viên trớc khi ra trờng làm đồ án
tốt nghiệp - bản đồ án tốt nghiệp này ra đời trong hoàn cảnh đó.
Thực tiễn trong các xí nghiệp công nghiệp hiện nay đang đặt ra vấn đề là phải cải
tạo, nâng cấp lại những thiết bị và dây truyền sản xuất cũ theo quan điểm là giữ lại
những phần thiết bị đà hoàn thiện hoặc còn phù hợp, cải tạo và thay thế những
phần đà lạc hậu hoặc có nhiều nhợc điểm để cho ra những thiết bị có độ hoàn
thiện cao. Khi đa vào sản xuất cho năng suất và chất lợng sản phẩm cao. Dựa trên
nền tảng đó bản đồ án thiét kế hệ thống trang bị điện cho truyền động ăn dao của
máy doa vạn năng 2620B tập trung vào giải quyết, cải tạo hệ thống trang bị điện

cho máy. Bản đồ án gồm 5 phần:
F Phần I: Tìm hiểu công nghệ của máy
F Phần II: Thiết kế sơ đồ nguyên lý
ẫ 4ấ


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

F Phần III: Tính chọn thiết bị
F Phần IV: Xây dựng đặc tính tĩnh
F PhầnV: Xây dựng đặc tính quá độ - xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống
Trên tinh thần làm việc nghiêm túc, với những lỗ lực cao của bản thân nội
dung của bản đồ án đợc xây dựng trên cơ sở những tính toán logic và khoa học có
tính thuyết phục cao. Bản đồ án đợc trình bày một cách logic,gọn nhằm giúp cho
ngời đọc dễ hiểu, các số liệu đợc lấy từ những tài liệu có uy tín. Tuy nhiên, do kiến
thức còn hạn chế, trong phạm vi thời gian có hạn, lợng kiến thức lớn nên bản đồ
án không khỏi còn những khiếm khuyết. Em mong nhận đợc sự góp xây dựng của
các thầy cũng nh bè bạn để bản đồ án đợc hoàn thiện hơn.
Trong qúa trình làm đồ án em đà nhận đợc sự giúp đỡ, hớng dẫn, chỉ bảo
nhiệt tình của các thầy giáo cũng nh sự góp ý xây dựng của các bạn bè đồng
nghiệp. Đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy Trần Xuân Minh công tác trong bộ môn tự
động hoá của trờng. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ này.
Tác giả thiết kế
Sinh Viên

Đinh Văn hà

ẫ 5ấ


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Phần i
giới thiệu công nghệ của máy

ẫ 6ấ


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

I.1 chức năng - công dụng của máy doa
I- chức năng và công dụng của máy doa
Máy doa thuộc nhóm máy cắt gọt kim loại . Doa là một phơng pháp gia
công chi tiết ,doa thuộc công đoạn gia công tinh ,nó gia công các lỗ đà đợc
khoan ,khoét, những lỗ hình côn, hình trụ, cắt ren. Ngoài ra máy doa còn có
thể đợc dung để phay.
Da là một phơng pháp gia công tinh nó có thể đạt độ bóng bề mặt từ 69 và cấp chinh xác từ 4 - 2 hoặc cấp chính xác 1.
II- phân loại máy doa

Máy doa là máy gia công cắt gọt kim loại . Trên truyền động chính của
máy có thể gá mũi khoan hoặc mũi doa, vì vậy máy có thể gia công thô
( khoan ,khoét các lỗ hình côn ,hình trụ); có thể gia công tinh khi gá mũi doa.
Đặc điểm của máy doa là có thể gia công đồng thời nhiều lỗ có trục
song song hoặc trục thẳng góc với nhau.
Máy doa có nhiều loại khác nhau với kích cỡ , công dụng và mức độ
chuyên môn hoá khác nhau.
- Nếu phân loại theo chức năng, công dụng có thể phân ra :
+ Máy khoan , khoét
+ Máy doa
- Phân loại theo chuyển động :
+Doa đứng: dao quay theo phơng thẳng đứng
+Doa ngang: dao quay theo phơng nằm ngang
- Phân loại theo mức độ trang bị điện :
+Loại đơn giản: thờng dùng động cơ KĐB không có điều chỉnh tốc độ về
điện.
+Loại trung bình thờng dùng động cơ KĐB điều chỉnh tốc độ bằng cách
thay đổi số đôi cực hoặc dùng ddộng cơ một chiều nhng là hệ thèng hë.
É 7Ê


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

+Loại phức tạp : dùng động cơ một chiều kích từ độc lập điều khiển theo
hệ kín hoặc có thể điều khiển theo chơng trình . Đây là loại máy doa gia công
có độ chính xác rất cao.

- Nếu phân loại theo trọng lợng của máy ,ta có:
+Loại nhỏ : trọng lợng của máy nhỏ hơn 10 tấn
+Loại trung bình :trọng lợng của máy từ 10 - 100 tấn
+Loại lớn: trọng lợng máy lớn hơn 100 tấn.
I.2 giới thiệu máy doa 2620B
I-Giới thiệu máy
1/ Chức năng của máy
Máy doa ngang 2620B năm trong nhóm máy cắt got kim loại thứ ba,Đây là
loại máy có vay trò quan trọng trong nền công nghiệp bởi vì nó là loại máy
doa vạn năng . Loại máy này có hệ thống trang bị điện hiện đại, nó có thể gia
công đợc nhiều loại chi tiết khác nhau, khả năng công nghệ của nó có thể dùng
để doa, khoan, khoét, phay với các nguyên công sau:
- Nguyên công doa: thờng doa các lỗ hình côn ,hình trụ, các mặt phẳng vuông
góc với nhau có độ định tâm cao.
- Nguyên công tiện: khi nắp lỡi dao tiện thì có thể tiện trong ,cắt mặt đầu, cắt
ren... Với nguyên công cắt ren thì truyền động ăn dao đợc truyền từ trục
chính.
-Nguyên công khoan: khi cần gia công các lỗ có độ định tâm cao ta có thể thực
hiện trên máy doa, nguyên công này thờng nặng nề nhất.
- Nguyên công phay: phay mặt đầu, phay mặt phẳng, phay mặt trong ,phay mặt
ngoài.
2/ Cảc truyền động cơ bản của máy doa
a, Truyền động chính
Truyền động chính trong máy doa 2620B là truyền động quay mâm gá
dao, truyền động này đợc thực hiện nhờ động cơ KĐB ro to lång sãc, thay ®ỉi
tèc ®é nhê thay ®ỉi cách đấy dây từ -YY

ẫ 8ấ

đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Tốc độ của trục và mâm gá dao thay đổi trong phạm vi rộng có cấp nhờ
hộp tốc độ Khi thay đổi tốc độ nếu các bánh răng cha ăn khớp động cơ đợc
đóng điện với mô men nhỏ tạo điêù kiện cho các bánh răng vào ăn khớp,
truyền động này có nhiều cấp tốc độ nhờ kết hợp cả hai phơng pháp thay đổi
tốc độ bằng điện và bằng cơ khí.
Động cơ chính đợc hÃm ngợc sau khi ấn nút dừng hoặc sau khi ấn nút
thử máy.
b, Truyền động ăn dao
Bao gồm các truyền động:
- Chuyển động tịnh tiến theo phơng ngang.
-Chuyển động sang trái.
-Chuyển động sang phải
Ngoài ra còn có chuyển động của bàn máy và ụ máy theo hai chiều, các
chuyển động này đợc truyền ®éng b»ng ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu kÝch tõ ®éc lập
và nó là truyền động quan trọng nhất, phức tạp nhất trong máy doa với những
yêu cầu về các thông số chất lợng rất cao.
c, Các truyền động phụ
- Truyền động di chuyển cơ cấu kẹp chi tiết, đợc thực hiện nhờ động cơ KĐB
ro to lồng sóc.
- Các truyền động bơm nớc, bơm dầu...
3- Kết cấu của máy doa 2620B
a, Thân máy
Là phần cố định so với bệ máy, có kết cấu hình chữ U, hai đầu có hai ụ
b, ụ chính

Nằm trên thân máy, có thể chuyển động tịnh tiến so vớithân máy. Động
cơ trục chính đợc gắn vào thân máy cùng với hộp tốc độ, quá trình di chuyển
đợc thực hiên nhờ trục chính hoặc động cơ ch¹y dao .
c, ơ trơc phơ

É 9Ê


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Nằm trên thân máy có thể chuyển động tịnh tiến nhờ động cơ ăn dao
hoặc bằng tay. Khi gia công chi tiết có đòi hỏi độ chính xác cao thì nó có tác
dụng giữ dao.
d, Bàn máy
Đợc bố trÝ gi÷a hai ơ, cã thĨ di chun ngang, däc, qua trái, qua phải.
4/ Các chế độ vận hành của máy
a, Máy doa ngang 2620B có các chế độ vận hành sau:
+Truyền dộng ăn dao nhờ hai chế độ vận hành bằng tay hoặc tự động.
+ Trong quá trình vận hành có thể thc hiện chạy nhanh bàn dao bằng phơng
pháp giảm từ thông động cơ. Chỉnh định toạ độ của ụ, trục nhờ hệ kính phóng
đại quang học.
+Điều khiển máy nhờ các nút bấm và tay gạt, chúng đợc bố chí trên hai ụ
máy.
b,Các thông số kỹ thuật của máy
+Đờng kính trục chính

D= 90 mm

+Kích thớc bàn máy

900 - 1200 mm

+ Độ dịch chuyển dọc của bàn máy :1090 mm
+ Độ dịch chuyển hớng tâm của mâm cặp :170 mm
+ Tèc ®é quay cđa trơc chÝnh :12,5- 2000 V/p
+ Mô men cực đại trên trục chính :308 KN.m
+ Tốc độ quay của mâm cặp: 80-200 V/p
+ Phạm vi ăn dao cđa bµn : 1,4 - 1110 mm/p
+ Pham vi ¨n dao cđa ơ

: 1,4 - 1170 mm/p

+ Ph¹m vi ăn dao của mâm cặp :

9,8 - 700 mm/p

+ Phạm vi ăn dao của trục chính :

2,2 - 1760 mm/p

+ Lực ăn dao cực đại của trục chính : 1500 KN
+ Lực ăn dao cực đại của ụ :

2000 KN

+ Lực ăn dao cực đại của bàn máy :

2000 KN

+ Kích thớc lỗ doa lớn nhất khi gia công :
- B»ng trôc chÝnh :320 mm
É 10 Ê


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

- Bằng mâm cặp :600 mm
+ Kích thớc lớn nhất khi tiện mặt đầu :550 mm
+ Trọng lợng lín nhÊt cđa chi tiÕt gia c«ng :200 Kg
+ Träng lợng bàn máy : 1500 Kg
+ Kích thớc máy

:750 x 3000 x 3000 mm

+ Động cơ truyền động chính là động cơ KĐB ro to lồng sóc có hai cấp tốc
độ .
P đm =10 Kw
Tốc độ định mức : N đm = 1460 , 2890 (v/p)
+ Động cơ truyền động ăn dao là động cơ một chiều kích từ độc lập.
II-Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao cđa m¸y doa 2620B
Trong m¸y doa ngang 2620B trun động ăn dao là truyền động phức tạp
nhất, nó đòi hỏi hệ thống trang bị điện có mức độ tự động hoá cao. ở truyền

động này dùng động cơ một chiêu kích từ độc lập, truyền động này có các yêu
cầu về chỉ tiêu chất lợng nh sau:
1, Phạm vi điều chỉnh tốc độ
Truyền động ăn dao của máy doa ngang 2620B có yêu cầu phạm vi tốc
độ rộng, dải điều chỉnh đợc đặc trng bởi hệ số:
D=

n max 2000
=
n min
1

2, Độ trơn khi điều chỉnh
Vì máy làm việc ở nhiều chế độ gia công khác nhau nh doa lỗ có đờng kính
lớn thì cần tốc độ nhỏ, còn khi phay thì cần tốc độ lớn . Để đảm bảo chất lợng
gia công bề mặt có độ bóng từ 6- 9 thì tốc độ phải đợc điều chỉnh vô cấp.
=

n i +1
=1
ni

4,Độ ổn định tốc độ khi làm việc
ẫ 11 Ê


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Để đảm bảo duy trì ổn định tốc độ đạt mức chính xác cao ngay cả khi
tốc độ truyền động chính thay đổi . Khi phụ tải biến đổi từ 0 ữ Mmax thì yêu
cầu độ sụt tốc độ là:
n =

n 0 i n dmi
(3 ữ 5)%
n 0i

4,Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ
Truyền độmg ăn dao của máy bao gồm các chuyển động tịnh tiến, nếu
mô men cản MC do lực kéo ăn dao qui định thì nó phải đảm bảo phụ tải có mô
men M lớn nhất.
Nếu yêu cầu mô men M = const thì Mmax này đợc xác định bởi lực ăn
dao, bao gồm : lực kéo Fx ,tổn hao ma sát trên gờ trợt của máy.
Trong hầu hết phạm vi điều chỉnh ở vùng tốc độ thấp lực ăn dao bị hạn chế bởi
chiều sâu cắt do Fx không đạt tới trị số cực đại mà phụ tải vào tốc độ ăn dao.
Mà vùng tốc độ cao, lực ăn dao còn phụ thuộc vào công suất của truyền động
chính vì những cấp ăn dao cực đại chỉ sử dụng với các cấp tốc độ chính xác
cực đại, do đó có thể dẫn tới quá tải và gây nguy hiểm cho truyền động chính.
Mặt khác, cũng với cấp tốc độ này thờng dùng để gia công tinh lên lực ăn dao
không cần lớn, nếu có kể đến sự biến đổi của lực ma sát trên gờ trợt ảnh hởng
tới tốc độ thì lực kéo bàn là Qn và đợc biểu diễn nh hình vẽ sau :

Mc,Pc

F,Q
mc

qđm
fđm

pc

n
n0

n1

n2

hình 1-1

0
ẫ 12 Ê

v


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

ở vùng tốc độ gia công ta có:
M=const , P tØ lƯ víi U
ë vïng ch¹y dao nhanh:

M≈ P/n ; P=const
5,Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải
Trong quá trình làm việc thờng xảy ra quá tải tĩnh và quá tải động
- Quá tải tĩnh: do vật liệu không đồng nhất, khi dao cắt đi vào vùng chai cứng
hoặc khi nhiệt độ tăng quá làm cho công suất cắt tăng dẫn tới quá tải.
-Quá tải động:đó là các quá trình khởi động ,hÃm , đảo chiều. Để rút ngán thời
gian quá tải động thì cần phải rút ngắn quá trình này.
Các biện pháp han chế phụ tải:
+ Hạn chế phụ tải truyền động chính thông qua truyền động ăn dao.
+ Hạn chế phụ tải tĩnh và động bằng phơng pháp sử dụng khâu phản hồi âm
dòng có ngắt.
6, Yêu cầu hÃm dừng chính xác

ẫ 13 ấ


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Việc dừng máy chính xác là một yêu cầu rất qua trọng. Bởi vì khi dừng
chính xác thì đảm bảo chất lợng sản phẩm, tăng năng suất của máy, an toàn
cho thiết bị và ngời vận hành.
Các biện pháp nâng cao chất lợng quá trình hÃm ( giảm thời gian hÃm )
- Sử dụng những thiết bị khống chế.
-Tăng gia tốc của hệ thống.
-Sử dụng những vật liệu nhẹ để giảm thành phần mô men quán tính.
- Tăng lực cản bằng cơ khí.

- HÃm bằng điện , sử dụng một trong ba phơng pháp:
+ HÃm ngợc
+HÃm động năng
+ HÃm tái sinh
- Giảm tốc độ bằng cách giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ.
7, Yêu cầu về đảo chiều
Đặc điểm công nghệ của máy doa 2620B là có đảo chiều, để đảm bảo
năng suất cho máy thì việc yêu cầu về đảo chiều là rất quan trọng.
8, Yêu cầu về kinh tế
+ Hệ thống thiết kế ra phải đảm bảo có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, thuận thiện
cho vận hành và sửa chữa.
+Vốn đầu t mua sắm thiết bị , chi phí vận hành phải hợp lý.
+Giá thành hệ thống h, trong khi phải thoả mÃn các yêu cầu về kỹ thuật.

ẫ 14 ấ


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

phần ii
thiết kế sơ đồ nguyên lý

ẫ 15 Ê


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

2. 1 giới thiệu chung
I- Khái niệm chung
Ngày nay víi sù ph¸t triĨn cđa khoa häc kü tht, các máy sản suất ngày
càng đa dạng và có nhiều chức năng dẫn tới hệ thống trang bị điện ngày càng
phức tạp và đòi hỏi độ chính xác, tin cậy cao.
Do bộ biến đổi năng lợng điện xoay chiều thành mét chiỊu cã thĨ sư
dơng nhiỊu thiÕt bÞ nh hƯ thống máy phát, khuyếch đại từ, hệ thống van .
Chúng đợc điều khiển theo những nguyên tắc khác nhau và có những u, nhợc
điểm khác nhau; khi kết hợp những hệ thống này với động cơ điện một chiều
ta có đợc những hệ thống truyền động có chất lợng khác nhau. Do đó để có đợc một phơng án truyền động phù hợp với từng loại công nghệ đòi hỏi nhà
thiết kế phải có sự so sánh logic dựa trên những chỉ tiêu về kỹ thuật và kinh tế.
II- Nội dung chọn phơng án
Trong thực tế, khi đứng trớc một vấn đề sẽ có nhiều phơng án giải quyết.
Tuy nhiên mỗi phơng án có những u, nhợc điểm riêng và nhiệm vụ của nhà
thiết kế là phải chọn ra đợc phơng án tốt nhất.
Đối với các hệ thống truyền động đơn giản không có những yêu cầu cao
thì chỉ cần dùng các động cơ xoay chiều với hệ thống điều khiển đơn giản.
Còn các hệ thống truyền động phức tạp có yêu cầu cao về chất lợng nh điều
chỉnh trơn, dải điều chỉnh rộng, đảo chều thì phải dùng động cơ một chiều, các
hệ thống điều khiển đi với nó phải đảm bảo đợc các yêu cầu và có khả năng tự
động hoá cao.
Nh vậy, để chọn đợc hệ thống truyền động phù hợp chúng ta phải dựa
vào công nghệ của máy từ đó đa ra những phơng án đáp ứng đợc yêu cầu công
nghệ này. Để chọn đợc phơng án tốt nhất trong các phơng án đa ra cần so sánh
chúng về kỹ thuật và kinh tế. Đối với truyền động động cơ điện một chiều thì

bộ biến đổi là phần tử rất quan trọng, nó quyết định đến chất lợng của hệ
thống. Do đó việc chọn lựa phơng án của ta là chọn bộ biến đổi thông qua viƯc
xÐt ë hƯ thèng ( bé biÕn ®ỉi - ®éng c¬ ).

É 16 Ê


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

III- ý nghĩa của việc lựa chọn phơng án
Việc so sánh lựa chọn đợc phơng án hợp lý nhất có một ý nghĩa đặc biệt
quan trọng, nó đợc thể hiện qua các mặt:
+ Đảm bảo đợc yêu cầu công nghệ của máy sản suất.
+ Đảm bảo làm việc tin cậy, lâu dài.
+ Giảm giá thành sản phẩm và tăng năg suất lao động.
+ Khi sải ra hỏng hóc có thể sửa chữa, thay thế dễ dàng với các linh kiện ,
thiết bị dự trữ sẵn có, dễ kiếm, dễ mua.
2-2 các phơng án truyền động
I- Các phơng án đa ra
Để có dợc phơng án truyền động phù hợp xét trên cả hai khía cạnh kỹ
thuật và kinh tế cho truyền động ăn dao của máy doa 2620B, ở đây em đa ra
một số phơng án mà đáp ứng đợc các yêu cầu về kỹ thuật công nghệ của
truyền động để từ đó làm căn cứ chọn ra phơng án tốt nhất.
Yêu cầu công nghệ của truyền động ăn dao máy doa có những đặc điểm
sau:
+ Phạm vi điều chỉnh:

D= 2000:1
+ Độ trơn khi điều chỉnh:
=

n i +1
=1
ni

+Độ ổn định tốc độ khi làm việc :
n =

n oi n dm
(3 ữ 5)%
n oi

Ta thấy rằng do phạm vi điều chỉnh đòi hỏi rộng D=2000:1 do vậy các
hệ thống khuyếch đại từ - động cơ, máy phát - động cơ không thoả mÃn đợc
chỉ tiêu này. Do vậy ta loại hai phơng án này và đa ra ba phơng án sau:
+ Hệ thống máy điện khuyếch đại - ®éng c¬ .
+ HƯ thèng van - ®éng c¬.
+ HƯ thống xung áp - động cơ.
ẫ 17 ấ


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

II- Phơng án I
Hệ thống máy điện khuyếch đại - động cơ
(

MY- Đ )

1,Giới thiệu hệ thống
a, Sơ đồ
a

b

c

MY

Đ/C

ckđ

Đ
ft

ckf

kđ

uđk

n

ucđ

Hình 2-1

+ FT :là máy phát tốc , có nhiệm vụ khâu phản hồi âm tốc độ
+ CKĐ, CKF: là cuộn kích từ của động cơ và máy ®iƯn khuch ®¹i.

É 18 Ê


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

+ KĐ: là khâu khuyếch đại, thực hiện nhiệm vụ khuyêch đai tín hiệu điều
khiển UĐK
+U đ :là điện áp đặt
2, Hoạt động của hệ thống
Giả sử động cơ sơ cấp Đ/C quay với tốc độ = const , khi ta đặt vào hệ
thống một điện áp đặt Uđ , thông qua mạch khuyếch đại, cuộn dây CKF đợc
cấp điện, MY đợc kích thích sẽ phát ra điện áp một chiều cấp cho động cơ
động cơ quay .
Do đặc điểm của MY là có cuộn dọc, cuộn ngang ; cuộn ngang đợc nối
ngắn mạch nên có dòng điện lớn và sinh ra từ thông lớn. Do vậy hệ thống có
hệ số khuyếch đại rất lớn.
- Nếu trong quá trình làm việc vì một nguyên nhân nào đó mà làm cho
tốc độ đông cơ giảm, qua biểu thức Uđk =Uđ - n ta thấy khi n giảm thì Uđk
tăng qua mạch khuyếch đại ICKF tăng và Ud tăng tốc độ động cơ tăng về trị

số yêu cầu.
Khi tốc độ động cơ tăng quá mức thì quá trình diễn ra ngợc lại. Đó là
nguyên lý ổn định tốc độ.
3, Họ đặc tính cơ của hệ thống
ta có :

ICKF = KKĐUđk = KKĐ ( Uđ - n )

E = Kd KNICK
E = KdKNKKĐ (Uđ- n )
đặt :KdKNKKĐ = K
EMY= K(U - n )
Xây dựng phơng trình đặc tính cơ của hệ thống:

ẫ 19 ấ


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Uu
R + R uE
ud
Iu
Kdd
Kd d
U u = E EMY

E
R + R ud
⇒ n = EMY − uE
Iu
Kdφd
Kd φd
K( U cd − γn) R uE + R ud
⇔n=
−
Iu
Kd d
Kd d
n=

Sau khi biến đổi biểu thức này ta đợc:
n=

KU cd
R
−
I
Kd φ d + γ . K Kd φ d u

(*)

Trong đó : K = KđKNKKĐ
Uđ : là điện áp đặt.
R = R + Rđ
Phơng trình ( ) là phơng trình

n0 max

đặc tính cơ của hệ thống. Ta thấy
rằng độ cứng của đặc tính là:
=

R
Kd d + . K

n0 min
0

Độ cứng khi có mạch vòng phản

Hình 2-2

I,M

hồi âm tốc độ đà đợc cải thiện rất nhiều.
Họ đặc tính cơ của hệ thống đợc vẽ trên hình 2-2.
4, Đánh giá chất lợng hệ thống
a, Ưu điểm
+ Hệ thống làm việc rất linh hoạt.
+ Họ đặc tính cơ có dạng tuyến tính.
+Việc điều chỉnh đều đợc thực hiện trên mạch kích từ nên thuận tiện cho tự
động hoá , nâng cao chất lợng hệ thống.
+ Có hệ số khuyếch đại lớn.
b, Nhợc điểm
+ có nhiều thiết bị quay ,gây ồn.
ẫ 20 Ê

đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

+ Hiệu suất sử dụng điện năng thấp = Đ/C đ = 0,3 - 0,5
+Diện tích lắp đặt lớn, đòi hỏi nền móng đặc biệt.
III - Phơng án II
Hệ thống van - động cơ
(T - Đ )
1,Giới thiệu
a, Sơ đồ
b,Các phần tử của sơ đồ
+ Đ: ®éng c¬ mét chiỊu kÝch tõ ®éc lËp,thùc hiƯn chøc năng biến
năng lợng điện một chiều thành cơ năng truyền
động cho cơ cấu sản xuất.
+ BBĐ: là bộ biến đổi van có điều khiển , thực hiện chức năng
biến năng lợng điện xoay chiều thành năng lợng
điện một chiều cung cấp cho động cơ.
+ Uđ tín hiệu điện áp đặt.
+ FT máy phát tốc thực hiện chức năng khâu phản hồi âm tốc độ.
+TH & KĐ là khối tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu
+ FX là mạch phát xung.

ẫ 21 Ê

đồ án tốt nghiệp
a

b

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

c

bbđ

ckđ

đ
ft

xđk

fx

th
&
kđ

n
Uđ

Hình 2-3

2, Hoạt động của hệ thống
Giả sử ban đầu hệ thống đà đợc đóng vào lới với điện áp thích hợp, lúc
này động cơ vẫn cha làm việc . Khi ta đặt vào hệ thống một điện áp đặt U đ ứng
với một tốc độ nào đó của động cơ.Thông qua khâu TH & KH và mạch FX sẽ
suất hiện các xung đa tới các chân điều khiển của các van của bộ biến đổi
bộ biến đổi , nếu lúc này nhóm van nào đó đang đợc đặt điện áp thuận , van sẽ
mở với góc mở . Đầu ra của BBĐ có điện áp Ud đặt nên phần ứng động cơ
động cơ quay với tốc độ ứng với Uđ ban đầu.
Trong quá trình làm việc, nếu vì một nguyên nhân nào đó làm cho tốc
độ động cơ giảm thì qua biểu thức : UĐK = U® - ϒn

É 22 Ê


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

khi n giảm UĐK tăng giảm Ud tăng n tăng về điểm làm việc yêu
cầu. Khi n tăng quá mức cho phép thì quá trình diễn ra ngợc lại. Đây là nguyên
lý ổn định tốc độ.
3,Họ đặc tính cơ của hệ thống
Sức điện ®éng cđa BB§:
Eb = Ebm cosα = Ub

( Ub =U : điện áp đầu ra của bộ biến đổi )

Eb = KKĐKb( Uđ - n )
= actg

K KD K b ( U d n)
E bm

+Phơng trình đặc tính c¬ cđa hƯ thèng:
n=

Ub
R + Ru
K K U
R + Ru
− b
I u = KD b d − b
I
Kd φd
Kd φ d
Kd φ d
Kd φ d u

⇒n=

K KD K b Ucd
Rb + Ru
−
I
Kd φ d
Kd φ d + γ . K KD K b u

Đây là phơng trình đặc tính cơ của hệ thống.Từ đây ta vẽ đợc họ đặc tính
cơ
của hệ thống trên hình 2-4.
n
n0max

m

0

Hình 2-4
4, Đánh giá chất lợng hệ thống
a, Ưu điểm:

ẫ 23 ấ


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

+ Do sử dụng các thiết bị bán dẫn ở bộ biến đổi nên hệ thống có độ tác động
nhanh cao, hiệu suất hệ thống cao.
+ Là bộ biến đổi tĩnh có kết cấu gọn nhẹ, không yêu cầu nền móng đặc biệt.
+ Dễ thiết lập các hệ thống tự động kín để nâng cao chất lợng hệ thống.
b, Nhợc điểm
+ Khả năng chịu quá tải về dòng, áp nhỏ; khi có gia tốc dòng và áp du/dt,
di/dt có nguy cơ làm hỏng các lớp tiếp giáp.

+Sức điện động của bộ biến đổicó dạng đập mạch làm phát sinh thành phần
sóng hài bậc cao gây phát nóng động cơ ( có thể khắc phục nhợc điểm này
bằng cách mắc thêm các cuộn kháng ).
+ Hệ thống làm việc có cos nhỏ.
IV - Phơng án III
Hệ thống xung áp - động cơ
1, Giới thiệu
a, Sơ đồ
ckđ
u

đ

d0
mk

ft

+
xk

xm

fx

kđ

Hình 2-5
b,Các phần tử cđa hƯ thèng

É 24 Ê

u®k

ϒn
uc®


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

+ Đ: động cơ một chiều kích từ độc lập thực hiện chức năng biến đổi điện năng
một chiều thành cơ năng truyền động cho cơ cấu sản xuất. ckđ là cuộn kích
từ của động cơ.
+ MK : là mạch khoá van có nhiệm vụ tạo xung điện áp ngợc đặt nên van đẻ
khoá van.
+ T :tiristo chức năng nh một khoá đóng mở để băm điện áp nguồn một chiều.
+ FT : là máy phát tốc thực hiện chức năng khâu phản hồi âm tốc độ.
+Uđ: là tín hiệu điện áp chủ đạo.
+KĐ : là mạch khuyếch đại, có nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu điện áp U đk để
đa vào mạch FX.
+FX : là mạch phát xung cã nhiƯm vơ ph¸t ra xung më cho van T và xung
khoá cho mạch cho mạch khoá van MK.
+ DO: là van diốt.
2, Hoạt động của hệ thống
Giả sử ban đầu ta đặt vào hệ thống một điện áp chủ đạo Uđ ( khi hệ
thống đà đợc đóng vào ngn mét chiỊu ) qua nót tỉng hỵp tÝn hiƯu ta có:

U đk = Uđ - n
Tuy nhiên ban đầu n = 0 → U®k = U® , tÝn hiƯu này qua mạch KĐ đợc đa
tới mạch FX sẽ pháp ra xng mở đa tới chân điều khiển của van T và ở đầu ra có
sức điện động ra Eb.
Eb =

t1
U
TCK

Sức điện động này đợc đặt nên động cơ và ®éng c¬ sÏ quay víi tèc ®é t¬ng øng víi điện áp đặt ban đầu. Khi muốn thay đổi tốc độ động
cơ ta thay đổi Uđ .
Trong quá trình làm việc giả sử
nguyên nhân nào đó mà tốc độ động cơ giảm
khi đó qua mạch phản hồi âm tốc độ ta cã:
U®k = U® - ϒn

É 25 Ê


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Khi n giảm Uđk tăng t1=KUđk tăng Eb tăng và tốc độ động cơ
sẽ tăng về giá trị đặt.
u

t1

t

tck

Nếu tốc độ động cơ tăng quá tốc độ đặt thì quá trình diễn ra ngợc lại.
Đây là nguyên lý ổn định tốc độ .
3, Họ đặc tính cơ của hệ thống
Sức điện động của BBĐ:
Eb =

t1
U
TCK

Phơng trình đặc tính cơ của hê thống:
n=

Eb
R + Ru
t1 U
R + Ru
− b
Iu =
− b
I
Kd φd
Kd φd
TCK K d φ d

Kd φd u

t 1 = K1 u dk = K1 ( U cd − γ . n)
K1 U cd
Rb + Ru
⇒n=
−
I
TCK K d φ d + K1 γ TCK K d d + K1 u

n
Đây làp phơng trình đặc tính cơ của hệ thống
n0max
từ phơng trình này ta có họ đặc tính cơ của
hệ thống nh hình vẽ.

0

Iư

-n0max

ẫ 26 Ê

H×nh 2-6


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

4, Đánh giá chất lợng hệ thống
a,Ưu điểm
+ Hệ thống này đợc dùng ở những nơi có
nguồn một chiều có công suất ằ công suất
của động cơ và khi đó trong sơ đồ thay thế có thể bỏ qua R b và đặc tính cơ có
độ cứng cao.
+ Hệ thống này dùng ít van động lực .
+Dễ tự động hoá.
b, Nhợc điểm
+ Phải có nguồn một chiều hoặc kÌm theo bé ngn xuay chiỊu - mét chiỊu.
+ D¹ng điện áp ra có dạng xung gây tổn thất phụ trong động cơ.
+Bộ biến đổi này khi làm việc có thể rơi vào chế độ dòng gián đoạn.
V- Chọn phơng án truyền động
Trong cả ba phơng án đa ra đều đáp ứng đợc yêu cầu công nghệ của
truyền động ăn dao của máy doa. Tuy nhiên, phơng án I với những nhợc điểm
căn bản là:
+ Giá thành đắt vì phải sử dụng nhiều máy điện quay.
+ Gây tiếng ồn, tốn diện tích lắp đặt.
+ Hiệu suất thấp chi phí vận hành lớn.
Vì những lý do đó ta loại phơng án này. Vấn đề là lựa chọn một trong
hai phơng án còn lại.
ẫ 27 ấ


đồ án tốt nghiệp

Bộ môn trang bị điện

Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Trong hai phơng án còn lại ta thấy rằng phơng án III đòi hỏi phải có
nguồn một chiều với công suất lớn, điều này không phải nhà máy cơ khí nào
cũng có đợc. Trong trờng hợp không có nguồn một chiều thì ta phải tạo ra nó
từ nguồn xoay chiều , khi đó phơng án III trở nên phức tạp hơn phơng án II.
Mặt khác đối với truyền động ăn dao của máy doa đòi hỏi phạm vi ®iỊu chØnh
rÊt lín
( D= 2000:1). Nh vËy nÕu sư dơng phơng án III ở vùng tốc độ thấp hệ thống
rất dễ rơi vào làm việc ở chế độ dòng gián đoạn. mà muốn khác phục điều này
cần phải có cuộn kháng với LK rất lớn.
Từ những phân tích nh vậy ta thấy rằng phơng án II có tính u việt hơn
cả. Ta chọn phơng án II làm phơng án truyền động cho truyền động ăn dao của
máy doa.
2. 3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý
Mạch điện nguyên lý của hệ thống truyền động điện gồm hai phần:
+ Mạch động lực.
+ Mạch diều khiển.
Mạch động lực là phần tử trực tiếp thực hiện các quá trình năng lợng
theo yêu cầu công nghệ đặt ra. Mạch điều khiển có chức năng diều khiển mạch
động lực thực hiện các quá trình công nghệ . Nh vậy khi thiết kế sơ đồ nguyên
lý phải ®i tõ m¹ch ®éng lùc.
I-ThiÕt kÕ m¹ch ®éng lùc
M¹ch ®éng lực bao gồm các phần tử: sơ đồ chỉnh lu, cuộn kháng, máy
biến áp động lực, các phần tử R- C. Theo phơng án đà chọn thì động cơ là
động cơ một chiều kích từ độc lập. Nh vậy,việc thiết kế sơ đồ mạch động lực
chỉ còn là lựa chọn các phần tử khác cho phù hợp.
1, Chọn sơ đồ chỉnh lu
Có nhiều sơ đồ chỉnh lu đáp ứng đợc yêu cầu công nghệ. Tuy nhiên ở

mỗi sơ đồ có các chỉ tiêu về chất lợng khác nhau, giá thành khác nhau . Vấn đề
đặt ra là lựa chọn cho phï hỵp.

É 28 Ê