phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha máy kéo sợi nhựa pp

Bản đồ án này đợc trình bày baogồm 5 chơng nh sau: Chơng 1 : Tổng quan về công nghệ kéo sợi PP Chơng 2 : Chọn động cơ truyền động Chơng 3 : Phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ Chơng 4 :

Lời cam đoan

Bản đồ án tốt nghiệp này do tôi tự thực hiện, ngoài các tài liệu đã chỉ dẫn ở cuối sách, tôi đảm bảo rằng không sao

chép các công trình hoặc thiết kế tốt nghiệp của ngời khác

Ngời thực hiện

Chu van truong

Mục lục

Chơng 1: Tổng quan về công nghệ kéo sợi PP ………. 3

1.1 Giới thiệu vài nét về ngành công nghiệp nhựa ……… 3

1.2 Nguyên lý làm việc và dây chuyền công nghệ ……… 5

1.3 Các thông số kỹ thuật ……… 6

1.4 Thiết bị máy kéo sợi PP ……… 7

1.4.1 Máy đùn nhựa……… 7

1.4.2 Bộ phận kéo màng ……… 9

1.4.3 Bàn gia nhiệt dãn sợi ……… 11

1.4.4 Bộ phận kéo sợi……… 11

1.4.5 Giàn máy thu sợi……… 12

1.4.6 Các thiết bị phụ trợ máy kéo sợi PP……… 12

1.4.7 Thiết bị điện của máy keo sợi PP……… 14

1.5 Tóm tắt về yêu cầu công nghệ và thiết bị……… 17

1.6 Trang thiết bị bộ phận kéo màng cụm ba Rulo……… 18

Chơng 2: Chọn động cơ truyền động………. 21

2.1 Động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ……… 21

2.1.1 u điểm……… 21

2.1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc……… 22

2.1.3 Mô tả tóan học của động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ……… 24

Chơng 3: Phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha 28 3.1 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ…… 28

3.2 Một số phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ………

28 3.2.1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch phần ứng (rôto) ………

29 3.2.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch phần cảm(Stato) ………

30 3.2.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số của nguồn xoay chiều 32 3.2.4 Điều chỉnh tốc độ bằng ly hợp điện từ ……… 37

3.3 Kết luận……… 40

Chơng 4: Thiết kế mạch lực……… 42

4.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc của ly hợp điện từ……… 42

4.2 Sơ đồ mạch lực……… 43

4.3 Tính chọn Thyristor……… 45

Chơng 5: Xây dựng mạch điều khiển……… 49

5.1 Yêu cầu mạch điều khiển……… 49

5.2 Nguyên tắc điều khiển……… 49

5.3 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển……… 53

5.4 Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển……… 63

Kết luận ……… 71

Tài liệu tham khảo ……… 73

Lời nói đầu.

Nớc ta đang trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa để từng

b-ớc bắt kịp sự phát triển trong khu vực Đông Nam á và thế giới về mọi mặtkinh tế và xã hội Công nghiệp sản xuất hàng hóa đóng vai trò quan trọngtrong việc phát triển kinh tế Với sự phát triển của công nghiệp điện tử, bándẫn là sự lựa chọn không thể thiếu đợc trong mọi lĩnh vực nhằm tạo ra sảnphẩm có chất lợng cao, tăng khả năng mạnh mẽ trên thị trờng

Các thiết bị máy móc phục vụ phục vụ công nghiệp ở nớc ta đa số cònlạc hậu song do nhu cầu sản xuất số máy móc này cần đợc khai thác Vớivốn đầu t mới hạn hẹp do đó bên cạnh mua sắm những trang thiết bị máymóc cũ để đáp ứng cho việc sản xuất Để đáp ứng đợc yêu cầu về việc cảitạo nâng cấp các thiết bị thì phải bắt đầu từ các nghiên cứu thử nghiệm cácmạch điều khiển Trong quyển đồ án tốt nghiệp này em đợc giao nhiệm vụ

“ Nghiên cứu xây dựng mạch điều khiển tốc độ động cơ bằng ly hợp

điện từ – ứng dụng cho máy kéo sợi PP ” Bản đồ án này đợc trình bày baogồm 5 chơng nh sau:

Chơng 1 : Tổng quan về công nghệ kéo sợi PP

Chơng 2 : Chọn động cơ truyền động

Chơng 3 : Phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ

Chơng 4 : Thiết kế mạch lực

Chơng 5 : Xây dựng mạch điều khiển

Quyển đồ án này để hoàn thành đợc là nhờ sự hớng dẫn tận tình củathầy giáo ta cao minh cùng với sự với sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầy cô

giáo trong bộ môn Tự động hóa XNCN cộng với sự nỗ lực của bản thân

Đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ đợc giao trong quyển đồ án này Vớithời gian không dài phải hoàn thành công việc tơng đối lớn trong khi trình

độ của bản thân em có nhiều hạn chế, nên không tránh khỏi những thiếusót Vì vậy em rất mong đợc sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô giáo để bản

đồ án của em đợc hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy ta cao minh và toàn thể các thầy côtrong bộ môn Tự động hóa XNCN Thành công của em ngày hôm nay làmột phần lớn nhờ ở sự hỗ trợ giúp đỡ trên Một lần nữa em xin chân thànhcảm ơn

Sinh viênChu van truong

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 dâychuyền 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 giớingày càng thâm nhập nhanh vào Việt Nam Tác dụng của công nghệ mớicủa những dây chuyền, thiết bị hiện đại đã góp phần tích cực thúc đẩy sựnghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc

Các máy hiện đại trong mọi lĩnh vực, đa phần hoạt động nhờ điện năngthông 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 đavào 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 ứngdụng 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 khácnh: 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 tạongắn

+ Giá thành của vật dụng bằng nhựa rẻ hơn nhiều so với giá thànhcủa các vật dụng chất liệu khác Với sự phát triển của ngành khaithác 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 thểthu 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 đểlàm thành các tấm bạt che phủ cho các công cụ, công trình các quânkhí 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 giữalớp giấy và manh PP của bao bì xi măng hiện nay

• Đợc dùng để thổi màng, ép các chi tiết hoặc vật dụng dùng trongcông 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 củamáy 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 màukhác 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 sợikim loại nóng Sợi nhựa sau khi kéo nóng, tác dụng của kéo nóng là sắp xếpmối liên kết mối phân tử lớn thành trật tự Những mối liên kết cao phân tửnhựa 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 độcủa sợi tăng tỷ lệ giãn giảm

- Xu hớng kéo dài yêu cầu ở nhiệt độ độ thủy tinh hóa trở lên, nhiệt độdính 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 giữlại ở tổ chức đó

- Máy gồm máy đùn nhựa, lới thanh nhanh, đầu đùn, thùng nớc làmnguội, dao chẻ sợi để kéo, tủ điện để gia nhiệt, hai lô nhiệt quấn sợi và bộphận hút phế liệu

- Dây chuyên công nghệ gồm: Nhựa qua vitme trộn cắt đùn ép ra miệngkhuôn qua thùng nớc làm lạnh thành màng mỏng, cắt xẻ thành sợi tăngnhiệt 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

1.4.Thiết bị máy kéo sợi PP

Máy này gồm các cụm hợp thành (Hình 1.1), các hệ thống nếu lắp rápkhông 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 làmviệc, 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.

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 giandừng máy, giảm cờng độ lao động Cơ cấu máy này phỏng theo máy tiêntiến của nớc ngoài, nghiên cứu vật liệu, công nghệ an toàn, chắc chắnkhông rò rỉ vật liệu

Lới lọc thay nhanh khi xuất xởng đã đợc điều chỉnh khe hở lắp ghépngời 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 vịtrí 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 giannày không phải dừng kéo sợi do thay lới, giảm cờng độ lao động, nângcao 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 9kwchia làm ba đoạn để khống chế nhiệt độ( trên đồng hồ nhiệt cũng có bakhu vực tơng ứng với ba khoang: khoang nhiệt 6, khoang nhiệt 7,khoang nhiệt 8) để tiện điều chỉnh nhiệt độ màng hớng ngang Chiềurộng miệng đùn ra là 850mm

độ môi trờng nên phải điều chỉnh van nớc làm nguội Quả lô trong trongthùng nớc có thể điều chỉnh lên xuống để điều chỉnh vị trí dãn xuống củamàng ở miệng khuôn ở thùng nớc lạnh có gạt nớc, ống hút nớc, khử hết n-

ớc bám trên màng mỏng Đồng thời có 2 quả lô kéo Để đảm bảo sự cânbằng 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 xíchcủa quả lô kéo bớc đầu

Để tăng chiều rộng của màng, giảm góc co của màng đồng thời đạt đợcyêu 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 lôbằng lắp ở phía trớc dao cắt chẻ Có thể xoay góc độ để điều chỉnh màngmỏng Giảm độ nhăn của màng

ở phần này hệ truyền động dùng động cơ xoay chiều 3 pha điều khiểntốc độ bằng ly hợp điện từ (4kw) truyền tốc độ tới các trục bằng hộp số vàxích Độ căng chùng của xích vừa phải Vận hành một thời gian phải điềuchỉnh độ căng của xích

Phía trên quả lô thứ 3 có quả lô bằng cao su đợc điều khiển bằng vanhơi đỡ hai đầu chùng tâm với quả lô bằng Điều chỉnh bằng bulông trònngang ( Những bulông này trớc khi lắp đặt đã đợc chỉnh ) điều chỉnh độthẳng 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 tainạn 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 yêucầu kéo sợi PE mật độ cao, tốc độ cao

Phơng thức gia nhiệt dùng bộ nhiệt hồng ngoại từ xa, công suất là16,2kw, công suất mỗi tấm là 1,8kw x 9 tấm khống chế 3 đoạn nhiệt độ báonhiệt, nhiệt độ trên dây đồng XMT-1301

Lắp đặt tấm nhiệt dùng kiểu tháo rời khi bất kỳ chỗ nào có sự cố ( báotrên 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 độnggiống nh kéo lần đầu

Thu hồi định hình bằng 2 quả lô nhiệt là quả lô 3 và quả lô 4 Phơngthức gia nhiệt kiểu gián tiếp, nhiệt độ đều, dễ sữa chữa, công suất nhiệt mỗiquả lô là 7,2kw do 3 thỏi nhiệt điện 2,4kw hợp thành đấu bằng dây dẫn chịunhiệt, 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 kéotốc độ cao nâng cao chất lợng in nhãn trên bao Công tắc của cơ cấu khửtĩnh điện lắp tay trong bảng điều khiển điện trên máy Đợi sau khi kéo sợibình 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 quácăng hay quả sợi khi đã đạt đờng kính theo yêu cầu đặt ra Các sự tác độngnày 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 sợikhông bị rối đầu hoặc không bị lợn xoắn sóng

Để máy chạy đợc êm và quấn sợi đợc đều thì các chuyển động củamáy đều đợc truyền chuyển động bằng các đai răng nhựa và đai thang caosu

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 cóthêm 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 đựơcthu vào máy nghiền, nghiền xong đợc quạt gió quạt vào thùng đựng phếliệu Ta có thể tận dụng phế liệu theo tỷ lệ phần trăm phù hợp để trộn vớinguyên 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 thểcuốn hết tất cả lên ống suốt ngay Trớc hết phải hút vào thùng lới sau đómới cuốn từng sợi vào suốt

Bảo đảm sản xuất an toàn văn minh

đợc sấy khô Tuy nhiên nếu thời gian trộn quá lớn sẽ làm cho nhựa phátnóng 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 trộntheo 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 hệtruyền 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:

+ 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 nớc15mm) Tính toán số lỡi dao:

Nếu điều kiện gia công có thay đổi thì tiến hành khống chế và điềuchỉnh nhiệt độ trong quá trình gia nhiệt các bộ phận ( nhiệt độ củacác khoang nhiệt)

Sau đây là nhiệt độ (0C) của các khoang máy đùn, bàn kéo giản, quảlô kéo

Chiều rộng lớn nhất của tấmChiều rộng khởi phẩm của sợi

Chỉ

sốchảy

Thân nhiệt Nhiệt đầu đùn Bàn dãn sợi Quả lô

210180

210180

210190

230190

220200

220200

220200

140120

140120

130115

140120

140125

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 chungcông nghệ kéo sợi có nhiều kiểu, nhiều dạng khác nhau và yêu cầu sảnphẩm sợi kéo ra cũng khác nhau nhng có một yêu cầu cơ bản nhất của sợikéo 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 kỹthuật 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 máymóc là một phần không thể thiếu đựơc trong công nghệ sản xuất nó đợc chiphối bởi các bộ phận sau:

+ Về nhiệt:

Nhiệt độ ở các khoang của máy đùn, bàn kéo dãn, quả lô ổn định sợi phảithích 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 emtập trung vào phần quan trọng của thiết bị là thiết kế bộ điều khiển tốc độcho động cơ

Phơng pháp điều chỉnh ở đây là dùng động cơ xoay chiều 3 pha rôtolồng 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 Dokhối 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 vàthiết 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 đamàng lên theo hớng thẳng đứng để thổi nớc bám trên màng đó đợc đa quagiá 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 đợcchẻ 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 sốtruyền 1:1 Và tất cả đợc truyền động bằng một động cơ thông qua hộp sốbánh 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 = 2π.R.ω = ConstTrong đó : R là bán kính của các Rulô là không đổi

Vậy muốn v= Const thì ω = Const

Nếu ω không ổn định và quá trình khởi động xảy ra đột ngột ra xunglực lớn, gây lực căng đột ngột sẽ làm cho màng bị dãn không đều gây đứtsợi

Để đáp ứng đợc yêu cầu trên thì:

+ Động cơ sử dụng phải đảm bảo đợc sự ổn định về tốc độ sử dụngkhâu phản hồi tốc độ, tín hiệu từ máy phát tốc độ đa về điều khiển rồi sosánh 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 ω=0 đến

ωmax 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 thiệutrong quyển đồ án này

Ưu điểm của động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ.

- 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 khaithác các u điểm của mình

Từ những u điểm trên đây ta chọn động cơ điện xoay chiều ba phakhông đồng bộ để truyền động cho dây chuyển sản xuất sợi nhựa

2.1.2- CÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc.

ω

B

YC

Z

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 dâyquấn

Nguyên lý làm việc

Khi cho dòng điện xoay chiều ba pha vào cuộn dây của Stato thì từ ờng tổng hợp do ba cuộn dây tạo ra là một từ trờng quay với tốc độ của từtrờng quay(tốc độ đồng bộ)

f1 là tần số của lới điện

Từ trờng quay này sẽ quét lên thanh dẫn (hay cuộn dây) làm xuất hiệnmột 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 mạchngoài) cho nên sẽ có dòng điện chạy trong các thanh dẫn (hay cuộn dâyrôto) có chiều xác định theo quy tắc bàn tay phải Từ trờng quay lại tácdụng vào chính cuộn dây cảm ứng này một lực có chiều xác định theo quytắc 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 Nếurôto quay tốc độ bằng tốc độ của từ trờng quay thì từ trờng sẽ không quétqua các thanh dẫn(hay cuộn dây) nữa nên không có dòng điện cảm ứng nênmomen quay cũng không còn Khi đó do mômen cản lồng trục sẽ quaychậm lại hơn từ trờng quay và các thanh dẫn (hay cuộn dây) lại bị từ trờngquét qua dây điện cảm ứng lại xuất hiện và do đó có mômen quay làm chorôto tiếp tục quay nhng với tốc độ luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trờng quay

n

n −

ở chế độ động cơ độ trợt S có giá trị 0≤ S≤1

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 đốixứng, 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

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 trênmột pha mà giữ yên rôto (không quay) thì mỗi pha của cuộn dây rôto sẽxuất hiện một suất điện động E2phđm theo nguyên lý của máy biến áp

X

1

R1

I’ 2

Rm

’ 2

Hệ số quy đổi suất điện động là:

Từ đó có hệ số quy đổi dòng điện:

Với các hệ số quy đổi này, các đại lợng ở mạch rôto có thể quy đổi vềmạch Stato theo cách sau :

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 1

2 1

1

) ' (

U ph

+ + +

Khi động cơ hoạt động , công suất điện từ P12 từ stato chuyển sangrô to thành công suất cơ Pcơ đa ra trên trục động cơ và công suất nhiệt ∆ P2

' [(

' 3

2 2

2 1 0

R R S

R U

+ +

ω

Điện kháng ngắn mạch Xnm = X1 + X2’

Từ phơng trình trên ta biểu diễn bằng đồ thị

0

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 =

)(

2

3

2 2

1 1

0

1 2

nm

ph

X R

R

U

++

ω

• 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 ω0 và độ trợt tới hạn Sth không thay đổi Do đó đặctính 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 ω0 sẽ thay đổi, đồng thời X1,X2

cũng thay đổi (X=2πfL) 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 mômentới 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 ω0 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 côngsuất rộng vì có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành, nguồn điện sẵn (l-

ới điện) Tuy nhiên trong các hệ cần điều chỉnh tốc độ đặc biệt với dải điềuchỉnh rộng thì động cơ xoay chiều đợc sử dụng ít hơn động cơ một chiều vìcòn gặp nhiều khó khăn

Gần đây nhờ sự phát triển của kỹ thuật điện tử bán dẫn, việc điềuchỉnh tốc độ động cơ xoay chiều không đồng bộ đã có nhiều khả năng tốthơn

Sau đây là một số phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều bapha 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 phầnứng (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

ω

ω0

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 địnhtrớc 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 tổnhao 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 ápcấp 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

* Khi điện áp đặt vào động cơ giảm, mô men tới hạn của các đặc tính cơgiảm, trong khi tốc độ không tải lý tởng (hay tốc độ đồng bộ) giữ nguyênnên 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 nàythành 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 (hoặc60Hz) thành dòng điện tần số khác

Với các bộ biến tần dùng cho việc điều chỉnh tốc độ động cơ xoaychiều ngoài việc thay đổi tần số, chúng ta còn có thể thay đổi cả điện áp rakhác với điện áp lới cấp vào bộ biến tần.

Các bộ biến tần đợc chia thành 2 loại chính

- Bộ biến tần độc lập (hay bộ biến tần gián tiếp) hình 3.3

Hình 3.3 Cấu trúc của bộ biến tần gián tiếp.

Trong bộ biến tần loại này, dòng điện xoay chiều đầu vào tần số f1 đợcchỉnh lu thành dòng điện một chiều (tần số f=0), lọc rồi lại đợc biến đổithành dòng điện xoay chiều tần số f2

Đây là loại biến tần đợc dùng phổ biến hơn vì tần số f2 cần phải cóhoàn toàn không phụ thuộc gì vào f1 mà chỉ phụ thuộc vào mạch điện

- Bộ biến tần phụ thuộc ( hay bộ biến tần trực tiếp) hình 3.4

Hình 3.4 Cấu trúc của bộ biến tần trực tiếp.

- Bộ biến tần phụ thuộc: Loại này biến đổi thẳng dòng điện xoay chiềutần số f1 thành dòng điện xoay chiều tần số f2 không qua khâu chỉnh lu (CL)nên hiệu suất cao hơn loại trên nhng việc thay đổi tần số ra khó khăn và phụthuộc vào tần số f1

* Bộ biến tần độc lập ( hay bộ biến tần gián tiếp)

Bộ biến tần này cần có bộ chỉnh lu (BCL) trung gian nên còn gọi là bộbiến tần có khâu trung gian hay bộ biến tần gián tiếp

Tùy theo tính chất của bộ chỉnh lu và dạng tín hiệu đầu ra mà bộ biếntần độc lập lại chia ra bộ biến tần nguồn dòng hay bộ biến tần nguồn áp.Sau đây là bộ biến tần độc lập ba pha nguồn dòng

Sơ đồ bộ biến tần độc lập ba pha nguồn dòng nh hình 3.5

59

Bộ chỉnh lu CL ba pha có điều khiển biến đổi dòng điện xoay chiều bapha U1 tần số f1 thành dòng điện một chiều Bộ chỉnh lu CL làm việc nh mộtnguồn dòng nhờ bộ điều khiển chỉnh dòng A1 kết hợp với cuộn kháng cânbằng k Giá trị dòng một chiều đợc đặt bởi Ui1 ổn định giá trị dòng điện

đặt nhờ tín hiệu phản hồi Ui2

BBĐMCXC biến đổi dòng một chiều thành dòng xoay chiều ba phatần số f2 trị số U2 cấp cho phụ tải động cơ Tần số f2 của dòng điện phụ tải

đợc điều khiển bởi tín hiệu điều khiển Uf qua khối A3

Khối chuyển mạch đợc dùng chung cho tất cả các Thyristor Vì khi

điều chỉnh tốc độ động cơ bằng điều chỉnh tần số thờng kéo theo điều chỉnhtrị số điện áp Tần số giảm thì điện áp giảm Khi điện áp giảm thì quá trìnhchuyển mạch có thể bị ảnh hởng nên thờng dùng nguồn điện áp phụ ổn định

Uk để nạp điện cho tụ điện chuyển mạch Điod D là diod cách ly chống ảnhhởng của điện áp tụ C tới điện áp nguồn cấp cho BBĐMCXC trong quátrình chuyển mạch Điện trở Rk là điện trở nạp điện cho tụ điện C

Trong BBĐMCXC với góc dẫn λ = 1200, tại một thời điểm bất kỳ luôn

có hai Thyristor thông để cấp điện cho động cơ, một Thyristor ở nhómanode chung và một Thyristor ở nhóm Cathode chung Khoảng thời giandẫn của các Thyristor nh ở hình 3.6

Giả sử TH1 và TH2 đang dẫn Trớc đó, tụ điện C đã đợc nguồn Uk nạpqua L và Rk.

Để chuyển pha dẫn TH1-TH2 sang pha dẫn TH3-TH2 cần phải điềukhiển khóa TH1 và thông TH3 Cho xung mở TH3 và TH7 Khi TH7 thông,

điện áp Uk sẽ đặt ngợc lên TH1 và TH2 và dòng điện nguồn sẽ chuyển qua

khối CM Dòng qua TH1 và TH2 sẽ giảm về 0 và khóa Khi TH7 thông thì

tụ C cũng phóng điện qua L-TH7 và mạnh dao động LC nạp lại điện cho tụ

C theo hớng ngợc dẫn đến TH7 khóa vì bị phân áp ngợc Quá trình chuyểnmạch kết thúc Các Thyristor không bị phân áp ngợc nữa vì xung mở đặtvào TH3 nên TH3 thông còn TH2 bị khóa cùng với TH1 trong thời gian rấtngắn nhng sau đó do vẫn có xung mở nên lại thông ngay

Tiếp theo, các quá trình diễn biến tơng tự Dạng dòng điện các pha nhhình 3.6

Hình 3.6 Khoảng thời gian dẫn của các Thyristor

và dòng điện phụ tải các pha