Sơ đồ hệ thống truyền động điện điển hình

Khi ựiện áp máy phát bằng giá trị ựịnh mức UF = UFựm thì rơle RCB trên mạch ựộng lực tác ựộng Utự.RCB = UFựm, làm tiếp ựiểm RCB 13 nên cuộn hút K313 ựược cấp ựiện, làm tiếp ựiểm K31, biế

CH¦¥NG 7 7 C¸C C¸C C¸C S¥ S¥ S¥ §å §å §å HÖ HÖ HÖ THèNG THèNG THèNG §IÒU §IÒU §IÒU KHIÓN KHIÓN KHIÓN

TRUYÒN TRUYÒN TRUYÒN §éNG §éNG §éNG §IÖN §IÖN §IÖN §IÓN §IÓN §IÓN H H H××××NH NH

* Quy ước các ký hiệu trong bài giảng:

X(y) : Phần tử hoặc tiếp ñiểm X ở dòng thứ y

X (y) : Phần tử X ở hàng thứ y ñang có ñiện (cuộn dây) hoặc tiếp ñiểm X ở hàng y tác

ñộng

X (y) : Phần tử X ở hàng thứ y mất ñiện (cuộn dây) hoặc tiếp ñiểm X ở hàng y mở ra

* Các loại chuyển ñộng của máy GCKL:

Trên máy GCKL có 2 loại chuyển ñộng chủ yếu: Chuyển ñộng cơ bản và chuyển ñộng phụ

+ Chuyển ñộng cơ bản: Là sự chuyển ñộng tương ñối của dao cắt so với phôi ñể thực hiện

quá trình cắt gọt Chuyển ñộng này chia ra: Chuyển ñộng chính và chuyển ñộng ăn dao

- Chuyển ñộng chính: Hay còn gọi là chuyển ñộng làm việc là chuyển ñộng ñưa dao cắt ăn vào chi tiết

- Chuyển ñộng ăn dao: Là các chuyển ñộng xê dịch lưỡi dao hoặc phôi ñể tạo ra một lớp phoi mới

+ Chuyển ñộng phụ: Là những chuyển ñộng không liên quan trực tiếp ñến quá trình cắt

gọt, chúng cần thiết khi chuẩn bị gia công, nâng cao hiệu suất và chất lượng gia công, hiệu chỉnh máy v.v Ví dụ như di chuyển nhanh bàn dao hoặc phôi (trong máy tiện), nới – siết xà trên trụ (trong máy khoan cần), nâng hạ xà dao (trong máy bào giường), bơm dầu của hệ thống bôi trơn, bơm nước làm mát, v.v

7 - 1 TRANG BỊ ðIỆN - ðIỆN TỬ MÁY DOA

7.1.1 ðặc ñiểm làm việc, yêu cầu về truyền ñộng ñiện và trang bị ñiện

Máy doa dùng ñể gia công chi tiết với các nguyên công: khoét lỗ trụ, khoan lỗ, có thể dùng ñể phay Thực hiện các nguyên công trên máy doa sẽ ñạt ñược ñộ chính xác và ñộ bóng cao

Máy doa ñược chia thành 2 loại chính: Máy doa ñứng và máy doa ngang Máy doa ngang dùng ñể gia công các chi tiết cỡ trung bình và nặng

Chuyển ñộng chính là chuyển ñộng quay của dao doa (trục chính) Chuyển ñộng ăn dao

có thể là chuyển ñộng ngang, dọc của bàn máy mang chi tiết hay chuyển ñộng dọc trục của trục chính mang ñầu dao Chuyển ñộng phụ là chuyển ñộng theo chiều thẳng ñứng của ụ dao

và chuyển ñộng của các ñộng cơ truyền ñộng bơm dầu của hệ thống bôi trơn và ñộng cơ bơm nước làm mát

Yêu c ầu về truyền ñộng và trang bị ñiện máy doa:

a) Truy ền ñộng chính: Yêu cầu cần phải ñảo chiều quay, phạm vi ñiều chỉnh tốc ñộ D =

100÷1 ñối với máy doa ngang; D = 250÷1 ñối với máy doa tọa ñộ; ñộ trơn ñiều chỉnh ϕ = 1,26

Hệ thống truyền ñộng chính cần phải hãm dừng nhanh

GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 113

Hệ truyền ñộng chính của máy doa thường sử dụng hệ truyền ñộng xoay chiều với ñộng

cơ không ñồng bộ rôto lồng sóc một hoặc nhiều tốc ñộ

Trong máy doa cỡ nặng và máy doa tọa ñộ thường dùng hệ truyền ñộng một chiều (hệ ð; KðT-ð; MðKð-ð hoặc T-ð), ñiều chỉnh tốc ñộ trong phạm vi rộng, ñộ trơn ñiều chỉnh cao Nhờ vậy có thể ñơn giản cơ cấu cơ khí, hạn chế ñược mômen ở vùng tốc ñộ thấp bằng phương pháp ñiều chỉnh hai vùng

Lượng ăn dao ñược ñiều chỉnh trong phạm vi 2mm/ph ÷ 600mm/ph; khi di chuyển nhanh, có thể ñạt tới 2,5m/ph ÷ 3m/ph Lượng ăn dao (mm/ph) ở những máy cỡ nặng yêu cầu ñược giữ không ñổi khi tốc ñộ trục chính thay ñổi

ðặc tính cơ cần có ñộ cứng cao, với ñộ ổn ñịnh tốc ñộ < 10% Hệ thống truyền ñộng ăn dao phải ñảm bảo ñộ tác ñộng nhanh cao, dừng máy chính xác, ñảm bảo sự liên ñộng với truyền ñộng chính khi làm việc tự ñộng

Ở những máy doa cỡ trung bình và nặng, hệ thống truyền ñộng ăn dao sử dụng hệ thống khuếch ñại máy ñiện - ñộng cơ ñiện một chiều hoặc hệ thống T-ð

7.1.2 Sơ ñồ truyền ñộng chính máy doa ngang 2620

- Công suất ñộng cơ truyền ñộng ăn dao: 2,1kW

1 Bệ máy; 2 Trụ sau; 3 Giá ñỡ trục dao; 4 Bàn gá chi tiết gia công;

5 Trụ chính; 6 Trụ trước

+ Máy doa ngang 2620 ñược trang bị các máy ñiện sau:

- 01 ñộng cơ truyền ñộng trục chính là ñộng cơ không ñồng bộ rôto lồng sóc hai cấp tốc ñộ kiểu A61-4/2; Pñm = 7,5/10kW; nñm = 1460/2890 vòng/phút

- 01 ñộng cơ truyền ñộng bơm dầu bôi trơn kiểu ДΠT-21/4; Pñm = 0,26kW; nñm =

+ Hệ truyền ñộng chính của máy doa 2620: ðược thể hiện như trên hình vẽ

Sơ ñồ mạch gồm hai phần: Mạch ñộng lực và mạch ñiều khiển

Trên m ạch ñộng lực gồm 2 ñộng cơ:

- ðộng cơ ðB dùng ñể bơm dầu thủy lực

- ðộng cơ ð là ñộng cơ quay của truyền ñộng chính, là ñộng cơ không ñồng bộ rôto lồng sóc hai cấp tốc ñộ Mỗi pha của ñộng cơ ð có 2 cuộn dây, mục ñích ñể nối ∆ khi chạy với tốc

ñộ n = 1480v/p, nối YY khi tốc ñộ là n = 289v/p

Trên m ạch ñiều khiển:

Việc chuyển ñổi tốc ñộ từ thấp ñến cao tương ứng với chuyển ñổi từ nối ∆ thành YY và ngược lại ñược thực hiện bởi tay gạt cơ khí 2KH(5) liên quan ñến thiết bị chuyển ñổi tốc ñộ Nếu tiếp ñiểm 2KH(5) hở, dây quấn ñộng cơ ñấu tương ứng với tốc ñộ thấp Tiếp ñiểm 2KH(5)

kín, dây quấn ñộng cơ ñược ñấu YY tương ứng tốc ñộ cao Tiếp ñiểm, 1KH liên quan ñến thiết

bị chuyển ñổi tốc ñộ trục chính, nó ở trạng thái hở trong thời gian chuyển ñổi tốc ñộ và chỉ kín khi ñã chuyển ñổi xong

a) Khởi ñộng:

Giả sử muốn ñộng cơ quay thuận: Ấn vào nút nhấn MT(1) -> cuộn dây 1T(1) -> tiếp ñiểm 1T(1,2) -> cuộn dây KB(2) -> tiếp ñiểm KB(2)

T

1 (1,2) + KB(2) tạo thành mạch duy trì cho nút nhấn MT

Tiếp ñiểm KB (4) -> Cuộn dây Ch (4) + cuộn dây rơle thời gian RTh (7) -> Sau thời gian chỉnh ñịnh, tiếp ñiểm thường kín mở chậm RTh (4) -> cuộn dây Ch (4); ñồmg thời tiếp ñiểm thường mở ñóng chậm RTh (5) -> cuộn dây Nh1 (5) -> tiếp ñiểm Nh1 (6) -> cuộn dây Nh2 (6) Như vậy kết quả của việc ẩn nút MT làm: KB, 1T , Ch

Sau một thời gian chỉnh ñịnh: KB, 1T , Ch , Nh1 , Nh2

- Khi KB -> ðộng cơ ðB quay

- Khi 1T + Ch -> ðộng cơ ð quay thuận, nối ∆

- Sau một thời gian chỉnh ñịnh: 1T , Nh1 , Nh2 -> ðộng cơ ð nối YY (Y kép)

* Khi KH2 (5) : ðộng cơ ð không nối ñược YY

* Khi KH1 (4) : Mạch lực ở giai ñoạn chuẩn bị, chưa làm việc

GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 115

Giả sử ñộng cơ ð ñang quay thuận: 1T, KB , Ch và Nh1 + Nh2 (tùy vào 1KH, 2KH),

RTh, RKT −1(8), cuộn dây RTr(10) => Dẫn ñến: cuộn dây 1RH(8) -> 1RH (13,14)

Khi hãm: ấn vào D(1) -> cuộn dây T 1 (1), KB (2) -> tiếp ñiểm KB (4) -> các cuộn dây

Ch + Nh1 + Nh2 + RTh -> tiếp ñiểm Ch (13) + tiếp ñiểm RTh (13) (ñóng lại) -> cuộn dây N

2 (14) => ðảo 2 trong 3 pha của ñộng cơ ð, ñộng cơ ð thực hiện chế ñộ hãm ngược, tốc ñộ gảim dần Khi tốc ñộ giảm xuống dưới 10% tốc ñộ ñịnh mức thì RKT −1(8) -> RH1 (8) ->

RH

1 (13,14) -> cuộn dây N2 (14) -> ðộng cơ chạy tự do về tốc ñộ 0

Do dòng ñiện hãm lớn nên trong quá trình hãm người ta ñưa thêm ñiện trở phụ Rf vào

1CC 1CC 1CC

Rf Rf

Rf

1Nh

2Nh 2Nh

KB 1T

RTh

2KH 1Nh

1RH 2RH

1N 2N

7-2 TRANG BỊ ðIỆN - ðIỆN TỬ MÁY TIỆN 7.2.1 ðặc ñiểm công nghệ

Nhóm máy tiện rất ña dạng gồm các máy tiện ñơn giản, Rơvonve, máy tiện vạn năng, chuyên dùng, máy tiện cụt, máy tiện ñứng Trên máy tiện có thể thực hiện ñược nhiều công nghệ tiện khác nhau: Tiện trụ ngoài, tiện trụ trong, tiện mặt ñầu, tiện côn, tiện ñịnh hình Trên máy tiện cũng có thể thực hiện doa, khoan và tiện ren bằng các dao cắt, dao doa, tarô ren Kích thước gia công trên máy tiện có thể từ vài milimet ñến hàng chục met (máy tiện ñứng)

với tốc ñộ: M ~

ω

1 Người ta ñiều chỉnh sao cho khi tốc ñộ bé ω < ωgh thì giữ cho mômen

không ñổi (M = const), còn khi ω > ωgh thì mômen biến ñổi theo ñúng quy luật M ~

ω

1

dọc theo chi tiết (tiện dọc) hoặc vuông góc với trục chi tiết (tiện ngang) Mômen M=const

ở máy tiện nhỏ thường truyền ñộng ăn dao ñược thực hiện từ ñộng cơ truyền ñộng chính, còn ở những máy tiện nặng thì truyền ñộng ăn dao ñược thực hiện từ một ñộng cơ riêng là ñộng cơ một chiều cấp ñiện từ máy ñiện khuếch ñại hoặc bộ chỉnh lưu có ñiều khiển

7.2.2 Sơ ñồ ñiều khiển truyền ñộng chính của máy tiện 1A660

Máy tiện nặng 1A660 ñược dùng ñể gia công các chi tiết bằng gang hoặc bằng thép có trọng lượng dưới 250KN, ñường kính chi tiết lớn nhất có thể gia công trên máy là 1,25m Công suất của ñộng cơ truyền ñộng chính: 55KW Truyền ñộng ăn dao ñược thực hiện từ ñộng cơ truyền ñộng chính

§

Trên sơ ñồ mạch ñộng lực, ñộng cơ ð ñược cấp ñiện từ máy phát F ðể ñộng cơ ð có ñiện thì tiếp ñiểm của rơle ðG phải ñóng lại và tiếp ñiểm K2 mở ra ( G§ + K2)

ðoạn mạch gồm hai tiếp ñiểm K2 và ñiện trở Rh là mạch hãm ñộng năng

RC là Rơle dòng ñiện dùng ñể bảo vệ quá dòng Khi dòng ñiện trong ñộng cơ nhỏ hơn giá trị giới hạn cho phép thì Rơle RC ở mạch ñộng lực chưa tác ñộng, do ñó tiếp ñiểm thường kín

RC ở dòng số 9 của mạch ñiều khiển vẫn ở trạng thái ñóng ( RC (9)) Khi dòng trong ñộng cơ

vượt quá giá trị giới hạn thì rơle RC tác ñộng, mở tiếp ñiểm thường kín RC (9), cắt nguồn cấp

cho các nhánh số 9, 10, 11 của mạch ñiều khiển

RCB và RH là hai rơle áp, giá trị tác ñộng của hai rơle này khác nhau: Utñ.RCB = UF.ñm,

Utñ.RH = 10%UF.ñm Trong ñó UF.ñm là giá trị ñịnh mức của ñiện áp máy phát

RG1 và RD1 là hai cuộn dòng của các rơle RG và RD, cuộn áp tương ứng là RG2 và RD2 Mỗi rơle RG và RD có hai cuộn dây là cuộn dòng và cuộn áp nối nối tiếp nhau Khi cuộn áp có ñiện thì sức từ ñộng của nó sinh ra lực hút làm tiếp ñiểm của rơle tương ứng ñóng lại Nếu dòng ñiện phần ứng vượt quá giá trị cho phép thì sức từ ñộng của cuộn dòng ñiện tạo ra lực ñẩy

ñủ lớn thắng lực hút của cuộn áp làm tiếp ñiểm của rơle tương ứng nhả ra

7.2.2.2 Mạch kích từ

a- Mạch kích từ ñộng cơ

Trong mạch kích từ ñộng cơ, CKð là cuộn kích từ cho ñộng cơ ð RNT là rơle dòng ñiện bảo vệ thiếu từ thông, ñảm bảo không cho φð ~ 0 sẽ làm cho tốc ñộ ñộng cơ quá lớn Giá trị tác ñộng của RNT nhỏ hơn dòng kích từ nhỏ nhất ñể tạo ra tốc ñộ lớn nhất của ñộng cơ

Ví dụ: Giả sử tốc ñộ lớn nhất cho phép của ñộng cơ là ωmax = 2.ωñm , dòng ñiện kích từ ñịnh mức của ñộng cơ là ICKð ñm = 10A thì dòng ñiện kích từ ñể tạo ra ωmax sẽ là ICKð = 5A, khi ñó giá trị tác ñộng của RNT phải là Itñ.RNT < ICKð, trong trường hợp này có thể là Itñ.RNT=4,9A

§KT

§G

1

Tiếp ñiểm của RNT trên mạch ñộng lực là RNT(9), khi RNT tác ñộng thì RNT (9)

RT là Rơle dòng ñiện, có giá trị tác ñộng bằng ICKð ñm

ðKT là biến trở ñiều chỉnh dòng kích từ ñộng cơ, khi ñiều chỉnh tăng RðKT thì φð giảm, dẫn ñến ωð tăng và ngược lại

b- Mạch kích từ máy phát

Trong mạch kích từ máy phát, cuộn CKF là cuộn kích từ của máy phát F, có thể ñảo chiều nhờ cầu tiếp ñiểm T(2)+N(2) ñảo chiều ñiện áp máy phát sẽ ñảo chiều quay ñộng cơ T(2) sẽ

làm ñộng cơ quay thuận và N (2) sẽ làm ñộng cơ quay ngược

GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 119

RD2 N

K2

7.2.2.3 ðiều kiện ñể máy làm việc

Máy chỉ có thể làm việc, tức là ñộng cơ chỉ có thể khởi ñộng ñược khi tất cả các ñiều kiện liên ñộng sau ñược ñảm bảo:

- ðủ dầu bôi trơn: Tiếp ñiểm DBT(16) kín, làm cho công-tắc-tơ K4(16) có ñiện

- Chế ñộ làm việc của máy ñã ñược chọn: Tiếp ñiểm CTC1 hoặc CTC2 kín

• Chọn chế ñộ quay thuận: Gạt tay gạt trên mặt máy ñể cho CTC1(14), dẫn ñến

- Trị số tốc ñộ ñặt ñã ñược chọn: Tiếp ñiểm Tð(10)

- ðủ từ thông kích từ cho ñộng cơ: RNT (1) dẫn ñến RNT (9)

- Các bánh răng trong hộp tốc ñộ ñã ăn khớp hoàn toàn: Các tiếp ñiểm 1KBR(21),

§ (12) và ñiều này dẫn ñến cuộn dây K2(12)

Như vậy, kết quả của việc ấn nút M1(5) sẽ dẫn ñến các cuộn dây sau ñây có ñiện: K1, T, G

§ (1) và do cuộn dây K3(13) lúc này chưa ñược cấp ñiện nên tiếp ñiểm thường kín K3(1), làm cho ñiện trở ðKT cũng bị nối ngắn mạch Vì vậy, dòng ñiện ñi qua cuộn dây kích từ của

ựộng cơ CKđ lúc này sẽ bằng dòng kắch từ ựịnh mức (ICKđ=ICKđ.ựm) nên từ thông kắch từ cho ựộng cơ lúc này bằng giá trị ựịnh mức (φđ=φđựm)

Ở mạch kắch từ máy phát: Do cuộn dây K2(12) nên tiếp ựiểmK2(2) và do cuộn dây T(3) nên tiếp ựiểm T(2) K2(2) và T (2) sẽ làm cho cuộn áp của rơle RG có ựiện: RG (2) (lúc này

RD(2) do K1), nên tiếp ựiểm RG (2) làm nối tắt ựiện trở Rf Vì vậy dòng ựiện ựi qua cuộn

kắch từ CKF của máy phát bằng ựịnh mức ( ICKF = ICKF.ựm) nên từ thông kắch từ cho máy phát bằng giá trị ựịnh mức (φF=φFựm) điện áp máy phát nhanh chóng tiến ựến giá trị ựịnh mức và ựộng cơ ựược khởi ựộng với giá trị ựịnh mức Việc khởi ựộng cưỡng bức này làm cho tốc ựộ ựộng cơ tăng nhanh nhưng dòng ựiện qua ựộng cơ Iđ sẽ rất lớn, do vậy cần phải có biện pháp hạn chế ựể Iđ không vượt quá giá trị giới hạn cho phép Ighđ

Nếu dòng Iđ tăng ựến giá trị vượt quá giới hạn cho phép: Iđ ≥ Ighđ thì cuộn dòng của rơle

RG sẽ sinh ra lực ựẩy ựủ lớn làm cho tiếp ựiểm RG (2), do ựó ựiện trở Rf ựược nối tiếp với cuộn kắch từ máy phát CKF làm dòng kắch từ ICKF giảm nên từ thông kắch từ máy phát φF giảm làm ựiện áp máy phát giảm (UF = KφFωF), do ựó dòng ựiện Iđ giảm xuống

Khi dòng ựiện Iđ giảm về dưới giá trị giới hạn : Iđ < Ighđ thì lực ựẩy do cuộn dòng của rơle

RG sinh ra không ựủ lớn nên tiếp ựiểm RG (2), Rf bị nối tắt làm dòng kắch từ máy phát ICKF lại tăng lên dẫn ựến φF tăng làm ựiện áp máy phát tăng, do ựó dòng ựiện qua ựộng cơ Iđ tăng Quá trình ựược lặp lại

Việc ựóng mở của rơle RG ựể cho dòng Iđ không thể vượt quá giá trị cho phép như trên gọi

là hạn chế dòng ựiện theo nguyên tắc rung Mặc dù có sự biến thiên dòng ựiện trong quá trình rung nhưng tốc ựộ ựộng cơ vẫn cứ tăng do quán tắnh

Khi dòng ựiện Iđ ựã tiến ựến giá trị ổn ựịnh thì chấm dứt quá trình rung, tiếp ựiểm RG (2)

và tốc ựộ ựộng cơ tăng ựến giá trị ựịnh mức

Khi ựiện áp máy phát bằng giá trị ựịnh mức (UF = UFựm) thì rơle RCB trên mạch ựộng lực tác ựộng (Utự.RCB = UFựm), làm tiếp ựiểm RCB (13) nên cuộn hút K3(13) ựược cấp ựiện, làm tiếp ựiểm K3(1), biến trở đKT ựược nối tiếp với cuộn CKđ do ựó dòng kắch từ của ựộng cơ giảm xuống, làm φđ giảm và tốc ựộ ựộng cơ tăng trên tốc ựộ cơ bản (ωđ>ωựm) để ựiều chỉnh tốc ựộ của ựộng cơ ta ựiều chỉnh dòng kắch từ của ựộng cơ bằng cách dịch chuyển biến trở đKT

7.2.2.5 Mạch thử máy

(3,4), dẫn ựến cuộn dây T(3) làm ựóng tiếp ựiểm T(11), do ựó cuộn dây ậG(11) làm ựóng tiếp ựiểm Gậ (12), do ựó cuộn dây K2(12)

Như vậy kết quả của việc nhấn nút TT (3,4) sẽ làm các cuộn dây sau ựây có ựiện: T, G

ậ , K2

GV: Trương Duy Việt - Khoa điện Ờ điện tử 121

Như vậy so với việc nhấn nút M1(5) thì việc nhấn nút TT (3,4) sẽ không cấp ñiện cho cuộn dây K1 do ñó không duy trì cho K3(13) Khi thử máy thì các công tắc tơ LðT hoặc LðN không có ñiện nên T hoặc N chỉ có ñiện khi ấn nút TT hoặc NN

Lúc này trên mạch ñộng lực tiếp ñiểm §G và tiếp ñiểm thường kín K2, ñộng cơ ñược phép làm việc

Trên mạch kích từ của ñộng cơ, K2(1) nên ñiện trở Rð bị nối ngắn mạch, và §G(1) cùng với K3(13) nênK3(1) làm ðKT bị nối ngắn mạch Kết quả là dòng qua cuộn kích từ ñộng cơ bằng ñịnh mức, do ñó rơle dòng ñiện RT(1) tác ñộng làm RT (13) cùng với việc 1

K (13) nên cuộn dây K3(13) Vì K3 nên biến trở ðKT bị nối tắt, từ thông ñộng cơ luôn ñược giữ bằng ñịnh mức trong quá trình thử máy, tốc ñộ ñộng cơ không thể vượt quá giá trị ñịnh mức

Trong mạch kích từ máy phát, T(2) và K2(2) nên RG2(2), làm ñiện trở Rf bị nối tắt, dòng kích từ của máy phát bằng giá trị ñịnh mức, do ñó ñiện áp máy phát UF = UFñm, ñộng cơ ñược khởi ñộng cưỡng bức, do ñó khi ấn nút thử máy sẽ diễn ra quá trình hạn chế dòng ñiện theo nguyên tắc rung

Khi thả nút ấn TT(3,4), ñộng cơ sẽ thực hiện hãm tái sinh do sức ñiện ñộng máy phát giảm dần, còn từ thông ñộng cơ ñược giữ ở giá trị ñịnh mức Giai ñoạn cuối cùng là hãm ñộng năng, ñược bắt ñầu khi ñiện áp máy phát giảm ñến trị số nhả của rơle RH Cuộn dây các công tắc tơ G

§ (11) và K2(12), cắt phần ứng ñộng cơ ra khỏi máy phát và ñóng vào ñiện trở hãm Rh

7.2.2.6 Chế ñộ ñiều khiển tốc ñộ từ xa

ðể ñiều khiển tốc ñộ từ xa, người ta dùng ñộng cơ servo ð1 và các nút ấn M1, M2, M3 ðộng cơ ð1(20) ñược kích từ nối tiếp bởi cuộn dây CKð1, ñảo chiều quay ñộng cơ ð1 bằng cách ñảo chiều dòng kích từ nhờ vào cầu tiếp ñiểm KN(20) + KT(20)

Khi muốn giảm tốc, nhấn nút M3(9) làm cuộn dây KN(9), do ñó tiếp ñiểm KN(20) làm ñộng cơ ð1 quay biến trở ðKT về bên trái làm tăng dòng kích từ ñộng cơ ð, do ñó tốc ñộ ñộng

cơ ð giảm xuống

Khi muốn tăng tốc, nếu ñộng cơ ñang quay thuận thì ta ấn M1(5) còn nếu ñộng cơ ñang quay ngược thì ta ấn M2(7) Giả sử ñộng cơ ñang quay thuận, ta ấn nút M1(5) dẫn ñến cuộn dây L§T(5) do ñó tiếp ñiểm L§T(5,6), lúc này RCB nên RCB (6) vì vậy 3L§T(6) Kết quả

là cuộn dây KT(8) do ñó tiếp ñiểm KT(20) làm ñộng cơ ð1 quay biến trở ðKT về bên phải làm giảm dòng kích từ ñộng cơ ð, tốc ñộ ñộng cơ ð tăng lên

7.2.2.7 Quá trình hãm dừng máy

Quá trình hãm bắt ñầu khi ấn nút D(9) và diễn ra qua 3 giai ñoạn:

ðầu tiên là giai ñoạn hãm tái sinh do tăng dòng kích từ lên giá trị ñịnh mức Khi ấn nút D(9) sẽ làm cho cuộn dây K1(10), dẫn ñến các tiếp ñiểm của nó là K1(13), K1(3) và K1(1) Tiếp ñiểm K1(1) làm cho biến trở ðKT bị ngắn mạch, dòng ñiện qua cuộn kích từ ñộng cơ sẽ tăng ñến giá trị ñịnh mức Lúc này sức ñiện ñộng máy phát vẫn ñược giữ ñịnh mức Khi dòng

kích từ ñộng cơ ñạt ñến giá trị ñịnh mức thì rơle dòng ñiện RT(1) tác ñộng, làm cho tiếp ñiểm của nó RT (13), do ñó cuộn dây K3(13) Kết quả là các tiếp ñiểm K1(3) và K3(4) làm mất ñiện các công tắc tơ N và T, do ñó cắt ñiện cuộn kích từ máy phát ở dòng số 2

ðộng cơ chuyển sang quá trình hãm tái sinh thứ hai do sức ñiện ñộng máy phát giảm dần, còn từ thông ñộng cơ ñược giữ ở trị số ñịnh mức

Giai ñoạn cuối cùng là hãm ñộng năng, ñược bắt ñầu khi ñiện áp máy phát giảm ñến trị số nhả của rơle RH (Utñ.RH = 10%UFñm) thì tiếp ñiểm của nó RH (11) và RH (12), do ñó cuộn dây công tắc tơ G§ (11), tiếp ñiểm của nó G§ (12) làm công tắc tơ K2(12) Trên mạch ñộng lực tiếp ñiểm G§ cắt ñộng cơ khỏi nguồn máy phát và các tiếp ñiểm K2 ñóng ñộng cơ vào ñiện trở hãm Rh, ñộng cơ thực hiện hãm ñộng năng

Trong quá trình hãm, dòng ñiện phần ứng ñộng cơ ñược hạn chế theo nguyên tắc rung nhờ rơle hai cuộn dây RD Tác ñộng của rơle này tương tự như rơle RG

7.2.2.8 Mạch tín hiệu

Trong sơ ñồ, ñèn ðH1 dùng ñể báo hiệu trạng thái bình thường và ñèn BH2 báo hiệu về trạng thái không bình thường của hệ thống dầu bôi trơn Khi máy ñang làm việc mà không ñủ dầu bôi trơn thì không những ñèn ðH2 sáng lên mà còn có cả tín hiệu còi

GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 123

CTC1 2RLð

1RLð

1RLð

RT K1 RCB

4RLð

Tð

9 1KX

KT

M3

D RNT RC

8 2KX

KN 3RLð

7 LðN

6 3RLð

RCB LðT

LðN 3RLð M2

M1

5 LðT

4

T 2RLð

1RLð LðT

T

TT

TN K1

K3

R F

T K2

4RLð

- +

CKð RNT RT

K2

ð KT K3 K3 K1 RD

ð G 1C

1

K4 K4

ð H1

ð H2

ð1 CKð1

7-3 TRANG BỊ ðIỆN-ðIỆN TỬ MÁY BÀO GIƯỜNG 7.3.1 ðặc ñiểm công nghệ, các yêu cầu ñối với truyền ñộng ñiện và trang bị ñiện

Chu kỳ làm việc gồm hai hành trình:

+ Hành trình thuận: Cắt gọt kim loại

+ Hành trình ngược: ðưa chi tiết về lại vị trí ban ñầu ñể chuẩn bị cho chu kỳ kế tiếp Giản ñồ thời gian hoạt ñộng của máy ñược biểu diễn như hình vẽ

+ 0 ÷ t1: Máy khởi ñộng không tải, tốc ñộ tăng từ 0÷Vo

Vo = (5÷12)m/ph Với tốc ñộ này cho phép dao dần ñi vào chi tiết

+ t1 ÷ t2: Chạy với tốc ñộ Vo, dao ñã ăn vào chi tiết

+ t2 ÷ t3: Tăng tốc từ Vo ÷ Vth Giá trị tốc ñộ Vth phụ thuộc vào kim loại gia công và chi tiết

+ t3 ÷ t4: Thời gian thực hiện cắt gọt kim loại

+ Tại t4: Dao chuẩn bị ra khỏi chi tiết, lúc này người ta cần giảm tốc về Vo ñể dao ra khỏi chi tiết mà không làm hỏng chi tiết

+ t4 ÷ t5: Giảm tốc ñộ từ Vth ÷ Vo

+ t5 ÷ t6: Chạy với tốc ñộ Vo ñể dao ra khỏi chi tiết

+ Tại t6 : Dao ñã ra khỏi chi tiết, thực hiện chế ñộ hãm dừng từ t6 ÷ t7

+ t6 ÷ t7: Thực hiện chế ñộ hãm tốc ñộ về 0

+ t7 ÷ t8: Thời gian khởi ñộng ngược ñưa bàn về vị trí ban ñầu với tốc ñộ Vng

+ Tại t9: Bàn ñã chuẩn bị về gần ñiểm xuất phát, cần giảm tốc ñộ về Vo ñể hãm dừng bàn tại ñiểm xuất phát

+ t9 ÷ t10: Giảm tốc ñộ từ Vng ÷ Vo

+ t11: Chạy với tốc ñộ Vo

+ t11 ÷ t12: Giảm tốc ñộ từ Vo ÷ 0

Sau ñó khởi ñộng lại cho chu kỳ mới

Trong một chu kỳ làm việc, ñộng cơ thường xuyên làm việc ở chế ñộ quá ñộ Các chế ñộ hoạt ñộng của máy: Khởi ñộng, tăng tốc, giảm tốc, hãm máy, dừng, ñảo chiều

ðể tăng năng suất của máy, thường có hai giải pháp:

+ Giảm thời gian quá ñộ, bằng cách cưỡng bức quá ñộ -> Dòng ñiện trong ñộng cơ rất lớn, do ñó cần có biện pháp hạn chế dòng ñiện khi nó vượt quá giá trị cho phép

+ Tăng tốc ñộ Vng Thường chọn: =(2÷3)/1

th

ng V

V

7.3.2 Sơ ñồ truyền ñộng chính máy bào giường hệ F-ð

ðộng cơ ð: Quay truyền ñộng chính, ñược cấp ñiện từ máy phát F

CKF: Cuộn kích từ của máy phát F, ñược cấp ñiện bởi máy ñiện khuếch ñại KðM

KðM có 4 cuộn kích từ

- Các cuộn CK1,2,3: 3 cuộn nối tiếp nhau, nhận tín hiệu chủ ñạo, tín hiệu phản hồi âm

áp, phản hồi dương dòng và phản hồi mềm

GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 125

1) Tín hiệu chủ ñạo: Lấy trên biến trở BTT (tương ứng với chế ñộ quay thuận) hoặc trên

BTN (tương ứng với chế ñộ quay ngược), tạo ra dòng trên các cuộn CK1,2,3 qua các phần tử CFF, CFð, 5R, 1R, BTT, 8R, BTN

hệ thống làm việc, trên 1R có ñiện áp ua ~ uF, ua cũng tạo ra dòng ñiện chảy qua CK1,2,3, cực tính của dòng ñiện này ngược với dòng ñiện do uCð sinh ra => Do ñó phản hồi này là phản hồi

âm áp

3) Phản hồi dương dòng: Khi hệ thống làm việc, trên cuộn phụ của máy phát & ñộng cơ

là CFF & CFð sẽ có sụt áp ui ~ I.(RCFF + RCFð) -> ui tạo ra dòng ñiện chạy trong CK1,2,3 cùng chiều với dòng do uCð tạo ra => Phản hồi dương dòng

4) Phản hồi mềm: Lấy trên cầu cân bằng gồm có: 2 phần của ñiện trở 2R, ñiện trở 4R, và

cuộn CKF (hình vẽ) Một ñường chéo của mạch cầu nối với máy ñiện khuếch ñại KðM ðường chéo còn lại nối với ñiện trở 5R

Ta dịch chuyển biến trở 2R ñể khi ñộng cơ làm việc ở chế ñộ tĩnh thì cầu cân bằng, khi

ñó u5R = 0 Còn khi ñộng cơ làm việc ở chế ñộ ñộng, cầu mất cân bằng -> u5R ≠ 0, do ñó sẽ có dòng ñiện chạy qua các cuộn dây CK1,2,3 có chiều chống lại sự thay ñổi ñó làm cho hệ nhanh chóng ổn ñịnh

USS

Khi ñiện áp trong các cuộn CK1,2,3 vượt quá giá trị cho phép (USS), thì các bóng ñèn Bð tăng ñiện trở -> làm cho dòng iñk chảy vào các cuộn CK1,2,3 không tăng ðồng thời các cặp van 1V-3V hoặc 2V-4V mở tạo ñường cho dòng phân mạch chảy không qua CK1,2,3

việc quá tải như máy xúc, máy cán Khi quá tải hoặc ngắn mạch, người ta không sử dụng bảo

vệ quá tải ñể cắt nó ra khỏi lưới ñiện vì làm thế thì năng suất máy thấp

ðể ñảm bảo năng suất của máy, người ta tạo cho hệ thống một ñường ñặc tính cơ dạng máy xúc

+ Khi I < Ing -> ðộng cơ làm việc trên ñặc tính cơ tự nhiên

+ Khi I > Ing -> ðộng cơ chuyển sang làm việc trên ñoạn BC

Mục ñích của ñoạn BC: tạo ra dòng Inm bé

Khâu tạo ra ñặc tính cơ BC là khâu phản hồi âm dòng có ngắt

+ Khi dòng ñiện của ñộng cơ Ið < Ing thì ui <

* Mạch ñiều khiển:

- Công tắc 1KC và 2KC: ðịnh hành trình thực tùy theo chiều dài chi tiết

KC: Giới hạn hành trình dài nhất khi chế tạo

Khi bào ở ñầu hành trình thuận, nó ấn vào công tắc 2KC, khi bào chạy về cuối hành trình thuận, nó ấn vào công tắc 1KC

Giả sử bàn ở dầu hành trình thuận, bàn ấn vào công tắc 2KC -> tiếp ñiểm 2KC−1(10), 2

2KC− (14)

Khi khởi ñộng ta ấn vào nút nhấn MT(7) (lúc này giả sử ñã ñủ dầu áp lực ñể RAL(6))

-> cuộn dây KL(6) -> các tiếp ñiểm KL(9) + KL(10) + KL(14) -> cuộn dây T(9) -> tiếp ñiểm T(13) + T (5) + T (10) -> cuộn dây R(13) -> tiếp ñiểm R(5-6) Và lúc này cuộn dây

RC(14) do KL(14) + 2KC−2(14), dẫn ñến tiếp ñiểm RC (2-3)

Như vậy kết quả quan trọng của việc nhấn nút MT(7) sẽ làm các tiếp ñiểm sau dây ñóng lại: R(5-6) + T (5) + RC (2-3)

ðiện áp uCð ñặt trên biến trở BTT nhưng do tiếp ñiểm RC (2-3) ngắn mạch một phần

BTT nên uCð giảm nhỏ nên ñộng cơ chỉ khởi ñộng không tải và làm cho tốc ñộ tăng từ 0÷Vo ñể cho dao ñi vào chi tiết (bàn chạy thuận)

GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 127

Với tốc ñộ Vo dao ñi vào chi tiết Tại thời ñiểm t 2, bàn thôi ấn vào 2KC -> tiếp ñiểm 2

2KC− (14) -> cuộn dây RC (14) -> tiếp ñiểm RC (2-3), uCð phụ thuộc vào vị trí của biến trở BTT, do ñó uCð tăng lên tương ứng với chế ñộ tăng tốc từ Vo÷Vth Và khi dao ñã cắt vào chi tiết, công tắc hành trình 2KC không bị ấn nữa, các tiếp ñiểm của nó ñược phục hồi, do ñó tiếp ñiểm 2KC−1(10) chuẩn bị cho hành trình ngược

T ại thời ñiểm t 4: Dao chuẩn bị ra khỏi chi tiết Bàn sẽ ấn vào chổi than 1KH -> làm ngắn mạch một phần biến trở BTT(3) -> làm giảm ñiện áp uCð, ñộng cơ thực hiện chế ñộ hãm từ Vth

về Vo

T ại thời ñiểm t 6: Dao ñã ra khỏi chi tiết, lúc này bàn ấn vào 1KC -> tiếp ñiểm 1KC−1(9)

-> cuộn dây T (9) -> tiếp ñiểm T (10) -> cuộn dây N (10) -> tiếp ñiểm N (5)+T (5), ñiện áp

uCð chuyển sang ñặt trên BTN -> ñộng cơ thực hiện chế ñộ hãm tái sinh Sau ñó ñộng cơ khởi ñộng ngược ñưa bàn trở về vị trí ban ñầu tương ứng với tốc ñộ Vng

Khi bàn máy thực hiện hành trình ngược, công tắc hành trình thôi bị ấn, do ñó tiếp ñiểm 1

1KC− (9) ñể chuẩn bị cho hành trình kế tiếp

T ại thời ñiểm t 9: Bàn ñã chạy về gần ñiểm xuất phát, bàn sẽ ấn vào chổi than 2KH(4) -> ngắn mạch một phần biến trở BTN làm giảm giá trị uCð, ñộng cơ thực hiện chế ñộ hãm tái sinh

về Vo

T ại thời ñiểm t 11: Bàn ấn vào công tắc hành trình 2KC -> tiếp ñiểm 2KC−1(10) + 2

2KC− (14), kết quả là cuộn dây N (10) -> tiếp ñiểm N (9) -> cuộn dây T(9) -> tiếp ñiểm

T (5) + N (5) ðiện áp uCð chuyển từ BTN sang BTT, ñộng cơ thực hiện chế ñộ hãm tái sinh

từ Vo÷0 sau ñó khởi ñộng ngược cho chu trình kế tiếp

* Chế ñộ hãm máy: (dừng hẳn hoặc dừng sự cố)

Khi dừng máy, ấn nút dừng D, lúc này các cuộn dây KL, N, T ñều mất ñiện, lúc này uCð

= 0, do ñó Uñk = - C.ω, ñiều này sẽ gây ra ñột biến về trị số và chiều trong cuộn dây CK1,2,3 ðể tránh ñột biến này, người ta duy trì một lượng ñiện áp nhỏ ñặt trên biến trở 8R(3) nhờ vào việc

mở chậm tiếp ñiểm thường mở mở chậm R(5-6) Khi tiếp ñiểm R (5-6) ñã mở ra, U8R = 0, lúc này ñiện áp Ua lấy trên biến trở 1R (mắc song song với máy phát F) ñược chuyển thành giá trị U'a nhờ tiếp ñiểm thường kín ñóng chậm R (trên mạch lực) mục ñích là ñể hoàn thiện nhanh quá trình hãm

Chế ñộ thử máy: ñược thực hiện bằng các nút ấn TT hoặc TN, công tắc tơ KL không

làm việc nên hệ thống chỉ làm việc khi còn ấn nút

ðiều kiện làm việc: Sơ ñồ không cho phép ñộng cơ làm việc trong các trường hợp sau

ñây:

- Không ñủ áp lực dầu trong hệ thống bôi trơn (tiếp ñiểm RAL mở)

- Bàn máy di chuyển ra ngoài phạm vi cho phép (tiếp ñiểm KC mở)

7-4 TRANG BỊ ðIỆN-ðIỆN TỬ MÁY MÀI 7.4.1 ðặc ñiểm công nghệ

Máy mài có 2 loại chính: Máy mài tròn và máy mài phẳng Ngoài ra còn có các máy khác

nhau: máy mài vô tâm, máy mài rãnh, máy mài cắt, máy mài răng v.v

Thường trên máy mài có ụ chi tiết hoặc bàn, trên ñó kẹp chi tiết và ụ ñá mài, trên ñó có trục chính với ñá mài Cả 2 ụ ñều ñặt trên bệ máy

Máy mài tròn có 2 loại: Máy mài tròn ngoài và máy mài tròn trong Trên máy mài tròn chuyển ñộng chính là chuyển ñộng quay của ñá mài, chuyển ñộng ăn dao là di chuyển tịnh tiến của ụ ñá dọc trục (ăn dao dọc trục) hoặc chuyển ñộng quay của chi tiết (ăn dao vòng) Chuyển ñộng phụ là chuyển ñộng nhanh của ụ ñá hoặc chi tiết

Máy mài phẳng có 2 loại: Mài bằng biên ñá và mài bằng mặt ñầu Chi tiết ñược kẹp chặt bàn máy tròn hoặc chữ nhật Ở máy mài bằng biên ñá, ñá mài quay tròn và chuyển ñộng tịnh tiến ngang so với chi tiết, bàn máy mang chi tiết chuyển ñộng tịnh tiến qua lại Chuyển ñộng quay của ñá mài là chuyển ñộng chính, chuyển ñộng ăn dao là di chuyển của ñá (ăn dao ngang) hoặc chuyển ñộng của chi tiết (ăn dao dọc)

Ở máy mài bằng mặt ñầu ñá, bàn có thể là tròn hoặc chữ nhật, chuyển ñộng quay của ñá

là chuyển ñộng chính, chuyển ñộng ăn dao là di chuyển ngang của ñá (ăn dao ngang) hoặc chuyển ñộng qua lại của bàn mang chi tiết (ăn dao dọc)

7.4.2 ðặc ñiểm về truyền ñộng ñiện và trang bị ñiện

ðối với truyền ñộng chính, thông thường máy không yêu cầu ñiều chỉnh tốc ñộ, nên sử dụng ñộng cơ không ñồng bộ rôto lồng sóc

Truyền ñộng ăn dao thường sử dụng thủy lực ñối với truyền ñộng ăn dao ngang (máy mài tròn và máy mài phẳng) hoặc thực hiện theo hệ BBð-ðM ñối với máy mài tròn cỡ lớn

7.4.3 Sơ ñồ truyền ñộng chính máy mài 3A161

Trong sơ ñồ, sử dụng 3 ñộng cơ xoay chiều:

+ ðộng cơ ðM (7kW, 930 vg/ph) là ñộng cơ quay viên ñá mài

+ ðộng cơ ðT (1,7 kW, 930 vg/ph) là ñộng cơ bơm dầu cho hệ thống thuỷ lực ñể thực hiện ăn dao ngang của ụ ñá, ăn dao dọc của bàn máy và di chuyển nhanh ụ ñá ăn vào chi tiết hoặc ra khỏi chi tiết

ðiều chỉnh các van thủy lực bằng các cuộn dây: 1NC và 2NC (trên mạch ñộng lực), ñược ñóng mở bằng các tiếp ñiểm 1RTr và 2RTr

+ ðộng cơ ðB (0,125 kW, 2800 vg/ph) bơm nước là mát

ðộng cơ truyền ñộng chính của sơ ñồ là ñộng cơ một chiều ðC (0,76 kW, 250÷2500 vg/ph) quay chi tiết mài ðộng cơ ðC ñược cấp ñiện từ một khuếch ñại từ nối theo sơ ñồ cầu 3 pha 6 cuộn dây làm việc cùng với 6 ñiôt nối thành cầu 3 pha: thay ñổi ñược ñiện áp một chiều (cuộn dây làm nhiệm vụ thay ñổi ñiện áp, còn ñiôt biến dòng ñiện xoay chiều thành một chiều -

> tương ñương với Thyristor

Có 3 cuộn dây ñiều khiển:

+ CK1: Là cuộn chủ ñạo, nhận tín hiệu chủ ñạo và phản hồi âm áp

Tín hiệu chủ ñạo lấy từ nguồn ngoài qua chỉnh lưu 3CL: 3CL cấp nguồn , cho dòng ñiện

ñi theo ñường 3CL-r-1BT-CK1-ðC-KC-3CL

Tín hiệu phản hồi âm áp: Cuộn CK1 + một phần của biến trở 1BT, nối song song với ñộng cơ ðC Khi làm việc, trên cuộn CK1 sẽ có dòng chạy ngược với dòng do tín hiệu chủ ñạo

và tỉ lệ với ñiện áp

+ CK2: Là cuộn phản hồi dương dòng, lấy ñiện áp từ thứ cấp máy biến dòng BD, qua

chỉnh lưu 2CL ñặt lên biến trở 2BT và cuộn CK2 Vì dòng ñiện sơ cấp của máy biến dòng tỉ lệ với dòng ñiện phần ứng ñộng cơ (I1 = 0,815Iư) nên dòng ñiện trong cuộn CK2 cũng tỉ lệ với dòng ñiện phần ứng Chiều của dòng qua CK2 chọn cùng chiều (cùng chiều sức từ ñộng) với ñiện áp UCð

+ CK3: Là cuộn chuyển dịch, ñể chọn ñược ñiểm làm việc ban ñầu

Tốc ñộ ñộng cơ ñược ñiều chỉnh bằng cách thay ñổi ñiện áp chủ ñạo UCð (nhờ biến trở 1BT) ðể làm cứng ñặc tính cơ khi ñiều chỉnh ở vùng tốc ñộ thấp (nâng cao tín ổn ñịnh tốc ñộ), khi giảm ñiện áp UCð cần phải tăng hệ số phản hồi dương dòng ñiện (?) Vì vậy, người ta ñặt

sẵn khâu liên hệ cơ khí giữa các con trượt của 2BT và 1BT

Các phần tử khác:

+ Cuộn CKð: Cuộn kích từ ñộng cơ

+ RKK: Rơle bảo vệ thiếu từ thông

+ ðiện trở rh + tiếp ñiểm H (mắc song song với ñộng cơ ðC): Mạch hãm ñộng năng kích

từ ñộc lập

* Nguyên lý làm việc của sơ ñồ mạch khống chế:

Sơ ñồ cho phép ñiều khiển máy làm việc ở chế ñộ thử máy và chế ñộ thử máy và chế ñộ làm việc tự ñộng Ở chế ñộ thử máy các công tắc 1CT, 2CT, 3CT ñược ñóng sang vị trí 1 Mở máy ñộng cơ ðT (bơm dầu thủy lực) nhờ ấn nút MT(2), sau ñó có thể khởi ñộng ñồng thời ðM

và ðB bằng nút ấn MN ðộng cơ ðC ñược khởi ñộng bằng nút ấn MC

Ở chế ñộ tự ñộng, quá trình hoạt ñộng của máy gồm 3 giai ñoạn theo thứ tự như sau: 1) ðưa nhanh ụ ñá vào chi tiết gia công nhờ truyền ñộng thuỷ lực, ñóng các ñộng cơ ðC

và ðB

2) Mài thô, rồi tự ñộng chuyển sang chế ñộ mài tinh nhờ tác ñộng của công tắc tơ

3) Tự ñộng ñưa nhanh ụ ñá ra khỏi chi tiết và cắt ñiện các ñộng cơ ðC, ðB

Trước hết, ñóng các công tắc 1CT, 2CT, 3CT sang vị trí 2 Kéo tay gạt ñiều khiển (ñược

bố trí trên máy) về vị trí di chuyển nhanh ụ ñá vào chi tiết (nhờ hệ thống thủy lực) Khi ụ ñá ñi ñến vị trí cần thiết, công tắc hành trình 1KT tác ñộng, ñóng mạch cho cuộn dây công tăc tơ KC

và KB, các ñộng cơ ðC và ðB ñược khởi ñộng ðồng thời truyền ñộng thủy lực của máy ñược khởi ñộng Quá trình gia công bắt ñầu Khi kết thúc giai ñoạn mài thô, công tắc hành trình 2KT tác ñộng, ñóng mạch cuộn dây rơle 1RTr Tiếp ñiểm của nó ñóng ñiện cho cuộn dây nam châm 1NC, ñể chuyển ñổi van thủy lực, làm giảm tốc ñộ ăn dao của ụ ñá Như vậy giai ñoạn mài tinh

bắt ñầu Khi kích thước chi tiết ñạt yêu cầu, công tắc hành trình 3KT tác ñộng, ñóng mạch cuộn dây rơle 2RTr Tiếp ñiểm rơle này ñóng ñiện cho cuộn dây nam châm 2NC ñể chuyển ñổi van thủy lực, ñưa nhanh ụ ñá về vị trí ban ñầu Sau ñó, công tắc cơ khí 1KT phục hồi cắt ñiện công tắc tơ KC và KB; ñộng cơ ðC ñược cắt ñiện (do tiếp ñiểm KC mở ra) và ñược hãm ñộng năng nhờ rơle H RKT là rơle kiểm tra tốc ñộ ñược nối trục ñộng cơ ðC, khi tốc ñộ ñộng cơ

ðC còn ñủ lớn thì tiếp ñiểm RKT (13), làm cuộn dây H(13), ñộng cơ ñược hãm ñộng năng

Khi tốc ñộ của ñộng cơ ðC ñủ thấp, tiếp ñiểm tốc ñộ RKT (13), cắt ñiện cuộn dây công tăc tơ

H Tiếp ñiểm của H cắt ñiện trở hãm ra khỏi phần ứng ñộng cơ

1BA

CK3 3CL

CK2

2BT 2CL 3RN

3RN CC2

1RTr

2RTr

1NC 2NC

3CT 3CT

7.5 TRANG BỊ ðIỆN - ðIỆN TỬ CÁC THIẾT BỊ GIA NHIỆT VÀ LUYỆN KIM (Khoa Nhiệt)

Trong ñời sống và sản xuất, yêu cầu về sử dụng nhiệt năng rất lớn Trong các ngành công nghiệp khác nhau, nhiệt năng dùng ñể nung, sấy, nhiệt luyện, nấu chảy các chất… là một yêu cầu không thể thiếu Nguồn nhiệt năng này ñược chuyển từ ñiện năng qua các lò ñiện là rất phổ biến và thuận tiện

Từ ñiện năng, có thể thu ñược nhiệt năng bằng nhiều cách: nhờ hiệu ứng Joule (lò ñiện trở), nhờ phóng ñiện hồ quang (lò hồ quang), nhờ tác dụng nhiệt của dòng xoay chiều Foucalt thông qua hiện tượng cảm ứng ñiện từ (lò cảm ứng) v.v

I Trang bị ñiện các loại lò ñiện

I.1 Những vấn ñề chung

Lò ñiện là thiết bị biến ñổi ñiện năng thành nhiệt năng, dùng trong công nghệ nấu chảy vật liệu, công nghệ nung nóng và trong công nghệ nhiệt luyện

Lò ñiện ñược sử dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp, ngành y tế v.v

1 ðặc ñiểm của lò ñiện

- Có khả năng tạo ra nhiệt ñộ cao do nhiệt năng ñược tập trung trong một thể tích nhỏ

- Do nhiệt năng tập trung nên lò có tốc ñộ nung nhanh và năng suất cao

- ðảm bảo nung ñều, dễ ñiều chỉnh, khống chế nhiệt và chế ñộ nhiệt

- Lò ñảm bảo ñược ñộ kín, có khả năng nung trong chân không hoặc trong môi trường có khí bảo vệ, vì vậy ñộ cháy tiêu hao kim loại không ñáng kể

- Có khả năng cơ khí hóa và tự ñộng hóa ở mức cao

- ðảm bảo ñiều kiện vệ sinh: không có bụi, không có khói

2 Các ph ương pháp biến ñổi ñiện năng

a) Ph ương pháp ñiện trở

Phương pháp ñiện trở dựa trên ñịnh luật Joule-Lence: khi cho dòng ñiện chạy qua dây dẫn, thì trên dây dẫn tỏa ra một nhiệt lượng, nhiệt lượng này ñược tính theo biểu thức:

Q = I2Rt [J]

Hình – Nguyên lý làm việc của lò ñiện trở

a) ðốt nóng trực tiếp b) ðốt nóng gián tiếp

1 Vật liệu ñược nung nóng trực tiếp

2 Cầu dao; 3 Biến áp; 4 ðầu cấp ñiện;

5 Dây ñốt (dây ñiện trở); Vật liệu ñược nung nóng gián tiếp;

Trong ñó: I – Cường ñộ dòng ñiện chạy qua dây dẫn (A)

R – ðiện trở dây dẫn, Ω

t – thời gian dòng ñiện chạy qua dây dẫn, s

Nguyên lý làm việc của lò ñược biểu diễn như trên hình vẽ

b) Ph ương pháp cảm ứng

Phương pháp cảm ứng dựa trên ñịnh luật cảm ứng ñiện từ của Faraday: Khi cho dòng ñiện ñi qua cuộn cảm thì ñiện năng ñược biến thành năng lượng của từ trường biến thiên Khi ñặt khối kim loại vào trong từ trường biến thiên ñó, trong khối kim loại sẽ xuất hiện dòng ñiện cảm ứng – dòng ñiện xoáy (Foucault) Nhiệt năng của dòng ñiện xoáy sẽ nung nóng khối kim loại

Nguyên lý làm việc của lò cảm ứng ñược biểu diễn như trên hình vẽ

Nguyên lý làm việc của lò hồ quang a) Lò hồ quang trực tiếp; b) Lò hồ quang gián tiếp

1 ðiện cực; 2 Ngọn lửa hồ quang; 3 Vật gia nhiệt (kim loại); 4 Tường lò;

Nguyên lý làm việc của lò cảm ứng a) Lò cảm ứng có mạch từ; b) Lò cảm ứng không có mạch từ

1 Vòng cảm ứng; 2 Mạch từ; 3 Nồi lò; 4 Tường lò bằng vật liệu chịu lửa;

c) Ph ương pháp hồ quang ñiện

Phương pháp hồ quang ñiện dựa vào ngọn lửa hồ quang ñiện Hồ quang ñiện là một trong những hiện tượng phóng ñiện qua chất khí

Trong ñiều kiện bình thường thì chất khí không dẫn ñiện, nhưng nếu ion hóa chất khí và dưới tác dụng của ñiện trường thì chất khí sẽ dẫn ñiện Khi hai ñiện cực tiếp cận nhau thì giữa chúng xuất hiện ngọn lửa hồ quang Người ta lợi dụng nhiệt năng của ngọn lửa hồ quang ñể gia nhiệt cho vật nung hoặc nấu chảy kim loại

Nguyên lý làm việc của hồ quang ñiện ñược biểu diễn như trên hình vẽ

I.2 Lò ñiện trở

1 Khái niệm chung và phân loại

a) Phân lo ại theo phương pháp tỏa nhiệt

+ Lò ñiện trở tác dụng trực tiếp: Lò ñiện trở tác dụng trực tiếp là lò ñiện trở mà vật nung ñược nung nóng trực tiếp bằng dòng ñiện chạy qua nó ðặc ñiểm của lò này là tốc ñộ nung nhanh, cấu trúc của lò ñơn giản ðể ñảm bảo nung ñều thì vật nung phải có tiết diện như nhau theo suốt chiều dài của nó

+ Lò ñiện trở tác dụng gián tiếp: Là lò ñiện trở mà nhiệt năng tỏa ra ở dây ñiện trở (dây ñốt), rồi dây ñốt sẽ truyền nhiệt cho vật nung bằng bức xạ, ñối lưu hoặc dẫn nhiệt

b) Phân lo ại theo nhiệt ñộ làm việc

+ Lò nhiệt ñộ thấp: Nhiệt ñộ làm việc của lò dưới 650oC

+ Lò nhiệt ñộ trung bình: Nhiệt ñộ làm việc của lò từ 650oC ñến 1200oC

+ Lò nhiệt ñộ cao: Nhiệt ñộ làm việc của lò lớn hơn 1200oC

2 Yêu cầu ñối với vật liệu làm dây ñiện trở

Dây ñiện trở ñược ñặt trong buồng lò hoặc buồng phát nhiệt, chúng làm việc ở môi trường nhiệt ñộ cao, vì vậy vật liệu làm dây ñiện trở cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

a) Khả năng chịu ñược nhiệt ñộ cao, không bị oxy hóa trong môi trường không khí nhiệt

ñộ cao

b) ðộ bền nóng cao, ñộ bền cơ học lớn

c) ðiện trở suất cao

d) Hệ số nhiệt ñiện trở bé

3 Vật liệu làm dây ñiện trở

a) Dây ñiện trở bằng hợp kim

+ Hợp kim Crôm-Niken (Nicrôm) Hợp kim này có ñộ bền nhiệt cao vì có lớp màng

Oxit Crôm (Cr2O3) bảo vệ, dẻo, dễ gia công, ñiện trở suất lớn, hệ số nhiệt ñiện trở bé

+ Hợp kim Crôm-Nhôm (Fexran) có các ñặc ñiểm như hợp kim Nicrôm nhưng có

nhược ñiểm là giòn, khó gia công, ñộ bền cơ học kém trong môi trường nhiệt ñộ cao

b) Dây ñiện trở bằng kim loại

Thường dùng những kim loại có nhiệt ñộ nóng chảy cao: Molipden (Mo), Tantan (Ta) và Wonfram (W) dùng cho các lò ñiện trở chân không hoặc lò ñiện trở có khí bảo vệ

c) ðiện trở nung nóng bằng vật liệu kim loại

+ Vật liệu Cacbuarun (SiC) chịu ñược nhiệt ñộ cao tới 1450oC, thường dùng cho lò ñiện trở có nhiệt ñộ làm việc cao, dùng ñể tôi dụng cụ cắt gọt

+ Cripton là hỗn hợp của graphit, cacbuarun và ñất sét, chúng ñược chế tạo dưới dạng

hạt có ñường kính 2-3mm, thường dùng cho lò ñiện trở trong phòng thí nghiệm yêu cầu nhiệt

ñộ làm việc tới 1800oC

4 Các loại lò ñiện trở thông dụng

Theo chế ñộ nung, lò ñiện trở ñược chia thành hai nhóm chính:

a) Lò nung nóng theo chu kỳ

Bao gồm

+ Lò bu ồng (hình a) thường dùng ñể nhiệt luyện kim loại (thường hóa, ủ, thấm than, …)

Lò buồng ñược chế tạo với công suất từ 15kW ñến 75kW, nhiệt ñộ làm việc tới 950oC Lò buồng dùng ñể tôi dao cụ có nhiệt ñộ làm việc tới 1350oC, dùng dây ñiện trở bằng các thanh nung cacbuarun

+ Lò gi ếng thường dùng ñể tôi kim loại và nhiệt luyện kim loại (hình b) Buồng lò có

dạng hình trụ tròn ñược chôn sâu trong lòng ñất có nắp ñậy Lò giếng ñược chế tạo với công suất từ 30 ñến 75kW

+ Lò ñẩy (hình c) có buồng kích thước chữ nhật dài Các chi tiết cần nung ñược ñặt lên

giá và tôi theo từng mẻ Giá ñỡ chi tiết ñược ñưa vào buồng lò theo ñường ray bằng một bộ ñẩy dùng kích thủy lực hoặc kích khí nén

b) Lò nung nóng liên t ục

+ Lò băng: Buồng lò có tiết diện chữ nhật dài, có băng tải chuyển chuyển ñộng liên tục

trong buồng lò Chi tiết cần gia nhiệt ñược sắp xếp trên băng tải Lò băng thường ñược dùng ñể sấy chai, lọ trong công nghiệp chế biến thực phẩm

+ Lò quay thường dùng ñể nhiệt luyện các chi tiết có kích thước nhỏ (bi, con lăn, vòng

bi), các chi tiết cần gia nhiệt ñược bỏ trong thùng, trong quá trình nung nóng, thùng quay liên tục nhờ một hệ thống truyền ñộng ñiện

5 Khống chế và ổn ñịnh nhiệt ñộ lò ñiện

a) ðặt vấn ñề

Theo ñịnh luật Joule-Lence

Q = 0,238.I2.R.t [cal]

Trong ñó: Q – Nhiệt lượng tỏa ra của dây ñiện trở, cal;

I – Dòng ñiện ñi qua dây ñiện trở, A;

R – ðiện trở của dây ñiện trở, Ω;

t – Thời gian dòng ñiện ñi qua dây ñiện trở (thời gian nung nóng), s Thời gian nung nóng chi tiết ñến nhiệt ñộ yêu cầu:

a

t t C G

Trong ñó: G - khối lượng của chi tiết có ñộ dài 100mm, kg;

t1 – Nhiệt ñộ yêu cầu, oC;

t2 – Nhiệt ñộ môi trường, oC;

C – Nhiệt dung trung bình của chi tiết cần nung;

a – Tốc ñộ tỏa nhiệt của chi tiết có ñộ dài 100mm, kcal/s;

Công suất ñiện cần cung cấp cho chi tiết nung có ñộ dài l mm là:

100

.18,4

2

a l

điều chỉnh công suất cấp cho lò ựiện trở có thể thực hiện bằng các phương pháp sau:

- Hạn chế công suất cấp cho dây ựiện trở bằng cách ựấu thêm ựiện trở phụ

- Dùng biến áp tự ngẫu hoặc biến áp có nhiều ựầu dây sơ cấp ựể cấp ựiện cho lò ựiện

trở

- Thay ựổi sơ ựồựấu dây của dây ựiện trở (từ tam giác sang sao, hoặc nối tiếp sang song song)

- đóng cắt nguồn cấp cho dây ựiện trở theo chu kỳ

- Dùng bộựiều áp xoay chiều ựể thay ựổi trị sốựiện áp cấp cho dây ựiện trở

Sơựồ khối chức năng của hệ thống ựiều chỉnh và ổn ựịnh nhiệt ựộ có thể biểu diễn như

trên hình vẽ:

Trong ựó vai trò của các khâu như sau:

- Lò ựiện trở 3 là ựối tượng ựiều chỉnh và tham sốựiều khiển là nhiệt ựộ của lò (to)

- Bộ ựiều chỉnh và ổn ựịnh nhiệt ựộ 2 thay ựổi các thông số nguồn cấp ựiện cho lò

ựiện trở theo các thuật toán nhằm tối ưu hóa việc ựiều chỉnh và ổn ựịnh nhiệt ựộ lò

6 Sơ ựồ khống chế nhiệt ựộ lò ựiện trở ựiển hình

S ơ ựồ khống chế ổn ựịnh nhiệt ựộ lò ựiện trở bằng bộ ựiều áp xoay chiều ba pha dùng Thyristor:

đối với lò ựiện trở có công suất lớn hơn 5kW, ựể tránh hiện tượng lệch phụ tải cho lưới ựiện nên phải là lò 3 pha để khống chế và ổn ựịnh nhiệt ựộ của lò người ta dùng bộ ựiều áp xoay chiều ba pha cấp cho dây ựiện trở của lò

LÒ đIỆN TRỞ

CẢM BIẾN NHIỆT đỘ

1

o ph t

- Cuộn kháng xoay chiều CK1 ÷ CK3 dùng ñể hạn chế dòng ngắn mạch và hạn chế tốc ñộ tăng trưởng dòng ñiện (

dt

di

) ñể bảo vệ các thyristor

- Bộ ñiều áp xoay chiều ba pha ñiều khiển hoàn toàn dùng Thyristor 1T ÷ 6T

- RdñA, RdñB và RdñC là dây ñiện trở lò ñấu theo hình sao (Y), cũng có thể ñấu theo hình tam giác (∆) tùy theo kích thước dây ñiện trở khi tính chọn

- Mạch (R1 – C1) ÷ (R3 – C3) dùng ñể hạn chế tốc ñộ tăng trưởng ñiện áp (

dt

du

) ñể bảo vệ các Thyristor

+ Sơ ñồ mạch ñiều khiển

Mạch ñiều khiển bộ ñiều áp xoay chiều có chức năng thay ñổi góc mở α của các Thyristor 1T ÷ 6T ñể thay ñổi ñiện áp cấp cho dây ñiện trở của lò, chính là thực hiện chức năng ñiều chỉnh và ổn ñịnh nhiệt ñộ của lò

M ạch ñiều khiển gồm các khối chính sau:

* Khối ñiều khiển xung pha (ðKXF) gồm có 3 khối tương tự nhau (Sơ ñồ nguyên lý vẽ

cho pha A) gồm các khâu sau:

- Khâu ñồng pha và xác ñịnh thời ñiểm qua 0 của ñiện áp lưới(gồm biến áp ñồng pha BAðF, cầu chỉnh lưu CL, R1÷R5 và tranzistor TR1)

- Khâu so sánh và tạo thời ñiểm phát xung dùng bộ ñếm DD1

- Mạch lật nhớ trạng thái (dùng trigơ R-S: DD2.1, DD2.2)

- Khâu băm xung (DD3.1÷DD3.4)

- Khâu khuếch ñại xung (biến áp xung BAX1, BAX2, R6÷R9, ñiôt D1÷D6 và tranzistor

TR2÷TR5)

- Mạch cấm (R12, R13, ð7 và ð8)

* Khối tổng hợp tín hiệu ñiều khiển gồm các khâu sau:

- Khâu phát xung cao tần (DD4.1÷DD4.4, chiết áp VR và tụ ñiện C2) tương ñương như khâu tạo ñiện áp chủ ñạo trong các sơ ñồ ñiều khiển xung pha theo nguyên tắc “thẳng ñứng” Tần số phát của khâu này có thể thay ñổi từ 5kHz ñến 1MHz bằng cách thay ñổi trị số của chiết

áp VR

- Khâu gia công tín hiệu phản hồi âm nhiệt ñộ gồm: Cảm biến nhiệt ñộ (cặp nhiệt ngẫu CNN), khuếch ñại thuật toán IC, tranzistor TR7, tranzistor trường TR6, tụ C3 và các ñiện trở

R14 ÷ R19 Tranzistor trường TR6 ñóng vai trò như một ñiện trở ñộng ñấu song song với chiết

áp VR Trị số ñiện trở của nó (RS-D) thay ñổi phụ thuộc vào nhiệt ñộ của lò

* Khối bảo vệ quá dòng gồm các khâu sau:

- Khâu gia công tín hiệu tỷ lệ với dòng tiêu thụ của lò là ba biến dòng TI1÷TI3, tranzistor

TR1÷TR2, khuếch ñại thuật toán IC, cầu chỉnh lưu CL, chiết áp VR1÷VR2, ñiôt ð, các ñiện trở

R1÷R7 và rơle liên ñộng RLð

- Khâu nhớ trạng thái và phục hồi gồm trigơ R-S (DD2.3÷DD2.4), nút bấm phục hồi M,

tụ C4, R20÷R21 và ñèn báo LED

G