CÔNG NGHỆ MÁY BÀO GIƯỜNG - PHẦN II potx

c Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ: Được sử dụng trong các động cơ có công suất trung bình và lớn có yêu cầu ổn định tốc độ cao, thường dùng cho các máy bơm, quạt gió có ưu điểm tố

PHẦN II CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN VÀ

tế Do vậy tuỳ thuộc yêu cầu chất lượng và độ chính xác của sản phẩm ta cho chọn hệ thống truyền động điện nhằm đưa ra một hệ thống đảm bảo yêu cầu mong muốn

* Ý NGHĨA:

Việc lựa chọn phương án truyền động điện có ý nghĩa rất quan trọng Nó liên quan đến chất lượng sản phẩm cũng như ảnh hượng đến hiệu quả kinh tế của sản xuất Nếu như lưa chọn đúng thì chúng ta có thể tăng năng xuất làm việc, hạn chế được những hành trình thừa, chất lượng sản phẩm sẽ tốt hơn, do đó hiệu quả kinh tế sẽ cao hơn Kết quả sẽ hoàn toàn ngược lại nếu ta lựa chọn không đúng và nó còn gây ra tổn thất không ngờ tước

* PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN:

Muốn chọn được hệ thống phù hợp với yêu cầu chúng ta phải đưa ra các phương

án có thể đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật sau đó đánh giá những ưu nhược điểm mà chọn cho hợp lý

I CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN:

Để thiết kế hệ thống truyền động điện người thiết kế phải đưa ra nhiều phương án khác nhau Rồi sau đó so sánh các phương án trên hai phương diện kinh tế và kỹ thuật để chọn ra phương án tối ưu nhất Phương án tối ưu nhất là phương án đáp ứng được yêu cầu đề ra đồng thời là phương án đảm bảo về mặt kỹ thuật và chi phí thấp nhất

1 PHÂN TÍCH CHỌN ĐỘNG CƠ CHO TRUYỀN ĐỘNG:

Việc chọn động cơ một cách hợp lý có một vị trí hết sức quan trọng trong công việc thiết kế hệ thống truyền động điện động cơ được chọn phải thoả mãn các điều kiện công nghệ yêu cầu, đồng thời phải thoả mãn các yếu tố sao cho tổn hao ít, giá thành hạ, hoạt động tin cậy, chi phí vận hành hàng năm nhỏ, lắp đặt thay thế dễ, sửa chữa đơn giản,

để chọn động cơ quay chi tiết ta xét lần lượt các loại động cơ :

a) Động cơ không đồng bộ:

Được sử dụng rộng rãi trong thực tế, ưu điểm là cấu tạo đơn giản, đặc biệt là loại

rô to lồng sóc So với máy điện một chiều thì giá thành hạ vận hành tin cậy trực tiếp dùng điện lưới không cần dùng các thiết bị biến đổi khác nhược điểm là điều khiển và khống chế các quá trình quá độ khó khăn, với động cơ lồng sóc thì chỉ tiêu khởi động xấu hơn

Phương trình đặc tính cơ :

nhiªn

N h©n t¹o

Trong đó :

Uf : là giá trị hiệu dụng của điện áp pha sta to

R2, ,R1 : là điện trở rô to và sta to đã quy đổi

S : hệ số trượt của động cơ

Xnm =X1 + X2 : là điện kháng ngắn mạch là tổng trở của điện kháng tản sta to

và rô to đã quy đổi

Đặc tính của động cơ không đồng bộ

M K

R R K

S

R R

s

R U M

nm f

2 ,

3

Nếu trong khoảng 0  S < Sth và nếu bỏ qua R1 ở các động cơ cỡ lớn R1 <<

M 2 th th

0

.2

S

M M

th th

Trong đoạn này độ cứng  (+) và giá trị của nó biến đổi vì vậy người ta không làm việc trên đoạn này

Với :

 : tốc độ quay của phần ứng (Rad/s )

Uu : điện áp phần ứng (V )

Ru , Rf : điện trở phần ứng và điện trở phụ

K ,  : hệ số và từ thông của động cơ, M : mô men tải

Với động cơ một chiều kích từ nối tiếp ta có cuộn dây kích từ được ghép nối tiếp với phần ứng Phương trình đặc tính cơ của động cơ trong trường hợp này là :

Với :

B M

cơ bản ở vùng mô men định mức thì công suất động cơ này phải chọn lớn hơn trong trường hợp kích từ độc lập khi làm việc ở chế độ tốc độ cực đại

Đặc tính tự nhiên của động cơ một chiều kích từ độc lập và đặc tính tự nhiên và nhân tạo của động cơ một chiều kích từ nối tiếp

c) Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ:

Được sử dụng trong các động cơ có công suất trung bình và lớn có yêu cầu ổn định tốc độ cao, thường dùng cho các máy bơm, quạt gió có ưu điểm tốc độ cao và  =  ở chế độ M< Mđm động cơ làm việc với hệ số cos  cao, hiệu suất lớn làm việc có độ tin cậy cao Phương trình đặc tính cơ có dạng :

Nhược điểm của động cơ không đồng bộ là mở máy phức tạp

Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ :

Với động cơ điện 1 chiều :

C K

R B

.



Việc điều chỉnh động cơ dễ dàng nhất ta có thể điều khiển điện áp phần ứng, từ thông, bộ biến đổi đơn giản có thể dùng bộ biến đổi có điều khiển hoặc cồng kềnh hơn là máy phát động cơ dùng hệ thống này có ưu điểm là hoạt động tin cậy, bộ điều khiển đơn giản ( nếu dùng bộ biến đổi van ) giá thành bộ biến đổi thấp, điều chỉnh tốc độ dễ dàngvà

có thể điều chỉnh trên toàn bộ giải điều chỉnh

Đặc tính điều chỉnh của động cơ 1 chiều như sau :

Hình 3 Hình 4

(H-3) là đặc tính điều chỉnh điện áp phần ứng

(H-4) là đặc tính điều chỉnh từ thông động cơ

Với động cơ rô to lồng sóc:

Để phù hợp với yêu cầu công nghệ thì ta chỉ dùng phương pháp điều chỉnh tốc độ

bằng cách thay đổi f nguồn cung cấp mục đích là để thay đổi tốc độ lý tưởng trong phương pháp này thì giá thành của bộ biến đổi cao và có kết cấu phức tạp ( theo quy luật

điều áp khi điều tần ) nếu dùng các máy phát kiểu biến tần (biến tần quay ) thì hiệu suất thấp và hệ thống cồng kềnh nếu dùng bộ biến tần tĩnh thì do sự không sin của điện áp nên

có nhiều sóng hài bậc cao đi vào mạch động cơ làm nóng lõi thép

Đặc tính điều khiển của động cơ như hình vẽ :

Điều khiển điện á p phần ứng Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện trở rô to

Với máy điện không đồng bộ rô to dây cuốn, ta có thể dùng phương pháp thay đổi điện trở mạch phần ứng để thay đổi tốc của nó Ưu điểm là kết cấu bộ biến đổi rất đơn giản nhưng nó có nhược điểm là ở vùng tốc độ thấp do hệ số trượt S lớn nên gây tổn hao nhiều

Ps = Pđt S

Với máy đồng bộ thì bộ biến đổi cũng là bộ biến tần, nên hệ thống cũng phức tạp

và đắt tiền như bộ biến đổi của động cơ Rôto lồng sóc Mặt khác do công nghệ là yêu cầu

có chất lượng cao nếu sử dụng máy điện đồng bộ thì thời gian mở máy sẽ lâu và tốn nhiều thời gian như vậy thì năng suất lao động không cao

Như vậy để thoả mãn yêu cầu công nghệ của máy bào giường ta sử dụng động cơ

1 chiều kích từ độc lập là hợp lý nhất vì nó có các ưu điểm về điều chỉnh tốc độ dễ dàng

và dễ tự động hoá

2 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ :

Với động cơ 1 chiều khi dùng phương pháp điều chỉnh từ thông, thì điện áp phần ứng được giữ nguyên bằng định mức do đó đặc tính thấp nhất trong vùng điều chỉnh chính là đặc tính có Uđm và đm gọi là đặc tính cơ bản tốc độ lớn nhất trong giải điều chỉnh từ thông  bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp xấu đi do vậy để đảm bảo điều kiện chuyển mạch bình thường thì ta cần phải giảm dòng Iư cho phép kết quả là

Mcp trên trục động cơ giảm rất nhanh ngay cả khi giữ nguyên Iư thì khi giảm , mô men

cũng giảm rất nhanh, như vậy để giữ cho Iư không đổi thì trong toàn giải điều chỉnh mô men cũng giảm rất nhanh

Như vậy để thoả mãn điều kiện công nghệ là Mc = const trong toàn bộ giải điều chỉnh thì động cơ cần chọn phải có công suất lớn hơn công suất định mức D lần với D là khoảng điều chỉnh, với máy bào giường D =10/1 do vậy công suất động cơ cần chọn lớn

10 lần so với công suất định mức do vậy gây lãng phí

Mccp = K đm Iđm

Như vậy phương pháp này tiết kiệm nhất vì động cơ đã chọn phù hợp trong toàn giải điều chỉnh và bằng giá trị định mức, điều này cho phép động cơ làm việc đầy tải ở mọi điểm của vùng điều chỉnh

Như vậy ta chọn phương án điều chỉnh điệp áp mạch phần ứng vì các ưu điểm mà

ta đã nêu

3 PHÂN TÍCH CHỌN BỘI BIẾN ĐỔI:

Theo phương pháp điều chỉnh tốc độ đã chọn ở trên ta cần phải có điện áp một chiều, điều chỉnh được, đảo dấu được, mà ở đây ta chỉ có điện áp xoay chiều vì vậy ta chỉ

có thể dùng các bộ biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều Sau đây ta lần lượt xét các bộ biến đổi với các ưu khuyết điểm của nó

Phương trình đặc tính cơ của hệ thống là:

2 a

EF = KF F F là Sđđ của máy phát

RưF là điện trở phần ứng của máy phát

RưĐ là điện trở phần ứng của động cơ

Đ là từ thông của động cơ

- Đặc tính điều chỉnh của hệ thống như hình vẽ các đặc tính cơ nằm // với nhau

Nhược điểm của bộ biến đổi động cơ là cồng kềnh yêu cầu nền móng đặt máy chắc chắn hiệu suất nhỏ, tiếng ồn lớn

b) Hệ thống Tiristor động cơ(T-Đ):

Các van T1, T2, T3, T4, là các van có điều khiển, Đ là động cơ 1 chiều kích thích độc lập, L là cuộn kháng san bằng để cải thiện hình dáng dòng một chiều

Các van T1,2,3,4 chỉ mở khi có điện áp thuận Uđk > 0 và các xung dương đưa vào cực điều khiển, do đó ta có thể thay đổi thời điểm mở Tiristo bằng cách thay đổi thời

điểm phát xung như vậy ta sẽ thay đổi được điện áp đầu ra của bộ biến đổi dẫn đến thay đổi được tốc độ của động cơ, ở chế độ dòng liên tục ta có phương trình đặc tính cơ của hệ thống là:

Khi thay đổi góc điều khiển  từ (0  ) Sđđ chỉnh lưu thay đổi từ Eb  - Eb ta được họ đặc tính cơ ở 1/2 mặt phẳng tọa ( do các van không dẫn dòng ngược)

Đặc tính có của hệ thống mềm hơn đặc tính cơ tự nhiên vì giá trị Rb khá lớn

Nhận xét: Bộ biến đổi van là bán dẫn nên nó có những đặc tính tốt của các thiết

bị bán dẫn thể hiện ở chỗ độ tác động nhanh (độ nhạy cao) tổn thất ít, nó là bộ biến đổi tĩnh nên làm việc không gây tiếng ồn, không yêu cầu các nền móng kích thước trọng lượng nhẹ, gọn, nhờ dùng các van có điều khiển mà hệ thống có hệ số khuyếch đại lớn nên dễ tự động hoá hệ thống này, mở rộng phạm vi điều chỉnh, nâng cao độ cứng của đặc tính cơ

Nhược điểm của hệ thống: Hệ thống dùng mạch điều khiển tương đối phức tạp điện áp ra có dạng đập mạch

* Kết luận: Qua phân tích trên ta thấy bội biến đổi Tiristor - Động cơ (T - Đ) có

ưu điểm hơn cả, vì hệ thống gọn nhẹ, chắc chắn, phạm vi điều chỉnh rộng, độ tin cậy cao suy ra hệ thống phù hợp với yêu cầu công nghệ của máy bào giường Vì vậy ta chọn bộ biến đổi Tirristor - động cơ (T-Đ) làm bộ biến đổi cho truyền động máy bào gường

4 PHÂN TÍCH CHỌN SƠ ĐỒ BỘ BIẾN ĐỔI T-Đ:

Các linh kiện bán đẫn được thiết kế theo hai sơ đồ, sơ đồ hình tia và sơ đồ hình cầu được thực hiện việc cung cấp điện cho các động cơ như hình II -1 và hình II-2

ic

b

.

- Sơ đổ hình tia đơn giản, số van ít hơn hai lần so với sơ đồ chỉnh lưu

hình cầu 3 pha đối xứng Sơ đồ hình tia 3 pha có sụt áp và tổn thất công suất chỉ trên 1 van nên ít hơn so với sơ đồ hình cầu ( sơ đồ hình cầu có sụt áp và tổn thất công suất trên hai van) tổn thất do cùng dẫn cũng ít hơn so với sơ đồ hình cầu

- Sơ đồ hình cầu có điện áp ngược đặt lên nhỏ hơn 2 lần so với sơ đồ hình tia, do

đó cấp điện áp yêu caauf đối với van nhỏ hơn Sơ đồ hình cầu chỉ cần điện áp nguồn nhỏ hơn 2 lần so với sơ đồ hình tia, các nguồn lấy ở đầu ra cuộn thứ cấp máy biến áp do đó thứ cấp máy biến áp có số vòng dây ít hơn hai lần (tuy nhiên dây có tiết diện to hơn) so với máy biến áp cung cấp điện cho sơ đồ hình tia

- Sơ đồ hình cầu cho dạng điện áp và dòng chỉnh lưu tốt hơn với độ nhấp nháy ít hơn, cuộn kháng lọc ở sơ đồ hình tia phải có yêu cầu phần này lớn hơn Từ những ưu nhược điểm trên ta thấy sơ đồ hình cầu 3 pha đối xứng có ưu điểm hơn so với sơ đồ hình tia 3 pha Tuy sơ đồ hình cầu số van Tiristor nhiều hơn song tiristor ở sơ đồ hình cầu chọn ở cấp điện áp bằng một nửa cấp điện áp của tiristor ở sơ đồ hình tia Đặc biệt diện

áp ra của sơ đồ hình cầu tốt hơn hẳn điện áp ra của sơ đồ hình tia

* Vì vậy trong bản thuyết minh này em chọn sơ đồ bộ biến đổi hình cầu 3 pha đối xứng cho truyền động máy bào giường

- Việc điều khiển các bộ biến đổi hình tia hoặc hình cầu để phù hợp với yêu cầu công nghệ là nhất quan trọng Hiện nay người ta thường sử dụng 2 phương pháp điều khiển là điều khiển chung( hay điều khiển phụ thuộc) và điều khiển riêng( hay còn gọi điều khiển độc lập)

 Phương pháp điều khiển chung:

Là cả hai bộ biến đổi đều có xung mở, một bộ làm việc ở trạng thái trao đổi năng lượng còn một bộ làm việc ở trạng thái trờ phương pháp này có các đặc tính cơ của hệ thống ở chế độ đông và chế độ tính rất tốt, nhưng nó lại làm xuất hiện dòng cân bằng nên tiêu tán năng lượng vô ích, và luôn tồn tại do đó cần phải có cuộn kháng san bằng để làm giảm dòng cân bằng với sơ đồ hình cầu 3 pha mắc song song ngược thì cần phải có 4 cuộn kháng san bằng

 Phương pháp điều khiển riêng:

Xung điều khiển đưa vào van một cách riêng rẽ để loại trừ tổ van nào thì ta ngừng cung cấp xung cho tổ van ấy, nghĩa là bộ biến đổi này làm việc thì bộ biến đổi kia không làm việc (hay nghỉ) Do vậy dùng phương pháp này không xuất hiên dòng cân bằng song

đi theo nó là một mạch logic Tuy nhiên đặc tính đảo chiều của nó không tốt bằng phương pháp điều khiển chung và để đảm bảo đảo chiều an toàn thì cần phải có 1 khoảng thời gian trễ để dòng qua tổ van đang làm việc giảm về = 0 thì nó mớ cho tổ van thứ hai

mở

Với ưu điểm làm việc an toàn, không có dòng cân bằng giữa các bộ biến đổi, tuy cần phải có một khoảng thời gian trễ ( khoảng thời gian này đảm bảo bởi các xung có độ

rộng không đổi ) Vậy ta chọn phương pháp điều khiển riêng (hay còn gọi điều khiển

độc lập) để điều khiển truyền động điện cho máy bào giường

5 CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CHO BỘ BIẾN ĐỔI:

- Máy biến áp động lực: Dùng để cung cấp điện áp phù hợp với bộ biến đổi

- Cuộn kháng san bằng: Dùng để lọc thành phần sóng hài bậc cao của điện áp ra

- Công tắc tơ: Dùng để đóng ngắt cho bộ biến đổi Từ các thiết kế ở trên ta được

sơ đồ mạch động lực như hình II-3

- CKĐ: Là cuộn dây kích từ của động cơ Đ, có chức năng cung cấp từ thông kích

từ cho động cơ 1 chiều kích từ độc lập Đ

T1T T6T: Là các tiristor chức năng biến đổi nguồn điện xoay chièu thành nguồn một chiều (có thể thay đổi được chỉ số) để cung cấp cho động cơ Đ, phục vụ cho động cơ quay thuận

- T1N  T6N: Là các tiristor phục vụ cho động cơ Đ quay theo chiều ngược

- BA: Là máy biến áp động lực, đây là máy biến áp 3 pha 3 trụ có sơ đồ đấu dây

/.Nhiệm vụ biến điện áp của lưới thành điiện áp phù hợp với yêu cầu của bộ chỉnh lưu

để cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu (cho cả hai bộ biến đổi làm việc ở chế độ quay thuận và ngược) sao cho sau chỉnh lưu nhận được điện áp phù hợp với điện áp phần ưng động cơ

Đ

- AB : Là áptômat mắc phía sơ cấp máy biến áp động lực, có tác dụng để bảo vệ

sự cố ngắn mạch phía sơ cấp và thứ cấp máy biến áp động lực (BA) Khi áptômát (AB) cắt thì má động của nó tiếp đất để có thể dập điện áp tàn dư trong máy biến áp Ngoài ra áptômát AB còn có chức năng để đóng cắt nguồn điện cho toàn hệ thống

KH: Là cuộn kháng lọc san bằng, chức năng để san bằng dòng điện mạch điện phần ứng động cơ, triệt tiêu các sóng hài bậc cao, đây là một kho dự trữ năng lượng dưới từ trường

- C1R1  C6R6: Là các mạch tụ điện và điện trở chức năng để bảo vệ cho các tiristor khỏi bị đánh thủng do quá gia tốc áp (du/dt ) khi sảy ra quá độ trong mạch (như quá trình chuyển mạch) của các tiristor trong sơ đồ chỉnh lưu hoặc khi đóng cắt không tải của máy biến áp Ngoài ra mạch R-C còn có tác dụng rẽ mạch dòng điện ngược đối với các tiristor Để bảo vệ

quá gia tốc dòng(di/dt) trong sơ đồ ta lợi dụng các cuộn cảm là cuộn kháng lọc san bằng

và các cuộn dây thứ cấp máy biến áp động lực

- K: Là tiếp điểm thường mở của khởi động từ, có tác dụng đóng cắt nguồn điện mạch thứ cấp máy biến áp động lực và các bộ biến đổi

- TI: Là các bộ biến dòng, gồm 3 máy biến dòng mắc theo sơ đồ sao không có chức năng để tín hiệu phản hồi âm dòng điện Lấy tín hiệu điện tỷ lệ với dòng điện phần ứng động cơ thông qua dòng của lưới điện xoay chiều cung cấp cho các sơ đồ chỉnh lưu

để gửi tới khâu hạn chế dòng điện