Trang bị điện tự động hóa cho truyền động chính của máy bào giường

Ngày nay, khi mà vấn đề dân số đang đè nặng nên nền kinh tế các quốc gia, đặc biệt là các quốc gia đang phát triển, đồng hành với nó lại là nhu cầu càng cao của con người đã đòi hỏi xã hội phải không ngừng tăng năng suất lao động và cải tiến chất lượng trong hoạt động sản xuất vật chất. Trước xu thế đó, ngành công nghiệp – lĩnh vực mũi nhọn tạo ra sản phẩm cần phải có một chiến lược phát triển để đáp ứng yêu cầu thực tiễn. Và việc ứng dụng khoa học công nghệ được coi là biện pháp hiệu quả nhất trong chiến lược lâu dài này. Công nghệ tự động hoá cũng đang ngày càng khẳng định vai trò của mình trong công nghiệp. Ở nước ta đứng trước công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa với những cơ hội thuận lợi và những khó khăn thức thách lớn, điều này đặt ra một trách nhiệm to lớn và nặng nề cho thế hệ trẻ nói chung và những sinh viên ngành tự động hóa nói riêng. Đất nước đang cần sự nhiệt huyết lao động sáng tạo và tri thức khoa học của thế hệ trẻ, của những tri thức trẻ trong đó có những kĩ sư điện tương lai. Thực tiễn các xí nghiệp công nghiệp nước ta hiện nay đặt ra vấn đề đó là cải thiện nâng cấp những máy móc cũ, những dây chuyền sản xuất còn phù hợp và đổi mới trang thiết bị đã lạc hậu, để làm được điều đó yêu cầu các công nhân, kỹ sư phải có một trình độ hiểu biết và nắm vững khoa học kỹ thuật, đứng trước thực trạng đó, trường Đại Học Kinh Tế Kỹ Thuật Công Nghiệp đã tạo điều kiện cho các sinh viên có điều kiện để tổng hợp lại và nghiên cứu những tri thức mới thông qua việc hoàn thành đề tài tốt nghiệp để trang bị cho sinh viên có kinh nghiệm và đáp ứng được nhu cầu tuyển dụng của xã hội.Được phân công nghiên cứu và thiết kế đề tài “hệ thống trang bị điện tự động hóa cho truyền động chính của máy bào giường 7212” là một đề tài rất hay và thiết thực, trong quá trình nghiên cứu và làm việc với tinh thần và trách nhiệm cao đặc biệt với sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cô em đã hoàn thành đề tài này đúng thời hạn. Tuy nhiên với một đề tài khó và rộng lớn như vậy, mặc dù có sự giúp đỡ động viên của thầy cô nhưng do thời gian ngắn và bản thân chưa có nhiều kinh nghiệm và kiến thức nên chắc chắn báo cáo này còn nhiều khiếm khuyết, em mong rằng sẽ tiếp tục nhận được những lời chỉ bảo và hướng dẫn của các thầy cô và bạn bè để đồ án hoàn thiện hơn.Em xin chân thành cảm ơn cô Hoàng Thị Thu Giang, người đã trực tiếp, tận tình không quản khó khăn vất vả đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Em cũng xin cảm ơn cô Nguyễn Hải Bình đã giúp em nhiều ý kiến và chỉ dẫn quý báu. Em xin chân thành cảm ơn các thầy côNội dung đồ án: Gồm 5 phầnChương 1: Giới thiệu công nghệ máy bào giường 7212.Chương 2: Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực và điều khiển.Chương 3: Tính chọn thiết bị.Chương 4: Xây dựng đặc tính tĩnh.Chương 5: Thuyết minh sơ đồ nguyên lý.

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, khi mà vấn đề dân số đang đè nặng nên nền kinh tế các quốc gia, đặc biệt là các quốc gia đang phát triển, đồng hành với nó lại là nhu cầu càng cao của con người đã đòi hỏi xã hội phải không ngừng tăng năng suất lao động và cải tiến chất lượng trong hoạt động sản xuất vật chất Trước xu thế đó, ngành công nghiệp – lĩnh vực mũi nhọn tạo ra sản phẩm cần phải có một chiến lược phát triển để đáp ứng yêu cầu thực tiễn Và việc ứng dụng khoa học công nghệ được coi là biện pháp hiệu quả nhất trong chiến lược lâu dài này Công nghệ tự động hoá cũng đang ngày càng khẳng định vai trò của mình trong công nghiệp

Ở nước ta đứng trước công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa với những cơ hội thuận lợi và những khó khăn thức thách lớn, điều này đặt ra một trách nhiệm

to lớn và nặng nề cho thế hệ trẻ nói chung và những sinh viên ngành tự động hóa nói riêng Đất nước đang cần sự nhiệt huyết lao động sáng tạo và tri thức khoa học của thế hệ trẻ, của những tri thức trẻ trong đó có những kĩ sư điện tương lai Thực tiễn các xí nghiệp công nghiệp nước ta hiện nay đặt ra vấn đề đó là cải thiện nâng cấp những máy móc cũ, những dây chuyền sản xuất còn phù hợp và đổi mới trang thiết bị đã lạc hậu, để làm được điều đó yêu cầu các công nhân, kỹ

sư phải có một trình độ hiểu biết và nắm vững khoa học kỹ thuật, đứng trước thực trạng đó, trường Đại Học Kinh Tế Kỹ Thuật Công Nghiệp đã tạo điều kiện cho các sinh viên có điều kiện để tổng hợp lại và nghiên cứu những tri thức mới thông qua việc hoàn thành đề tài tốt nghiệp để trang bị cho sinh viên có kinh nghiệm và đáp ứng được nhu cầu tuyển dụng của xã hội

Được phân công nghiên cứu và thiết kế đề tài “hệ thống trang bị điện tự động hóa cho truyền động chính của máy bào giường 7212” là một đề tài rất hay và

thiết thực, trong quá trình nghiên cứu và làm việc với tinh thần và trách nhiệm cao đặc biệt với sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cô em đã hoàn thành đề tài này đúng thời hạn Tuy nhiên với một đề tài khó và rộng lớn như vậy, mặc dù có

sự giúp đỡ động viên của thầy cô nhưng do thời gian ngắn và bản thân chưa có nhiều kinh nghiệm và kiến thức nên chắc chắn báo cáo này còn nhiều khiếm khuyết, em mong rằng sẽ tiếp tục nhận được những lời chỉ bảo và hướng dẫn của các thầy cô và bạn bè để đồ án hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn cô Hoàng Thị Thu Giang, người đã trực tiếp, tận tình không quản khó khăn vất vả đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này Em cũng xin cảm ơn cô Nguyễn Hải Bình đã giúp em nhiều ý kiến và chỉ dẫn quý báu

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô

Nội dung đồ án: Gồm 5 phần

Chương 1: Giới thiệu công nghệ máy bào giường 7212

Chương 2: Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực và điều khiển

Chương 3: Tính chọn thiết bị

Chương 4: Xây dựng đặc tính tĩnh

Chương 5: Thuyết minh sơ đồ nguyên lý

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ MÁY BÀO GIƯỜNG 7212

Máy bào giường nói chung hiện nay được sử dụng rộng rãi Trong các máy cơ khí, nó dùng để gia công các chi tiết bằng kim loại lớn như: Bệ máy, thân máy, máy bào, máy tiện vv .Ngoài ra nó còn sử dụng để rẽ rãnh chữ T, V, đuôi én có thể bào thô hoặc bào tinh

1 Phân loại máy bào giường

Máy bào giường là máy có thể gia công các chi tiết lớn,chiều dài bàn có thể từ 1,5 đến 12m

* Dựa vào số trục phân ra

- Máy bào một trụ: 710, 71120, 7116

- Máy bào hai trụ: 7210, 7212, 7216

* Dựa vào kích thước phân ra

- Máy bào cỡ nhỏ có chiều dài Lb< 3 m lực kéo Fk= 30  50 (KN)

- Máy cỡ trung bình chiều dài Lb= 45 m Lực kéo Fk= 5070 (KN)

- Máy cỡ nặng (Lớn) chiều dài Lb >5 m, Fk >70 (KN)

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy bào giường

Hình 1.1: hình dáng bên ngoài của máy bào giường

2.1 Cấu tạo

Máy bào giường có cấu tạo từ nhiều chi tiết phức tạp, nhiều khối khác nhau Ở

đây ta chỉ mô tả kết cấu bên ngoài và bộ phận chủ yếu của máy

- Đế máy: Được làm bằng gang đúc để đỡ bàn và trục máy, để có khối tạo thế vững chắc có hai rãnh dẫn hướng chữ nhật và chữ V cho bàn máy chuyển động dọc theo đế máy

- Bàn máy : Được làm bằng gang đúc dùng để mang chi tiết gia công, trên bàn máy có 5 rãnh chữ T để gá lắp chi tiết

- Giá chữ U: Được cấu tạo từ hai trụ thép đứng vững chắc một dầm ngang trên cùng Trong dầm đặt một động cơ để di chuyển xà ngang lên xuống, dọc theo trục có xẻ rãnh, có trục vít nâng hạ và dao động

- Xà ngang : chuyển động lên xuống theo hai trục trên xà

- Các bàn dao máy: Gồm hai bàn dao đứng và hai bàn dao hông, trục bàn

có giá đỡ dao Giá máy có thể quay đi một góc nào đó để gia công chi tiết khoảng dịch chuyển lớn nhất của các con trượt là 300 mm, góc quay giá đỡ là 

600

- Bộ phận chuyển động: Gồm các máy điện xoay chiều để chuyển động bàn dao, nâng hạ xà, kẹp xà Các máy phát một chiều động cơ dị bộ, động cơ một chiều máy khuyếch đại từ trường ngang

Tóm lại: Máy bào giường được cấu tạo hoàn chỉnh, gọn kết cấu chắc chắn, đảm

bảo tính kỹ thuật, mỹ thuật và kinh tế

II SỐ LIỆU KỸ THUẬT MÁY BÀO GIƯỜNG 7212

1 KÍCH THƯỚC CHI TIẾT GIA CÔNG:

- Kích thước máy: 7950 x 4000 x 3445 (mm)

- Kích thước cho phép của vật gia công: 3000 x 1250 x 1120 (mm)

- Trọng lượng cho phép lớn nhất của chi tiết gia công là 8000kg

- Khoảng cách giữa hai trục đứng 1350 (mm)

GIỚI HẠN CÁC TỐC ĐỘ LÀM VIỆC CỦA BÀN

- Vùng 1: V=(40  60) m/phút dùng gia công thô

- Vùng 2: V=(60  90) m/phút dùng gia công giới các tốc độ hành trình ngược chiều dài bàn

- Giới hạn ăn dao ngang sau mỗi hành trình kép (0,25  12,5) (mm)

- Lực kéo bàn

Vùng 1: Qmax= 7000 kg ; Qmin= 2500 kg Vùng 2: Qmax= 4700 kg ; Qmin= 1700 kg

t 0

Hình 1.2: đồ thị tốc độ và dòng điện của bàn máy bào giường

Quá trình cắt gọt chỉ xảy ra ở hành trình thuận còn hành trình ngược là hành trình chạy không tải để đưa bàn máy về vị trí ban đầu

Đồ thị tốc độ của bàn máy được vẽ trên hình 1.2

Đây là dạng đồ thị thường gặp, trong thực tế còn có nhiều dạng khác đơn giản hoặc phức tạp hơn

Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và tăng tốc độ đến tốc độ V0=515(m/phút) - tốc độ vào dao-trong khoảng thời gian t1

+ Sau khi chạy ổn định với tốc độ V0 trong khoảng thời gian t2 thì dao cắt vào chi tiết (dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp để tránh sứt dao hoặc chi tiết)

+ Bàn máy tiếp tục chạy với tốc độ ổn định V0 cho đến hết thời gian t3

+ t4 tăng tốc độ từ V0Vth (tốc độ cắt gọt)

+ t5: bàn máy chuyển động với tốc độ Vth và thực hiện gia công chi tiết + t6: bàn máy sơ bộ giảm tốc độ đến V0

+ t7: bàn máy làm việc ổn định với tốc độ của bàn máy là V0

+ t8: dao được ra khỏi chi tiết khi tốc độ của bàn máy là V0

+ t9: đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngược đến tốc độ Vng + t10: bàn máy chạy theo hành trình ngược với tốc độ Vng

+ t11: thời gian giảm tốc đến V0 để chuẩn bị đảo chiều

+ t12: bàn máy chạy ổn định ở vận tốc thấp V0 để chuẩn bị đảo chiều

+ t13: đảo chiều sang hành trình thuận để bắt đầu thực hiện một chu kỳ khác Bàn dao được di chuyển bắt đầu từ thời điểm bàn máy đảo chiều từ hành trình ngược sang hành trình thuận và kết thúc di chuyển trước khi dao cắt vào chi

3.2 YÊU CẦU TRANG BỊ ĐIỆN CHO TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH

CỦA MÁY BÀO GIƯỜNG 7212

3.2.1: Phạm vi điều chỉnh tốc độ

Phạm vi điều chỉnh tốc độ truyền động chính là tỉ số giữa tốc độ lớn nhất của bàn máy (tốc độ lớn nhất trong hành trình ngược) và tốc độ nhỏ nhất của bàn máy (tốc độ thấp nhất trong hành trình thuận)

V

V V

Hình 1.3: đồ thị phụ tải

+ Thay đổi điện áp phần ứng trong phạm vi (5  6)/1 với mô men trên trục động cơ là hằng số ứng với tốc độ bàn thay đổi từ Vmin=(46) m/phút đến Vgh= (2025) m/phút, khi đó lực kéo không đổi

+ Giảm từ thông động cơ trong phạm vi (45)/1 khi thay đổi tốc độ từ Vgh đến Vmax =(75120) m/phút, khi đó công suất kéo gần như không đổi

Nhưng sử dụng phương pháp điều chỉnh từ thông thì làm giảm năng suất của máy, vì thời gian quá trình quá độ tăng do hằng số thời gian mạch kích từ động

cơ lớn Vì vậy thực tế người ta thường mở rộng phạm vi điều chỉnh điện áp, giảm phạm vi điều chỉnh từ thông, hoặc điều chỉnh tốc độ động cơ trong cả dải bằng thay đổi điện áp phần ứng Trong trường hợp này công suất động cơ phải tăng Vmax/Vgh lần

Ở chế độ xác lập, độ ổn định tốc độ không lớn hơn 5% khi phụ tải thay đổi từ không đến định mức

Nhìn vào đặc tính phụ tải nguyên nhân giảm mômen là để trong vùng vẫn thực hiện được việc cắt gọt chi tiết Giả sử điều chỉnh tốc độ động cơ theo hai vùng điện áp và từ thông

Giả sử Pđm= Const mà Mđm= Mmax

Thì trong vùng giảm điện áp M = Const (Mmax= Mmin) Vùng điều chỉnh từ thông thì khi giảm  suy ra tốc độ tăng (n) mà giữ nguyên dòngđiện I=Iđm và Mmax = Mtải

Vậy trong bản thuyết minh này em sử dụng điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng vì do quá trình quá độ từ thông lớn nên ta không dùng điều chỉnh bằng phương pháp thay đổi từ thông nữa do đó

ta tăng được năng suất của máy

trong đó z là số cấp tốc độ của máy

đối với yêu cầu của đề thì ta có   1 41

-Hệ thống truyền động là hệ truyền động có đảo chiều quay và làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

-Do máy bào giường chỉ có nhiệm vụ gia công thô bề mặt chi tiết ,không cần độ bóng ,nhẵn nên độ chính xác yêu cầu không cao  % < 5% Thường chọn

3.2.5 Yêu cầu đảo chiều

Do máy bào giường có yêu cầu đảo chiều nên việc đảo chiều cho thiết bị cũng vô cùng quan trọng

3.2.6 Các yêu cầu về kinh tế

- Hệ thống thiết kế ra phải đảm bảo những yêu cầu như đơn giản, gọn nhẹ, dễ dàng sửa chữa

- Vốn đầu tư mua sắm thiết bị, chi phí vận hành phải hợp lý, bên cạnh đó phải đảm bảo được những yêu cầu về kỹ thuật

Quá trình quá độ khởi động, hãm yêu cầu xảy ra êm, tránh va đập trong bộ truyền với tốc độ tác động cực đại

2 TRUYỀN ĐỘNG ĂN DAO:

Truyền động ăn dao cũng có tính chất chu kỳ đặc điểm như sau: Mỗi truyền động ăn dao (dao đứng hay dao hông) đều có chiều ăn dao và lượng ăn dao riêng, cũng có thể làm việc độc lập tùy theo công nghệ Mỗi truyền động hành trình kép của bàn thì truyền động ăn dao làm việc một lần Thường nó bắt đầu làm việc khi bàn được đổi chiều và dừng lại khi dao cắt sắp đi vào chi tiết Truyền động bàn làm việc ở chế độ xung với những máy làm việc trong chế độ bình thường Máy cỡ trung thì số lần dịch chuyển lên tới 1000 lần

Cần phải có dải điều chỉnh rộng D = (60  90)

Cần phải linh hoạt chắc chắn khởi động, hãm nhanh

Truyền động ăn dao phải đảm bảo di chuyển nhanh Bàn dao máy bào giường có

2 dao đứng và 2 dao hông, 2 dao đứng được dẫn từ động cơ xoay chiều và hộp giảm tốc hệ thống trục vít đai ốc có thể dịch chuyển theo chiều ngang hoặc đứng,

2 dao hông được dẫn từ động cơ xoay chiều riêng biệt ở chế độ riêng biệt đối với dao đứng

Máy bào giường có giá đỡ gọi là xà ngang để đỡ giá dao vững chắc Xà ngang được dịch chuyển lên xuống dọc theo hai trục máy để điều chỉnh khoảng cách giữa đầu ra và chi tiết gia công

Là truyền động được định vị chặt xà trên hai trục của máy để gia công chi tiết hoặc nới lỏng xà để nâng hạ dao, giá dao, truyền động được thực hiện nhờ động cơ xoay chiều qua hệ thống cơ khí Tác dụng của lực nêm chặt bao nhiêu tuỳ ý do ta điều chỉnh chuyển động với việc nâng hạ xà như trên

Động cơ quạt gió là động cơ xoay chiều đảm bảo cho truyền động bàn của động

cơ không đồng bộ vượt quá nhiệt độ cho phép

IV CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG ĐIỆN CỦA CHUYỂN ĐỘNG CHÍNH: Có điều chỉnh tự động đảm bảo, có hạn chế dòng và duy trì ở mức độ cực đại cho

phép khi khởi động cũng nhƣ khi hãm hệ thống, yêu cầu tác động linh hoạt, chắc chắn, độ tin cậy cao

- Động cơ một chiều dùng để truyền động có công suất

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG

2.1.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các máy sản xuất ngày càng hiện đại và có nhiều chức năng dẫn tới hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp

và đòi hỏi có độ chính xác, tin cậy cao

Do bộ biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành một chiều có thể sử dụng thiết

bị như hệ thống máy phát, khuếch đại từ, hệ thống van… chúng được điều khiển theo những nguyên tắc khác nhau và có những ưu, nhược điểm riêng, khi kết hợp những hệ thống này với động cơ điện một chiều ta có những hệ thống truyền động với chất lượng khác nhau Do đó để có được một phương án truyền động phù hợp với từng loại công nghệ, đòi hỏi nhà thiết kế phải có sự sánh logic dựa trên những chỉ tiêu về kỹ thuật và kinh tế

2.1.2 NỘI DUNG CHỌN PHƯƠNG ÁN

Trong thực tế, khi đứng trước một vấn đề sẽ có nhiều phương án giải quyết Tuy nhiên mỗi phương án có những ưu nhược điểm riêng và nhiệm vụ của nhà thiết kế là chọn ra phương 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 những

hệ thống truyền động phức tạp có yêu cầu cao về chất lượng như điều chỉnh trơn, dải điều chỉnh rộng, đảo chiều thì phải dùng động cơ một chiều, các hệ thống điều khiển đi với nó phải đảm bảo được yêu cầu và có khả năng tự động hóa cao Như vậy để chọn phương án phù hợp chúng ta phải dựa vào công nghệ của máy

từ đó đưa ra những phương án đáp ứng được yêu cầu công nghệ này Để chọn được phương án tốt nhất trong các phương án đưa 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 lượng của hệ thống Do đó việc chọn lựa phương án chính là chọn bộ biến đổi thông qua việc xét ở hệ thống

2.1.3 Ý NGHĨA CỦA VIỆC LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Việc so sánh lựa chọn phương án hợp lý nhất có một ý nghĩa đặc biệt quan trọng, nó được thể hiện qua các mặt:

 Đảm bảo được yêu cầu công nghệ của máy sản xuất

 Đảm bảo được việc tin cậy, lâu dài

 Giảm giá thành sản phẩm và tăng năng suất lao động

 Khi xảy ra hỏng hóc có thể sửa chữa, thay thế dễ dàng với các linh kiện, thiết bị dự trữ có sẵn, dễ kiếm, dễ mua

2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG

Để có được phương án phù hợp xét trên cả hai khía cạnh kỹ thuật và kinh tế cho truyền động ăn dao của máy bào giường 7212, ở đây ta đưa ra một số phương án đáp ứng được yêu cầu về kỹ thuật công nghệ của truyền động để từ đó làm căn

2.2.1 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 xoay chiều

1) Động cơ không đồng bộ:

Động cơ không đồng bộ hay còn gọi là động cơ dị bộ, được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp từ công suất nhỏ đến công suất trung bình Chiếm tỉ lệ lớn so với động cơ khác nhờ có những ưu điểm:

- Động cơ không đồng bộ có kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn dễ

chế tạo, vận hành an toàn, tin cậy giảm chi phí vận hành sửa chữa

- Sử dụng trực tiếp lưới điện xoay

- phát triển của công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ thuật điện

chiều ba pha, không cần tốn kém các thiết bị biến đổi

- Được khai thác hết tiềm năng nhờ sự tử

Phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ:

2 '

1 2 2 '

2 2

1 1

3

nm

U R M

M

Để vẽ đường đặc tính cơ của động cơ cần phải tìm ra các điểm tới hạn thông qua

việc giải phương trình : dM 0

dS 

Ta tìm được trị số của M và S ở điểm cực trị, kí hiệu là Mtớihạn (Mth ) và giá trị Sth

2 2 1

th

nm

R S

th

nm

U M



 

Dấu “+” ứng với trạng thái động cơ

Dấu “-“ ứng với trạng thái máy phát

Khi nghiên cứu các hệ truyền động của động cơ không đồng bộ ta quan tâm đến

trạng thái làm việc của động cơ

Với những động cơ công suất lớn thường thì R1 rất nhỏ so với Xnm

Như vậy trên đoạn làm việc của đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ 

có giá trị (-) gần như không đổi và khá cứng

Với đoạn S > Sth khi S > Sth bỏ qua Sth/S và phương trình đặc tính cơ sẽ là

M th th S S

hạ, vận hành tin cậy, chắc chắn

Nhưng việc điều chỉnh tốc độ, khống chế quá trình là rất khó khăn do mômen

mở máy nhỏ, dòng lớn và tốc độ rất khó ổn định đặc biệt là trường hợp tải Mc phản kháng

2) Động cơ đồng bộ

Ưu điểm nổi bật của động cơ này là có đặc tính cơ tuyệt đối cứng, như vậy về phương diện nào đó có thể kết luận được nó đáp ứng tốt về yêu cầu công nghệ Nhưng, việc chế tạo rất phức tạp, gặp nhiều khó khăn, thường chế tạo máy

có công suất trung bình và lớn, giá thành cao Đặc biệt là quá trình điều chỉnh tốc

độ là rất khó khăn, luôn luôn cần có bộ biến tần đi kèm

Như vậy, loại động cơ này có yêu cầu cao về chỉ tiêu kỹ thuật, công nghệ cũng như về chỉ tiêu kinh tế nên không phù hợp với yêu cầu của đề tài

2) Ưu điểm của động cơ một chiều:

Do tính ưu việt của hệ thống điện xoay chiều: để sản xuất, để truyền tải ,

cả máy phát và động cơ điện xoay chiều đều có cấu tạo đơn giản và công suất lớn, dễ vận hành mà máy điện (động cơ điện) xoay chiều ngày càng được sử dụng rộng rãi và phổ biến Tuy nhiên động cơ điện một chiều vẫn giữ một vị trí nhất định như trong công nghiệp giao thông vận tải, và nói chung ở các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục trong phạm vi rộng (như trong máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Mặc dù so với động cơ không đồng bộ

để chế tạo động cơ điện một chiều cùng cỡ thì giá thành đắt hơn do sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp hơn nhưng do những ưu điểm của nó mà máy điện một chiều vẫn không thể thiếu trong nền sản xuất hiện đại

Ưu điểm của động cơ điện một chiều là có thể dùng làm động cơ điện hay máy phát điện trong những điều kiện làm việc khác nhau Song ưu điểm lớn nhất của động cơ điện một chiều là điều chỉnh tốc độ và khả năng quá tải Nếu như bản thân động cơ không đồng bộ không thể đáp ứng được hoặc nếu đáp ứng được thì phải chi phí các thiết bị biến đổi đi kèm (như bộ biến tần ) rất đắt tiền thì động cơ điện một chiều không những có thể điều chỉnh rộng và chính xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng cao

Động cơ điện một chiều phân loại theo cách kích thích từ:

Có 4 loại động cơ điện một chiều thường sử dụng :

- Động cơ điện một chiều kích từ độc lập

- Động cơ điện một chiều kích từ song song

- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

- Động cơ điện nột chiều kích từ hỗn hợp

a) Động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Khi nguồn một chiều có công suất ko đủ lớn, mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập nhau nên : I = Iư

Trên thực tế đặc tính của động cơ kích từ độc lập và kích từ song song là giống nhau nên khi cần công suất lớn người ta thường dùng động cơ kích từ độc lập để có thể điều chỉnh dòng điện kích thích được thuận tiện hơn do đó mà điều chỉnh tốc độ dễ dàng và kinh tế hơn mặc dù nó đòi hỏi có dòng bên ngoài

Do đặc điểm đó nên chúng ta sẽ nghiên cứu đến động cơ kích từ độc lập

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ độc lập

Phương trình đặc tính cơ:

M K

R R

K

U

dm

t u

dm

u

2

) (

) (





Nhận xét: Với nguồn một chiều có công suất vô cùng lớn thì ta hay

sử dụng loại sơ đồ này Từ thông của động cơ không phụ thuộc vào phụ tải

mà chỉ phụ thuộc vào điện áp kích từ và điện trở kích từ Do đó khi động cơ làm việc nếu phụ tải thay đổi thì dòng điện phần ứng thay đổi nhưng dòng điện kích từ không đổi do đó từ thông kích từ bằng hằng số

Rf E

Với nguồn một chiều có công suất nhỏ hay khi cần thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng và dòng kích từ thì ta sử dụng cách nối dây của động cơ kích từ độc lập

Đường đặc tính là đường thẳng và nó làm việc ổn định, khi động cơ đang làm việc với tốc độ không đổi thì mô men điện từ bằng mô men cản trên trục động cơ điểm làm việc của nó tương ứng với giao điểm giữa đặc tính cơ của đông cơ và đặc tính mô men cản của phụ tải

Phạm vi điều chỉnh tốc độ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ bền cơ khí của phần ứng hay rô to của động cơ khả nâng chuyển mạch của vành góp độ duy trì tốc độ đặt khi có dao động phụ tải tĩnh trên trục động cơ

Có đặc tính cơ cứng mô men mở máy lớn phù hợp với hệ truyền động, ổn định tốc độ cao, dải điều chỉnh rộng, mô men động cơ không phụ thuộc vào tải

b) Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp có cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng

Đường đặc tính cơ:

Hình 2.4: động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

Hình 2.5: đường đặc tính cơ động cơ điện một chiều kích từ độc lập

-Từ đặc tính cơ ta thấy động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp có đặc tính cơ mềm và độ cứng thay đổi theo phụ tải nên thông qua tốc độ đông cơ ta có biết đƣợc sự thay đổi của phụ tải Tuy nhiên trong thực tế đối với những hệ thống truyền động có yêu cầu thay đổi tốc độ theo phụ tải thì không nên sử dụng loại động cơ này

-Tốc độ càng giảm thì độ cứng đặc tính cơ càng tăng

-Điện trở phụ càng tăng thì đặc tính cơ càng mềm

-Loại động cơ này có khả năng quá tải về mô men nhờ kích từ nối tiếp do đó ở vùng Iƣ > Iđm thì mô men tăng nhanh hơn sự tăng của dòng do đó nó có khả năng khởi động tốt thích hợp cho hệ truyền động hay làm việc quá tải

Động cơ không đựoc làm việc không tải do khi làm việc Mc = 0 tốc độ không tải tăng nên rất nhiều so với tốc độ định mức làm cho độ bền cơ luôn phải làm việc

có tải lớn hơn ( 15: 20%) tải định mức

c) Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp

động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp là loại động cơ có hai cuộn kích từ một cuộn mắc nối tiếp và một cuộn mắc song song với phần ứng động cơ

Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2.6: Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp

 Kết luận chọn động cơ truyền động:

Qua phân tích và nhận xét riêng cho từng loại động cơ ta thấy mỗi loại đều có những đặc điểm riêng phù hợp với từng loaị phụ tải , giá thành và môi trường làm việc riêng Căn cứ vào yêu cầu công nghệ của máy bào giường ta chọn động cơ một chiều kích từ độc lập làm động cơ truyền động

vì nó có đặc tính cơ cứng, độ ổn định tốc độ cao, dải điều chỉnh rộng, phù hợp với yêu cầu công nghệ của máy bào giường

2.2.2 Chọn phương án điều chỉnh tốc độ động cơ

Trong quá trình làm việc, tốc độ của động cơ thường bị thay đổi do sự biến thiên của tải, của nguồn và do đó gây ra sai lệch tốc độ thực với tốc độ đặt, làm giảm năng suất của máy sản xuất Chính vì vậy việc điều khiển tốc độ động cơ là một yêu cầu cần thiết và tất yếu đối với các máy sản xuất

a) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch phần ứng

Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf

Hình 2.8: Thay đổi điện trở mạch phần ứng

Nếu ta giữ điện áp phần ứng U ư = U dm = const; và từ thông  = dm = const; thay đổi điện trở phần ứng ta sẽ được:

+ Tốc độ không tải lý tưởng:

.

dmU

   = const + Độ cứng đặc tính cơ: ( )2

    

 = var

Hình 2.9: Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện trở phần ứng

- Ta thấy khi Rf càng lớn ( càng nhỏ) đặc tính cơ càng dốc Do vậy phương

pháp này chỉ cho phép giảm tốc độ bằng cách tăng điện trở mạch phần ứng

- Trong thực tế, khi thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng sẽ gây ra một tổn hao công suất rất lớn và không thể điều chỉnh trơn tốc độ nên phải điều chỉnh theo từng cấp điện trở Chính vì vậy, phương pháp này không được phổ biến như

2 phương pháp thay đổi điện áp phần ứng và từ thông kích từ

b) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông kích từ

Giả thiết ta giữ điện áp phần ứng U ư = Udm = const ; điện trở phần R ư = const ;

và thay đổi dòng điện kích từ Ikt của động cơ Điều này tương ứng với việc từ thông của mạch từ sẽ thay đổi

Hình 2.10: Đặc tính cơ điện (a) và đặc tính cơ (b) khi thay đổi từ thông kích từ

Đặc điểm :

+Do cấu trúc của máy, nên thực tế chỉ sử điều chỉnh giảm từ thông Khi giảm từ thông thì ox tăng dần ( 0 <01 <02 <…) , độ cứng đặc tính cơ 

giảm Nên phương pháp này dùng để tăng tốc độ >0

+ Do việc điều chỉnh đựơc thực hiện ở mạch kích từ, có dòng kích từ nhỏ hơn rất nhiều so với mạch lực, nên công suất tổn hao ít Đây là ưu điểm nổi bật của động cơ điện một chiều ( kích từ độc lập ) so với các loại động cơ khác

+ Phương pháp này chịu ảnh hưởng của hiện tượng từ dư và các nhiễu, làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng của các hệ truyền động đảo chiều bằng kích

từ

+ Khi giảm từ thông để tăng tốc độ quay của động cơ thì đồng thời điều kiện chuyển mạch của cổ góp cũng bị xấu đi, vì vậy để đảm bảo điều kiện chuyển mạch bình thường thì cần phải giảm dòng điện phần ứng cho phép, kết quả là momen cho phép trên trục động cơ giảm rất nhanh Và do đó giá trị lớn nhất của dải điều chỉnh từ thông bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp điện

c).Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng

Phương pháp này có những đặc điểm sau :

- Điện áp phần ứng càng giảm thì tốc độ động cơ càng nhỏ

- Điều chỉnh trơn trong toàn bộ dải điều chỉnh

- Độ cứng đặc tính cơ giữ không đổi trong toàn bộ dải điều chỉnh

- Độ sụt tốc tuyệt đối trên toàn dải điều chỉnh ứng với một momen là như

nhau Độ sụt tốc tương đối sẽ lớn nhất tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh Do vậy sai số tốc độ tương đối ( sai số tĩnh ) của đặc tính cơ thấp nhất không vượt quá sai số cho phép cho toàn dải điều chỉnh

- Dải điều chỉnh của phương pháp này có thể : D ~ 10 : 1

- Chỉ thay đổi được tốc độ về phía giảm ( vì chỉ có thể thay đổi với Uư

Idm)

- Phương pháp này cần một bộ nguồn có thể thay đổi trơn điện áp ra

Nếu giữ = dm= const ; R ư= const và thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Udm, ta được :





Hình2.11: Đặc tính cơ của động cơ khi giảm điện áp phần ứng

Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta được một họ đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên và có độ cứng đặc tính cơ là không đổi, trong đó đường đặc tính cơ tự nhiên là là đặc tính cơ lúc vận hành ở chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông đạt giá trị định mức và không nối thêm điện trở, điện kháng vào động cơ)

Khi giảm điện áp phần ứng đặt vào động cơ thì dòng điện ngắn mạch sẽ giảm (

), momen ngắn mạch của động cơ ( Mnm = K.Inm) cũng sẽ giảm Và

do vậy tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định dm 1 2

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cho phép điều chỉnh dưới tốc độ định mức (Vì không thể tăng cao hơn điện áp định mức của động cơ điện)

 Kết luận

Từ việc phân tích các phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập, em thấy phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng có rất nhiều ưu điểm ( nổi bật nhất là độ cứng đặc tính cơ không thay đổi) phù hợp với động cơ công suất nhỏ, điều chỉnh tốc độ ở vùng dưới tốc độ định mức, momen tải không đổi trong toàn dải điều chỉnh Do

đó trong đề tài này em sẽ chọn phương pháp thay đổi điện áp phần ứng để điều chỉnh tốc độ động cơ

2.2.3 Phân tích chọn hệ truyền động động cơ

a) Hệ truyền động máy phát - động cơ (F- Đ)

Hệ F - Đ là một trong những phương án điều chỉnh tốc độ động cơ thông qua việc điều chỉnh điện áp phần ứng

Hệ truyền động máy phát động cơ có bộ biến đổi là máy phát điện một chiều kích từ độc lập Máy phát này thường do động cơ sơ cấp không đồng bộ ba pha ĐK quay với tốc độ không đổi

Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động F-Đ

Đặc điểm của hệ truyền động F- Đ :

+ Tốc độ động cơ Đ có thể đựơc điều chỉnh từ 2 phía:

 Phía kích thích máy phát F

 Phía kích thích động cơ Đ

+ Hệ F – Đ có đặc tính cơ điền đầy đủ trong 4 góc phần tư:

Trong đó:

- Góc phần tư thứ nhất và ba làm việc trong chế độ động cơ

- Góc phần tư thứ hai và bốn làm việc trong chế độ hãm

Phương trình đặc tính cơ: Uu Ru Rf M

) (   2

- Ưu điểm của hệ F- Đ :

+ Chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt

+ Dễ dàng điều khiển

+ Phạm vi điều chỉnh rộng ( D = 10 ÷1 )

+ Khả năng quá tải lớn

Do đó hệ truyền động F-Đ thường được dùng trong các máy khai thác công nghiệp mỏ

+ Công suất lắp đặt máy phát lớn hơn công suất động cơ, diện tích lắp đặt lớn…

Do những nhược điểm trên, nên hệ F – Đ có xu hướng thay thế bằng hệ điều áp dùng bộ biến đổi van - động lực

b) Hệ truyền động xung áp - động cơ điện một chiều (XA –Đ)

Hệ XA - Đ sử dụng bộ biến đổi để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

- Cấu tạo : Gồm có bộ nguồn áp một chiều và bộ khoá điều khiển

+ Do yêu cầu đóng ngắt với tần số cao, cỡ vài trăm chu kì trong một giây nên khoá K thường được thay bằng khoá bán dẫn tranzitor hay thysistor

Hình2.14: Sơ đồ nguyên lý (a) và đồ thị điện áp, dòng điện (b)

- Phương trình đặc tính cơ của hệ XA – Đ :



( là giá trị độ rỗng của xung áp)

Hình2.15: Đặc tính cơ của hệ truyền động xung áp

c) Hệ truyền động chỉnh lưu thysistor - động cơ ( T- Đ)

Với hệ truyền động T - Đ ta có thể thay đổi thời điểm đặt xung điện áp lên cực điều khiển, nhờ đó ta có thể điều chỉnh được điện áp chỉnh lưu

- Cấu tạo hệ T - Đ bao gồm :

+ Máy biến áp ( MBA ): Chức năng biến điện áp xoay chiều về điện áp phù hợp với động cơ

+ Thysistor: Là phần từ biến đổi:

- Thysistor mở khi : VA > VK và có xung điều khiển

- Thysistor khoá khi: VA < Vk và dòng thysistor giảm về 0 + Cuộn cảm LK: Có tác dụng san bằng điện áp làm việc

+ Động cơ điện một chiều

Nguyên lý hoạt động :

 Xét trong chế độ dòng gián đoạn:

+ Khi cuộn cảm LK có giá trị Ld không đủ lớn thì năng lượng trong cuộn cảm không đủ lớn để duy trì dòng điện trong cuộn, do vậy sinh ra dòng gián đoạn

+ Đặc điểm của hệ CL – Đ ở chế độ này là dòng điện không ổn định, momen sinh ra không đều, động cơ có tốc độ không được ổn định

Do vậy, ta cần áp dụng các phương pháp tự động điều chỉnh đặc biệt khi sử dụng hệ CL – Đ ở chế chế độ dòng gián đoạn Thực tế người ta thường tăng

Ld để tạo ra dòng liên tục

 Xét trong chế độ dòng liên tục:

+ Chỉnh lưu điều khiển có góc mở van  nhất định tính từ thời điểm chuyển mạch tự nhiên Tác động mở từng van vào các thời điểm khác nhau cho dòng điều chỉnh lưu id (Ta đã chọn  để có dòng id liên tục do vậy ta luôn có dòng qua động cơ)

+ Việc lựa chọn thời điểm mở van ta sẽ điều chỉnh được suất điện động chỉnh lưu Ed và do vậy sẽ điều chỉnh được điện áp phần ứng động cơ Uư

Từ sơ đồ thay thế ta có : Id =

L R

E

U do

cos

Hình2.16: Sơ đồ nguyên lý của hệ T - Đ

+ Lưu ý: Khi có hiện tượng trùng dẫn ( hai van cùng dẫn) sẽ làm ngắn

mạch phía thứ cấp máy biến áp.Vì vậy để tránh hiện tượng cháy, nổ do ngắn mạch ta phải lắp MBA có UN%={5 10}%

+ Phương trình đặc tính cơ:

M dm

X R

dm

do

)(

cos

 Khi thay đổi góc điều khiển :

- Trong khoảng  =[0/2] thì bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lưu

 Nếu E > 0 , động cơ làm việc ở chế độ động cơ

 Nếu E < 0 động cơ làm việc ở chế độ hãm ngược

- Trong khoảng  = [/2  max] thì tải có tính chất thế năng Để quay ngược động cơ, lúc này Ed và E đổi dấu Nên dòng điện Iu vẫn chạy theo chiều cũ, động

cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh Bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu biến

cơ năng của tải thành điện năng xoay chiều trả về lưới

- Ưu nhược điểm của hệ T- Đ

+ Điều khiển góc mở van có thể điều chỉnh tốc độ nhanh

+ công suất điều khiển nhỏ, giá thành rẻ hơn so với các hệ truyền động khác

 Nhược điểm:

+ Van bán dẫn có dòng phi tuyến, thời gian quá độ sẽ lớn

+ Điện áp chỉnh lưu có biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụ trong máy điện và ở xấu dạng điện áp của nguồn hoặc lưới

+ Hệ số công suất của mạch thấp

 Kết luận chọn phương án truyền động

Trong cả ba phương án đưa ra đều đáp ứng được yêu cầu công nghệ của truyền động chính may bào giường Tuy nhiên qua phân tích ta thấy rằng phương án

hệ truyền động chỉnh lưu T-Đ ( phương án C) có tính ưu việt hơn cả Vậy ta chọn phương án (C) làm phương án truyền động cho máy bào giường

2.2.4 Phân tích lựa chọn phương án hãm cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Hãm là trạng thái mà động cơ sinh ra mômen quay ngược chiều với tốc

độ quay của động cơ (lúc này động cơ làm việc ở chế độ máy phát ) Như phân tích chọn động cơ trên ta chọn động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập nên

có 3 trạng thái hãm sau đây:

Hãm động năng:Là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát, mà năng lượng cơ học của động cơ đã tích luỹ được trong quá trình làm việc trước đó

biến thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm dưới dạng nhiệt

Hãm động năng có hai loại:

Hình 2.18: hãm động năng kích từ độc lập

Khi hãm động năng, năng lượng chủ yếu được tạo ra do động năng của động cơ nên nó chỉ tiêu tốn trong mạch kích từ của động cơ với công suất:

Pktđm = (1 1,5) % Pđm Hãm động năng kích từ độc lập không thể thực hiện khi mất điện do mạch kích từ phải được cung cấp điện để khắc phục điều này người ta thường sử

dụng phương pháp hãm động năng tự kích

b- Hãm động năng tự kích

Nó khắc phục đặc điểm trên của hãm động năng kích từ độc lập Hãm

động năng tự kích xảy ra khi động cơ quay ta cắt cả phần ứng lẫn cuộn kích từ ra khỏi lưới rồi đóng kín chúng qua một điện trở hãm

Hình 2.19: Hãm động năng tự kích

kt h

h kt u

I K

R R

R r R





)(









-Phương trình đặc tính cơ: M

K

r R

R r R

kt h

h kt u

2

)(

)(

)(

Qua phân tích và nhận xét ở trên ta thấy hãm động năng kích từ độc lập

có ưu điểm hơn cả vì nó tiêu tốn ít năng lượng , quá trình hãm đơn giản.Vì vậy

ta chọn phương án hãm động năng kích từ độc lập làm phương án hãm cho động

Trong thực tế có rất nhiều sơ đồ : Tia ,cầu , trong đó mỗi sơ đồ lại có thể phân ra theo số pha như :1 pha , 2 pha , 3 pha , 6 pha

Sơ đồ hình tia và hình cầu 3 pha là hai sơ đồ có thể cho ra chất lượng tốt nhất và phù hợp với yêu cầu truyền động chính máy bào giường Nên ta chỉ xét hai BBĐ hình tia 3 pha và cầu 3 pha cấp cho sơ đồ

2.3.1.1 Sơ đồ chỉnh lưu hình tia ba pha

a) Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2.20: Sơ đồ chỉnh lưu hình tia ba pha

b).Nguyên lý làm việc

Giả sử trước thời điểm xét t = 1 =  + /6 thì trong sơ đồ van T3 đang làm việc còn các van khác đang ở trạng thái khoá Khi đó trên van T1 sẽ có điện áp thuận ( vì UT1 = Uac > 0 )

+ Tại t = 1 =  + /6 thì T1 có tín hiệu điều khiển nên T1 mở, lúc đó điện

áp trên T1 là UT1 giảm về bằng không Do UT1 = 0 nên Ud =Ua và từ sơ đồ ta có:UT3 = Uca

+ Tại t = 1 thì Uac < 0 hay T3 bị khoá do bị đặt điện áp ngược, van T2 vẫn khoá Do vậy trong khoảng tiếp sau 1 trong sơ đồ chỉ có T1 dẫn dòng, khi đó :Ud = Ua , UT1 = 0, UT2=Uba, UT3 = Uca, iT1 = Id = id , iT2 = iT3 = 0

+ Đến t = 5/6 thì Ua=Ub, đây là thời điểm mở tự nhiên của T2, nhưng T2 chưa mở vì chưa có tín hiệu điều khiển Do Ua vẫn dương kết hợp với tác dụng cùng chiều của sức điện động tự cảm Ld mà T1 vẫn tiếp tục dẫn dòng

+ Đến t =  thì Ua= 0 và bắt đầu chuyển sang âm , nhưng T2 chưa mở nên T1 vẫn tiếp tục dẫn dòng nhờ sức điện động tự cảm của Ld

+Tại t = 2= +5/6 thì T2 có tín hiệu điều khiển và do đang có điện áp thuận nên T2 mở dẫn đến điện áp trên T2 (UT2) giảm về bằng 0, nên Ud = Ub, và tại t = 2 thì Uab < 0 nên T1 bị khoá do bị đặt điện áp ngược Do vậy từ thời điểm t = 2 trong sơ đồ chỉ có T2 dẫn dòng, khi đó:

Ud = Ub, UT2 = 0, UT1 = Uab, UT3 = Ubc, iT2 = id = Id, iT1 = iT3 = 0 Suy luận tương tự ta có từ thời điểm t = 2  t = 3 thì trong sơ đồ chỉ có T3 dẫn dòng và:

Ud = Uc, UT3 = 0, UT1 = Uac, UT2 = Ubc, iT3 = id = Id, iT1 = iT2 = 0 + Tại t = 4 thì T1 lại có tín hiệu điều khiển nên T1 lại mở và sơ đồ lặp lại trạng thái làm việc giống như từ t = 1 Từ tính chất lặp đi lặp lại trạng thái làm việc của sơ đồ chỉnh lưu ta suy ra giai đoạn t = 0  t = 1 cũng tương tự giai đoạn t = 2  t = 4, mà giai đoạn t = 2 t = 4 lại nằm trong giai đoạn

t = 3  t = 4, van T3 dẫn dòng, điều này hoàn toàn phù hợp với giả thiết ban đầu.Ud = Ud0.Cos, Ud0 = 1 , 17

2

6 3

ba

d 1

K3

I I

I  

+ Công suất tính toán máy biến áp khi tổ nối dây là Y/Y0 và /Y0 là:

33

I.U.2I.U

3

1 1 1





23

I.U.2I.U.3

2 2 2

3kba

* Hoạt động của sơ đồ nhƣ sau:

+ Từ t = 0  t = 0 và từ t = 5  t = 6 thì trong sơ đồ có hai van T4

và T5 dẫn dòng, khi đó:

Ud = Uca, UT4 = UT5 = 0, UT1 = UT2 = Uac, UT3 = Ubc, UT6 = Uab

iT4 = iT5 = id = Id, iT1 = iT2 = iT3 = iT6 = 0

+ Từ t = 1  t = 2 và từ t = 6  t = 7 thì trong sơ đồ có hai van T5 và T6 dẫn dòng, khi đó:

Ud = Ucb, UT5 = UT6 = 0, UT3 = UT2 = Ubc, UT1 = Uac, UT4 = Uba

iT5 = iT6 = id = Id, iT1 = iT2 = iT3 = iT4 = 0

+ Từ t = 1  t = 2 và từ sau t = 7 thì trong sơ đồ có hai van T1 và T6 dẫn dòng, khi đó:

Ud = Uab, UT1 = UT6 = 0, UT3 = UT4 = Uba, UT2 = Ubc, UT5 = Uca

iT1 = iT6 = id = Id, iT5 = iT2 = iT3 = iT4 = 0

+ Từ t = 2  t = 3 thì trong sơ đồ có hai van T1 và T2 dẫn dòng, khi đó: Ud = Uac, UT1 = UT2 = 0, UT4 = UT5 = Uca, UT3 = Uba, UT6 = Ucb iT1 = iT2 = id = Id, iT6 = iT5 = iT3 = iT4 = 0

+ Từ t = 3  t = 4 thì trong sơ đồ có hai van T3 và T2 dẫn dòng, khi đó:

Ud = Ubc, UT3 = UT2 = 0, UT6 = UT5 = Ucb, UT1 = Uab, UT4 = Uca

iT3 = iT2 = id = Id, iT6 = iT5 = iT1 = iT4 = 0

+ Từ t = 4 t = 5 thì trong sơ đồ có hai van T3 và T4 dẫn dòng, khi đó:

Ud = Uba, UT3 = UT4 = 0, UT6 = UT1 = Uab, UT2 = Uac, UT5 = Ucb iT3 = iT4 = id = Id, iT6 = iT5 = iT1 = iT2 = 0

+ Từ t = 7 thì sơ đồ lặp lại trạng thái làm việc nhƣ từ t = 1

u d

 t

0

Hình 2.23: giản đồ điện áp mạch chỉnh lưu cầu ba pha

I

I  ,

3

2 I I

I 2  T  d

+ Công suất tính toán máy biến áp khi tổ nối dây là Y/Y0 và /Y0 là:

3

I.U.I.U

3

1 1 1

2 2 2

 Kết luận chọn sơ đồ chỉnh lưu

Với hai sơ đồ hình cầu và hình tia như đã trình bày ở trên thì điện áp chỉnh lưu như nhau thì sơ đồ hình tia đơn giản hơn và ít van hơn

-Sơ đồ hình tia có sụt áp và tổn thất trên van ít hơn hình cầu (có sụt áp trên hai van)

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

đó số vòng dây ở cuộn thứ cấp MBA ít hơn hai lần nhưng tiết diện dây lại lớn hơn

-Sơ đồ hình cầu MBA được sử dụng triệt để hơn , lõi thép không bị từ hoá cưỡng bức bởi thành phần một chiều trong dây quấn

-Sơ đồ hình cầu cho ta dạng điện áp và dòng bằng phẳng hơn

-Việc điều khiển đóng mở các van trong sơ đồ hình cầu phức tạp hơn so với sơ

đồ hình tia tuy nhiên sơ đồ hình cầu có dạng điện áp và dòng chỉnh lưu tốt hơn

và nó cũng có nhiều ưu điểm như trên đã phân tích

-Vì vậy ta chọn sơ đồ hình cầu ba pha để cung cấp điện áp một chiều cho động

cơ truyền động máy bào giường, ở đây do yêu cầu công nghệ của máy bào giường là động cơ truyền động có đảo chiều quay nên ta chọn hai bộ chỉnh lưu cầu ba pha mắc song song ngược

2.3.2 Chọn phương án đảo chiều quay

Có hai phương pháp đảo chiều :

2.3.2.1 Đảo chiều dòng kích từ

Khi thực hiện đảo chiều quay của động cơ bằng đảo chiều dòng kích từ thì

ta phải giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ vì nếu không động cơ có nguy cơ

2.3.2.2 Đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ

Phương pháp này có thể dùng:

+ Sử dụng cầu tiếp điểm của khởi động từ

+ Dùng hai bộ biến đổi có đảo dòng bằng hai sơ đồchỉnh lưu mắc song song ngược hoặc đấu chéo

Khi dùng cầu tiếp điểm thì kém bền vì hệ thống của ta khi làm việc thường xuyên đảo chiều, mỗi lần đảo chiều dòng hồ quang một chiều sẽ làm mòn tiếp điểm Mặt khác, khi đó vùng hãm tái sinh nhỏ, vùng hãm ngược lớn gây giật và quá trình hãm ngược còn làm dòng phần ứng lớn vì:

Dòng điện này có giá rị rất lớn

- Khi sử dụng sơ đồ đấu chéo mạch lại trở nên phức tạp đòi hỏi máy biến áp phải

có hai cuộn dây thứ cấp

- Khi dùng hai BBĐ đấu song song ngược sẽ đảm bảo khắc phục hết những nhược điểm của các phương pháp kia, hơn nữa truyền động của ta đòi hỏi đảo chiều nhanh nên phương án này là phù hợp hơn cả

2.3.3 lựa chọn phương án điều chỉnh hai bộ chỉnh lưu

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

2.3.4 CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ MẠCH ĐỘNG LỰC

BAĐL: Là máy biến áp động lực, đây là máy biến áp 3 pha 3 trụ có sơ đồ đấu dây Y/Yo Nhiệm vụ biến điện áp của lưới thành điện 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 ứng động cơ Đ

+ AT : 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