đồ án máy khử độ co vải

1.4.1.3.Động cơ truyền động kéo băng tải: Động cơ được điều chỉnh tốc độ bằng bộ biến tần để có thể điều chỉnh được thời gian vải đi qua máy; đồng thời nó có thể kết hợp với động cơ rải

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY KHỬ ĐỘ CO VẢI

1.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐƠN VỊ CÓ THIẾT BỊ

Trong những năm gần đây ngành công nghiệp dệt may Việt Nam được tăng

cường đầu tư và phát triển phù hợp chung trong nền kinh tế của đất nước Công ty

May 10 cũng không nằm ngoài xu thế đó Là một doanh nghiệp chuyên sản xuất và gia

công hàng may mặc thuộc Tổng công ty dệt may Việt Nam là một trong những công

ty may hàng đầu của Việt Nam Ra đời từ những ngày đầu của cuộc kháng chiến

chống Pháp chuyên sản xuất hàng may mặc phục vụ quân đội Ngày nay mặt hàng chủ

yếu của công ty là sơ mi cao cấp phục vụ nhân dân trong nước và xuất khẩu Từ năm

2004 để đa dạng hoá sản phẩm của mình công ty đã đầu tư xây dựng 2dây chuyền sản

xuất hàng comple Địa điểm chính của Công ty May 10 hiện nay nằm tại km 5 quốc lộ

5 trên đường Hà Nội đi Hải Phòng Tại đây Công ty có 5 xí nghiệp thành viên trong đó

3xí nghiệp chuyên sản xuất sơ mi và 2xí nghiệp may comple sử dụng trên 25000 máy

móc các loại với khoảng 5000 công nhân Ngoài ra để tạo công việc cho các lao động

tại tỉnh xa công ty đã liên doanh với các tỉnh để xây dựng các xưởng may tại đây như:

tỉnh Thái Bình có 3 xí nghiệp may, tỉnh Nam Định 1 xí nghiệp, thành phố Hải Phòng

1xí nghiệp, tỉnh Thanh Hoá 1xí nghiệp, tỉnh Quảng Bình 1xí nghiệp Để ra được một

sản phẩm may có chât lượng cao ngoài yếu tố con người ra thì máy móc thiết bị là một

yếu tố không thể thiếu Phù hợp trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất

nước nên máy móc và thiết bị của công ty được đầu tư trong những năm gần đây là

bán tự động và tự động chủ yếu sử dụng linh kiện điện tử

1.2 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ MAY ÁO

Tại Công ty cổ phần May 10 để phù hợp với cách quản lý của một công ty cổ

phần với các xí nghiệp thành viên và các phòng ban phục vụ; trong một xí nghiệp

được chia thành các khu vực như sau:

+Khu vực cắt

+Khu vực may

+Khu vực là, hoàn thiện và đóng gói

Mỗi khi có một mã hàng mới thì phòng kỹ thuật có nhiệm vụ nghiên cứu để thiết

kế ra mẫu, thử nghiệm và tìm ra các thông số kỹ thuật của nó Với mẫu này vải từ kho

được đưa đến tổ cắt và được cắt thành các chi tiết nhỏ theo mẫu, các mẫu này được gọi

là mẫu bán thành phẩm Mẫu bán thành phẩm này được chuyển đến khu vực may, tại

K IL

O B

O O

K S C O

M

đây các công nhân được tạo thành dây chuyền may ghép các mẫu này lại để tạo thành

một sản phẩm hoàn chỉnh theo đúng các thông số mà kỹ thuật đưa ra Khi đã có được

sản phẩm hoàn chỉnh sản phẩm này được bộ phận KCS kiểm tra lại theo các chỉ tiêu

kỹ thuật mà phòng kỹ thuật đưa ra Khi sản phẩm được kiểm tra đạt tùy từng loại vải

và mã hàng mà sản phẩm có thể được đem đi giặt Sản phẩm sau đó được chuyển tới

khu vực là; tuỳ từng loại sản phẩm mà có yêu cầu công nghệ và kỹ thuật là khác nhau

Có hai công nghệ là hay được sử dụng là công nghệ là thổi và công nghệ là ép Công

nghệ là thổi là sử dụng hơi nóng có áp suất để thổi vào sản phẩm, sau đó dùng hơi khí

nén hoặc hút chân không để làm khô sản phẩm Công nghệ này được sử dụng để là sản

phẩm comple Công nghệ là ép là sử dụng hai bục ép nóng và cốt của sản phẩm; sản

phẩm cần là được khoác vào cốt sau đó hai bục ép nóng được ép vào sản phẩm với

một lực nhất định (để tạo lực ép này thường sử dụng lực của hơi khí nén thông qua

xilanh) Công nghệ này thường được sử dụng để là sơ mi Khi sản phẩm được là xong

sẽ được đem đi gấp và đóng gói sau đó nhập kho

1.3 YÊU CẦU CỦA CÔNG NGHỆ

Thông thường các loại vải mới sau khi mang đi giặt, là sẽ xảy ra hiện tượng co

hoặc dãn, tuỳ từng loại vải mà có sự co dãn nhiều hay ít Chính vì vậy ngưòi kỹ

thuật khi thiết kế luôn phải tính toán đến sự co dãn này để tránh cho sản phẩm sau

khi sản xuất ra đem đi giặt sẽ không đạt yêu cầu Phương pháp đơn giản nhất để tìm

được độ co dãn của vải mà người ta thường áp dụng là chọn một mẫu vải có kích

thước nhất định và đem đi giặt, sấy khô và là với đầy đủ các yếu tố giống như sản

phẩm được sử dụng trong thực tế Sau đó mẫu vải này được kiểm tra lại và so sánh

với kích thước ban đầu từ đó có thể tính toán được độ co dãn của loại vải đó

Phương pháp này chỉ áp dụng được với những loại vải có độ co dãn ít nếu với loại

vải có độ co dãn lớn thì không thể tính toán được một cách chính xác dẫn đến sản

phẩm đến tay người tiêu dùng sau khi giặt sẽ không còn đẹp Đặc biệt, với sản phẩm

là comple với chất vải có độ co dãn lớn như len, dạ…và đặc biệt là yêu cầu không

được co dãn khi giặt là Với những loại vải này trước khi đem vào để may không

còn cách nào khác là phải giặt trước Điều này vấp phải một vấn đề là như thế thì

khối lượng vải cần giặt lớn, tốn kém dẫn đến đẩy giá thành sản phẩm lên cao Chính

vì vậy một loại máy chuyên dùng để xử lý độ co vải ra đời Máy này phải tạo ra

được tất cả các yếu tố giống như trong điều kiện thực tế mà sản phẩm đựơc sử dụng

K IL

O B

O O

K S C O

M

để có thể thử nghiệm và sử lý được độ co dãn của vải trước khi vải được đưa vào

gia công thành sản phẩm

1.4 GIỚI THIỆU VỀ MÁY KHỬ ĐỘ CO VẢI

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy nhưng về công nghệ cơ bản để

sử lý vải là giống nhau, vì vậy ở đây em xin được giới thiệu về một loại máy sử lý

độ co vải có tên là JSM-622-T Máy này hiện nay đang được sử dụng tại công ty cổ

phần May 10 do hãng SENGA PHILIPPINES INC cung cấp

1.4.1.CẤU TẠO MÁY KHỬ ĐỘ CO:

K IL

O B

O O

K S C O

4 Động cơ rải vải

5 Gi n hơi nóng

6 Sợi đốt

7 Động cơ hút

8 Động cơ rung băng tải

9 Cơ cấu chỉnh băng

Động cơ rung băng tải

380V/1,6kW50/60Hz4,7A

Động cơ hút

380V/17kWSợi đốt

200V/0,75kW

Động cơ kéo băng tải

200V/0,75kW

Động cơ rải vải

BA2500VA400/220V

K IL

O B

O O

K S C O

K IL

O B

O O

K S C O

M

Hình 1-4: Cơ cấu chỉnh băng

K IL

O B

O O

K S C O

M

1.4.1.1.Băng tải

Băng tải có kích thước1840×7500(mm); băng tải được chế tạo bằng một loại

vật liệu đặc biệt có độ bền chắc cao được dệt thành dạng lưới tạo ma sát để có thể

có thể dẫn vải đi từ đầu vào đến đầu ra của máy

Băng tải có thể chạy được nhờ có sự dẫn động của 5 con lăn và mô tơ truyền

động

1.4.1.2.Con lăn

Hình 1-5: Con lăn Con lăn có 2 loại có kích thước khác nhau:

+3 con lăn có kích thước đường kính Φ76(mm), có chiều dài 2000(mm) trong

đó 2con lăn có tác dụng tạo lực căng cho băng tải, 1 con lăn dùng để chỉnh băng tải

luôn ở vị trí giữa

+2 con lăn ở hai đầu băng tải có đường kính Φ113(mm), dài 2000(mm) trong

đó có 1 con lăn nhận lực kéo trực tiếp từ động cơ kéo băng tải

1.4.1.3.Động cơ truyền động kéo băng tải:

Động cơ được điều chỉnh tốc độ bằng bộ biến tần để có thể điều chỉnh được

thời gian vải đi qua máy; đồng thời nó có thể kết hợp với động cơ rải vải để có thể

tạo được lực căng của vải khi vải đi qua máy trong quá trình sử lý độ co Động cơ

được sử dụng trong máy này là động cơ 3 pha 200V công suất 0,75 (kW)

1.4.1.4.Động cơ rải vải

Vải được chế tạo và cuộn thành cuộn vì vậy động cơ này kết hợp với một quả

lô để tở vải ra khỏi cuộn sau đó đưa lên băng tải Động cơ này được điều khiển thay

đổi tốc độ bằng một bộ biến tần để có thể kết hợp với tốc độ của băng tải tạo lực

căng cho vải trong quá trình sử lý Động cơ được sử dụng là động cơ 3 pha 200(V)

công suất 0.75(kW)

Quả lô được động cơ rải vải kéo có đường kính Φ200(mm), có chiều dài

2000(mm) trên bề mặt phủ một loại vật liệu đặc biệt để tạo ma sát có thể kéo được

vải

K IL

O B

O O

K S C O

M

1.4.1.5.Giàn hơi nóng:

Được cấu tạo dạng hình hộp chữ nhật có kích thước 900×1840×150(mm) bề

mặt có nhiều lỗ để có thể phun hơi nóng xuống vải Bên trong có các đường ống để

dẫn hơi nóng; hơi nóng được cấp từ nguồn bên ngoài có áp suất tối thiểu 4kg/cm2

Giàn hơi nóng này được lắp ở phía trên của băng tải Hơi nóng từ nguồn bên ngoài

đi vào giàn hơi nóng qua các lỗ trên bề mặt của giàn và phun xuống vải Khi vải đi

qua đây sẽ hấp thụ hơi nóng và vải sẽ mềm đi tức là tương đương với khi ta dùng

nước nóng để giặt Trong qúa trình này kết hợp với sự căng của vải do hai động cơ

rải vải và động cơ kéo băng tải tạo nên thì vải sẽ có hiện tưọng dãn

1.4.1.6.Sợi đốt:

Có công suất 17(kW), 3pha 380(V) Sợi đốt được cấu tạo liền nằm trong một

bục kim loại có kích thước 900×1840×200(mm) Sợi đốt này được lắp phía trên của

băng tải kết hợp với động cơ hút đặt phía dưới của băng tải tạo ra luồng không khí

nóng làm khô vải Nhiệt độ của sợi đốt khống chế và điều khiển bởi rơ le điều chỉnh

nhiệt độ thông qua một cảm biến, cảm biến này được lắp trên bục kim loại

1.4.1.7.Động cơ hút:

Có công suất 1,6(kW), sử dụng điện áp 3 pha 380(V), lực hút 4,5(kPa), thể tích

hút 22(m3/min) Động cơ hút được lắp một hệ thống ống hút và đặt ở phía dưới của

băng tải Hệ thống ống hút này được lắp đối diện với giàn nhiệt qua băng tải và kết

hợp với giàn nhiệt tạo luồng không khí nóng để làm khô vải

1.4.1.8.Động cơ rung băng tải:

Có công suất 0,1(kW), điện áp 3pha 380 (V) Động cơ rung được lắp một puli

lệch tâm và truyền lực rung vào một thanh nhôm đặt phía dưới băng tải qua một tay

biên Chính nhờ lực tác dụng rung của thanh nhôm này mà băng rung dẫn đến vải

cũng được rung Điều này chính là sự mô phỏng của quá trình khi ta giặt và giũ vải

bằng tay

1.4.1.9.Cơ cấu chỉnh băng:

Băng tải được chạy trên 5 con lăn; yêu cầu của băng tải là luôn phải chạy ở vị

trí giữa và nếu có lệch sang hai bên so với vị trí giữa một khoảng là nhỏ Muốn làm

được điều này người ta phải có một bộ phận để nhận biết được độ lệch của băng tải

và tự động điều chỉnh băng về vị trí giữa Để điều chỉnh được băng về vị trí giữa

người ta thường dùng phương pháp trượt băng, tức là nếu muốn băng tải lệch về

K IL

O B

O O

K S C O

M

phía bên phải thì mép băng bên phải sẽ trùng hơn mép băng bên trái Khi đó băng

vừa chạy trên con lăn vừa có xu hướng trượt về phía bên phải nơi có mép băng

trùng hơn Thông thường người ta sử dụng một con lăn ở hai đầu có thể điều chỉnh

được để làm căng hoặc trùng mép băng Điều chỉnh con lăn này có thể sử dụng

động cơ để kéo hoặc dùng lực đẩy của khí nén thông qua xilanh Nếu sử dụng động

cơ thì phần điều khiển sẽ rất phức tạp, giá thành cao, tác động không nhanh Vì vậy

ở đây với máy này ta sử dụng hơi khí nén để chỉnh con lăn thông qua cơ cấu chấp

hành là xilanh

K IL

O B

O O

K S C O

M

1.4.2.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY:

1.4.2.1.Yêu cầu hoạt động:

-Điện áp cung cấp cho máy là điện áp 3pha 380(V), tần số 50 Hz

-Hơi khí nén tối thiểu 6kg/cm2

-Hơi nóng bão hoà 4-6 kg/cm2

1.4.2.2.Hoạt động của máy:

-Để cấp điện cho máy ta bật aptomat nguồn Q1 khi máy có điện và chờ hoạt

động

-Aptomat Q2 dùng để cấp điện cho máy biến áp BA, máy biến áp này có điện

áp sơ cấp 380V điện áp thứ cấp là 220V để cấp điện cho mạch điều khiển và biến

tần điều khiển động cơ rải vải và động cơ kéo băng tải Toàn bộ mạch điều khiển

được cấp từ máy biến áp thông qua contactor K1

-Aptomat Q3 và contactor K2 cấp điện cho giàn sợi đốt điện trở có công suất

17kW

-Aptomát Q4 và contactor K3 cấp điện cho động cơ rung băng tải

-Aptomat Q5 và contactor K4 cấp điện cho động cơ hút

*Để máy hoạt động được thì điều kiện đầu tiên là hơi khí nén phải đạt từ

4kg/cm2 trở lên khi đó đèn báo sẽ tắt, nếu không đèn báo thiếu khí sẽ sáng để người

vận hành biết Để khởi động máy ta ấn nút ấn M(4-5), khi đó contactor K1 có điện

đóng tiếp điểm K1(4-5) để tự duy trì và đóng tiếp điểm K1(1-6) cấp điện cho mạch

điều khiển Khi muốn dừng máy ta ấn nút ấn D(3-4) Khi mạch điều khiển có điện

bật công tắc S4 contactor K5 ,K6 có điện cấp điện cho hai biến tần điều khiển động

cơ kéo băng tải và động cơ rải vải Để hai contactor K5 , K6 , có điện thì công tắc S6

đóng(công tắc S6 là công tắc nhận biết được đã có vải nằm trên băng chuyền hay

chưa) Động cơ rải vải và động cơ kéo băng tải sẽ chạy thuận ngay nếu công tắc S10

đóng dẫn đến các van trong biến tần được điều khiển mở cấp điện áp thuận cho

động cơ Băng tải chạy trên 5 con lăn và được chỉnh để luôn chạy ở vị trí giữa nhờ

một con lăn, lực đẩy của xilanh (sơ đồ điều khiển xilanh như hình vẽ) Khi băng tải

bị lệch sang một bên nào đó, giả sử bị lệch về bên trái thì khi đó mép băng tải bên

trái sẽ tác động vào công tắc S7 dẫn đến S7(6-14) đóng lại rơle K7 có điện đóng tiếp

điểm K7(6-14) để tự duy trì Khi đó van hơi Y1.1 có điện mở van cấp hơi cho

xilanh; xilanh được lắp ở bên phải nên khi đó xilanh sẽ đẩy con lăn chỉnh băng lên

K IL

O B

O O

K S C O

M

phía trên làm cho mép băng bên phải sẽ trùng hơn mép băng bên trái Băng tải vừa

chay trên con lăn vừa trượt về phía bên phải nơi có mép băng trùng hơn Khi băng

trượt về phía bên phải mép băng sẽ tác động vào công tắc S8, công tắc S8 là công tắc

thường đóng nên khi mép băng tải chạm vào nó thì dẫn đến S8(14-15) mở ra rơle K7

mất điện và van hơi Y1.1 mất điện theo Van hơi không được cấp điện dẫn đến

xilanh được cấp hơi qua cổng trực tiếp do đó pitton của xilanh thu lại kéo con lăn

phía bên phải thu vào làm cho mép băng bên phải căng hơn mép băng bên trái; băng

tải lại vừa chạy vừa trượt sang bên trái Nếu vì một lý do nào đấy giả sử van hơi bị

kẹt hoặc hai công tắc S7 , S8 không tác động thì băng sẽ chạy lệch về bên phải hoặc

bên trái quá khi đó mép băng sẽ tác động vào công tắc S5(10-12) (lắp ở vị trí của S5

, S6 nhưng sâu hơn một chút) làm cho K5 mất điện dẫn đến động cơ băng tải và

động cơ rải vải ngừng hoạt động Nếu muốn động cơ băng tải và động cơ rải vải

chạy ngược ta gạt công tắc sang vị trí S9 mở ra khi đó biến tần sẽ được điều khiển

mở van đảo chiều cấp điện cho động cơ chạy ngược

+Khi muốn sử dụng nhiệt độ bật công tắc S1(6-7) đồng hồ điều khiển nhiệt độ

được cấp điện Thông qua cảm biến B được lắp trong sợi đốt có tín hiệu phản hồi về

nên đồng hồ có thể điều khiển sự đóng cắt của contactor K2 cấp điện cho sợi đốt để

nhiệt độ của sợi đốt đạt được theo thông số đặt yêu cầu

+Để có thể hút khí nóng từ sợi đốt để làm khô vải ta bật công tắc S3 khởi động

từ K4 có điện cấp điện cho động cơ hút hoạt động Động cơ này được lắp cánh quạt

trong một buồng kín nên khi động cơ chạy cánh quạt sẽ hút gió từ trên sợi đốt

xuống tạo thành một luồng không khí nóng đi qua vải và làm khô vải

+Muốn rung băng tải ta bật công tắc S2 để khởi động từ K3 có điện cấp điện cho

động cơ rung hoạt động Khi động cơ chạy nhờ có một tay biên lắp lệch tâm với

trục động cơ còn đầu kia lắp vào một thanh nhôm dặt phía dưới băng tải nên băng

tải sẽ rung

K IL

O B

O O

K S C O

M

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG

CỦA BĂNG TẢI VÀ ĐỘNG CƠ RẢI VẢI 2.1.YÊU CẦU CHO TRUYỀN ĐỘNG KÉO BĂNG TẢI VÀ ĐỘNG CƠ RẢI

VẢI

Điều quan trọng của máy khử độ co vải là tốc độ của băng tải để đưa vải đi qua

máy để sử lý Nếu tốc độ băng tải không đạt thì việc sử lý vải cũng không đạt Với

mỗi loại vải khác nhau mà cần thời gian vải qua máy cũng khác nhau tức là tốc độ

của băng tải cũng khác nhau Mặt khác yêu cầu của máy là điều chỉnh tốc độ của hai

động cơ rải vải và động cơ băng tải phải phù hợp với nhau để có thể đưa vải đi qua

máy Nếu tốc độ rải vải lớn hơn tốc độ chạy của băng tải thì vải sẽ bị trùng; nếu tốc

độ của băng tải lớn hơn tốc độ rải vải thì vải đi qua băng sẽ quá căng Chính vì vậy

việc chọn loại động cơ, phương pháp điều chỉnh tốc độ cho động cơ rải vải và động

cơ băng tải là rất quan trọng Yêu cầu truyền nhiều động cơ với mỗi một truyền

động cần phải làm việc với tốc độ thích hợp hoặc tốc độ không đổi gắn với yêu cầu

chung của cả hệ Với truyền động có yêu cầu phải giữ sức căng không đổi thì

truyền động phải điều chỉnh cả tốc độ và lực kéo Đối với hệ đồng bộ hoá tốc độ

việc điều chỉnh hệ phụ thuộc vào loại liên kết cơ giữa các động cơ thành phần

+Các động cơ liên kết cơ cứng qua hộp giảm tốc yêu cầu đặc tính cơ của từng

động cơ phải tuyệt đối cứng

K IL

O B

O O

K S C O

M

+Các động cơ liên kết mềm với nhau qua băng vật liệu có tiết diện lớn, lực cân

bằng truyền qua vật liệu cứng như vậy việc đồng bộ hoá có thể dùng đặc tính cơ các

truyền động thành phần mềm

+Ở các vật liệu băng của nó không truyền được lực kéo Như vậy truyền động

chính trong hệ sẽ điều chỉnh tốc độ và phát tín hiệu đặt tốc độ cho tất cả các truyền

động động cơ còn lại các truyền động này có nhiệm vụ điều chỉnh giữ mômen

không đổi Tốc độ của tất cả các truyền động chạy theo băng còn lực căng giữa các

cơ cấu truyền động do các mạch điều chỉnh xác định

+Nếu như không đo được trực tiếp lực kéo, người ta phải tạo mạch vòng nhân

tạo trong dây truyền bằng tín hiệu tỷ lệ với chiều dài, mạch vòng có thể hiệu chỉnh

tốc độ của từng động cơ trong hệ truyền động

+Ở dây truyền sản xuất vật liệu mỏng dễ đứt như giấy, vật liệu tổng hợp v.v…

thì tất cả các truyền động thành phần phải được giữ tốc độ không đổi Ở đây ta dùng

phương pháp đồng bộ bám tức là điều chỉnh tất cả các truyền động có tỷ lệ tốc độ

không đổi theo chiều chuyển động của vật liệu

+Đối với truyền động có cuộn cuốn và cuộn nhả yêu cầu tốc độ truyền động

phải thay đổi phụ thuộc vào đường kính các cuộn vật liệu, hay nói cách khác là giữ

tốc độ dài băng vật liệu không đổi

Trước đây ở trường hợp này người ta chỉ có thể dùng động cơ một chiều vì có

thể điều chỉnh tốc độ đơn giản nhưng cấu tạo động cơ lại phức tạp Ngày nay người

ta dùng động cơ xoay chiều với các bộ biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ Các

hệ này sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc có kết cấu đơn giản, vững

chắc, giá thành rẻ, có thể làm việc trong mọi môi trường Nhược điểm cơ bản của hệ

thống này là mạch điều khiển rất phức tạp Hình sau cho ta một khái niệm so sánh

giữa hệ thống một chiều và xoay chiều điều chỉnh tần số

K IL

O B

O O

K S C O

M

2.2 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

Động cơ không đồng bộ ngày nay được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp

thay cho các động cơ khác vì nó có nhiều ưu điểm như khởi động đơn giản, vận

hành tin cậy, rẻ tiền và kích thước gọn nhẹ Nhược điểm của nó là đặc tính cơ

phi tuyến mạnh nên trước đây, với các phương pháp điều khiển còn đơn giản,

loại động cơ này phải nhường chỗ cho động cơ điện một chiều Nhưng với việc

phát triển của các lý thuyết điều khiển, truyền động cộng với sự tiến bộ của khoa

học kỹ thuật như kỹ thuật vi xử lý, điện tử công suất nên đã hạn chế được nhược

điểm trên, đưa động cơ không đồng bộ trở thành phổ biến

Trước đây thường điều khiển động cơ bằng cách điều chỉnh điện áp Đây là

một phương pháp đơn giản nhưng chất lượng điều chỉnh kể cả tĩnh lẫn động đều

không cao Để điều khiển được chính xác và hiệu quả phải nói đến phương pháp

thay đổi tần số điện áp nguồn cung cấp Do tốc độ động cơ không đồng bộ xấp xỉ

tốc độ đồng bộ nên động cơ làm việc với độ trượt nhỏ và tổn hao công suất trượt

trong mạch rôto nhỏ Tuy nhiên phương pháp này còn phức tạp và đắt tiền Thiết

bị dùng để biến đổi tần số là các bộ nghịch lưu, có thể là nghịch lưu trực tiếp

hoặc gián tiếp Ta có thể sử dụng bộ biến tần là một thiết bị tích hợp cả chỉnh

Giá th nh phần điều khiển

Giá th nh phần động cơ P[kW]

t[năm]

P[kW]

t[năm]

Hình 2.6: Biểu đồ so sánh kinh tế

K IL

O B

O O

K S C O

M

lưu, nghịch lưu lẫn điều khiển Luật điều khiển trong mỗi biến tần tuỳ thuộc vào

nhà sản xuất

Hiện nay để điều khiển động cơ đã có nhiều biến tần bán sẵn trên thị trường, ít

khi còn phải thiết kế theo phương pháp kinh điển nữa Các nhà sản xuất lựa chọn

biến tần nhiều hơn bảng điều khiển sao - tam giác hoặc điện trở phụ hoặc các

thiết bị điều khiển khác vì nó gọn nhẹ, điều khiển chính xác, tin cậy, đáp ứng

được nhu cầu tự động hoá và từng bước hiện đại hoá xí nghiệp của họ

2.2.1.Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ

a)Ph ương trình đặc tính cơ

Để thành lập phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ta sử dụng

sơ đồ thay thế Khi nghiên cứu ta đưa ra một số giả thiết sau:

-Ba pha của động cơ là đối xứng

-Các thông số của động cơ không đổi nghĩa là không phụ thuộc vào nhiệt độ,

điện trở rôto không phụ thuộc vào tần số dòng điện rôto; mạch từ không bão hòa

nên điện kháng X1 , X2 không đổi

-Tổng dẫn mạch từ hoá không thay đổi, dòng điện từ hoá không phụ thuộc tải

mà chỉ phụ thuộc điện áp đặt vào stato động cơ

-Bỏ qua các tổn thất ma sát, tổn thất trong lõi thép

-Điện áp lưới hoàn toàn sin và đối xứng ba pha

Với những giả thiết trên ta có sơ đồ thay thế một pha của động cơ như hình 2.7

K IL

O B

O O

K S C O

M

Trong đó :

-Uf : Trị số hiệu dụng của điện pha stato

-Iµ ,I1 ,I2/ các dòng điện từ hoá, stato và dòng điện rôto đã quy đổi về stato

-Xµ ,X1 X2/ điện kháng mạch từ hoá, điện kháng tản stato và điện kháng tản rôto

dã quy đổi về stato

-Rµ ,R1 ,R2/ các điện trở tác dụng của mạch từ hoá, của cuộn dây stato và rôto đã

quy đổi về stato

-s - độ trượt của động cơ

f1 – tần số của điện áp nguồn đặt vào stato

p – số đôi cực từ của động cơ

K IL

O B

O O

K S C O

X R U

2 1 1

/ 2 1

1 1

µ µ

(2-3)

X X

Xnm

/ 2

U

µ µ

=

2 2 1 1

Hình 2-8: Đặc tính dòng điện stato của động cơ không đồng

bộ

K IL

O B

O O

K S C O

M

X s

R R

U I

nm

f

2 2 1 /

2

/ 2

I

nm

f nm

2 2

1 2

/ 2

/ 2

Đặc tính dòng điện rôto được biểu diễn ở hình 2-9 dưới đây:

Để tìm phương trình đặc tính cơ của động cơ ta dựa vào điều kiện cân bằng

công suất trong động cơ : Công suất điện từ chuyển từ stato sang rôto:

P12=Mđt ω1

Mđt là momen điện từ của động cơ

Nếu bỏ qua các tổn thất phụ thì Mđt = Mcơ = M

Công suất đó chia thành hai phần:

Pcơ : công suất đưa ra trên trục động cơ

∆P2: công suất tổn hao đồng trong rôto

K IL

O B

O O

K S C O

M

Nên

' 2 2 ' 2

3

s M

R I

= (2-9) Thay giá trị I2/ đã tính được ở trên vào (2-9) và biến đổi ta có:

s

M

X s

R R

R U

nm f

' 2 1

3

ω

(2-10)

Biểu thức (2-10) là phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ

Nếu biểu diễn đặc tính cơ trên đồ thị sẽ là đường cong như hình (2-10)

Có thể xác định các điểm cực trị của đường cong này bằng cách giải = 0

ds

dM

ta sẽ được trị số của M và s tại điểm cực trị ký hiệu là Mth , sth (momen và độ trượt giới

hạn), cụ thể là:

X R

R s

nm

1

' 2

K IL

O B

O O

K S C O

U M

nm

f

1 1 1

2 1

2

3

ω

(2-12)

Trong hai biểu thức trên dấu (+) ứng với trạng thái động cơ, dấu (-) ứng với trạng

thái máy phát Do đó Mth ở trạng thái máy phát lớn hơn Mth ở chế độ động cơ

Ngoài ra khi nghiên cứu các hệ truyền động với động cơ không đồng bộ người ta

quan tâm nhiều tới trạng thái làm việc của động cơ nên các đường đặc tính cơ lúc

này thường biểu diễn trong khoảng tốc độ 0 ≤ s ≤ sth

Đặc tính trên hình 2-11 ứng với dấu (+)

Phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ có thể biểu diễn thuận tiện

hơn bằng cách lập tỷ số giữa (2-10) và (2-12) và biến đổi sẽ được phương trình đặc

tính cơ:

s

s S

s M

th th

th

th th

a s s

a M

+ +

K IL

O B

O O

K S C O

M

Đối với các động cơ công suất lớn thường R1 rất nhỏ so với Xnm , lúc này có thể

bỏ qua R1 nghĩa là coi R1=0, asth =0 và (2-13) có dạng gần đúng:

s s

M

s s

nm th

' 2

nm

f th

2 1

2

3

±

= (2-16) Nhiều trường hợp cho phép ta sử dụng những đặc tính gần đúng tuyến tính hoá

các đặc tính trong đoạn làm việc Ví dụ ở vùng độ trượt nhỏ s <<sth tỷ số

dm

dm.

= (2-18)

Từ dạng đặc tính biểu diễn trên trên hình (2-11) ta thấy độ cứng cơ biến đổi cả về

trị số lẫn về dấu tuỳ theo điểm làm việc :

ωω

(2-19) Với đặc tính tuyến tính hoá đường 1 H.2-11:

K IL

O B

O O

K S C O

âm và gần như không đổi

Đối với đoạn đặc tính s>sth , khi s>>sth bỏ qua

s

sth và phương trình đặc tính cơ sẽ là:

2

ω

β = (2-23) Trong đoạn này độ cứng β là dương và giá trị của nó biến đổi Động cơ không

đồng bộ không làm việc trên đoạn đặc tính này

b) ảnh hưởng của các thông số đến đặc tính cơ

Từ phương trình đặc tính cơ động cơ không đồng bộ các thông số ảnh hưởng đến

đặc tính cơ bao gồm:

-Ảnh hưởng điện trở, điện kháng mạch stato (nối thêm điện trở phụ R1f , X1f vào

mạch stato)

-Ảnh hưởng điện trở mạch rôto (nối thêm điện trở phụ R2f vào mạch rôto đối với

động cơ rôto quấn dây)

-Ảnh hưởng của suy giảm điện áp lưới cấp cho động cơ

-Ảnh hưởng của thay đổi tần số lưới cấp cho động cơ f1

Ngoài ra việc thay đổi số đôi cực sẽ làm thay đổi tốc độ đồng bộ và làm thay đổi

đặc tính cơ (trường hợp này xảy ra đối với động cơ nhiều cấp tốc độ)

Trong phần này ta sẽ lần lượt xét đến các ảnh hưởng trên:

+ Ảnh hưởng của suy giảm điện áp lưới cấp cho động cơ

Khi điện áp lưới suy giảm theo (2-12) momen tới hạn sẽ giảm bình phương lần

độ suy giảm của điện áp Trong khi đó tốc độ đồng bộ ω1 giữ nguyên và độ trượt tới

hạn không thay đổi

K IL

O B

O O

K S C O

M

Đối với động cơ công suất lớn làm việc với phụ tải bơm hoặc quạt gió; người ta

dùng phương pháp tăng dần điện áp đặt vào động cơ để hạn chế dòng điện khi khởi

động

+ Ảnh hưởng của điện trở phụ, điện kháng phụ mạch stato

Khi nối thêm điện trở hoặc điện kháng vào mạch stato R1f , và X1f thì ω1=conts,

sth giảm; Mth giảm

Giả sử cần hạn chế dòng điện khởi động từ Inm ứng với đặc tính tự nhiên đến dòng

Inm ứng với đặc tính cơ có R1f hoặc X1f trong mạch stato:

1 +

=

Znm ( R R ) Xnm

2 2

' 2

+ Ảnh hưởng của số đôi cực p

Để thay đổi số đôi cực ở stato ta thường thay đổi cách đấu dây Vì:

Nếu thay đổi số đôi cực p thì ω1 thay đổi, do đó tốc độ động cơ cũng thay đổi

Còn sth không phụ thuộc vào p nên không thay đổi, nghĩa là độ cứng của đặc tính cơ

vẫn giữ nguyên Nhưng khi thay đổi số đôi cực sẽ phải thay đổi cách đấu dây ở stato

của động cơ nên một số thông số như Uf , R1 , X1 có thể thay đổi và do đó tuỳ từng

trường hợp sẽ ảnh hưởng khác nhau đến mômen tới hạn Mth của động cơ

+ Ảnh hưởng của điện trở mạch rôto:

K IL

O B

O O

K S C O

M

Đối với những động cơ không đồng bộ rôto dây quấn người ta thường mắc thêm

điện trở phụ vào mạch rôto để hạn chế dòng điện khởi động hoặc để điều chỉnh tốc

nm

f th

' 2

'

2 +

=

R2f càng lớn sth càng lớn và theo (2-20) thì β càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng

mềm khi đặc tính cơ nằm trong đoạn làm việc

Đặc tính cơ được biểu diễn trên H.2-12

Theo (2-11):

U I

nm

f nm

' 2 1 '

2

' 2

=

+

Rf càng tăng, dòng điện khởi động càng giảm Trong một phạm vi nhất định khi

Rf tăng sẽ làm cho Mk đ tăng lên, còn sau đó mômen khởi động sẽ giảm Vì vậy phải

ω0 ω

TN123

ω

123

Mth M

Hình 2-12 : Ảnh hưởng của điện trở mạch rôto đến các đặc tính cơ.

a) Sơđồ đấu dây; b) Các đặc tính dòng điện rôto; c)Các đặc tính cơ biến

trở

K IL

O B

O O

K S C O

M

căn cứ vào điều kiện khởi động và đặc diểm của phụ tải mà chọn trị số điện trở phụ

cho thích hợp

+ Ảnh hưởng của thay đổi tần số lưới điện f1 c ấp cho động cơ

Xuất phát từ biểu thức ω1=2πf1/p, ta thấy rằng thay đổi tần số sẽ làm từ trường

quay và tốc tộ từ trường quay thay đổi

-Xét trường hợp khi tăng tần số f1>f1đm từ biểu thức (2-16) biến đổi ta có:

f L

U

p M

nm

1

2 2

-Trường hợp tần số giảm f1< f1đm , nếu giữ nguyên điện áp U1 thì dòng điện động cơ

sẽ tăng rất lớn (vì tổng trở động cơ giảm theo tần số) Do vậy khi giảm tần số cần

phải giảm điện áp theo một quy luật nhất định sao cho động cơ sinh ra được momen

như trong chế độ định mức Đó là bài toán tìm quy luật tối ưu trong chế độ làm việc

tĩnh của hệ điều chỉnh tần số động cơ không đồng bộ

2.2.2 Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng phương pháp tần số:

Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách biến đổi tần nguồn áp,

cho phép mở rộng phạm vi sử dụng động cơ KĐB trong nhiều ngành công

nghiệp Nó cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất động học của

hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều nói chung và động cơ KĐB nói

riêng Trước hết chúng ta ứng dụng cho các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều

động cơ cùng một lúc như các truyền động của nhóm máy dệt, băng tải, bánh lăn

phương pháp này còn được ứng dụng cho cả các thiết bị đơn lẻ nhất là những

cơ cấu có yêu cầu tốc tốc độ cao như máy ly tâm, máy mài Đặc biệt là hệ thống

điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách biến đổi nguồn cung cấp sử dụng cho động

cơ KĐB rotor lồng sóc sẽ có kết cấu đơn giản vững chắc giá thành hạ có thể làm

việc trong nhiều môi trường

Nh ược điểm cơ bản của hệ thống này là mạch điều khiển rất phức tạp

Đối với hệ thống này động cơ không nhận điện từ lưới chung mà từ một

bộ biến tần Bộ biến tần này có khả năng biến đổi tần số và điện áp ra một cách

K IL

O B

O O

K S C O

M

độc lập với nhau Trong phần này đề cập đến hai nội dung: Nguyên lý điều chỉnh

tốc độ động cơ KĐB bằng cách biến đổi tần số và các loại biến tần dùng trong hệ

truyền động biến tần - động cơ KĐB

2.3 KHẢO SÁT CÁC PHƯƠNG ÁN TRYỀN ĐỘNG

Phương án truyền động là dựa trên các yêu cầu công nghệ và kết quả tính

chọn công suất động cơ, từ đó tìm ra một phương án khả thi đáp ứng được cả yêu

cầu về đặc tính kỹ thuật và kinh tế với công nghệ đặt ra Lựa chọn phương án truyền

động tức là phải xác định được loại động cơ truyền động là một chiều hay xoay

chiều, phương pháp điều chỉnh tốc độ phù hợp với đặc tính tải, sơ đồ nối bộ biến

đổi đảm bảo yêu cầu truyền động

Để giải quyết vấn đề trên, trước hết ta đi phân tích các đặc tính kinh tế kỹ

thuật của các phương pháp điều chỉnh động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha

K IL

O B

O O

K S C O

M

2.3.1 Hệ điều chỉnh điện áp động cơ

a Nguyên lý:

Theo lý thuyết máy điện, ta có quan hệ giữa mô-men và điện áp đặt vào Stato

động cơ như sau:

s X s

R R

R U M

m n

f

'

' 3

2

2 2 1 1

2

2 1

=

ω

Như vậy, ở một tần số nhất định, mô-men của động cơ KĐB tỷ lệ với bình

phương điện áp đặt vào phần cảm (stato) Do đó, ta có thể điều chỉnh tốc độ đ/c

KĐB bằng cách điều chỉnh điện áp stato trong khi giữ nguyên tần số Để thực hiện

được điều này người ta dùng các bộ biến đổi điện áp xoay chiều (ĐAXC)

Thực tế, hầu hết các động cơ KĐB có tốc độ trượt tới hạn (ứng với đặc tính

cơ tự nhiên) nhỏ, khi dùng điều chỉnh tốc độ sẽ bị hạn chế vì dải điều chỉnh hẹp

Ngoài ra, khi giảm áp, mô-men động cơ còn bị giảm nhanh theo bình phương điện

áp Vì lý do này mà phương pháp này ít được dùng cho động cơ KĐB roto lồng sóc

mà thường kết hợp với việc điều chỉnh mạch roto đối với động cơ KĐB roto dây

quấn nhằm mở rộng dải điều chỉnh

b Đánh giá về phạm vi ứng dụng:

+ Vì việc giảm điện áp đặt vào stato động cơ, trong khi giữ f=const không làm

thay đổi tốc độ không tải lý tưởng, nên khi tăng điện trở phụ ở roto, tốc độ động

cơ giảm, độ trượt tới hạn tăng lên kéo theo tăng tổn hao công suất trượt của động

cơ:

s P M

P s = c( 1− ) = dt.

+ Cùng với lý do trên, do phạm vi điều chỉnh phụ thuộc vào giá trị điện trở

phụ đưa vào mạch roto nên yêu cầu đối với hệ cần phạm vi điều chỉnh rộng sẽ

mâu thuẫn với việc giảm tổn thất điều chỉnh đối với tất cả các hệ truyền động

Tốc độ động cơ càng thấp (s càng lớn), nhất là trong trường hợp điều chỉnh sâu

tốc độ, thì tổn hao công suất trượt càng lớn

K IL

O B

O O

K S C O

M

Do có nhiều hạn chế như trên nên vấn đề điều chỉnh điện áp stato để điều

khiển tốc độ động cơ chỉ được ứng dụng hạn hẹp Hiện nay, nó thường ứng dụng

làm bộ khởi động mềm (softstartor) với mục đích thay thế các bộ khởi động có cấp

dùng rơ-le, công-tắc-tơ cho các động cơ công suất lớn và rất lớn so với lưới tiêu thụ

chung Trong phạm vi này nó cho phép tạo ra các đường đặc tính khởi động êm,

tránh việc gây sụt áp lưới, làm ảnh hưởng đến các tải khác khi các động cơ công

suất lớn khởi động Trong ứng dụng vào điểu chỉnh nó chỉ phù hợp với hệ truyền

động với các phụ tải có mô-men là hàm tăng theo tốc độ (như quạt gió, bơm ly

tâm)

Lý thuyết chứng minh là đối với hệ truyền động có mô-men tải không đổi

(Mc=const) thì tổn thất sẽ rất lớn khi điều chỉnh Vì vậy, việc xem xét phương

án truyền động dùng phương pháp điều chỉnh điện áp stato đối với hệ truyền

động truyền động băng tải là không phù hợp; điều đó có nghĩa là phương án

dùng điều chỉnh điện áp bị loại bỏ trong đồ án này

2.3.2 Hệ điều chỉnh công suất trượt động cơ

a Nguyên lý điều chỉnh:

Theo kết quả nghiên cứu máy điện không đồng bộ thì công suất điện lấy ra từ

mạch roto, được gọi là công suất trượt, tỷ lệ với độ trượt s Theo cách tính tổn

thất khi điều chỉnh thì công suất này bằng:

s P s M M

Như vậy theo biểu thức trên thì nếu ta bảo đảm giữ công suất đưa và mạch stato

là không đổi, thì công suất điện từ Pđt cũng không đổi Khi đó bằng cách nào đó

ta thay đổi được tổn hao công suất trong mạch roto thì ta sẽ thay đổi được độ

trượt s; tức là ta điều chỉnh được tốc độ động cơ Đây chính là tinh thần của việc

điều chỉnh công suất trượt

Trong thực tế việc thay đổi ∆Ps có nhiều cách, đơn giản nhất là sử dụng điện trở

phụ đưa và mạch roto làm tăng tổn thất Việc này đối với các hệ thống truyền

động công suất nhỏ thì không có vấn đề gì, nhưng với hệ truyền động công suất

K IL

O B

O O

K S C O

M

lớn thì các tổn hao là đáng kể Vì vậy để tận dụng công suất trượt người ta dùng

các sơ đồ nối tầng nhằm đưa công suất trượt trở lại lưới hoặc biến thành cơ năng

hữu ích quay trục động cơ nào đó, khi đó ta có hệ truyền động nối cấp đồng bộ

Dưới đây xin giới thiệu một sơ đồ nguyên lý của một hệ nối cấp

Trong sơ đồ này thì sức điện động roto được chỉnh lưu thành điện áp một chiều

qua bộ chỉnh lưu cầu điôt và qua điện kháng lọc cho nguồn dòng cấp cho bộ

nghịch lưu phụ thuộc Nghịch lưu làm việc với góc điều khiển từ 90ođến khoảng

140o, điều chỉnh góc điều khiển α trong khoảng này ta sẽ điều chỉnh được sức

điện động chỉnh lưu trong mạch roto; tức là điều chỉnh được tốc độ không tải lý

tưởng của động cơ Đặc tính cơ điều chỉnh của hệ nối tầng van điện được dựng

qua việc thay đổi góc điều khiển α của nghịch lưu được dựng như hình vẽ;

trong đó do ảnh hưởng của điện trở stato, điện trở mạch một chiều và điện kháng

tản của máy biến áp (MBA) cũng như sụt áp do chuyển mạch của nghịch lưu và

chỉnh lưu nên các đặc tính có độ cứng và mô-men tới hạn nhỏ hơn độ cứng và

mô-men tới hạn của đặc tính tự nhiên

b Đánh giá và phạm vi ứng dụng:

+ Như đã phân tích ở trên việc sử dụng sơ đồ nối cấp chỉ có ý nghĩa trong hệ

truyền động với công suất lớn (thường cỡ trên 500kW), vì khi đó công suất trượt

thuộc Hình 2-13: Sơ đồ nguyên lý

K IL

O B

O O

K S C O

M

đưa về mới là đáng kể và việc đầu tư cho các bộ biến đổi mới thoả đáng, không

lãng phí

+ Việc tái sử dụng công suất trượt rõ ràng làm tăng hiệu suất của hệ thống lên;

việc điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh lượng công suất đưa về có thể đạt

được những chỉ tiêu điều chỉnh tốt như êm,dải điều chỉnh khá rộng; tuy có hạn

chế là mô-men tới hạn có suy giảm so với tự nhiên, mô-men của động cơ bị

giảm khi tốc độ thấp

+ Một vấn đề nữa là đối với các hệ thống công suất lớn vấn đề quan trọng là

khởi động động cơ, thường dùng điện trở phụ kiểu chất lỏng để khởi động động

cơ đến vùng tốc độ làm việc sau đó mới chuyển sang chế độ điều chỉnh công

suất trượt Vì vậy mà việc sử dụng hệ thống này chỉ phù hợp với các hệ truyền

động có số lần khởi động, dừng máy và đảo chiều ít hoặc tốt nhất là không có

đảo chiều

Từ những đánh giá trên, đối chiếu với đặc điểm yêu cầu của hệ truyền động

băng tải nên ta loại bỏ việc sử dụng phương án này cho hệ truyền động

2.3.2 Hệ điều chỉnh xung điện trở rôto

a Nguyên lý điều chỉnh:

Trước hết cần phải nói rằng việc điều chỉnh điện trở roto chỉ áp dụng được với

động cơ roto dây quấn chứ không sử dụng được cho động cơ roto lồng sóc

Như đã biết, với động cơ roto dây quấn, ta có thể thay đổi được độ cứng của

đường đặc tính cơ bằng cách đưa điện trở phụ vào mạch roto động cơ Thực chất

của phương pháp này là điều chỉnh công suất trượt; công suất trượt ở đây được

lấy bớt ra và được biến thành tổn hao nhiệt năng vô ích trên điện trở

+ Vì độ trượt tới hạn tỷ lệ bậc nhất với điện trở roto nên:

rd f th

th

R

R R R

R s

2

2 0

= +

=

Nếu coi đoạn đặc tính làm việc của động cơ, tức là đoạn có độ trượt từ s=0 ÷

sth, là tuyến tính thì khi điều chỉ điện trở roto ta có thể viết:

K IL

O B

O O

K S C O

M

2 0 2

0

R

R s s R

R s

s s

rd th

trong đó: s0 _ là độ trượt tới hạn khi điện trở roto là R2 (tức điện trở tự nhiên ở

mạch roto); còn s _ là độ trượt khi điện trở roto là Rrd=R2+Rf

Theo biểu thức mô-men thì:

0 1

2 2 2

2 1

2 2 1

.

3 ] )

' [(

' 3

s

R I X

s

R R

s

R U

m n

f

ωω

= +

+

=

Như vậy, khi thay đổi điện trở roto, nếu giữ dòng roto I2 không đổi thì

mo-men không đổi và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ Vì vậy, phương pháp

điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở roto rất thích hợp với hệ

truyền động có mô-men tải không đổi (x=0) Thực tế, việc thay đổi điện trở roto

dùng cấp điện trở ngày nay ít dùng, vì vừa có hiệu suất thấp, độ trươn điều chỉnh

kém, đặc tính điều chỉ lại dốc Vì thế điều chỉnh xung điện trở roto dùng van bán

dẫn với các mạch vòng điều chỉnh sẽ tạo được đặc tính điều chỉnh cứng và đủ

rộng; mặt khác lại dễ tự động hoá việc điều chỉnh

b Đánh giá và phạm vi ứng dụng:

Có thể nói việc sử dụng phương pháp xung điện trở roto trong điều chỉnh

truyền động, về mặt lý thuyết, là một phương pháp đơn giản nhất, dễ thực hiện và

vận hành; mạch điều chỉnh cũng rất đơn giản là gồm hai mạch vòng điều chỉnh

(tốc độ và dòng điện)

Do yêu cầu của truyền động là dùng động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc

nên ta không sử dụng được phương pháp này Vì việc điều chỉnh điện trở Roto

chỉ áp dụng được động cơ Roto dây cuốn chứ không sử dụng được cho động cơ

Roto lồng sóc

2.3.4 Hệ điều chỉnh tần số động cơ KĐB

a Nguyên lý điều chỉnh:

K IL

O B

O O

K S C O

+ Từ đặc tính cơ ta thấy khi tần só tăng ( f>fđm), thì mô-men tới hạn lại giảm

(với điện áp giữ không đổi), cụ thể là:

2 1

1

f

M th ≈

+ Trong trường hợp tần số giảm, nếu giữ nguyên điện áp thì dòng điện động

cơ tăng (do f giảm ⇒ X=2πfL cũng giảm ⇒ I tăng), gây ảnh hưởng xấu đến các

chỉ tiêu của động cơ Vì vậy để bảo đảm một số chỉ tiêu mà không làm động cơ

bị quá dòng cần phải điều chỉnh cả điện áp động cơ, cụ thể là giảm điện áp cùng

với việc giảm tần số theo quy luật nhất định

b Đánh giá và phạm vi ứng dụng

+ Từ đặc tính cơ của động cơ khi điều chỉnh nguồn ta có nhận xét là: Nếu đảm

bảo được luật điều chỉnh điện áp – tần số thì ta có mọi đường đặc tính cơ mong

K IL

O B

O O

K S C O

M

muốn khi giảm tần số Nghĩa là phương pháp điều chỉnh tần số nguồn cung cấp

kết hợp với việc điều chỉnh điện áp stato mở ra khả năng áp dụng cho mọi yêu

cầu truyền động

+ Do có khả năng linh hoạt trong việc điều chỉnh cả tốc độ không tải lý tưởng

và tốc độ trượt tới hạn; cụ thể là khi tốc độ trượt giảm thì tốc độ không tải cũng

giảm với tỷ lệ tương ứng nên phương pháp này cho phép tổn thất điều chỉnh nhỏ

nhất

+ Vì việc điều chỉnh tần số yêu cầu phải điều chỉnh cả điện áp nên việc tìm ra

quy luật điều chỉnh và trang bị thiết bị điều chỉnh , biến đổi công suất phức tạp ;

nói chung giá thành các bộ biến tần có đắt hơn giá thành của các bộ biến đổi

trang bị cho các phương pháp điều chỉnh khác

Từ những phân tích đánh giá trên ta thấy rằng việc chọn phương án

truyền động dùng phương pháp điều chỉnh tần số là hoàn toàn có cơ sở vì

tính kinh tế khi vận hành cũng như đáp ứng được yêu cầu truyền động của

băng tải và động cơ rải vải

2.4 ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

2.4.1 Khái ni ệm chung

Điều khiển tần số là một phương pháp điều khiển hiện đại cho phép điều

chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ (ĐK) trơn, rộng và hiệu quả

Hệ thống điều khiển tốc độ vòng hở động cơ bằng điều chỉnh tần số nguồn

cấp sẽ chỉ thích hợp ở những hệ thống truyền động điện không yêu cầu cao về

chất lượng quá trình quá độ và thông thường khi động cơ làm việc ở chế độ xác

lập Hệ thống điều khiển hở không thể đáp ứng được khi hệ thống cần có quá

trình gia tốc nhanh vì tần số nguồn có thể thay đổi quá nhanh vượt quá tần số

rôto giới hạn Ở ngoài vùng điểm tới hạn dòng điện động cơ sẽ lớn, nhưng hệ số

công suất, momen động cơ và hiệu suất thấp Điều khiển có phản hồi sẽ cần thiết

cho hệ thống làm việc ổn định trong chế độ xác lập khi điện áp nguồn và phụ tải

thay đổi và có phản ứng quá độ nhanh

2.4.2 Nguyên lý điều chỉnh tần số:

Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách biến đổi tần số fi

của điện áp stato được rút ra từ biểu thức xác định động cơ KĐB

K IL

O B

O O

K S C O

M

ωs = 2.π.fs Vậy sức điện động của dây quấn stato của động cơ tỷ lệ với tần số ra và từ

Mặt khác nếu bỏ qua độ sụt áp trên tổng trở dây quấn stato tức coi

Vậy đồng thời với việc điều chỉnh tần số ta phải điều chỉnh cả điện áp

nguồn cung cấp Từ công thức trên ta thấy khi điều chỉnh tần số mà giữ nguyên

điện áp nguồn Us không đổi thì từ thông động cơ sẽ biến thiên

*Khi ƒs giảm từ thông φ của động cơ lớn lên làm cho mạch từ bão hoà và dòng

điện từ hoá lớn lên Do các chỉ tiêu năng lượng xấu đi và đôi khi nhiều động cơ

còn phát năng lượng quá mức cho phép

*Khi ƒs tăng từ thông φ của động cơ giảm xuống và nếu mômen phụ tải không

đổi thì theo biểu thức M = k.φ.I.n.cosφ ta thấy dòng điện rotor Ir phải tăng

lên.Vậy trong trường hợp này dây quấn động cơ chịu quá tải còn lõi thép thì phải

non tải Ngoài ra cũng vì lý do trên mômen cho phép và khả năng quá tải của

động cơ giảm xuống

Vì vậy để tận dụng khả năng động cơ một cách tốt nhất là khi điều chỉnh

tốc độ bằng phương pháp biến đổi tần số người ta còn phải điều chỉnh cả điện áp

và dòng điện theo hàm của tần số và phụ tải

Việc điều chỉnh này chỉ theo hàm của tần số có đặc máy sản xuất có thể

được thực hiện trong hệ kín Khi đó nhờ các mạch hồi tiếp điện áp ứng với một

tần cho trước nào đó sẽ biến đổi theo phụ tải

Yêu cầu chính đối với đặc tính của truyền động điều chỉnh tần số đảm bảo

độ cứng đặc tính cơ và khả năng quá tải trong toàn bộ dải điều chỉnh tần số và

phụ tải ngoài ra còn có thể có vài yêu cầu về điều chỉnh tối ưu trong chế độ tĩnh

2.5 GIỚI THIỆU BIẾN TẦN

Biến tần (BT) là thiết bị để biến đổi năng lượng điện xoay chiều từ tần số

này sang tần số khác

Bộ Biến tần phải thoả mãn các yêu cầu sau:

fs C Es Us

X s Rs Is

K IL

O B

O O

K S C O

M

• Có khả năng điều chỉnh tần số theo giá trị tốc độ đạt mong muốn

• Có khả năng điều chỉnh điện áp theo tần số để duy trì từ thông khe

hở không đổi trong vùng điều chỉnh momem không đổi

• Có khả năng cung cấp dòng điện định mức ở mọi tần số

Sự mất ổn định của hệ thống biến tần - động cơ không đồng bộ là tổng trở

của bộ biến đổi cộng với của mạch stato là một yếu tố gây mất ổn định cho hệ

biến tần - động cơ Bằng cách thay đổi thông số của bộ biến đổi hoặc bằng cách

thiết lập các mạch vòng điều chỉnh và hiệu chỉnh thích hợp có thể loại trừ khả

năng mất ổn định thông số của hệ

2.5.1 Các lo ại biến tần :

Gồm hai loại: Biến tần trực tiếp

Biến tần gián tiếp

Biến tần trực tiếp: Hình 2-15

Điện áp vào BT có điện áp U1 và tần số f1 chỉ qua một mạch van là ra ngay tải

với tần số f2,U2

Đặc điểm:

Hiệu suất biến đổi năng lượng cao do chỉ có một lần biến đổi điện năng

.Thực hiện hãm tái sinh năng lượng mà không cần mạch điện phụ

Hệ số công suất thấp,tần số đIều chỉnh bị giới hạn trên bởi tần số nguồn

cung cấp.Thường dùng cho hệ truyền động công suất lớn,tốc độ làm việc thấp

Biến tần gián tiếp:

K IL

O B

O O

K S C O

M

Đặc điểm là điện áp ra trên tải được định hình sẵn còn dạng dòng điện tải

lại ít phụ thuộc vào tính chất tải Việc điều chỉnh tần số điện áp ra trên tải được

thực hiện dễ dàng bằng điều khiển qui luật mở van của phần nghịch lưu Phương

pháp điều khiển này thay đổi dễ dàng tần số mà không phụ thuộc vào lưới

Bi ến tần nguồn dòng : Hình 2-17

Sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy, đã từng được sử dụng rộng rãi để điều

khiển tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha, rotor lồng sóc Sơ đồ gồm một cầu chỉnh

lưu và một cầu biến tần, mỗi tiristor được nối tiếp thêm một một điôt gọi là điôt

chặn

2.5.2 Gi ới thiệu biến tần MICROMASTER Vector:

Với máy khử độ co vải để điều khiển tốc độ cho động cơ rải vải và động cơ kéo

băng tải ta sử dụng biến tần MICROMASTER Vector do hãng SIEMENS chế tạo

*Mạch lực

L

K IL

O B

O O

K S C O

M

Hình 2-18: Mạch lực của biến tần

*Nguyên lý điều khiển: Dựa theo phương pháp biến điệu bề rộng xung, phương

pháp này tiên tiến và hiệu quả vì:

-Vừa điều chỉnh được điện áp ra, vừa điều chỉnh được tần số

-Điện áp ra gần hình sin

-Có thể dùng chỉnh lưu không điều khiển ở đầu vào nghịch lưu làm tăng hiệu

quả của sơ đồ

Nội dung của phương pháp biến điệu bề rộng xung là so sánh một sóng sin

chuẩn có tần số bằng tần số của điện áp ra nghịch lưu mong muốn với một điện áp

răng cưa tần số cao cỡ 2kHz đến 10kHz Phương pháp biến điệu bề rộng xung có

nhiều dạng, trong đó có 2 dang đơn giản là:

- Biến điệu bề rộng xung một cực tính

K IL

O B

O O

K S C O

M

- Biến điệu bề rộng xung hai cực tính

Theo dạng điện áp ra một cực tính những khoảng điện áp sin chuẩn cao hơn điện

áp răng cưa mở van để đưa điện áp ra tải, trong những khoảng điện áp sin chuẩn

thấp hơn điện áp răng cưa khoá van để điện áp ra tải bằng không Điện áp ra sẽ

được tạo thành riêng cho nửa chu kỳ dương và nửa chu kỳ âm

Theo dạng điện áp ra hai cực tính điiện áp ra sẽ là +E khi sin chuẩn cao hơn

xung răng cưa, và là -E khi sin chuẩn thấp hơn

Hình vẽ sau mô tả nguyên lý hoạt động PWM

K IL

O B

O O

K S C O