Xây Dựng Tính Toán Chọn Và Thay Thế Điều Khiển Cho Động Cơ Quay Chi Tiết Máy Mài Tròn Dùng Hệ Thyristor Động Cơ

Động cơ điện một chiều đợc ứng dụng rấtnhiều trong các dây chuyền đợc điều khiển tự động, việc điều khiển các động cơ này chủ yế là thay đổi tốc độ của chúng ra sao cho phù hợp vớicông n

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung – K10B 1

lời cam đoan

Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp này là do em tự tìm hiểu thiết kế

d-ới sự hớng dẫn của Thầy giáo Phan Cung Các số liệu và kết quả trong đề tàihoàn toàn trung thực

Để hoàn thành bản đồ án này, em chỉ sử dụng những tài liệu tham khảo đã

đợc ghi trong bảng các tài liệu tham khảo, không sử dụng tài liệu nào khác màkhông đợc liệt kê ở phần tài liệu tham khảo

Sinh viên

Nguyễn Thế Trung

Lời nói đầu

Trong những năm gần đây, cả nớc ta đang bớc vào công cuộc côngnghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc, sự giáo dục đóng vai trò quan trọng trongcông cuộc này, đặc biệt là đào tạo ra đội ngũ có tay nghề cao, biết kết hợpchặt chẽ lý thuyết và thực tiễn vào lao động sản xuất

Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện tử, công nghệthông tin, ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã và đang đạt đợcnhiều tiến bộ mới Tự động hoá quá trình sản xuất đang đợc phổ biến rộngrãi trong các hệ thống công nghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Namnói riêng Tự động hoá không những làm giảm nhẹ sức lao động mà còn cảithiện chất lợng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động

Trong các dây chuyền sản xuất, động cơ điện một chiều đợc sử dụngrất phổ biến, việc điều khiển chúng ra sao cho phù hợp với công nghệ đặt ra

là một yêu cầu rất quan trọng Động cơ điện một chiều đợc ứng dụng rấtnhiều trong các dây chuyền đợc điều khiển tự động, việc điều khiển các

động cơ này chủ yế là thay đổi tốc độ của chúng ra sao cho phù hợp vớicông nghệ đặt ra tơng ứng với mỗi công đoạn Trên thực tế có nhiều phơngpháp đó là khuếch đại từ - động cơ bằng Thyristor, động cơ là một trongnhững phơng pháp có u điểm nổi bật nh độ tác động nhanh cao, không gây

ồn và dễ tự hoá do các van bán dẫn và hệ số khuếch đại công suất cao.Sau đây là phần trình bày các bớc để xây dựng tính toán chọn và thaythế điều khiển cho động cơ quay chi tiết máy mài tròn dùng hệ Thyristor

động cơ - (TĐ)

Hình I-1

Máy mài tròn ngoài

Hình I-2

Máy mài tròn trong

Trên máy mài chuyển động chính là chuyển động quay của đá mài.Còn chuyển động ăn dao là di chuyển tịnh tiến của ụ đá dọc trục (ăn daodọc trục)

Chuyển động di chuyển vuông góc với chi tiết (ăn dao ngang) hoặc làchuyển động quay của chi tiết Chuyển động phụ là di chuyển nhanh của ụ

đá hoặc chi tiết

Máy mài phẳng có hai loại: Mài phẳng bằng biên đá và mặt đầu Đặc

điểm là chi tiết gắn cố định trên bàn tròn hoặc bàn chữ nhật ở máy màibiên đá, đá mài quay tròn và chuyển động tịnh tiến qua lại Chuyển độngchính là chuyển quay của đá và chuyển động ăn dao là di chuyển của đá (ăndao ngang) Còn chuyển động ăn dao dọc là chuyển động tịnh tiến của đátheo chiều dọc của chi tiết ở máy mài bằng mặt đầu đá, bàn có thể là trònhoặc chữ nhật Chuyển động quay của đá là chuyển động chính, chuyển

động ăn dao ngang là chuyển động di chuyển tịnh tiến của đá Còn chuyển

động ăn dao dọc là chuyển động qua lại của bàn mang chi tiết

Tốc độ cắt: V = đ Rđ = 0,5d d 10 (m/s)

Trong đó:

d: là đờng kính (m)

đ: là tốc độ quay của đá mài (rad/s)

Thông thờng chọn V = 30  50m/s

I.2 Máy mài tròn ngoài:

a) Máy mài tròn ngoài:

* Các phơng pháp mài mòn:

Mài tròn ngoài các mặt trụ có thể thực hiện bằng phơng pháp chạy daodọc, chạy dao hớng kính va chạy dao bậc

- Mài mòn ngoài chạy dao dọc: Chi tiết đợc gá trên các mũi tâm tĩnh

và có chuyển động quay tròn cùng chuyển động dọc trục với vận tốc S dọc(m/ph) Cuối mỗi hành trình kép hoặc mỗi đờng chạy dao đá mài đợc dịchchuyển theo phơng vuông góc với đờng tâm chi tiết một lợng bằng lợng sâucắt (lợng chạy dao hớng kính)

Phơng pháp này đợc sử dụng để mài các chi tiết có chiều dài lớn,chiều sâu cắt mài không nên lớn hơn 0,05mm, khi mài tinh chiều sâu cắtmài nên chọn bé hơn nữa để nâng cao năng suất mài thờng tăng thêm lợngchạy dao dọc

* Mài với chiều sâu lớn:

Đây là một dạng của phơng pháp mài chạy dọc sử dụng khi gia côngcác chi tiết ngắn, độ cứng vững cao, lợng d gia công lớn tới 0,4mm trongmột hành trình Quá trình cắt do phần côn của đá thực hiện là chính, cònphần trụ đá sẽ làm sạch bề mặt gia công

Đôi khi ngời ta sử dụng phơng pháp mài bằng hai đá đồng thời, đá màithô đợc chọn với độ hạt lớn và độ cứng cao hơn so với đá mài tinh, để thuậnlợi cho quá trình sửa, đá mài giữa các viên đá ngời ta đặt một tấm lót dày 5-6mm

Khi mài bằng phơng pháp này, đá mài phải thoát hết ra khỏi bề mặtchi tiết Mài với chiều sâu lớn thờng đợc thực hiện với lợng chạy dao dọc(100-300mm/ph) và hoàn thành ngay sau một hành trình dọc

b) Mài chạy dao hớng kính:

Phơng pháp này ngời ta sử dụng khi mài thô và mài tinh các mặt trụ.Quá trình mài đợc thực hiện bằng một viên đá mài rộng bản, chiều dày đáthờng lớn hơn 1-1,5mm so với chiều dài mặt gia công Chi tiết chạy dọcdao, lợng chạy dao hớng kính thực hiện liên tục hoặc gián đoạn Để nângcao độ chính xác và độ nhám bề mặt gia công, đá mài có thêm dịch chuyểndọc trục khoảng 3mm sang phải và sang trái giống nh chuyện động lắc.Phơng pháp mài chạy dao dọc hớng kính có u điểm sau:

- Chạy dao thực hiện liên tục nên năng suất cao

- Có thể mài đợc các chi tiết có prophin phức tạp

- Trên một trục chính có thể lắp ráp vài viên đá để mài nhiều đoạn trênmột chi tiết đồng thời.

c) Mài chạy dọc gián đoạn:

Phơng pháp này là hình thức kết hợp giữa chạy dao dọc và chạy dao ớng kính, phần trùng lặp của các đoạn vào khoảng 5-10mm Tuy vậy, giữacác đoạn vẫn có thể xuất hiện các bậc, do vậy ngời ta không cắt hết toàn bộlợng d trên cùng một đoạn mà để lại một lợng vào khoảng 0,02-0,08mm đểmài bằng phơng pháp chạy dao dọc với lợng chạy dao lớn Phơng pháp nàykhá hiệu quả, khi gia công các chi tiết dài, số lợng lớn, hình dáng giốngnhau, đoạn có đờng kính lớn trên các trục, bậc thờng đợc mài trớc, nếuchiều dài các bậc khác nhau thì chiều dày đá đợc chọn bằng đoạn có chiềudài bé nhất

I.3 Đặc điểm và yêu cầu truyền động điện và trang bị điện máy mài.

Sử dụng động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc, không đảo chiều quay

ở các máy cỡ nặng để duy trì tốc độ cắt là không đổi khi mòn đá hay kíchthớc gia công thay đổi Hầu nh không yêu cầu điều chỉnh tốc độ nên độngcơ có phạm vi điều chỉnh tốc độ là D = (2  4)1 với công suất không đổi ởcác máy trung bình và nhỏ V = 50  60m/s nên đá mài có đờng kính lớn,tốc độ quay của đá khoảng 1000vòng/phút, ở những máy có đờng nhỏ thìtốc độ đá rất cao Động cơ truyền động là các động cơ đặc biệt, đá mài gắntrên trục động cơ có tốc độ 24.000  28.000 vòng/phút hoặc lên tới150.000  200.000 vòng/phút Nguồn động cơ là các bộ biến tần, có thể làcác máy phát tần số cao (BBT) hoặc các bộ biến tần tĩnh

Quán tính lớn, mô men cản tĩnh trên trục động cơ thờng là 15  20%mô men định mức Mô men quán tính của đá và cơ cấu truyền lực lại lớn

500  600% mô men quán tính của động cơ, do đó cần hãm cỡng bức độngcơ quay đá

Truyền động ăn dao:

Phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 10/1 sử dụng hệ truyền động một chiều,

điều chỉnh tốc độ bằng điều chỉnh điện áp (đối với máy cỡ lớn)

Với máy cỡ nhỏ và trung bình sử dụng động cơ không đồng bộ Rotolồng sóc thay đổi tốc độ bằng thay đổi số đôi cực

Với chuyển động ăn dao dọc với máy cỡ lớn sử dụng hệ truyền độngquay 1 chiều với D = (20  25)/1 Máy nhỏ, trung bình sử dụng truyền

và di chuyển nhanh của ụ đá ăn vào chi tiết hoặc ra khỏi chi tiết

ĐB: Động cơ bơm nớc làm mát

ĐC: Động cơ quay chi tiết

I.4 Đặc tính cơ bản của máy mài:

Đặc tính của cơ cấu sản xuấ đợc khái quát bằng phơng trình

q

dm 0 M dm M o

Trong thực tế, đặc tính cơ cấu của sản xuất không giữ đợc cố định theomột quy luật trong toàn bộ phạm vi điều chỉnh tốc độ mà thay đổi theo điềukiện công nghệ hoặc điều kiện tự nhiên

Đối với truyền động chính của máy mài mòn, nói chung công suấtkhông đổi (p = Const) khi tốc độ thay đổi còn mô men tỷ lệ ngợc với tốc độ

Mc = 1/w Nh vậy, ở tốc độ thấp mô men có thể lớn nên kích thớc các bộphận cơ khí phải chọn lớn lên, điề đó không có lợi Mặt khác, thực tế sảnxuất cho thấy rằng các tốc độ thấp chỉ dùng cho các chế độ làm việc nhẹ (Fz

và pz phải nhỏ) vì vậy ở vùng tốc độ thấp, ngời ta giữ mô men không thay

đổi còn công suất thay đổi theo quan hệ bậc nhất với tốc độ

Đối với truyền động ăn dao nói chung, mô men không thay đổi khi

điều chỉnh tốc độ Tuy nhiên, ở vùng tốc độ thấp, lợng ăn dao nhỏ, lực cắt

Fz bị hạn chế bởi chiều sâu cắt tới hạn t Trong vùng này, khi tốc độ ăn daogiảm, lực ăn dao và mô men ăn dao cũng giảm theo ở vùng tốc độ cao, t-

ơng ứng với tốc độ Vz của truyền động chính cũng phải lớn, nếu giữ Fad lớn

nh cũ thì công suất truyền động sẽ quá lớn, do đó cho phép giảm nhỏ lực ăndao vùng này, mô men truyền động ăn dao cũng giảm theo

a.Truyền động chính b Truyền động ăn dao

Hình I.3: Đồ thị đặc tính phụ tải của máy mài

Một hệ thống truyền động điện có điều chỉnh gọi là tốt nếu đặc tính

điều chỉnh của nó giống đặc tính cơ của máy Khi đó, động cơ đợc sử dụnghợp lý nhất tức là có thể làm việc đồng tải ở mọi tốc độ Nhờ đó, hệ thốngtruyền động đạt đợc các chỉ tiêu năng lợng cao Nói cách khác, có thể lựachọn động cơ có kích thớc nhỏ nhất cho máy

Đặc tính điều chỉnh của truyền động điện là quan hệ giữa công suấthoặc mô men của động cơ với tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập, khi

điều chỉnh điện áp

Hình I.4: Quan hệ M(w) và p(w) của động cơ 1 chiều kích từ độc lập

Phần ứng và giữa từ thông máy không đổi ta sẽ có:

M = K. Iu = Const; p = M. = 

Khi điều cỉnh từ thông, giữa điện áp phần cứng không đổi thì

M = K. = 1/w; p = Mw = Const

Kết hơpợ cả hai phơng pháp điều chỉnh ta có đồ thlị nh hình 1-2 Đặctính điều chỉnh ở vùng này có dạng giống đặc tính cơ của truyền độngchính

Một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lợng một hệ thống truyền

động điện là độ ổn định độ % đờng đặc tính cơ càng cứngthì độ ổn địnhtốc độ càng cao Nói chung, truyền động ăn dao yêu cầu %  (5 10%) còn truyền động chính yêu cầu % (5  15%)

M.P M

O

Wmin Vgh Vmax W

WP

Chơng II

Đặc điểm công nghệ và nguyên lý làm việc của

sơ đồ trang bị điện máy mài 3A161

Đặc điểm công nghệ: Máy mài tròn 3A161 đợc dùng để gia công mặttrụ của các chi tiết có chiều dài, dới 1000mm và đờng kính dới 280mm Đ-ờng kính đá mài lớn nhất là 600mm

II.1 Tìm hiểu về sơ đồ điện máy mài 3A161.

Máy mài 3A161 có sơ đồ điện nh sau:

* Sơ đồ gồm 2 phần chính

- Phần mạch động lực:

Bao gồm 4 động cơ: ĐM, ĐT, ĐB, ĐC

Trong đó các động cơ ĐM, ĐT, ĐB là các động cơ không đồng bộ rotolồng sóc Cả ba động cơ đợc cung cấp điện áp xoay chiều 3 pha, đợc đóngcắt nhờ cầu dao CD

+ Động cơ ĐM: Đợc bảo vệ ngắn mạch nhờ cầu chì (CC1) và đợcbảo vệquá tải nhờ rơ le nhiệt (1RN)

+ Động cơ ĐT: Đợc bảo vệ ngắn mạch nhờ cầu chì (CC3) và bảo vệ quátải nhờ rơle nhiệt (2RN)

+ Động cơ ĐC: Là động cơ điện 1 chiều đợc cung cấp điện nhờ KĐT và

đợc bảo vệ ngắn mạch nhờ cầu chì (CC2) và bảo vệ quá tải nhờ rơ le nhiệt(3RN)

Tốc độVòng/phút

Điện ápV

Ký hiệu trên

sơ đồ

Công suất KW

Tốc độVòng/phút

Điện ápV

Tốc độVòng/phút

Điện ápV

Tốc độVòng/phút

Điện ápV

Bảng II.4: Bảng thông số kỹ thật động cơ ĐC

II.3 Nguyên lý làm việc của sơ đồ:

Sơ đồ cho phép điều khiển máy ở chế độ thử máy và chế độ làm việc tự

động ở chế độ thử máy các contăctor từ 1CT  3CT đợc đóng ở vị trí 1

Mở máy động cơ ĐT nhờ nút ấn MT sau đó có thể khởi động đồng thời

ĐM và ĐB bằng nút ấn MN Động cơ ĐC đợc khởi động bằng nút ấn MC ởchế độ làm việc tự động thì các contăctor từ 1CT  3CT đợc đóng sang vị trí 2.Quá trình làm việc của máy gồm 3 giai đoạn;

* Đa nhanh ụ đá vào chi tiết gia codong nhờ truyền động thuỷ lực đóngcác động cơ ĐC, ĐB

* Mài thô rồi tự động chuyển sang mài tinh nhờ tác động của các contactor

* Tự động đa nhanh ụ đá ra khỏi chi tiết và cắt điện các động cơ ĐC-ĐB.Khi các contăctor 1CT, 2CT, 3CT ở vị trí 2 di chuyển nhanh ụ đá vàochi tiết Khi ụ đá đã đi đến vị trí cần thiết thì công tắc hành trình 1KT tác

động đóng mạch cho cuộn dây contăctor KC, KB và các động cơ ĐC, ĐB

đ-ợc khởi động Đồng thời, truyền động thuỷ lực của máy đđ-ợc khởi động vàquá trình gia công chi tiết bắt đầu Khi kết thúc giai đoạn mài thô, công táchành trình 2KC tác động đóng mạch cuộn dây rơ le 1RTr tiếp điểm của nó

đống tiện cho cuộn dây nam châm 1NC để chuyển đổi van thuỷ lực, làmgiảm tốc độ ăn dao của ụ đá và giai đoạn màitinh bắt đầu Khi kích th ớc chi

tiết đã đạt yêu cầu thì CTHT 3KT tác động đóng mạnh cuộn dây Rơle 2TRr.Tiếp điểm rơle đống điện cho cuộn dây nam châm 2NC Để chuyển đổi vanthuỷ lực đa nhanh ụ đá về vị trí ban đầu Sau đó công tác 1KT phục hồi cắt

điện contăctor KC, KB Động cơ đợc cắt điện và đợc hàm động năng nhờcontăctor H Khi tốc độ động cơ đủ thấp, tiếp điểm rơle kiểm tra tốc độ RKt

mở ra, cắt điện cuộn dây contăctor H

II.4 Sơ đồ máy mài tròn 3A161 (hệ khuếch đại từ động cơ KĐT-Đ)

và đặc tính cơ.

* Khái niệm về khuếch đại từ: Khuếch đằit (KĐT) là khí cụ điện mà tínhiệu đầu ra đợc khuếch đại nhờ cuộn kháng bằng cách thay đổi dòng điện điều khiển

II.4.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo:

Hình II.4 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo

Trên mạch từ không có khe hở, không khí đợc quấn quanh 2 cuộn dây:Cuộn điều khiển (wđk) và cuộn làm việc (WT) Cuộn WT đợc đấu nối tiếp vớiphụ tải và đầu vào của nguồn điện xoay chiều, còn cuộn dây điều khiển Wđc

đợc đấu nối tiếp với biến trở R và điện kháng chăn XC để hạn chế ảnh hởngcủa dòng xoay chiều và nối với nguồn điện cứ 1 chiều Khi không có dòng

điều khiển (Iđk = 0) điện kháng cuộn dây tải (WT) là:

Ltb TS 2 W WMFe I

WT W WLT

Ltb: Chiều dài trung bình của mạch từ

MFC: Độ từ thẩm thấu của vật liệu sắt từ

Khi Iđk = 0 mạch từ cha bão hoà độ từ thẩm của sắt từ

MFC = B/H là khá lớn Vì vậy điện kháng Xth lớn gấp nhiều lần tải

XT >> ZA cho nên dòng trong mạch tải rất bé

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung – K10B

Khi cứ dòng điện 1 chiều với trị số định mức Iđk = Iđkđm vùng làm việcchuyển tới vùng bão hoà của đờng cong từ hoá cho nên MFC = B/H dẫn

đến điện cảm cuộn dây bị giảm đột ngột, XT << Zt Vì vậy, dòng IT chỉ phụthuộc vào ZT hai trờng hợp xét trên là 2 trờng hợp tới hạn, chế độ không tải

Iđk = 0, IT = Io mà trờng hợp bão hoà đk = Iđkđm

Khi tăng dần Iđk dòng tải tăng dần từ Io đến Iđm đặc tính điều khiển củaKĐT, phơng trình cơ bản của KĐT

ITWT = Iđ Wđk

dk ' I T

dk dk

lõi thép và thông số các cuộn dây cùng loại (cuộn tải Wt, cuộn điều khiển

Wđk), cuộn phản hồi Wph, cuộn dịch chuyển Wdc là hoàn toàn giống nhau,chức năng của cuộn dịch chuyển chuyển dịch đặc tính (vào ra) san phản hồicòn gọi là (phản hồi ngoài) thay đổi độ dốc của đặc tính vào ra

Khi tăng dòng phản hồi quá lớn, nhánh có phản hồi dơng của đặc tính

ra trở nên dốc đứng

Hình II.8- Đặc tính vào ra

II.4.3 Khuếch đại từ - Động cơ KĐT - ĐM

Động cơ quay chi tiết đợc cung cấp từ KĐT KĐT nối theo sơ đồ cầu

ba pha kết hợp với điốt chỉnh lu, có 6 cuộn làm việc (CD), 3 cuộn điềukhiển CK1, CK2, CK3, cuộn CK3 đợc nối với điện áp chỉnh lu 3CL tạo ra sức

từ hoá chuyển dịch, CK1 vừa là cuộn chủ đạo, vừa là phản hồi âm điện ápphần ứng điện áp chủ đoạ Ucd lấy trên biến trở 1BT, còn điện áp phản hồilấy trên phần ứng động cơ điện áp đặt vào cuộn dây CK1

UCK1 = Ucđ = Uth = Ucd - KU

Cuộn CK2 là cuộn phản hồi dơng dòng điện phần ứng động cơ nó đợcnối vào điện áp thứ cấp của biến dòng BD qua bộ chỉnh lu 2CL vì dòng điệnsơ cấp biến dòng tỷ lệ với dòng điện phần ứng động cơ (I1 = 0,15I) nên dòng

điện trong cuộn CK2 cũng tỷ lệ với dòng điện phần ứng Sức từ hoá phản hồi

đợc điều chỉnh nhờ biến trở 2BT Tốc độ động cơ đợc điều chỉnh bằng cáchthay đổi điện áp chủ đạo Ucđ (nhờ biến trở 1BT) để làm cứng đặc tính cơ ởvùng tốc độ thấp, khi giảm Ucđ cần phải tăng hệ số phản hồi dòng vì vậy ngời

ta đặt sẵn khâu liên động cơ khí giữa hai con trợt của 2BT và 1BT

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung – K10B

Để thành lập đặc tính của động cơ ta dựa vào phơng trình điện áp tổngtrên cuộn CK1 và CCK1.

UCK12 = Ucd-U+Kqđ2.UCK2 = Ucđ-U + Kqđ2.Ki.I

Trong đó:

UCK2 = Kqđ2.Ki.I là điện áp trên cuộn CK2 quy đổi về CK1

Sức điện động của khuếch đại từ:

d K u I 2 qd K i K uD R KDT K u R

KDT K 1

cd U KDT K D

Chơng III Thiết kế thay thế hệ truyền động quay chi tiết

cho máy mài 3A161

Máy mài 3A161 đợc chế tạo vào khoảng những năm 1960 do Liên Xôsản xuất Hệ thống này có những nhợc điểm chính sau:

* Tổn thất nhiều vật t, kỹ thuật

* Kồng kềnh, tốn diện tích lắp đặt

* Dài điều chỉnh và chất lợng điều chỉnh của lộ hạn chế

* Hệ số quán tính lớn

Ngày nay với sự ra đời của các bộ biến đổi khác u việt hơn hệ KĐT

-ĐC hầu nh là không sử dụng và trong thiết kế nữa

Chơng này là thiết kế thay thế hệ KĐT - ĐC bằng hệ thống chỉnh luThyristor - Động cơ (T - Đ)

III.1 Các phơng án điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều:

Căn cứ vào phơng trình đặc tính của động cơ ta có:

Iu K

R Ru K

* Phơng pháp điều chỉnh điện trở phụ Rf

Trong đó có 2 phơng pháp điều chỉnh hiện đại và đảm bảo chất lợng tốt

là phơng pháp điều chỉnh điện áp U và điều chỉnh từ thông 

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung – K10B

Sơ đồ khối hệ truyền động điện một chiều có dạng nh hình vẽ (hình 1-2).Trong đó:

BBĐ: Là bộ biến đổi phần ứng

BBĐk: Là bộ biến đổi kích từ

Bộ biến đổi phần ứng có khả năng điều chỉnh điện áp ra U

Bộ biến đổi kích từ có khả năng điều chỉnh điện áp ra Ukt có thể điềuchỉnh cả điện áp và từ thông

III.1.1 Phơng pháp điều chỉnh điện áp:

Từ thông của động cơ đợc giữ ở giá trị từ thông định mức

Sơ đồ thay thế truyền động điện ở hình (Hình 3-3) trong đó có bộ biến

đổi phần ứng đợc thay thế bằng Eb, Rb

Giá trị của điện áp U đợc tính bằng công thức

U = EB - I.RB

Phơng trình đặc tính cơ điện là:

I K

R R K

E I K

Ru K

U

dm

B u dm

B dm

 

K  .M

R R K

E

dm

B dm

dm dm

B 0

K

R R

K

U K

U

I K

R K

U

2 dm

B u dm

dm

dm u dm

2 dm TN

R R

K



 



Nh vậy: B  TN  Đặc tính bộ biến đổi dốc hơn đặc tính cơ tự nhiên

Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh sức điện động Eb Khisức điện động Eb giảm dẫn đến tốc độ không tải 0 giảm  bằng hằng số.Dải điều chỉnh tốc độ

Khi điều chỉnh điện áp U (Eb) dẫn đến điều chỉnh điện áp nhỏ ơn điện

%

S

0 0

M    bằng hằng số và không phụ thuộc vào 

Khi điều chỉnh điện áp U, momen cho phép là hằng số Do đó phơngpháp điều chỉnh điện áp U đợc gọi là phơng pháp điều chỉnh momen hằng

số Phơng pháp điều chỉnh điện áp phù hợp với tải

R R K

Thay đổi từ thông  bằng điều chỉnh dòng kích từ IK Quan hệ từ thong

 theo dòng kích từ là đờng cong từ hoá

Giả thiế động cơ làm việc ở vùng không bão hoà

 = Ik;  =  Ik

Thay  =  Ik vào (4) ta có:

I I K

R R I

K

U

k

b u k

dm





Thay đổi dòng kích từ dẫn đến thay đổi tốc độ 

Dòng kích từ giảm dần đến tốc độ không tải 0 tăng và độ sụt tốc độtuyệt đối  tăng Dòng điện giảm phần ứng I = const

Khi từ thông định mức thì dòng kích từ bằng dòng kích từ định mức dẫn

đến tốc độ  sấp sỉ bằng tốc độ định mức

Giảm từ thông  nhỏ hơn từ thông định mức làm cho tốc độ  tăng lớnhơn tốc độ định mức đm Do đó phơng pháp điều chỉnh từ thông là phơngpháp điều chỉnh trên cơ bản

Dải điều chỉnh tốc độ

dm

max min

dm dm

f

I I R R U

I K I

M M

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung – K10B

Hình III-6

20

Mf tỷ lệ ngợc với : Pf = Mf  bằng hằng số không phụ thuộc vào tốc

độ  Do đó phơng pháp điều chỉnh từ thông là phơng pháp điều khiển côngsuất hằng

Phơng pháp điều chỉnh từ thông phù hợp với tải



c 1

III.1.3 Phơng pháp điều chỉnh hai vùng từ thông và điện áp.

* Điều chỉnh điện áp: Điều chỉnh điện áp nhỏ hơn điện áp định mức, từthông bằng từ thông định mức và tốc độ nhỏ hơn tốc độ định mức

* Điều chỉnh từ thông: Điều chỉnh điện áp bằng điện áp định mức, tốc

độ lớn hơn tốc độ định mức và từ thông nhỏ hơn từ thông định mức

Dải điều chỉnh tốc độ khi điều chỉnh có 2 vùng

u min

dm dm

max min

 là dải điều chỉnh điện áp

Momen cho phép  = min  dm Do đó quá trình điều chỉnh điện áp là

III.2 Các phơng án, sơ đồ mạch chỉnh lu

III.2.1 Sơ đồ cầu một pha đối xứng:

a) Xét ở chế độ chỉnh lu (Lc = 0)

Khi  = 1 cho xung điều khiển mở 2 Thyristor T1, T2 Khi T1, T3 mở

điện áp chỉnh lu bằng điện áp nguồn xoay chiều

Hai Thyristor này sẽ tự nhiên bị khoá lại khi điện áp xoay chiều bằng 0.Khi  =  +  cho xung điều khiển mở 2 Thyristor T2, T4 thì điện ápchỉnh lu bằng điện áp nguồn xoay chiều

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung – K10B

LU

sin U 2

1

2 d

Dßng ®iÖn t¶i:

2

I R 2

U d sin R

U 2 2

2 sin d R i d X di U

2

1



 cos

U 2 2 U I

R

d d

Trị hiệu dụng của dòng thứ cấp máy biến áp là:

d 2

Nếu chuyển gốc tạo độ từ 0 sang 2

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung – K10B

LU

cos Cos

U

2

c 2 c 1 c 2 c 1

c

c

c

2 c

c 2

U 2 I

i

cos cos

X 2

U 2 i

c

2 d

,

2

T

Khi kÕt thu¸c giai ®o¹n trïng dÉn, khi  = .iT1,3 = 0

VËy ta cã ph¬ng tr×nh chuyÓn m¹ch nh sau:

U

I X 2 U 2

I X 2 U 2

cos cos

U 2 d sin

U 2 1

U

U U

U

U 2

I X 2 cos

cos

2 d

d c 2

d c 2 0

2 2

d

d

2

d c

Khi  =  1 cho xung điều khiển mở T1 Trong khoảng  1 =  2

Thysitor T1 và D2 cho dòng chảy qua Khi U2 bắt đầu đổi dấu D2 mở ngay, T1

tự nhiên bị khoá lại, dòng id = Id chuyển từ T1 sang D1 và D2 cũng cho dòngchảy qua Ud = 0

Khi  =  3 =  +  cho xung mở T2 dòng tải id = Id chảy qua D1 và T2,

D2 bị khoá lại Góc trùng dẫn của Thyristor và điot không bằng nhau Gócdẫn dòng của điot là  =  -  trị trung bình điện áp là

sin U 2 1

2 d

Trị trung bình của dòng tải là:

ở sơ đồ cầu một pha không đối xứng thì hệ số cos cao hơn so với sơ

đồ cầu đối xứng

Sơ đồ cầu 1 pha không đối xứng không cho phép làm việc ở chế độnghịch lu phụ thuộc Sơ đồ cầu cho phép sử dụng một nửa số van làThyristor, nửa còn lại là điot Do đó giảm đợc giá thành thiết bị biến đổi vì

điot rẻ hơn nhiều so với Thyristor Sơ đồ điều khiển cũng trở nên đơn giảnhơn

III.2.3 Sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha dùng Thyristor.

u2a u2b u2c c+a

2 2 c+b

b+a 2

3

2 sin U 2 U

sin U 2 U

2 c

2

2 b

2 a

a) Hoạt động của sơ đồ nh sau:

Giả thiết T5, T6 đang cho dòng điện chảy qua Ui = U2c; UG = U2b

Khi      

6

1 cho xung điều khiển mở T1 Thyristor này sẽ mở vì U2a

> 0 làm cho T5 bị khoá lại vì U2a > U2c Lúc này T6, T1 cho dòng chảy qua

Trị trung bình của điện áp tải là:

2 2

c c a

2 b

c

c

a 2 d c c

c c b

U U d

di X 2 U U dt

di

L

2

0 U dt

i i d L dt

di L

U 2 U

6 sin

U 2 U

2 a

2

2 b

TrÞ tøc thêi cña ®iÖn ¸p t¶i b»ng hiÖu trÞ tøc thêi ®iÖn ¸p cña hai pha

®ang cÊp cho dßng t¶i

X 2

U 6 i

sin U 6 U

U

c

2 c

2 a

2 b

Gi¶ thiÕt khi  = 3 kÕt thóc giai ®o¹n trïng dÉn

2 d

2 3

d

c

U 6

I X 2 cos

cos

s cos cos

X

2

U 6

 

0

0

2 2

2 2

c c

b

c d c d c

a

U U dt

di L

U

U U dt

i I d L

U