Đồ án trang bị điện TRANG BI điện CHO máy mài 3a130

Việc tăng năng suất lao động máy và giảm giá thành thiết bị điện của máy là haiyêu cầu chủ yếu đối với hệ thống truyền động điện và tự động hoá nhưng chúng mâuthuẫn nhau.. Id = Ebbd Rbbd

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ



ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN TRANG BI ĐIỆN CHO MÁY MÀI 3A130

GVHD: LÊ THẾ HUÂN SVTH: PHẠM THANH SANG LỚP: 11CĐ-Đ3

TPHCM 6/2014

Ngày nay trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân, cơ khí hoá có liênquan chặt chẽ đến điện khí hoá và tự động hóa Hai yếu tố sau cho phép đơn giản kết cấu

cơ khí của máy sản xuất, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng kĩ thuật của quátrình sản xuất và giảm nhẹ quá trình lao động

Việc tăng năng suất lao động máy và giảm giá thành thiết bị điện của máy là haiyêu cầu chủ yếu đối với hệ thống truyền động điện và tự động hoá nhưng chúng mâuthuẫn nhau Một bên đòi hỏi sử dụng các hệ thống phức tạp, một bên lại yêu cầu hạn chế

số lượng thiết bị chung trên máy và số thiết bị cao cấp

MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY MÀI 3A130

A Đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện cho máy mài

B Máy mài 3A130

CHƯƠNG II: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, SƠ ĐỒ MẠCH

E Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống

truyền động khuếch đại từ-động cơ

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ TRUYỂN ĐỘNG

A Giới thiệu phương án truyền động

B Tính chọn mạch động lực

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN

I Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển

II Thiết kế mạch phát xung điều khiển

KẾT LUẬN

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY MÀI

Máy mài có hai loại chính: Máy mài tròn và máy mài phẳng Ngoài ra còn có

các máy khác như: máy mài vô tâm, máy mài rãnh, máy mài cắt, máy mài răng v.v… Thường trên máy mài có ụ chi tiết hoặc bàn, trên đó kẹp chi tiết và ụ đá mài, trên đó có trục chính với đá mài Cả hai ụ đều đặt trên bệ máy

Máy mài tròn có hai loại: máy mài tròn ngoài, máy mài tròn trong

Trên máy mài tròn chuyển động chính là chuyển động quay của đá mài; chuyển động

ăn dao là di chuyển tịnh tiến của ụ đá dọc trục (ăn dao dọc trục) hoặc di chuyển tịnh tiến theo hướng ngang trục (ăn dao ngang) hoặc chuyển động quay của chi tiết (ăn dao vòng) Chuyển động phụ là di chuyển nhanh ụ đá hoặc chi tiết v.v…

A Đặc điểm về truyền động điện

1 Truyền động chính

Thông thường máy không yêu cầu điều chỉnh tốc độ, nên sử dụng động cơ khôngđồng bộ rôto lồng sóc Ở các máy mài cỡ nặng, để duy trì tốc độ cắt là không đổi khi mòn

đá hay kích thước chi tiết gia công thay đổi

Ở máy mài trung bình và nhỏ v = 50 ÷ 80 m/s nên đá mài có đường kính lớn thì tốc độquay đá khoảng 1000vg/ph Ở những máy có đường kính nhỏ, tốc độ đá rất cao Động cơtruyền động là các động cơ đặc biêt, đá mài gắn trên trục động cơ, động cơ có tốc độ(24000 ÷ 48000) vg/ph, hoặc có thể lên tới (150000 ÷ 200000) vg/ph Nguồn của động cơ

là các bộ biến tần, có thể là các máy phát tần số cao (BBT quay) hoặc là các bộ biến tầntĩnh bằng Tiristor

Mô men cản tĩnh trên trục động cơ thường là 15 ÷ 20% momen định mức Mômen quán tính của đá và cơ cấu truyền lực lại lớn: 500 ÷ 600% momen quán tính củađộng cơ, do đó cần hãm cưỡng bức động cơ quay đá Không yêu cầu đảo chiều quay đá

2 Truyền động ăn dao

Ở máy cỡ nhỏ, truyền động quay chi tiết dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ(điều chỉnh số đôi cực) Ở các máy lớn thì dùng hệ thống biến đổi - động cơ một chiềuđiều chỉnh điện áp phần ứng

Truyền động ăn dao dọc của bàn máy tròn cỡ lớn thực hiện theo hệ BBĐ-ĐM với D = (20

÷ 25)/1

3 Truyền động phụ:

Truyền động phụ trong máy mài và truyền động ăn di chuyển nhanh đầu mài, bơm dầucủa hệ thống bôi trơn, bơm nước làm mát thường dùng hệ truyền động xoay chiều vớiđộng cơ không đồng bộ roto lồng sóc

B Trang bị điện cho máy mài

Máy mài 3A130

Thiết bị của máy mài

Trên máy có 6 động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc cấp điện áp ∆/Y-220/380V vàmột động cơ một chiều quay chi tiết mài

+ Động cơ ĐMN quay đá mài tròn ngoài kiểu A051-4 công suất 4,5kW, tốc độ 1440vòng/phút

+ Động cơ ĐT bơm thủy lực kiểu A042-6, (1,7kW-930 v/p)

+ Động cơ ĐML quay đá mài lỗ kiểu A0 Π 31-2, (1kW-2680 v/p)

+ Động cơ ĐD bơm dầu bôi trơn ở trục đá kiểu A0 Π 012-4, (0,08kW-1400 v/p)

+ Động cơ ĐM bơm chất lỏng làm mát kiểu Π A22, (0,15kW-2800 v/p)

+ Động cơ ĐG để gạt phoi kiểu A0 Π 012-4, (0,08kW-1400v/p)

+ Động cơ ĐC quay chi tiết mài; công suất 0,75kW; số vòng quay định mức là 2500vòng/phút

Mạch điều khiển máy cấp điện áp 127V, mạch chiếu sáng cục bộ 36V

Trong công nghiệp gia công chi tiết kim loại, máy mài dùng để gia công láng sau khi giacông trên máy tiện, máy phay, máy bào, vì lượng thừa trên gia công máy mài rất ít, phạm

vi lượng thừa cũng vài phần 10 ly Gia công những chi tiết tôi mà nhiều máy khác khônglàm nổi Máy mài gia công đạt độ chính xác cao do lực cắt tương đối lớn đặc biệt độ dàycủa lát mài mỏng vì thế không thể mài một lần mà sử dụng nhiều lần mài

 Mạch động lực

Bao gồm:

+ Aptomat AP dùng để đống cắt nguồn điện, bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực.+ Máy biến áp động lực BA Làm nhiệm vụ cung cấp điện áp phù hợp cho chỉnh lưuđồng thời đảm bảo cách ly giữa mạch động lực và lưới điện để an toàn cho vận hành vàsửa chữa

+ Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha gồm 4 tiristor nhận năng lượng từ máy biến ápvà chỉnh lưu điện

áp xoay chiều thành một chiều cung cấp cho động cơ

+ Các R-C bảo vệ quá áp cho tiristor

+ Máy phát tốc: để láy tín hiệu phản hồi tốc độ cho mạch khuếch đại trung gian phục vụquá trình duy trì và ổn định tốc độ động cơ

+ Động cơ một chiều Đ : động cơ một chiều kích từ độc lập dùng để quay chi tiết mài+ Mạch hãm (Rh) dùng để hãm động năng

 Mạch điều khiển

Bao gồm:

+ Mạch khuếch đại trung gian: Làm nhiệm tổng hợp và khuếch đại mạch điều khiển làmtăng độ nhạy, độ ổn định, độ rộng phạm vi điều chỉnhcủa hệ thống ( thay đổi Uđk và thayđổi Udc => thay đổi góc mở α ) Đầu vào tổng hợp tín hiệu là tín hiệu chủ đạo và tínhiệu phản hồi âm tốc độ láy từ máy phát tốc, mạch tổng hợp tín hiệu và khuếch đại trunggian sử dụng IC khuếch đại thuật toán và tiristor

+ Mạch tạo sóng răng cưa: Là mạch so sánh tín hiệu điện áp răng cưa và tín hiệu điện ápđiều khiển mạch bao gồm các tiristor, tụ và các điện trở

+ Mạch so sánh: tín hiệu răng cưa và tín hiệu điều khiển được đưa vào mạch so sánhnhằm tạo ra thời điểm phát xung, mạch sử dụng IC khuếch đậi thuật toán

+ Mạch sửa xung và khếch đại xung: Tạo ra xung điều khiển tiristor Máy biến áp đồng

bộ tạo ra tín hiệu đồng bộ cung cấp cho các khuếch đại điều khiển, Mạch sử dụng ICkhuếch đại thuật toán, tụ tranzito và các điện trở

+ Mạch nguồn: Sử dụng các IC ổn áp một chiều (+12V & -12V) cung cấp cho mạch điềukhiển các tụ lọc tín hiệu xoay chiều và sóng hài

CHƯƠNG II: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG, SƠ ĐỒ MẠCH

Sơ đồ máy mài 3A130

Id =

Ebbd Rbbd +Ru có giá trị lớn nhất ( Iư = Id)

Khi đó dòng Id >>Ic nên

du

dt > 0 tốc độ động cơ bắt đầu tăng do quán tính của động cơ,

mức tăng của tốc độ quay không thể rất nhanh, cho nên trị số chênh lệch điện áp đầu vàocủa bộ điều chỉnh tốc độ là khá lớn -> đầu ra của nó nhanh đạt đến giá trị biên dòng điệncưỡng bức nhanh chóng tăng Lúc Id = Im thì do tác dụng của bộ điều chỉnh dòng điệnlàm cho Id không thể tiếp tục tăng mạnh Trong giai đoạn này bộ điều chỉnh tôc độ trạngthái không bão hòa đã nhanh chóng bão hòa, còn bộ điều chỉnh dòng điện không bão hòa

để bảo đảm tác dụng điều chỉnh dòng điện

Iư=

Ebbd−Eu Ibbd−Iu

Quá trình cứ tiếp diễn tốc độ tăng thì dòng lại giảm nên đặc tính hở đến khi tốc độ đạt giátrị nào đó (mà Uv = Ucd – r.n < Uvbb ) độ khuếch đại thoát khỏi vòng bão hòa, và làm việc trong vùng khếch đại tuyến tính, lúc này phản hồi âm tốc độ bắt đầu tham gia điều khiển hệ nên hệ chuyển sang khởi động theo trạng thái đặc tính hệ kín, tốc độ tiếp tục tăng, dòng tiếp tục giảm, khi dòng giảm đến giá trị Iư =Ic thì gia tốc

du

dt=0 => động cơ

có tốc độ không đổi làm việc ổn định quá trình khởi động kết thúc

b Nguyên lý làm việc

Đóng các aptomat A1, A2, A3 Ấn nút khởi động M1 khởi động từ KT tác động,

động cơ bơm thủy lực và động cơ bơm dầu bôi trơn làm việc Chọn chế độ mài tròn ngoài Khi mài tròn ngoài, tiếp điểm HC139- 41 đóng, ấn nút khởi động M2, khởi động

từ KMN tác động, động cơ quay đá mài ngoài làm việc Khi mài lỗ, tiếp điểm HC139- 45đóng, ấn nút M2 khởi động từ KMT tác động, động cơ quay đá mài lỗ làm việc

Động cơ quay chi tiết ĐC có hai chế độlàm việc:

Làm việc không tự động: Tiếp điểm của công tắc CT 49-51 đóng Khống chế sự làm

việc của động cơ quay chi tiết ĐC bằng nút ấn khởi động MĐ và ngừng làm việc của động cơ ĐC bằng nút dừng DĐ

Làm việc tự động: Tiếp điểm của công tắc CT 51-53 đóng Khống chế sự làm việc của

động cơ quay chi tiết bằng hãm cắt HC2 Khi ụ đá mài tiến vào chi tiết, tiếp điểm hãm cắt HC235-53 đóng, rơle trung gian RTG tác động kéo theo khởi động từ KĐC tác động, động cơ quay chi tiết làm việc Cùng lúc đó khởi động từ KH làm việc, động cơ bơm chấtlỏng làm mát ĐM và động cơ tách phoi ĐG quay Khi ụ đá lùi vềphía sau, tiếp điểm của hãm cắt HC2mởra, rơle trung gian RTG, khởi động từKĐC, KH bị cắt điện làm cho động

cơ ĐC ngừng làm việc

Để dừng nhanh động cơ ĐC, thực hiện quá trình hãm động năng, trong lúc máy

làm việc các tiếp điểm thường kín RTG 35-61 và KĐC61-63 mở ra, khởi động từ H không làm việc Khi ấn nút dừng D để dừng toàn bộ máy hoặc khi ấn nút dừng DĐ hay chuyển tay gạt thủy lực đưa ụ đá lùi về phía sau, hãm cắt HC235-53 rơle RTG và công tắc tơ KĐC mất điện Khởi động từ H tác động, tiếp điểm H 50-56 đóng lại khép mạc phần ứng động cơ vào điện trở hãm Rh để hãm động năng

Hệ thống khuếch đại động cơ có tác dụng điều chỉnh vô cấp tốc độ động cơ H

Thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ Điện áp phần Uư trên phần ứng động cơ tỷ lệ với hiệu số điện áp theo công thức

Un– Uw1= UưTrong đó Un là điện áp phụ thuộc vào lưới điện

Uw1là điện áp trên cuộn dây công tác W1 của khuếch đại từ

Muốn thay đổi Uư phải thay đổi Uw1 tức là thay đổi từ hóa lỗi thép của khuếch

đại từ Cuộn dây khống chế w2 làm nhiệm vụ thay đổi mức độ từ hóa lõi thép Trên cuộn dây w2 có ba thành phần điện áp tác dụng :

- Điện áp trên phần ứng động cơ H là Uư

c Nguyên lý điều chỉnh tốc độ

- Tăng tốc: Muốn tăng tốc ta tăng Ucd khi đó tốc độ chưa tăng kịp, vì vậy

Uv = Ucd - ﻻn sẽ tăng

- Nếu Uv tăng ( Uvph) thì phản hồi âm tốc độ vẫn tham gia và khi Uv tăng làm cho Uđk

tăng và Ebbđ tăng Vì vậy Iư sẽ tăng do đó Iư – Ic >0 =>

du

dt .>0 => động cơ chuyển

sang làm việc có điểm Iư lớn hơn mà tốc độ chưa kịp tăng và bắt đầu n tăng từ điểm ấy,

khi n tăng dòng lại giảm đến khi Iư = Ic, gia tốc

du

dt=0 hệ làm việc ổn định với tốc độ

mới cao hơn

- Nếu tăng nhiều Ucd thì Uv > Uvph => hệ chuyển sang tốc độ trên đặc tính hệ hở và khi

Uv tăng thì Iư tăng, gia tốc dương

du

dt .>0 , khi tốc độ tăng => Uv giảm đến khi tốc độ

đặt đến giá trị Uv ¿ Uvph thì phản hồi âm tốc độ bắt đầu tham gia, hệ bắt đầu chuyểnsang trạng thái khởi động trên đặc tính hệ kín, n tăng dòng giảm đến khi Iư = Ic hệ làmviệc ổn định với tốc độ mới cao hơn trước nhiều

- Giảm tốc độ : muốn giảm tốc đọ giảm Ucd, nên giảm nhỏ Ucd thì Uv = Ucd - ﻻn giảm,khi đó U đk giảm, góc α tăng vì vậy Ebbđ giảm nên

Iư = Ebbđ – Eđ giảm

Trong trường hợp này ta xét với việc giảm Ucd sao cho dòng Iư không đảo dấu, khi đó Iư

sẽ giảm làm cho Iư – Ic <0 nên gia tốc sẽ âm chuyển sang làm việc trên đặc tính thấp hơnnhưng đồng thời không đảo chiều và tốc độ giảm từ điểm tốc độ cố định theo đường đặctính, khi tốc độ giảm thì dòng tăng đến khi Iư = Ic hệ làm việc ổn định ở tốc độ thấp

dòng Iư có xu hướng đảo chiều, nhưng bộ biến đổi chỉ cho phép dẫn dòng một chiều, cứnhư vậy bộ biến đổi khóa, Iư = 0, vì vậy Mkg = Km(Iư – Ic) = Km ( 0- Ic ) <0 =>

du

dt .>0 Vì vậy tốc độ sẽ giảm, quá trình này xảy ra do hãm tự dodọc theo trục tung,

khi tốc độ giảm đến giá trị mà Ebbđ > Ken giảm từ dòng Tư bắt đầu tăng không theochiều ctrên đường đặc tính ứng với Ucđ đã giảm và tốc độ làm giảm thì dòng lại tăng đếnkhi Iư tăng đến giá trị Iư = Ic => hệ lại làm việc ổn định với tốc độ thấp hơn rất nhiều

d Nguyên lý ổn định tốc độ

Sở dĩ tốc độ động cơ được ổn định ở một tốc độ đặt nào đó vì tín hiệu điều khiển Uđk =

Ucđ – γ.n Giá thiết động cơ đang làm việc ở một chế độ đặt nào đó với một điện áp Ucđ

nhất định nào đó Nếu vì một lý do nào đó tốc độ động cơ giảm xuống dẫn đến (Ucđ – γn )tăng lên tới Uđk tăng góc mở α giảm dần xuống một giá trị nào đó dẫn đến các Tiristor mởsớm hơn nên điện áp chỉnh lưu tăng lên nên động cơ tăng tốc độ Khi (Ucđ – γn ) giảm dẫnđến Uđk giảm góc mở α tăng nên tốc độ tăng lên nên các Tiristor mở muộn hơn do đó điện

áp đặt lên phần ứng động cơ Ud giảm xuống nên tốc độ động cơ giảm xuống

D Liên động và bảo vệ.

Bảo vệ quá tải các động cơ bằng các rơle nhiệt

Bảo vệ ngắn mạch bằng các aptomat và cầu chì

Bảo vệ mất kích từ động cơ H bằng rơle PO Khi động cơ có kích từ hệ thống khuếch đại

từ động cơ mới làm việc

Liên động giữa chế độ mài tròn và mài lỗ bằng hãm cắt KB

E Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống truyền động khuếch đại từ - động cơ

a Ưu điểm

+Khả năng khởi động và làm việc tin cậy

+Thực hiện điều khiển một cách tuyến tính

+Sơ đồ thực hiện điều chỉnh bộ khuếch đại từ tương đối đơn giản…

b Nhược điểm:

+ Tổn hao riêng tương đối lớn, hiệu suất thấp

+Phạm vi điều chỉnh hẹp

+ Độ chính xác không cao, tính trễ lớn

+ Kết cấu của sơ đồ còn cồng kềnh, chi phí đắt, không phổ biến

Vậy để khắc phục được những nhược điểm trên mà vẫn đảm bảo yêu cầu của công nghệcủa máy ta phải thay thế bởi phương án truyền động mới

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG

A Giới thiệu phương án truyền động dùng hệ Truyền Động ( T-Đ )

Hệ T- Đ động cơ một chiều là hệ truyền động mà bộ biến đổi điện là các mạch chỉnh lưu tirsistor dùng để làm nguồn điều chỉnh điện áp để cấp cho phần ứng hoặc cho cuộn kích

từ của động cơ

Điện áp được điều chỉnh bằng cách biến đổi thời gian làm việc của van trong khoảng thông Trong thực tế ta dùng các loại van có điều khiển hạn chế, nghĩa là có thể điều chỉnh thời điểm đầu của khoảng thông, nhưng không thể ngắt mạch khi dòng điện chưa giảm về không Do đó việc điều chỉnh điện áp bộ biến đổi van được thực hiện bằng cách biến đổi thời điểm thông van Việc rút ngắn thời hạn trạng thái thông của van trong những khoảng dẫn được đặc trưng bởi góc thông α

1 Nguyên lý để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều là bộ chỉnh lưu liên hệ nguồn xoay chiều với tải một chiều, nghĩa là đổi điện áp xoay chiều của nguồn thành điện áp một chiều trênphụ tải

Sơ đồ nguyên lý:

Sơ đồ khối hệ truyền động

Thay đổi điện áp điều khiển Uđk trên đầu vào của khối tạo xung, thời điểm tạo xung sẽ thay đổi dẫn đến góc mở α thay đổi dẫn đến điện áp ra của chỉnh lưu đặt lên phần ứng động cơ Ud thay đổi dẫn đến thay đổi được thông số đầu ra của động cơ

2 Đặc tính cơ của hệ thống

a Chế độ dòng liện tục

Phương trình đặc tính cơ

M K

K

R

R K

Cos U

M K

K

R

R K

U

e

cl e

do e

cl e

Φ

α

Φ

do các van không cho dòng điện phản ứng đổi chiều

Khi đó tốc độ không tải lý tưởng tùy thuộc vào góc điều khiển 

m e

Và độ cứng đặc tính cơ :

Rcl R

) γ cot λ exp(

1

) cot exp(

) (

) sin(

.

g

g Sin

Cos U

K

o o

1 Lựa chọn sơ đồ nối dây mạch động lực của bộ chỉnh lưu

Trong hệ thống truyền động chỉnh lưu điều khiển - động cơ một chiều , bộ biến đổi điện

là các mạch chỉnh lưu điều khiển có suất điện động Ed phụ thuộc vào giá trị của pha xung điều khiển (góc điều khiển) Chỉnh lưu có thể dùng làm nguồn điều chỉnh điện áp phần ứng hoặc dòng điện kích thích động cơ Tùy theo yêu cầu cụ thể của truyền động mà có

thể dùng các sơ đồ chỉnh lưu thích hợp Đối với truyền động ăn dao máy mài tròn có

công suất nhỏ, nguồn cấp là lưới điện một pha nên ta chỉ xét sơ đồ cầu một pha và sơ đồ chỉnh lưu hai nữa chu kỳ có biến áp trung tính

a Sơ đồ chỉnh lưu của hai nữa chu kỳ có biến áp trung tính

Sơ đồ mạch điện

Sơ đồ chỉnh lưu hai nữa chu kỳ với biến áp trung tính

Biến áp phải có hai cuộn dây thứ cấp với thông số giống hệt nhau, có thể coi đây là sơ đồ chỉnh lưu một nữa chu kỳ hoạt động dịch pha nhau 1800

Ở mỗi chu kỳ có một van dẫn cho dòng điện chạy qua Cho nên cả hai nữa chu kỳ sóng điện áp tải trùng với điện áp

L

L L