Bài giảng trang bị điện điện tử

Điều khiển cho động cơ mở máy bằng cách bấm nút mở máy M -> Cuộn dây công tắc tơ K1 có điện, đóng tiếp điểm K13-5 để duy trì, các tiếp điểm K1 ở mạch động lực đóng lại, phần ứng của động

BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ

BIÊN SOẠN: TS ĐỖ TUẤN KHANH

HƢNG YÊN - 12/2016

Ngày nay, trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân, điện khí hoá, cơ khí hoá và tự động hoá liên quan chặt chẽ với nhau Đòi hỏi những kỹ sư điện, điện tử,

kỹ sư cơ khí cần được trang bị những kiến thức rất cơ bản về các phần tử điều khiển, các phần tử bảo vệ và các khâu bảo vệ, các nguyên tắc điều khiển tự động truyền động điện và hệ thống trang bị điện điện tử các máy công nghiệp

Bài giảng Trang bị điện - điện tử được biên soạn với các nội dung cô đọng, đầy

đủ theo đề cương chi tiết học phần Trang bị điện - điện tử cho sinh viên Đại học chính quy, ngành Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử làm tài liệu học tập và nghiên cứu được dễ dàng, hiệu quả hơn Ngoài ra có thể được dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành cơ khí hàn, cơ khí chế tạo và các bạn đọc Tài liệu được lưu hành nội bộ tại trường Đại học SPKT Hưng Yên

Nội dung tài liệu được chia thành 6 chương:

Chương 1 Nguyên tắc điều khiển tự động truyền động điện

Chương 2 Trang bị điện-điện tử nhóm máy cắt kim loại

Chương 3 Trang bị điện-điện tử các máy nâng vận chuyển

Chương 4 Trang bị điện-điện tử thiết bị gia nhiệt

Chương 5 Trang bị điện-điện tử máy hàn điện

Chương 6 Thực tập trang bị điện

Tài liệu này đã qua chỉnh sửa và tái bản nhưng vẫn không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, nhóm biên soạn chúng tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của bạn đọc, các em sinh viên và đồng nghiệp để tài liệu được hoàn thiện hơn

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về: Khoa Điện-Điện Tử, Trường Đại học Sư phạm

Kỹ thuật Hưng Yên, Email: ddtu@utehy.edu.vn

Hưng Yên, ngày 01 tháng 12 năm 2016

Nhóm biên soạn

1.1 Khái niệm chung 1 1.2 Các nguyên tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kiểu hở 2 1.3 Nguyên tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kiểu hệ kín 7

Chương 2 Trang bị điện-điện tử nhóm máy cắt kim loại 27 2.1 Yêu cầu chung về trang bị điện và phân loại máy cắt kim loại 27

Chương 3 Trang bị điện-điện tử các máy nâng vận chuyển 39

5.1 Yêu cầu và đặc điểm trang bị điện-điện tử máy hàn điện 80 5.2 Trang bị điện-điện tử máy hàn hồ quang 118 5.3 Trang bị điện-điện tử máy hàn tiếp xúc 126

Chương 1: CÁC NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1 Khái niệm chung

Khi mở máy các động cơ có công suất trung bình và lớn người ta phải dùng các biện pháp hạn chế dòng khởi động như: Mở máy qua điện trở, điện kháng, máy biến áp

tự ngẫu, mở máy bằng đổi nối Sao-Tam giác Trong quá trình khởi động muốn tốc độ động cơ tăng dần đến giá trị định mức, thì ta phải tìm cách loại dần các phần tử mở máy đó ra Một cách tổng quát ta có sơ đồ mạch động lực, đặc tính tĩnh, đặc tính động của quá trình mở máy của động cơ điện 1 chiều, xoay chiều như hình vẽ

- Nếu như ta sử dụng các thiết bị đo tốc độ như rơle ly tâm, máy phát tốc để đo tốc độ

n1, n2 và tương tự như trên ta có tự động khống chế theo nguyên tắc tốc độ

- Nếu sử dụng rơ le dòng điện để đo dòng điện I1, I2 và tương tự ta có phương pháp tự động khống chế theo nguyên tắc dòng điện

- Trong thực tế có nhiều bộ phận của máy làm việc bị giới hạn bởi góc quay hay quãng đường nhất định khi đó người ta sử dụng phương pháp khống chế theo nguyên tắc hành trình

1.2 Các nguyên tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kiểu hở

1.2.1 Nguyên tắc điều khiển theo thời gian

 Nội dung nguyên tắc

Điều khiển theo nguyên tắc thời gian dựa trên cơ sở là thông số làm việc của mạch biến đổi theo thời gian Những tín hiệu điều khiển phát ra theo quy luật thời gian cần thiết để làm thay đổi trạng thái của hệ thống Những phần tử thụ cảm được thời gian

để phát tín hiệu cần được chỉnh định dựa theo ngưỡng chuyển đổi của đối tượng Ví dụ như tốc độ, dòng điện, mô men của mỗi động cơ được tính toán chọn ngưỡng cho thích hợp cho từng hệ thống truyền động điện cụ thể

Những phần tử thụ cảm được thời gian có thể gọi là rơ le thời gian Nó tạo nên được một khoảng thời gian trễ (duy trì) kể từ lúc có tín hiệu đưa vào (mốc không) đầu vào của nó đến khi nó phát được tín hiệu ra đưa vào phần tử chấp hành

Các cơ cấu duy trì thời gian có thể là: cơ cấu con lắc, cơ cấu điện từ, khí nén, cơ cấu điện tử, tương ứng là rơ le loại đó,…

Bằng giải tích hoặc bằng đồ thị mà người ta xác định số cấp điện trở phụ mở máy, giá trị điện trở của từng cấp, đặc tính động để chỉnh định thời gian tác động của

rơ le, các khoảng thời gian được tính tương đối như sau:

t = J

M

M M

dg dg

1 2

1

2 1

K3

Rt2

Rt2 K3

7 9

11 13

Hình 1.2 Mạch điều khiển theo nguyên tắc thời gian

Trong sơ đồ không giới thiệu cách cấp nguồn nhưng cần phải lưu ý rằng ở mọi chỗ có nguồn đều phải được cấp đầy đủ trước khi vận hành, nhất là cần chú ý đến nguồn kích từ

Để điều khiển cho động cơ làm việc, trước tiên ta cấp nguồn cho cuộn kích từ, đóng các thiết bị cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển chuẩn bị làm việc Điều khiển cho động cơ mở máy bằng cách bấm nút mở máy M -> Cuộn dây công tắc

tơ K1 có điện, đóng tiếp điểm K1(3-5) để duy trì, các tiếp điểm K1 ở mạch động lực đóng lại, phần ứng của động cơ được nối vào nguồn và mở máy qua 2 cấp điện trở phụ r1 và r2 Đồng thời rơ le thời gian Rt1 ở mạch điều khiển có điện và bắt đầu đếm, sau một khoảng thời gian tiếp điểm thường mở đóng chậm Rt1(5-9) đóng lại -> K2 có điện, đóng K2(5-9) để duy trì, tiếp điểm K2 ở mạch động lực đóng lại, loại cấp điện trở phụ r1 khỏi mạch phần ứng, đồng thời tiếp điểm K2(5-7) mở ra để cắt điện của Rt1, khi đó cuộn dây của rơ le thời gian Rt2 cũng có điện, sau một khoảng thời gian sẽ đóng tiếp điểm Rt2(9-13) để cấp nguồn cho K3 loại nốt điện trở phụ r2 và tiếp điểm K3(9-11) cũng mở ra đế cắt điện của Rt2; Động cơ tăng tốc và làm việc ổn định ở tốc độ định mức, quá trình mở máy kết thúc

Muốn dừng máy ta ấn nút D, các công tắc tơ K1, K2 và K3 mất điện, phần ứng của động cơ được cắt khỏi nguồn và dừng lại

Thời gian chỉnh định ở mỗi cấp điện trở được tính theo công thức: ti= Tci ln

Mc M

Mc M





2 1

Trong đó Tci : hằng số thời gian điên cơ của động cở đặc tính có điện trở phụ ở cấp thứ i

Những yếu tố ảnh hưởng đến nguyên tắc

Khi tính toán các đường đặc tính mở máy động cơ thường ta xét ở chế độ định mức Nhưng thực tế do điện lưới, mô men cản, mô men quán tính và nhiệt độ thay đổi

so với tính toán, các yếu tố đó ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính khởi động

1.2.2 Nguyên tắc điều khiển theo tốc độ

 Nội dung nguyên tắc

Để khống chế theo nguyên tắc này ta phải đo được tốc độ động cơ, có thể đo trực tiếp bằng rơle kiểm tra tốc độ, nhưng khi hệ thống khống chế có nhiều cấp điện trở thì việc điều khiển gặp rất nhiều khó khăn do đó thực tế ít sử dụng Ngoài ra ta còn có thể

đo tốc độ bằng máy phát tốc nhưng trong các hệ thống đơn giản thì chỉ tiêu kinh tế thấp (máy phát tốc có giá thành cao) nên ít dùng loại này Thông thường người ta sử dụng phương pháp đo gián tiếp

+ Đối với động cơ điện 1 chiều, đo tốc độ thông qua sđđ phần ứng của động cơ

EĐ= Ke..n (dùng rơ le điện áp mắc song song với phần ứng động cơ)

+ Đối với động cơ KĐB, đo tốc độ gián tiếp qua sđđ rotor, tần số dòng điện rotor và hệ

Hình1.3 Điều khiển theo nguyên tắc tốc độ

Theo định luật Kirchhoff 2 ta có:

Vòng 1 UG1= Eư + Iư Rư = Ke..n1+ Iư Rư

Vòng 2 UG2= + Iư( Rư+R2) =Ke..n2+ Iư (Rư+R2)

Xét trường hợp 1: Khi tốc độ động cơ tăng đến tốc độ n1 nào đó thì

UG1= Eư + Iư Rư = Ke..n1+ Iư Rư = UG1tđ Dẫn đến rơle điện áp G1 tác động đóng tiếp điểm G1 lại loại bỏ cấp điện trở phụ R1 ra khỏi mạch phần ứng động cơ

Xét trường hợp 2: Khi tốc độ động cơ tăng đến tốc độ n2 nào đó thì

UG2 = Eư + Iư( Rư+R2) = Ke..n2+ Iư( Rư+R2) = UG2tđDẫn đến rơle điện áp G2 tác động đóng tiếp điểm G2 lại loại bỏ cấp điện trở phụ R2 ra khỏi mạch phần ứng động cơ

Nhận xột:

+ Ưu điểm: Đơn giản, rẻ tiền

+ Nhược điểm: Khi mụ men cản, điện ỏp lưới và nhiệt độ thay đổi cũng làm thay đổi thời gian mở mỏy của động cơ

Việc chỉnh định điện ỏp hỳt của cỏc rơ le cũng gặp nhiều khú khăn

Vớ dụ: Mạch điều khiển mở mỏy động cơ 1 chiều KTĐL qua 2 cấp điện trở phụ và

hóm động năng Hỡnh 1.5

Đ

r1

r2k

k

k

H

cc cc

1.2.3 Nguyờn tắc điều khiển theo dũng điện

Khống chế theo nguyờn tắc dũng điện nghĩa là khống chế quỏ trỡnh theo cỏc giỏ trị đo được hoặc tớnh toỏn được Trị số của dũng điện mở mỏy của động cơ dao động giới hạn được xỏc định từ I2 tới I1, giỏ trị của dũng điện I1= 2,22,5 dũng Iđm được xỏc định căn cứ vào điều kiện vận hành của động cơ và giỏ trị cho phộp của dũng điện phần ứng động cơ Giỏ trị dũng điện I2 = (1,82)Iđm được xỏc định căn cứ vào việc đảm bảo gia tốc tối thiểu khi mở mỏy động cơ ở phụ tải đó cho đến I1, I2 luụn lớn hơn Iđm này Muốn khống chế theo nguyờn tắc dũng điện ta sử dụng một số rơ le dũng điện mắc nối tiếp với phần ứng của động cơ điện 1 chiều hoặc mắc nụi tiếp với 1 pha của động cơ xoay chiều

n no nđm n

n12

Hãm

động năng I

Hoạt động của sơ đồ: ấn nút S2 công tắc tơ K1

có điện, tiếp điểm K1 đóng duy trì, tiếp điểm K1 mạch

động lực đóng cấp điện cho mạch phần ứng, động cơ

hoạt động qua r1 Lúc này rơle dòng RI, rơle khoá RK

cùng có điện, cùng tác động nhưng phải đảm bảo yêu

cầu như sau: RI có thời gian tác động nhanh hơn RK

Lúc đó tiếp điểm thường đóng RI mở ra trước sau đó

tiếp điểm thường mở RK đóng Động cơ hoạt động,

dòng điện giảm dần (từ I1 đến I2) thì RI đạt trị số và

nhả, dẫn đến công tắc tơ K2 tác động, tiếp điểm K2

đóng lại duy trì và ngắn mạch r1 Động cơ hoạt động

ở đường đặc tính tự nhiên

Tiếp điểm thường mở K2 song song với tiếp điểm RI có vai trò không cho K2 mất điện với bất cứ lý do nào sau này (như do quá tải ) nghĩa là không đưa r1 vào mạch phần ứng

Nhận xét:

- Có thể duy trì MĐ trong quá trình khởi động ở mức xác định

- Quá trình khởi động không phụ thuộc vào nhiệt độ của dây quấn rơ le

- Không đảm bảo giữ nguyên thời gian khởi động

1.2.4 Nguyên tắc điềukhiển theo hành trình

 Nội dung nguyên tắc

Khống chế theo nguyên tắc hành trình nghĩa là 1 khâu hay một bộ phận nào đó của máy khi chuyển động phụ thuộc vào vị trí không gian của các bộ phận khác

Ví dụ: Bàn dao của máy cắt gọt, bàn máy, buồng thang của thang máy

I

I2

I1

t

Ví dụ minh hoạ:

Hình 1.7

1.3 Nguyên tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kiểu hệ kín

1.3.1 Sơ đồ khối của hệ thống tự động điều chỉnh

CK§

BD

AT

BBĐ là bộ biến đổi, có thể là máy phát, khuếch đại từ, bán dẫn

ĐK là khối điều khiển

Kn, KI là hệ số phản hồi tốc độ và dòng điện

Rn, RI bộ điều chỉnh tốc độ, dòng điện

Các bộ điều chỉnh tốc độ, dòng điện (Rn, RI) là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống vì nó quyết định chất lượng tĩnh và chất lượng động của hệ thống Nó có 2 chức năng như sau:

- Khuếch đại các sai lệch điều khiển nhỏ của hệ thống

- Đảm bảo chất lượng và độ chính xác của hệ

1.3.2 Các nguyên tắc điều chỉnh

1.3.2.1 Khái niệm chung

Đối với hệ thống truyền động điện làm việc ở các trạng thái hở, trong quá trình hãm, khởi động, đảo chiều, ăn tải, nhả tải thường gây ra các sai lệch lớn so với giá trị cho phép Trong khi đó nhiều máy lại yêu cầu phải đảm bảo duy trì tốc độ không đổi hay các đại lượng khác theo yêu cầu của chất lượng tĩnh cũng như chất lượng động đặt ra.Trong trường hợp như vậy ta phải dùng hệ thống điều khiển tự động kiểu hệ kín

Đối với hệ thống sử dụng động cơ điện 1 chiều làm việc trong hệ thống truyền động điên kiểu hệ kín thường người ta phải sử dụng các bộ biến đổi để cung cấp nguồn điện áp một chiều cho phần ứng động cơ hay cung cấp cho cuộn kích từ của động cơ điều khiển tự động hệ kín người ta thường sử dụng bộ biến tần, hoặc điều khiển xung trở mạch rotor

Trong hệ thống điều khiển tự động truyền động điện kiểu hệ kín người ta thường tiến hành lấy một số phản hồi cơ bản sau:

- Phản hồi âm: Tác động ngược chiều điện áp đặt

- Phản hồi dương: Tác động cùng chiều với điện áp đặt

- Phản hồi có ngắt: Tín hiệu phản hồi được so sánh với một lượng bên ngoài, nếu nó vượt qua giá trị đó thì khâu phản hồi mới tham gia tác động vào hệ thống

- Phản hồi thẳng: Tín hiệu ra quay trở lại trực tiếp đầu vào

1.3.2.2 Khâu phản hồi âm điện áp

 Sơ đồ nguyên lý

§ BB§

BBĐ cung cấp điện áp 1 chiều cho phần ứng động cơ điện1 chều kích từ độc lập

Để ổn định và nâng cao chất lượng tĩnh của khâu đk ta dùng biến trở R1, R2 làm khâu phản hồi lấy điện áp quay trở lại khống chế điện áp cung cấp cho đông cơ

D

D

e D

D d

ïh d

R I E U

R I E U

n K

E

U K

E

U U

U U

U

.

)]

1 ( [

) 1 (

K R

R I K K

U K n

e

Đ e

đ

a

aa

Từ hệ phương trình đặc tính cơ ta vẽ được đặc tính cơ như hình vẽ

Để cho tốc độ không tải của hệ thống hở

và kín bằng nhau thì điện áp đặt của hệ thống kín

lớn hơn hệ thống hở là (1+K) lần

Độ sụt tốc độ (sai lệch tĩnh) trong hệ thống

kín sẽ nhỏ hơn trong hệ thống hở là (1+K) lần

Như vậy phản hồi âm điện áp tạo nên đặc

tính của hệ kín cao hơn so với hệ hở Nhưng luôn

thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên, điều đó chứng tỏ

khả năng duy trì tốc độ của khâu phản hồi âm điện áp là kém

1.3.2.3 Phản hồi dương dòng điện

Từ sơ đồ nguyên lý ta viết được phương trình cân bằng sau:

U =Uđ +.I.R với = Rđo/R = Rđo/R+ RĐ

- Đối với phản hồi dương dòng điện thì điện áp đặt vào hệ hở và hệ kín là như nhau Mặc dù có

hể tạo nên đường đặc tính cơ có độ cứng rất cao ( độ sụt tốc độ n% =0 thậm chí n%<0)

- Hệ thống không có đường đặc tính giới hạn do đó khi sử dụng phả hồi dương dòng điện trong các bộ biến đổi mang tính phi tuyến mạnh thì độ chính xác của hệ thống bị suy giảm cho nên phản hồi dương dòng điện thường được kết hợp với các phản hồi

R I

E

U

R I

K

E

n U

U

).(

TN giới hạn

Kết hợp giải hệ ta được:

n =

)1(

R I K

Trong quá trình làm việc động cơ phải trải qua các giai đoạn như, quá trình quá

độ và phải làm việc ổn điịnh nếu như dòng điện phần ứng vượt quá giá trị cho phép thì

ta phải tìm biện pháp hạn chế công suất đầu vào Phản hồi âm dòng có ngắt sẽ hạn chế phụ tải tĩnh khi cho động cơ bị quá tải và tạo nên đường đặc tính có dạng điển hình gọi

I d

I ng

I dm H.a

Ta thấy ở H.a Đặc tính gồm 2 đoạn:

- Đoạn 1 là đoạn N0B chỉ có cá khâu duỳ trì tốc độ tham gia nó đảm bảo độ cứng cao để máy làm việc có năng suất chất lượng sản phẩm

- Đoạn 2 là đoạn BC lúc này trong hệ thống chỉ còn duy nhất 1 khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt tham gia vào hệ thống Nó tạo ra đường đặc tính có độ dốc lớn, nếu động cơ bị quá tải nặng nó sẽ dừng lại tại điểm C Trong thực tế có thể chúng ta gặp trường hợp đặc tính tĩnh có 3 đoạn như hình H.b

- Đoạn AB là đoạn duy trì tốc độ có khâu phản hồi âm tốc độ tác động

- Đoạn BC Là đọan có thêm khâu phản hồi âm dòng có ngắt tham gia vào hệ thống

- Đoạn CD là đoạn chỉ có khâu phản hồi âm dòng có ngắt tham gia vào HT

b Hệ thống điều khiển tự động với khâu phản hồi âm áp và âm dòng có ngắt

I KhiI I

.

K

K R

R I K

e

D d

a

a



a

)(1 )

1(

)1

(

I d

I ng

I dm H.a

c, Hệ thống điềukhiển tự động dùng phản hồi âm tốc độ + âm dòng có ngắt

R

- n

Tương tự như các phần trên dể thành lập phương trình

đặc tính cơ, ta viết hệ phương trình câ bằng điện áp của

hệ, sau đó giải hệ ta được phương trình đặc tính cơ

K

I K IRK

1.4 Phương pháp thiết kế sơ đồ điều khiển

1.4.1 Phân tích, xác định yêu cầu điều khiển

1.4.1.1 Khái niệm chung

Để thiết kế được các sơ đồ mạch điện điều khiển cho những hệ thống truyền động cụ thể cần phải thu thập đầy đủ các dữ kiện để xác định được yêu cầu điều khiển Yêu cầu điều khiển trong từng trường hợp có thể đơn giản hay phức tạp tùy theo đặc điểm công nghệ, quá trình gia công trên các máy hoặc hệ thống truyền động cần điều khiển, nhưng về cơ bản phải xác định được đầy đủ các thông tin sau:

- Số lượng, chủng loại các truyền động cần điều khiển;

- Đặc điểm, chế độ làm việc của các truyền động;

- Mối quan hệ, liên hệ giữa các truyền động trên máy trong quá trình làm việc;

- Nguyên tắc điều khiển cần thực hiện và khả năng đáp ứng về thiết bị/ dụng cụ cho thiết kế và lắp ráp sơ đồ điều khiển

- Thông số nguồn cung cấp tại khu vực/ vị trí lắp đặt hệ thống điều khiển

Trên cơ sở xác định được yêu cầu điều khiển, ta tiến hành thiết kế, lựa chọn phương án, lựa chọn nguyên lý điều khiển và các thiết bị, phần tử điều khiển cho hệ thống trang bị điện của máy Việc thiết kế hệ thống trang bị điện đối với các hệ thống điều khiển cơ bản chủ yếu tập trung vào khống chế quá trình điều khiển mở máy và quá trình hãm của các động cơ truyền động

trên máy Tùy thuộc đặc điểm công nghệ và chủng loại động cơ truyền động trên các hệ thống cần phải phân tích và lựa chọn phương pháp, chế độ điều khiển mở máy và hãm cho phù hợp

1.4.1.2 Chế độ điều khiển mở máy

A Các sơ đồ điều khiển mở máy trực tiếp

Ưu điểm của phương pháp này là sơ đồ mạch điện đơn giản, không cần sử dụng các thiết bị, phần tử phụ trợ; Nhưng nhược điểm của nó là dòng điện mở máy lớn, có thể gây ảnh hưởng đến lưới điện và các phụ tải lân cận do hiện tượng sụt áp lưới điện;

Vì vậy phương pháp này chỉ cho phép sử dụng đối với những động cơ có công suất nhỏ

* Mạch khởi động trực tiếp, không đảo chiều

K1

PE

L1 L2 L3 N PE

8 10 12 AP2

Hình 1.14 Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ quay một chiều

+ Nguyên lý:

- Đóng các Aptomat cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển

- Ấn nút mở máy S2(7,9), cuộn dây của khởi động từ K1(9,0) có điện nên các tiếp điểm K1 ở mạch động lực đóng lại, ĐKB được nối nguồn và bắt đầu hoạt động Khi đó tiếp điểm K1(7,9) cũng đóng lại để duy trì nguồn cung cấp cho cuộn dây K1

- Chống tự động mở máy lại: Khi động cơ đang làm việc, nếu vì lý do nào đó bị mất nguồn cung cấp, động cơ ngưng hoạt động Nếu sau đó nguồn điện bình thường trở lại thì động cơ cũng không tự động làm việc nếu ta chưa thao tác nút ấn S1(7,9) Vì trước đó cuộn hút K1(9,0) đã mất nguồn làm cho tiếp điểm duy trì K(7,9) đã mở ra nên mạch điều khiển vẫn còn ở trạng thái hở mạch

+ Liên động: Tiếp điểm duy trì K1(7,9)

Ưu điểm:

An toàn, mạch hoạt động tin cậy

Có buồng dập hồ quang, cho phép thao tác có tải, thao tác với với tần số lớn

• Bảo vệ được các sự cố như ngắn mạch, quá tải và đặc biệt là chống tự động mở máy lại

* Mạch điều khiển đảo chiều quay động cơ Không đồng bộ

+ Mạch đảo chiều không liên động cơ khí (đảo chiều gián tiếp)

- Sơ đồ mạch:

Hình 1.15 Mạch điểu khiển đảo chiều gián tiếp

Nguyên lý:

- Đóng cầu dao CD và cấp nguồn cho mạch điều khiển: Mạch chuẩn bị làm việc

- Ấn nút MT(3,5), cuộn dây T(7,4) có điện nên các tiếp điểm T ở mạch động lực đóng lại, động cơ quay theo chiều thuận Khi đó tiếp điểm T(3,5) cũng đóng lại để tự duy trì, đồng thời tiếp điểm T(9,11) mở ra để cắt điện cuộn dây N(11,4)

- Quá trình xảy ra tương tự khi ấn nút MN (3,9) Cuộn dây N(11,4) được cấp nguồn, thứ tự pha đưa vào động cơ được hoán đổi nên động cơ sẽ quay ngược chiều với ban đầu Lúc đó tiếp điểm N(5,7) cũng mở ra và cuộn dây T (7,4) được cô lập

- Dừng máy thì ấn nút D(1,3) Chú ý là: phải dừng máy trước khi đảo chiều quay

* Mạch đảo chiều có liên động cơ khí (đảo chiều trực tiếp)

Sơ đồ nguyên lý nhƣ hình 1.16

Học viên tự phân tích nguyên lý và các khâu bảo vệ -liên động

So 220V

U1 V1 W1

M F2

8 10 12

AP1 1

Hình 1.16 Mạch điều khiển đảo chiều trực tiếp ĐC KĐB 3 pha

B Các mạch điều khiển mở máy gián tiếp

* Mạch mở máy qua điện trở phụ

- Sơ đồ mạch điện: Hình 1.17

Nguyên lý:

- Đóng các Aptomat cấp nguồn cho mạch điện: Chuẩn bị cho mạch làm việc

- Ấn nút mở máy S2, cuộn dây CTT K1 có điện Động cơ sẽ mở máy với các Rp mắc nối tiếp trong mạch dây quấn Stato Sau một khoảng thời gian bấm nút S3 -> K2

có điện, đóng các tiếp điểm K2 ở mạch động lực để loại bỏ các Rp, động cơ tăng tốc và làm việc ở tốc độ định mức, quá trình mở máy kết thúc

- Dừng máy thì ấn nút S1, cuộn dây của các CTT mất điện và mở tiếp điểm, động

cơ đƣợc cắt khỏi nguồn và dừng lại

L1 L3 N PE

K1

K2 Rp

F2

M3~

2 4 6

8 10 12

3

5 7

K1

K2

0 H2

F2

H3 0

0 H1

S0

S1 S2

14 16 18

Hình 1.17 Sơ đồ mạch điện điều khiển mở máy qua điện trở phụ

* Mạch mở máy qua biến áp tự ngẫu

Sơ đồ nguyên lý nhƣ hình 1.18 Học viên tự thuyết minh nguyên lý và các khâu bảo vệ - liên động

Hình 1.18 Sơ đồ mạch điện điều khiển mở máy qua BATN

* Mạch điện điều khiển mở máy bằng đổi nối Y-Δ

+ Sơ đồ mạch: Cho trong hình 1.19

W1 M3~

8 10 12

20

AP2

V1 U1

V2 U2 W2

K2 K3

K1

14 1618

F2 K3 K2

H1 H2 H3

1 3

5 7

- Cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển

- ấn nút mở máy S2, K2 rồi K1 có điện, động cơ bắt đầu mở máy ở chế độ Y Sau một khoảng thời gian bấm nút S3 cấp nguồn cho cuộn dây K3 Các tiếp điểm K3 ở mạch động lực đóng lại động cơ chuyển sang làm việc ở chế độ Δ, kết thúc quá trình mở máy

- Dừng máy thì ấn nút S1

+ Bảo vệ và liên động

- Mạch được bảo vệ ngắn mạch và quá tải

- Liên động điện khóa chéo: K2 và K3

1.4.1.3 Chế độ điều khiển khi hãm

Căn cứ vào loại động cơ và đặc điểm truyền động của từng máy mà lựa chọn phương pháp hãm cho phù hợp Đặc tính và các chế độ hãm của động cơ truyền động trên máy có thể lựa chọn theo các phương pháp trình bày sau đây

1.4.1.3.1 Hãm tái sinh

Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng Khi hãm tái sinh Eư > Uư động cơ làm việc như một máy phát điện song song với lưới So với chế độ động cơ, dòng điện và mômen hãm đã đổi chiều và được xác định theo biểu thức: Ih =

K

K0   (0)

< 0 , (do o<  )

Mh = KIh < 0

Trị số hãm lớn dần lên cho đến khi cân bằng với mômen phụ tải của cơcấu sản xuất thì hệ thống làm việc với tốc độ ωod > ω0 Vì sơ đồ đấu dây của mạch động cơ vẫn không thay đổi nên phương trình đặc tính cơ tương tự như nhưng mômen có giá trị âm Đường đặc tính cơ ở trạng thái hãm tái sinh nằm trong góc phần tư thứ hai và thứ tư của mặt phẳng tọa độ

Trong trạng thái hãm tái sinh, dòng điện hãm đổi chiều và công suất được đưa trả về lưới điện có giá trị P = (E - U).I Đây là phương pháp hãm kinh tế nhất vì động

cơ sinh ra điện năng hữu ích

Trong thực tế, cơ cấu nâng hạ của cần trục, khi nâng tải động cơ được đấu vào nguồn theo cực tính thuận và làm việc trên đặc tính cơ nằm trong góc phần tư thứ I Khi muốn hạ tải ta phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ Nếu mômen do trọng tải gây ra lớn hơn mômen ma sát trong các bộ phận chuyển động của cơ cấu, động cơ điện sẽ làm việc ở trạng thái hãm tái sinh (đoạn HK Hình 1.20) Trên hình 1.20 động

cơ đang làm việc tại điểm A, ta thực hiện giảm áp đột ngột Động cơ chuyển sang làm việc ở đường đặc tính cơ mới, bắt đầu tại B, tại B mômen của động cơ nhỏ hơn mômen cản nên động cơ giảm tốc dần, tới điểm E thì tốc độ bằng tốc độ không tải lý tưởng ωo, nhưng động cơ tiếp tục giảm tốc tới khi mômen được cân bằng tại điểm D Như vậy đoạn BE tốc độ ω > ω0, mômen điện từ của động cơ đổi dấu ngược chiều với tốc độ và

HTS khi giảm áp phần ứng đột ngột

Hình 1.20: Đặc tính hãm tái sinh

K

H

ωođ

1.4.1.3.2 Hãm ngược

Trạng thái hãm ngược của động cơ xảy ra khi phần ứng dưới tác dụng của động năng tích lũy trong các bộ phận chuyển động hoặc do mômen thế năng quay ngược chiều với mômen điện từ của động cơ Mômen sinh ra bởi động cơ, khi đó chống lại sự chuyển động của cơ cấu sản xuất

Có hai trường hợp hãm ngược :

- Đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng:

Giả sử động cơ đang làm việc nâng tải với tốc độ xác lập ứng với điểm A Ta đưa

một điện trở phụ đủ lớn vào mạch phần ứng, động cơ sẽ chuyển sang làm việc

ở điểm B trên đặc tính biến trở Tại điểm B mômen do động cơ sinh ra nhỏ hơn mômen cản nên động cơ giảm tốc độ nhưng tải vẫn theo chiều nâng lên Đến điểm C, tốc độ

bằng 0 nhưng vì mômen động cơ nhỏ hơn mômen tải nên dưới tác động của tải trọng, động cơ quay theo chiều ngược lại Tải trọng được hạ xuống với tốc độ tăng dần Đến

điểm D mômen động cơ cân bằng với mômen cản nên hệ ổn định với tốc độ hạ không

đổi ωođ , cd là đoạn đặc tính hãm ngược Khi hãm ngược vì tốc độ đổi chiều, sức điện động đổi dấu nên:

Ih =

f u

u u

R R

E U

K U

Hình 1.21: Đặc tính cơ khi hãm ngược khi đưa Rf vào mạch phần ứng với tải thế năng

- Đảo chiều điện áp phần ứng:

Giả sử động cơ đang làm việc tại điểm a trên đặc tính tự nhiên với tải Mc, ta đổi chiều điện áp phần ứng và đưa thêm vào điện trở phụ Rf trong mạch Động cơ chuyển

sang làm việc ở điểm b trên đặc tính biến trở, tại b mômen đã đổi chiều chống lại chiều

quay của động cơ nên tốc độ giamt theo đoạn bc Tại c tốc độ bằng không, nếu ta cắt phần ứng khỏi điện áp nguồn thì động cơ sẽ dừng lại, còn nếu vẫn giữ điện áp nguồn đặt vào động cơ và tại điểm c mômen động cơ lớn hơn mômen cản Mc thì động cơ sẽ quay ngược lại và làm việc ổn định tại điểm d Đoạn bc trên Hình 1.22 là đặc tính hãm ngược Dòng điện hãm ngược được tính:

Ih =

uf u

u u R R

E U

u R R

K U

R

R u  uf

M

Hình 1.22 Hãm ngược bằng phương pháp đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng động cơ

a) Sơ đồ nối dây; b) Đặc tính cơ

1.4.1.3.3 Hãm động năng

Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát mà năng lượng cơ học của động cơ đã tích lũy được trong quá trình làm việc trước đó biến thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm dưới dạng nhiệt

- Hãm động năng kích từ độc lập:

Khi động cơ đang quay muốn thực hiện hãm động năng kích từ độc lập ta cắt phần ứng động cơ ra khỏi lưới điện một chiều, và đóng vào một điện trở hãm, còn mạch kích

từ vẫn nối với nguồn như cũ Mạch điện động cơ khi hãm động năng được trình bày

trên Hình 1.23a

Tại thời điểm ban đầu, tốc độ động cơ vẫn có giá trị ωhđ nên: Ehđ = KФωhđ ;

Và dòng điện hãm ban đầu:

h R u R hđ K h R u R hđ E hđ

Tương ứng có mômen hãm ban đầu:Mhd = KФIhd < 0

Hình 1.23 Sơ đồ hãm động năng kích từ độc lập của động cơ điện một chiều kích từ

độc lập a) Sơ đồ điện khi hãm; b) Đặc tính cơ hãm

Biểu thức chứng tỏ dòng hãm Ihđ và Mhđ ngược chiều với tốc độ ban đầu của động cơ khi hãm động năng Uư = 0 nên ta có các phương trình đặc tính sau:

Khi hãm động năng kích từ độc lập, năng lượng chủ yếu được tạo ra do động năng của động cơ tích lũy được nên công suất tiêu tốn chỉ nằm trong mạch kích từ

Hãm động năng tự kích xảy ra khi động cơ đang quay ta cắt cả phần ứng lẫn cuộn kích từ khỏi lưới điện để đóng vào một điện trở hãm Sơ đồ nguyên lý thể hiện trên Hình 1.24a Chú ý chiều dòng điện kích từ vẫn phải giữ không đổi

Hình 1.24 Sơ đồ hãm động năng tự kích của động cơ điện kích từ độc lập

a) Sơ đồ nguyên lý; b) Đặc tính cơ hãm

Từ sơ đồ nguyên lý ta có: Iư = Ih + Ikt

h R kt R h R kt R u R K

h R kt

R

h R kt



Và các phương trình đặc tính là:

ω = 2

) (

.



K

R R

R R R

kt h

kt h

u  

M

u

I K

h R kt R h R kt R u

Trong quá trình hãm tốc độ giảm dần, dòng kích từ giảm dần và do đó từ thông Ф giảm dần và là hàm số của tốc độ Vì vậy các đặc tính cơ khi hãm có dạng như đường đặc tính không tải của máy phát điện tự kích và phi tuyến, như trên Hình 2.11b

So với phương pháp hãm ngược, hãm động năng có hiệu quả kém hơn so khi chúng

có cùng tốc độ ban đầu và cùng mômen cản MC Tuy nhiên hãm động năng ưu việt hơn

về mặt năng lượng đặc biệt là hãm động năng tự kích vì không tiêu thụ năng lượng từ lưới nên phương pháp này có khả năng hãm khi có sự cố mất điện lưới

1.4.2 Thiết kế các sơ đồ điều khiển

1.4.2.1 Các sơ đồ điều khiển động cơ điện xoay chiều

1.4.2.1.1 Các bước tiến hành thiết kế sơ đồ điều khiển

Để thiết kế các sơ đồ điều khiển bất kì, cần tiến hành theo các bước cơ bản như sau:

- Phân tích, xác định yêu cầu điều khiển: Đối tượng điều khiển (loại động cơ…);

Chế độ điều khiển (mở máy, điều chỉnh tốc độ, hãm…); Nguyên tắc điều khiển cần thực hiện (bằng tay, tự động …) Nếu là các sơ đồ điều khiển có sử dụng điện trở phụ thì cần xác định chính xác số cấp Rp cần sử dụng theo yêu cầu đặt ra ở từng giai đoạn điều khiển

- Mô tả trình tự điều khiển: Cần xác định xem số lượng/ chủng loại các phần tử

điều khiển cần tác động trong từng giai đoạn điều khiển (mở máy, làm việc, dừng/hãm , sử dụng nút bấm, công tắc hoặc tay gạt điều khiển…) và căn cứ vào nguyên tắc điều khiển cần thực hiện xác định thời điểm thực hiện các thao tác điều khiển kế tiếp (chuyển đổi bằng tay: Bấm nút, bật công tắc, gạt tay gạt…) hoặc thời điểm tác động của các phần tử tự động (chuyển đổi tự động: RI, RU, Rt, RKT…) và trạng thái làm việc qua từng giai đoạn của đối tượng điều khiển (mở máy trực tiếp, qua phần tử mở máy, qua chế độ trung gian…)

- Phác họa sơ đồ mạch động lực: Sơ đồ mạch động lực bao gồm đối tượng điều

khiển (động cơ, phụ tải điện…), phần tử bảo vệ (Aptomat, Rơ le nhiệt …), tiếp điểm chính của các công tắc tơ điều khiển… Từ đó kiểm chứng lại những yêu cầu từ phần mô tả trình tự điều khiển để xác định những yêu cầu cần thực hiện bổ sung ở mạch điều khiển (chế độ điều khiển,

những liên động cần thực hiện…) Có một nguyên tắc cần lưu ý khi thiết kế sơ đồ điều khiển là phải sử dụng những phần tử điều khiển cơ bản, thông dụng, sẵn có trên thực tế để đảm bảo tính khả thi khi triển khai lắp ráp mạch điện sau khi thiết kế

- Phác họa sơ đồ mạch điều khiển: Căn cứ vào sơ đồ mạch động lực đã vẽ, xác định

những yêu cầu cần thực hiện bổ sung ở mạch điều khiển (chế độ điều khiển, những liên động cần thực hiện…) và tiến hành phác thảo sơ đồ mạch điều khiển Trên cơ sở sơ đồ phác thảo, kiểm chứng lại những nội dung đã xác định từ quá trình phân tích yêu cầu điều khiển và trình

tự điều khiển để điều chỉnh nếu cần thiết

- Thuyết minh nguyên lý làm việc của sơ đồ mạch điện: Đây là nội dung quan trọng

để khẳng định tính đúng đắn của sơ đồ mạch điện vừa vẽ được Mục này cần xác định đầy đủ, chi tiết các truyền động, chế độ điều khiển cần thực hiện trong sơ đồ mạch điện và chỉ rõ chế độ, trạng thái làm việc của các phần tử điều khiển trong từng giai đoạn làm việc của sơ đồ mạch điện Trong

trường hợp xuất hiện mâu thuẫn về nguyên lý làm việc của sơ đồ mạch điện vừa vẽ với yêu cầu điều khiển đã xác định thì cần điều chỉnh lại sơ đồ cho phù hợp (cần hiệu chỉnh lại các sơ đồ đã vẽ

ở bước  và )

- Hiệu chỉnh về cấu trúc của sơ đồ để thuận tiện cho việc theo dõi, phân tích và

tối ưu hóa sơ đồ điều khiển (nếu có thể)

1.4.2.1.2 Ví dụ thiết kế các sơ đồ điều khiển động cơ điện xoay chiều

Thiết kế, phân tích nguyên lý làm việc của các sơ đồ điều khiển quá trình mở máy và hãm động cơ điện xoay chiều theo các nguyên tắc điều khiển và khống chế cơ bản

1.4.2.2 Các sơ đồ điều khiển động cơ điện một chiều

Các bước tiến hành thiết kế được thực hiện tương tự như đã thực hiện với động cơ xoay chiều, cần lưu ý về loại động cơ điện một chiều cần điều khiển để lựa chọn cấu trúc và nguyên tắc điều khiển cho phù hợp

Các loại động cơ điện một chiều trong thực tế bao gồm: Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp, kích từ song song (độc lập) và kích từ hỗn hợp

Các nguyên tắc điều khiển cơ bản được sử dụng để khống chế quá trình mở máy và hãm của động cơ điện một chiều thường sử dụng là nguyên tắc thời gian, tốc độ, dòng điện

Đối với những sơ đồ điều khiển có yêu cầu đảo chiều quay đối với động cơ điện một chiều thường sử dụng phương án điều khiển đảo chiều bằng cách đổi chiều dòng điện phần ứng (sử dụng sơ đồ có dạng cấu trúc hình cầu)

CHƯƠNG 2 TRANG BỊ ĐIỆN- ĐIỆNTỬ NHÓM MÁY CẮT KIM LOẠI 2.1 Yêu cầu chung về trang bị điện và phân loại máy cắt kim loại

2.1.1 Phân loại máy cắt kim loại

Máy cắt kim loại dùng để gia công các chi tiết kim loại bằng cách hớt đi lớp kim loại thừa, sau khi gia công chi tiết có hình dáng và kích thước theo yêu cầu

* Phân loại

Trong thực tế MCKL có thể được phân loại theo các cách sau:

Hình 2.1 Phân loại máy cắt kim loại

- Tùy thuộc vào quá trình công nghệ đặc trưng bởi phương pháp gia công, dạng dao, đặc tính chuyển động v.v… các máy cắt được chia thành các máy cơ bản: tiện, phay; bào, khoan - doa, mài và các nhóm máy khác như gia công răng, ren vít v.v…

- Theo đặc điểm của quá trình sản xuất, có thể chia thành các máy vạn năng, chuyên dùng và đặc biệt Máy vạn năng là các máy có thể thực hiện được các phương pháp gia công khác nhau như tiện, khoan, gia công răng v.v… để gia công các chi tiết khác nhau

về hình dạng và kích thước Các máy chuyên dùng là các máy để gia công các chi tiết

có cùng hình dáng nhưng có kích thước khác nhau Máy đặc biệt là các máy chỉ thực hiện gia công các chi tiết có cùng hình dáng và kích thước

- Theo kích thước và trọng lượng chi tiết gia công trên máy, có thể chia máy cắt kim loại thành các máy bình thường (<10.000kG), các máy cỡ lớn (<30.000kG), các máy cỡ nặng (<100.000kG) và các máy rất nặng (>100.000kG)

- Theo độ chính xác gia công, có thể chia thành máy có độ chính xác bình thường, cao

và rất cao

2.1.2 Các chuyển động chủ yếu trên máy cắt kim loại

Có hai chuyển động chủ yếu trên máy cắt kim loại là: Chuyển động cơ bản (chuyển động chính) và chuyển động phụ

VD: Với máy tiện là chuyển động tịnh tiến liên tục của dao…

Hình 2.2 Các dạng gia công kim loại trên các máy cắt kim loại a) Tiện b) Khoan c) Phay d) Mài e) Bào

2.1.2.2 Chuyển động phụ

Là chuyển động không liên quan trực tiếp đến quá trình cắt gọt Chúng cần thiết khi chuẩn bị gia công, hiệu chỉnh máy, đo đạc VD di chuyển nhanh các đầu dao hoặc phôi, nâng hạ xà của máy bào giường, kẹp đầu trục ở máy khoan

Tốc độ của chuyển động cơ bản quyết định thời gian gia công hữu ích, thời gian máy, tốc độ của chuyển động phụ quyết định thời gian gia công vô ích Chính vì vậy chuyển động cơ bản và chuyển động phụ quyết định năng suất của máy

2.1.3 Phương pháp chung chọn công suất cho máy cắt kim loại

Việc chọn đúng công suất động cơ truyền động cho máy là hết sức quan trọng Nếu chọn công suất động cơ lớn hơn cần thiết thì vốn đầu tư sẽ cao, động cơ thường xuyên chạy non tải Làm cho hiệu suất và hệ số cos giảm Nếu chọ công suất động cơ

nhỏ hơn trị số yêu cầu thì máy sẽ không đảm bảo được năng suất cần thiết, động cơ thường xuyên chạy quá tải làm giảm tuổi thọ của động cơ Tăng tổn phí khi vận hành

do phải sửa chữa nhiều Do đó việc chọn đúng công suất động cơ trong hệ thông truyền động điện là vô cùng quan trọng

2.1.4 Vấn đề điều chỉnh tốc độ máy cắt kim loại

Để nhận được các chế độ cắt khác nhau đảm bảo các quá trình công nghệ tối ưu, cần phải điều chỉnh tốc độ truyền động chính và truyền động ăn dao Điều chỉnh tốc độ các máy thực hiện bằng 3 phương pháp

- Cơ: Thay đổi tỷ số truyền trong hộp tốc độ (bằng tay, khớp li hợp điện từ, thuỷ lực )

- Điện cơ: Thay đổi tốc độ động cơ và thay đổi tỷ số truyền trong hộp tốc độ

- Điện: Thay đổi tốc độ của máy chỉ bằng thay đổi tốc độ động cơ truyền động

Khi giải quyết vấn đề điều chỉnh tốc độ truyền động chính và truyền động ăn dao phải quan tâm đến các chỉ tiêu sau:

- Đối với chuyển động ăn dao: là tỉ số giữa lượng ăn dao lớn nhất Smax với lượng ăn dao nhỏ nhất Smin: Ds =

min

max

S S

Mccp

Mc

Hình 2.3

Mc() đặc tính cơ của máy sản xuất

Mccp() đặc tính phụ tải cho phép của máy sản xuất

Mccp() là mô men sinh ra của động cơ làm việc với tốc độ khi tải luôn là định mức, đặc tính này phụ thuộc hoàn toàn vào phương pháp điều chỉnh tốc độ mà đặc tính sẽ có dạng này hay dạng khác

Nếu Mccp() và Mc() có đặc tính giống nhau, trùng nhau là tốt nhất thì trong toàn dải điều chỉnh hệ thống luôn làm việc hết khả năng

Xét đến giá thành chi phí vân hành, tổn hao năng lượng trong quá trình làm việc

ổn định và quá trình quá độ, mức độ tin cậy, thuận tiện trong vận hành thay thế dễ dàng

2.2 Trang bị điện cho nhóm máy tiện

2.2.1 Đặc điểm trang bị điện đối với nhóm máy tiện

2.2.1.1 Giới thiệu chung và phân loại

Máy tiện là 1 trong nhóm máy cắt gọt kim loại để thực hiện gia công tiện: tiện côn, tiện mặt ngoài, tiện định hình Ngoài ra có thể sử dụng các dụng cụ cắt khác như: mũi khoan, doa, tiện ren

 Máy tiện có nhiều loại khác nhau:

- Máy tiện đơn giản

- Máy tiện vạn năng

- Máy tiện rơvônve

- Máy tiện vít

 Các chuyển động trên máy gồm:

- Chuyển động cơ bản:

+ Chuyển động chính (chuyển động quay tròn trục chính)

+ Chuyển động ăn dao (chuyển động tịnh tiến bàn dao)

- Chuyển động phụ: chuyển động bơm dầu, bơm nước, gạt phoi, chuyển động nhanh bàn dao, nâng hạ xà, kẹp xà

2.2.1.2 Các yêu cầu và đặc điểm trang bị điện cho máy tiện

 Truyền động chính

- Phải đảo chiều quay, đảm bảo quay chi tiết theo cả hai chiều

- Quá trình khởi động, hãm phải trơn tránh va đập trong bộ truyền

Ở các máy có công suất nhỏ thường hệ thống truyền động chính không yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điện, hoặc nếu có yêu cầu thì thường là điều chỉnh

có cấp, phạm vi hẹp, thì người ta thường sử dụng động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc, 1 hay nhiều cấp tốc độ thường điều chỉnh bằng

cách thay đổi số đôi cực từ P Trong trường hợp này

công suất của truyền động chính thường yêu cầu

Vùng 1 Tốc độ thấp (n= n1  n2) điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp

Vùng 2 Tốc độ cao (n= n2  n3) điều chỉnh bằng cách thay đổi từ thông

Chú ý Trong 1 số trường hợp để đơn giản cho hệ thống TĐĐ và giảm giá thành người

ta chỉ áp dụng phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông

 Truyền động ăn dao

Yêu cầu: Đảo chiều quay để đảm bảo ăn dao theo hai chiều, khởi động và hãm phải êm

Ở các máy tiện có công suất nhỏ và trung bình thường truyền động ăn dao thực hiện từ truyền động chính Các máy có công suất lớn (chiều dài chi tiết  8m hoặc máy tiện đứng) thì thông thường truyền động ăn dao được truyền động từ một động cơ riêng

là động cơ điện một chiều cấp điện từ MĐKĐ hoặc từ 1 bộ chỉnh lưu có điều khiển

 Chuyển động phụ

Không yêu cầu đảo chiều và điều chỉnh tốc độ, thường dùng động cơ KĐB rotor lồng sóc

2.2.2 Mạch điện máy tiện 1A660

Máy tiện nặng 1A660 dùng để gia công các chi tiết bằng gang hoặc bằng thép có trọng lượng dưới 250N Truyền động chính và truyền động ăn dao được thực hiên từ 1 động cơ 1 chiều có công suất 55 KW, phạm vi điều chỉnh tốc độ trục chính bằng 125/1 trong đó phạm vi điều chỉnh tốc độ của động cơ điện là 5/1 Tốc độ trục chính ứng với 3 cấp tốc độ của hộp tốc độ có giá trị như sau:

Máy chỉ làm việc được khi tất cả các điều kiện liên động sau được đảm bảo:

- Đủ dầu bôi trơn  tiếp điểm DBT kín  K4 có điện

- Chiều quay trục chính đã được chọn  tiếp điểm CTC1hoặc CTC2 kín  Rơle 1RLD hoặc 2RLD có điện

- Đã đặt ở một cấp tốc độ nào đó  tiếp điểm TĐ kín

- Các bánh răng trong hộp tốc độ đã ăn khớp hoàn toàn  các tiếp điểm 1KBR, 2KBR, 3KBR, 4KBR kín

- Động cơ đã có từ thông  tiếp điểm RNT kín do rơ le RNT tác động

Ở chế độ làm việc, muốn khởi động động cơ, ta ấn nút M1 để quay (chiều thuận) và ấn

M2 để (quay ngược) Giả thiết ta khởi động theo chiều quay thuận Khi ấn M1 dẫn đến LĐT có điện, đóng các tiếp điểm thường mở LĐT  nhánh 3 có điện K1 có điện

T có điện, đóng các tiếp điểm thường mở T -> Đg và K2 có điện Cuộn kích từ của máy phát CKF của máy phát được nối vào toàn bộ điện áp 1 chiều, điện trở rđ trong mạch kích từ của động cơ bị loại bỏ bởi K2, điện trở điều chỉnh dòng kích ĐKT bị ngắn mạch, do đó dòng điện kích từ của máy phát và độg cơ có giá trị định mức Khi điện áp máy phát tăng dần đên giá trị định mức thì rơ le RCB tác động đóng tiếp điểm RCB bên mạch điều khiển  K3 có điện, điện trở ĐKT được đưa vào mạch kích từ động cơ, dòng điện kích từ giảm xuống tương ứng với từ thông lúc đó (đã đặt trước) Động cơ được khởi động sang giai đoạn 2 lúc này từ thông đông cơ đã giảm

Để hạn chế dòng điện mạch phần ứng trong thời gian khởi động ta dùng rơle RG

có 2 cuộn dây tạo ra sức từ động ngược chiều nhau Bình thường cuọn điên áp luôn tác động  rf luôn bị nối tắt dẫn đến quá trình khởi động đủ nhanh Nếu dòng điện phần ứng vượt quá giá trị cho phép thì sức điện động của cuộn dòng đủ lớn làm cho rơ le RG nhả ra tiếp điểm RG mở và điện trở rf được nối tiếp với mạch kích từ máy phát Kết quả dòng phần ứng giảm

Để điều chỉnh tốc độ từ xa người ta dùng động cơ Đ1 và các nút ấn M1, M2, M3 Giả thiết động cơ đang làm việc ta muốn cho tốc độ lớn hơn ta ấn M1, đối với chiều quay thuận, M2 đối với chiều quay ngược  RĐT hoặc RDN tác động  KT có điện Đ1 quay kéo con trượt của ĐKT theo chiều tăng của điện trở  giảm kích từ động cơ  tốc độ động cơ tăng Muốn giảm tốc độ động cơ ta ấn M3  KN có điện động cơ Đ1 quay ngược  tăng kích từ động cơ  tốc độ động cơ giảm

Muốn dừng máy ta ấn nút dừng D, quá trình hãm bắt đầu Đầu tiên là giai đoạn hãm tái sinh do tăng dòng kích từ đến giá trị định mức, trong giai đoạn này K1 mất điện, biến trở ĐKT bị ngắn mạch Sức điện động của máy phát được giữ định mức.Khi dòng kích từ của động cơ đạt tới định mức  rơle RT tác động cắt điện K3  T mất điện, cắt điệnvào cuộn kích thích máy phát CKF  động cơ chuyển sang hãm tai sin lần thứ 2 do sđđ máy phát giảm dần, còn từ thông động cơ định mức.Giai đoạn cuối là giai đoạn hãm động năng khi sđđ của máy phát giảm đến trị số nhả của rơle RH  Đg

và K2 mất điện cắt phần ứng máy phát và đóng điện trở hãm rh vào

Ở chế độ thử máy thì ta dùng nút ấn TT hoặc TN lúc này công tăc tơ LĐT hoặc LĐN không có điện nên chỉ có điện khi ấn nút TT hoặc TN

Trong sơ đô đèn ĐH1 dùng để báo hiệu trạng thái làm việc bình thường của máy

ĐH2 và còi báo hiệu trạng thái không bình thường của hệ thống dầu bôi trơn

Hình 2.5 Sơ đồ mạch điện máy tiện 1A660

2.3 Trang bị điện - điện tử máy doa

2.3.1 Đặc điểm trang bị điện máy doa

2.3.1.1 Đặc điểm công nghệ

Máy doa dùng để gia công chi tiết với các nguyên công: khoét lỗ trụ, khoan lỗ,

có thể dùng để phay Thực hiện các nguyên công gia công trên máy doa sẽ đạt được độ chính xác và độ bóng cao

Máy doa được chia thành hai loại chính: máy doa đứng và máy doa ngang Máy doa ngang dùng để gia công các chi tiết cỡ trung bình và nặng Hình dạng bên ngoài của máy doa được giới thiệu trên hình 2.6

Trên bệ máy 1 đặt trụ trước 6, trên đó có ụ trục chính 5 Trụ sau 2 có đặt giá đỡ 3

để giữ trục dao trong quá trình gia công Bàn quay 4 gá chi tiết có thể dịch chuyển ngang hoặc dọc bệ máy Ụ trục chính có thể dịch chuyển theo chiều thẳng đứng cùng trục chính Bản thân trục chính có thể dịch chuyển theo phương nằm ngang

Hình 2.6 Hình dạng bên ngoài máy doa ngang

1 Bệ máy; 2 Trụ sau; 3 Giá đỡ; 4 Bàn gá chi tiết gia công; 5 Trụ chính; 6 Trụ trước

Chuyển động chính là chuyển động quay của dao doa (trục chính) Chuyển động ăn dao có thể là chuyển động ngang, dọc của bàn máy ngang chi tiết hay di chuyển dọc của trục chính mang đầu dao Chuyển động phụ là chuyển động thẳng đứng của ụ dao v v…

2.3.1.2 Yêu cầu đối với truyền động điện và trang bị điện máy doa

a, Truyền động chính: Yêu cầu cần phải đảo chiều quay, phạm vi điều chỉnh tốc độ D =

130/1 với công suất không đổi, độ trơn điều chỉnh  = 1,26 Hệ thống truyền động chính cần phải hãm dừng nhanh

Hiện nay, hệ thống truyền động chính máy doa thường sử dụng động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc và hộp tốc độ (động cơ có một hay nhiều cấp tốc độ) Ở những máy doa cỡ nặng có thể sử dụng động cơ điện một chiều, điều chỉnh tốc độ trơn trong phạm vi rộng Nhờ vậy, có thể đơn giản kết cấu cơ khí, mặt khác có thể hạn chế mômen

ở vùng tốc độ thấp bằng phương pháp điều chỉnh tốc độ hai vùng

b, Truyền động ăn dao: Phạm vi điều chỉnh của truyền động ăn dao là D = 1500/1

Lượng ăn dao được điều chỉnh trong phạm vi 2mm/ph600mm/ph; khi di chuyển nhanh, có thể đạt tới 2,5 m/ph3m/ph Lượng ăn dao (mm/ph) ở những máy cỡ nặng yêu cầu được giữ không đổi khi tốc độ trục chính thay đổi

Đặc tính cơ bản cần có độ cứng cao, với độ ổn định tốc độ < 10% Hệ thống truyền động ăn dao phải đảm bảo độ tác động nhanh cao, dừng máy chính xác, đảm bảo sự liên động với truyền động chính khi làm việc tự động

Ở những máy doa cỡ trung bình và nặng, hệ thống truyền động ăn dao sử dụng

hệ thống khuếch đại máy điện - động cơ điện một chiều hoặc hệ thống T – D

2.3.2 Sơ đồ điều khiển máy doa ngang 2620

2.3.2.1 Thông số kĩ thuật

Hình 2.7 Sơ đồ điều khiển truyền động chính máy doa 2620 Máy doa 2620 là máy có kích thước cỡ trung bình

- Đường kính trục chính: 90mm

- Công suất động cơ truyền động chính: 10kW

- Tốc độ quay trục chính điều chỉnh trong phạm vi: (12,5 1600) vg/ph

- Công suất động cơ ăn dao: 2,1kW

- Tốc độ động cơ ăn dao có thể điều chỉnh trong phạm vi (2,1 1500) vg/ph; tốc

độ lớn nhất: 3000 vg/ph

Hình 2.7 là sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động chính (đơn giản hoá) Động cơ

truyền động chính là động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hai cấp tốc độ bằng đổi nối

/YY-1460/2890Vg/ph Việc chuyển đổi tốc độ từ thấp đến cao tương ứng với chuyển đổi từ đấu  thành đấu YY và ngược lại được thực hiện bởi tay gạt cơ khí 2KH liên quan đến thiết bị chuyển đổi tốc độ Nếu tiếp điểm 2KH hở, dây quấn động cơ được đấu

 tương ứng với tốc độ thấp; Khi tiếp điểm 2KH kín, dây quấn động cơ được đấu YY tương ứng tốc độ cao Tiếp điểm 1KH liên quan đến thiết bị chuyển đổi tốc độ trục chính Nó ở trạng thái hở trong thời gian chuyển đổi tốc độ và chỉ kín khi đã chuyển đổi xong Động cơ được đảo chiều nhờ các công tơ 1T, 1N, 2T, 2N

Giả thiết 1KH, 2KH kín Sau khi ấn nút khởi động MT (hoặc MN) động cơ được khởi động qua 2 cấp: Lúc đầu động cơ được đấu  (tốc độ thấp) do công tắc tơ Ch có điện Sau thời gian duy trì của Rơle thời gian RTh, công tắc tơ Ch mất điện, công tắc tơ 1NH, 2NH có điện, động cơ được đấu YY (tốc độ cao)

Sau khi ấn nút dừng D, động cơ được được hãm ngược đến dừng máy, Quá trình hãm được giải thích như sau: Để chuẩn bị mạch hãm và kiểm tra tốc độ động cơ, sơ đồ dùng rơle để kiểm tra tốc độ RKT Khi máy đang làm việc theo chiều thuận, tiếp điểm RKT-1 kín sẵn, rơle 1RH có điện Do đó trong quá trình hãm, công tắc tơ 2N có điện, đổi nối hai trong ba pha điện áp stato để thực hiện hãm ngược động cơ Khi tốc độ động

cơ giảm nhỏ, tiếp điểm RKT-1 mở ra, công tắc tơ 2N mất điện, quá trình hãm kết thúc

Để hạn chế dòng điện hãm, đưa điện trở phụ vào mạch stato Quá trình hãm động cơ ở chiều ngược xảy ra tương tự, chỉ khác là tiếp điểm RKT-2 sẽ điều khiển sự tác động của công tắc tơ 2T

Muốn điều chỉnh (thử) máy, ấn nút TT hoặc TN Ở chế độ này, dây quấn động

cơ luôn được đấu  và có điện trở phụ trong mạch stato (2T hoặc 2N có điện) nên tốc

độ động cơ thấp

Trong sơ đồ còn có động cơ bơm dầu bôi trơn ĐB Nó được đóng cắt điện đồng thời với động cơ chính nhờ công tắc tơ KB và các tiếp điểm liên động