Thiết kế hệ truyền động một chiều cho máy bào giường

- t10 là thời gian bàn máy tăng tốc nhanh sau khi đảo chiều sang hành trình ngược đến tốc độ vng gọi là tốc độ không tải.. Trong đó: + Tck: Là thời gian một chu kỳ làm việc của bàn máy,

Tên đề tài: Thiết kế hệ truyền động một chiều cho máy bào giường

Số liệu ban đầu:

Khối lượng chi tiết: mct = 500 (kg)

Giáo viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Mạnh Tiến

Lớp: KT ĐK-TĐH04 K59

L i nói đ u ờ ầ

Cùng với quá trình công nghiệp hoá đất nước, yêu cầu tự động hoá trong máysản xuất ngày càng cao, điều khiển linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ và hiệu xuất sản xuất cao Mặt khác, với công nghệ thông tin và công nghệ điện tử phát triển ngày càng cao và nhu cầu con người ngày càng đòi hỏi ngững sản phẩm sản xuất ra đạt

độ chính xác và độ thẩm mỹ cao Trong thời đại hiện nay các phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp cắt gọt kim loại luôn đòi hỏi những máy cắt gọt kim loại hiện đại như có khả năng tự động hoá cao, độ chính xác tuyệt đối Có khả năng điều chỉnh tốc độ trơn, rộng và bằng phẳng, kết cấu gọn nhẹ, hiệu suất cao và chi phí vận hành

ít nhất nhưng đảm bảo tính kinh tế Trong quá trình làm đồ án, được sự hướng dẫn tận tình thầy giáo TS.Nguyễn Mạnh Tiến đã giúp đỡ em rất nhiều trong việc hoàn thiện đồ án của mình Tuy đã có nhiều cố gắng, song kiến thức rộng và thực tế còn hạn chế nên khó tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội ngày: 15/5/2018

M c L c ụ ụ

CH ƯƠ NG 1:

T NG QUAN, YÊU C U CÔNG NGH VÀ TÍNH CH N Đ NG C Ổ Ầ Ệ Ọ Ộ Ơ

MÁY BÀO GI ƯỜ NG

1.1. Gi i thi u v máy bào gi ớ ệ ề ườ ng

Máy bào giường có thể gia công các chi tiết lớn, chiều dài bàn có thể từ 1,5m đến 12m Về cơ bản, hoạt động của nó là cho chuyển động tịnh tiến của lưỡi dao cắt vào đối tượng gia công, và bằng việc điều khiển vị trí tương đối của 2 đối tượng đó mà gia công hình dáng theo ý muốn

1.1.1 Khái niệm chung về máy cắt kim loại

Máy cắt kim loại được dùng để gia công các chi tiết kim loại bằng cách cắt bớt các lớp kim loại thừa để sau khi gia công chi tiết có hình dáng gần đúng yêu cầu, hoặc thỏa mãn hoàn toàn yêu cầu đặt hàng với độ chính xác nhất định về kích thước và độ bóng cần thiết của bề mặt gia công

Tùy thuộc vào quá trình công nghệ đặc trưng bởi phương pháp gia công, dạng dao, đặc tính chuyển động… Các náy cắt kim loại được chia thành các loại cơbản như: Máy Tiện, May Phay, Máy Bào, Máy Khoan, Máy Doa, Máy Mài…

1.1.2 Khái quát chung về máy bào giường

Máy bào giường có thể gia công các chi tiết lớn, chiều dài bàn có thể từ 1,5m đến 12m Tùy theo chiều dài bàn máy và lực kéo có thể phân máy bào giườngthành 3 loại:

+ Máy cỡ nhỏ: Chiều dài bàn Lb < 3m, lực kéo Fk = 30 ÷ 50 kN+ Máy cỡ trung: Chiều dài bàn L = 4 ÷ 5m, lực kéo F = 50 ÷ 70 kN

+ Máy cỡ lớn: Chiều dài bàn Lb > 5m, lực kéo Fk > 70 kN

Hình 1.1 Hình dáng bên ngoài máy bào giường

Chi tiết gia công 1 được kẹp chặt trên bàn máy 2 chuyển động tịnh tiến qua lại Dao cắt 3 được kẹp trên bàn dao đứng 4, bàn dao được được kẹp chặt trên xà ngang 5 cố định khi gia công, xà ngang 5 được giử cố định trên khung máy 6

Trong quá trình làm việc, bàn máy di chuyển qua lại theo các chu kỳ lặp đi lặp lại, mỗi chu kỳ gồm hai hành trình thuận và ngược Ở hành trình thuận thực hiện gia công chi tiết nên gọi là hành trình cắt gọt Ở hành trình ngược bàn máy chạy về vị trí ban đầu mà không cắt gọt, nên gọi là hành trình không tải

Cứ sau khi kết thúc hành trình ngược thì bàn dao lại di chuyển theo chiều ngang một khoảng gọi là lượng ăn dao s (mm/hành trình kép) Chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn máy gọi là chuyển động chính Dịch chuyển của bàn dao sau mỗi hành trình kép gọi là chuyển động ăn dao Chuyển động phụ là những di chuyển nhanh của xà, bàn dao, nâng đầu dao của hành trình không tải

1.2. Các chuy n đ ng c b n c a máy bào gi ể ộ ơ ả ủ ườ ng

1.2.1 Truyền động chính

Là chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn máy Đặc điểm chuyển động chínhcủa máy bào giường là đảo chiều với tần số lớn Phạm vi điều chỉnh tốc độ dichuyển bàn máy nằm trog dãi rộng và ổn định trong suốt quá trình gia công chi

tiết Quá trình quá độ chiểm tỉ lệ đáng kể trong chu kỳ làm việc, chiều dài bàn máycàng lớn thì quá trình quá độ càng lớn.

Hình 1.2 Đồ thị tốc độ máy bào giường

Trên hình 1.2 là đồ thị tốc độ cơ bản thường gặp nhất, trong thực tế còn có nhiều dạng đơn giản hay phức tạp hơn

- Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và được tăng tốc đến tốc độ

v0= 5 ÷15m/ph (gọi là tốc độ vào dao) trong khoảng thời gian t1

- Sau khi chạy ổn định với tốc độ v0 trong khoảng thời gian t2 thì dao cắt bắt đầu vào chi tiết Dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp nhằm mục đích tránh sứt mẻ daohoặc chi tiết

- t3 dao cắt vào chi tiết và cắt với tốc độ v0 cho đến hết thời gian t3

- t4 là khoảng thời gian bàn máy tăng tốc từ tốc độ v0 đến tốc độ vth gọi là tốc

độ cắt gọt

- t5 là khoảng thời gian gia công chi tiết với tốc độ cắt gọt vth không đổi

- t6 gần hết hành trình thuận, bàn máy sơ bộ giảm tốc độ từ tốc độ cắt gọt về tốc độ v0 trong khoảng thời gian t6

- t7 là thời gian tiếp tục gia công nhưng ở tốc độ v0

- t8 là khoảng thời gian dao được đưa ra khỏi chi tiết nhưng bàn máy vẫn chạy với tốc độ v0

- t9 là thời gian bàn máy được giảm tốc về 0 để đảo chiều sang hành trình ngược

- t10 là thời gian bàn máy tăng tốc nhanh sau khi đảo chiều sang hành trình ngược đến tốc độ vng gọi là tốc độ không tải.

- t11 là khoảng thời gian bàn máy chạy ngược ở tốc độ vng không đổi

- t12 gần hết hành trình ngược, bàn máy được giảm tốc về tốc độ v0 trong khoảng thời gian t10

- t13 là khoảng thời gian bàn máy vẫn chạy ngược với tốc độ v0 và bắt đầu giảm tốc về 0 để đảo chiều

- t14 là thời gian vận tốc giảm về 0 và đảo chiều để kết thúc một chu kỳ làm việcvà chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo

Tốc độ hành trình thuận vth được xác định tương ứng bởi chế độ cắt, thường thì tốc độ hành trình thuận nằm trong khoảng từ 5 đến 120 m/ph, tốc độ gia công

có thể đạt 75 ÷ 120 m/ph Do hành trình ngược là hành trình chạy không tải nên đểtăng hiệu suất của máy người ta thường chọn tốc độ hành trình ngược lớn hơn tốc

độ hàn trình thuận Tức là : vng = k.vth ( thường k = 2÷3)

Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thời

gian: n= = (1.1.)

Trong đó: + Tck: Là thời gian một chu kỳ làm việc của bàn máy, [s]

+ tth :Là thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình thuận, [s] + tng :Là thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình ngược, [s] Giảsử tốc độ bàn máy lúc tăng và giảm tốc độ không đổi thì:

+ Lg.ng, Lh.ng: Là chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc

và quá trình giảm tốc ở hành trình ngược

+ vth, vng: Là tốc độ hành trình thuận và hành trình ngược của bàn máy

Thay các giá trị của tth và tng ở (1.2) và (1.3) vào (1.1) ta được:

n =

Trong đó:

+ L = Lth + Lg.th + Lh.th = Lng + Lg.ng + Lh.ng: Là chiều dài hành trình bàn máy + k = : Là tỉ số giữa tốc độ hành trình ngược và hành trình thuận

+ tdc Là thời gian đảo chiều của máy

Từ 1.4 ta thấy khi đã chọn tốc độ cắt tới hạn vth thì năng suất của máy phụ thuộc vào hệ số k và thời gian đảo chiều của máy tdc Khi tăng k thì năng suất của máy tăng nhưng khi k > 3 thì năng suất của máy tăng không đáng kể vì lúc đó thời gian đảo chiều tăng Nếu chiều dài bàn Lb > 3m thì tdc ít ảnh hưởng đến năng suất

mà chủ yếu là k Khi Lb bé nhất là khi tốc độ thuận lớn nhất vth = 75 ÷120 m/ph thì tdc ảnh hưởng nhiều đế năng suất Vì vậy khi thiết kế máy bào giường phải giảm thời gian quá trình quá độ

Một trong những biện pháp hiệu quả là xác định tỉ số truyền tổi ưu của cơ cấu truyền động của động cơ đến trục làm việc, Đảm bảo máy khởi động với gia tốc cao nhất

Công thức xác định tỉ số truyền tổi ưu:

itư =

Trong đó: + M: Mômen của động cơ lúc khởi động (Nm)

+ Mc : Mômen cản trên trục làm việc (Nm)

+ Jm ,Jđ : Mômen quán tính của máy và động cơ(kg.m) Nếu coi Mc = 0 thì: iư = Việc lựa chọn tỉ số truyền tối ưu ở máy bào

giường là khá quan trọng Thời gian quá độ phụ thuộc vào mômen quán tính của máy Mômen quán tính của máy tỉ lệ với chiều dài máy

Tuy nhiên thời gian quá trình quá trình quá độ không thể giảm nhỏ quá được

Là sự dịch chuyển của bàn dao sau mỗi hành trình kép của chuyển động chính Cứ sau khi kết thúc một hành trình ngược thì bàn dao lại dịch chuyển théo chiều ngang một khoảng gọi là lượng ăn dao.

Chuyển động ăn dao làm việc có tính chất chu kỳ, trong mỗi hành trình kép làm việc một lần, từ thời điểm đảo chiều từ hành trình ngược sang hành trình thuận, và kết thúc trước khi dao cắt và chi tiết

Cơ cấu ăn dao làm việc với tần số rất lớn (có thể đạt 1000 lần/h) Hệ thống

di chuyển đầu dao vận hành theo hai chiều là di chuyển làm việc và di chuyển nhanh Chuyển động ăn dao có thế thục hiện bằng nhiều hệ thống: cơ khí, điện khí,thủy lực, khí nén… Nhưng đồng thời sử dụng hệ thống điện cơ (động cơ điện và hệthống trục vít-ecu hoặc bánh răng, thanh răng)

- Truyềnđộng kẹp nhả xà:

Là truyền động được định vị để kẹp chặt xà trên hai trục của máy để gia côngchi tiết, hoặc nới lỏng xà để nâng giá dao, hạ dao Truyền động được thực hiện nhờđộng cơ xoay chiều qua hệ thống cơ khí Tác dụng của lực nêm chặt bao nhiêu tùy

ý do ta điều chỉnh chuyển động với việc nâng hạ xà như trên

- Bơm dầu:

Khi cấp điện cho hệ truyền động làm việc thì bơm dầu cũng phải được làm việc, lượng dầu trong máy đảm bảo thì rơle áp lực mới hoạt động kích hoạt làm kínmạch cho chuyển động của bàn Áp lực cần thiết là 2,5 atm, hệ thống bơm dầu được thực hiện từ động cơ xoay chiều

- Quạt gió:

Động cơ quạt gió là động cơ xoay chiều đảm bảo cho hoạt động của máy làm việc với nhiệt độ cho phép

Hình 1.3 Đồ thị phụ tải chính Với những máy bào giường cỡ nặng thì đồ thị phụ tải như hình 1.3:

Khối lượng chi tiết: mct = 500 (kg)

- Tốc độ góc khi vào dao:

Đổi chiều khi hết chu kỳ làm việc là đặc điểm làm việc của máy bào giường,

do vậy yêu cầu của hệ truyền động cho máy bào giường là khả năng quá tải lớn,momen khởi động lớn Do vậy đối với máy bào giường thì ta chọn động cơ mộtchiều với ưu điểm momen khởi động lớn, dễ điều chỉnh tốc độ, dể đảo chiều quay

Do công nghệ phát triển hiện nay người ta đã thiết kế các van điện tử dùng đểchỉnh lưu dòng xoay chiều thành một chiều với công suất lớn, hiệu quả cao

Nhược điểm cơ bản của động cơ một chiều là do cấu tạo phức tạp nên giáthành đắt

1.4.3 Tính chọn sơ bộ công suất động cơ

Tính toán phụ tải chính của máy bào giường:

Phụ tải chính của máy bào giường (chuyển động của bàn máy) được xác định bởi lực kéo tổng Nó là tổng của lực cắt và lực masat: Fk = Fz + Fms

(m/ph)

Vận tốc ngược

Vvn

(m/ph)

Tốc

độ góc thận

Wth

(v/ph)

Tốc

độ góc ngược

Wng

(v/ph)

Lực cắt

Fz

(kN)

Côngsuất đầu trục

Pth

(kW)

Côngsuất tính toán

Ptt

(kW)

Công suất

1.4.4 Kiểm nghiệm động cơ đã chọn

Kiểm nghiện động cơ theo điều kiện phát nóng, ta xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần I = f(t), trong đó xét tới cả thời gian xác lập và quá độ

+ Tốc độ góc định mức của động cơ:

ωdm = = = 104,7 (rad/s)+ Hệ số của động cơ:

kɸdm = == 2 (vb)

+ Tổn hao Momen của động cơ:

M0 = kɸdm.Idm - = 2.151 - = 25 (N.m)

a Các thông số động cơ khi không tải:

+ Tổn hao không tải cơ ở hành trình thuận:

b Các thông số của động cơ khi tải đầy:

+ Momen điện từ của động cơ trong hành trình thuận khi đầy tải:

Mdt.th = M0 + Mth = M0 + Pth.1000/ωth

= 25 + (16,4.1000)/104,2 = 182,4 (N.m)

+ Dòng điện khi động cơ đầy tải:

Ith = = = 91,2 (A)

c Các thông số của động cơ ở hành trình ngược:

Để động cơ có thể chạy được với tốc độ ngược ωng = 250 (rad/s) ta dùng phương pháp thay đổi từ thông

Ing = Mdt.ng/ kɸx =32,8/0,8 = 41 (A)

d Dòng điện quá độ:

Iqd = k.Idm = 2.151 = 302 (A)

Với k là hệ số quá độ (thường k = 2÷3)

e Tính toán các khoảng thời gian trong hành trình của máy bào

giường:

+ Thời gian quá độ của động cơ được tính theo công thức sau:

Tqd = ∆ω = ( ω2 – ω1 )

Với: J = 1,2 (kg.m2) momen quán tính của động cơ

Mc, Ic: Momen và dòng điện phụ tải của động cơ

ω1, ω2: tốc độ đầu và cuối hành trình

Hình 1.5 Đồ thị thời gian tốc độ hành trình bàn máy bào giường:

Các khoảng thời gian ở hành trình thuận:

+ Tính thời gian t1 và t9:

Có: Ic = I0 = 51,7 (A)

ω1 = 0 (rad/s)

ω2 = ω0 = 25 ( rad/s)

+ Tính khoảng thời gian làm việc ổn định ở tốc độ thuận vth:

t5 = , với L5 là chiều dài bàn mà máy chạy ở tốc độ ổn định vth

L5 = Lb - { (t1 +t9) + (t4 + t6) + v0(t2 + t3 + t7 + t8) }

= 4 - { (0,06+0,06) + (0,225+0,225) + 6(0,0225+0,0675).2}

= 4 – 0,14 = 3,86 (m)

⇒ t5 = = 3,86/ 25 = 0,1544 (phút) = 9,264 (s)

Các khoảng thời gian ở hành trình ngược:

+ Tính thời gian t10a (t10a là khoảng thời gian động cơ tăng tốc từ 0 đến giá trịtốc độ bằng ωth ở hành trình ngược), điều khiển bằng thay đổi điện áp

+ Thời gian máy chạy với tốc độ ổn định vng ở hành trình ngược là:

t11 = , với L11 là chiều dài bàn mà máy chạy ở tốc độ ổn định vth

L11 = Lb - { (t10a) +(t12a)+ ( t10b + t12b) + v0.t13 + v0/2.t14}

= 4 - {(0,838+0,838) + 6.0,09 +0,06 } = 4 – 1,3 = 2,7 (m)

⇒ t11 = L11/vng = 2,7/60 = 0,045 (phút) = 2,7 (s)

Xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần I = f(t)

Dựa vào các khoảng thời gian tương ứng đã xác định ở phần trên ta vẽ được

đồ thị phụ tải toàn phần như sau:

Hình 1.6 Đồ thị dòng điện toàn phần của động cơ truyền động cơ truyền động máy

bào giường

Kiểm nghiệm động cơ theo điều kiện phát nóng và quá tải về momen

a Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng

Idt = =

= 110,5 (A) < 151 (A) = Idm

⇒ Động cơ đã chọn đạt yêu cầu về phát nóng

Điều kiện quá tải momen:

Mdm ≥

+ Mdm :momen định mức của động cơ

+ Mmax : momen làm việc cực đại

+ λ = 2÷ 4 hệ số quá tải cho phép của động cơ

Có nhiều phương án truyền động chính máy bào giường: hệ truyền động F-Đ (máy phát – động cơ), hệ truyền động CL-Đ (hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ),

hệ truyền động T-Đ (hệ truyền động thyristor-động cơ)… Lựa chọn phương án truyền đông thyristor động cơ bởi vì:

Ưu điểm:

+ Hệ thống sử dụng các phần tử bán dẫn nên có độ tác động nhanh nhạy, hệ

số khuếch đại lớn, khả năng điều chỉnh trơn chu trong dải rộng D = (100÷1000) + Hệ thống làm việc làm việc khá ổn định, không gây ồn, gọn nhẹ nên có thể giảm kích thước hình học của máy

+ Vì hệ thống chủ yếu chỉ sử dụng các linh kiện điện tử nên tiêu tốn công suất rất nhỏ, giá thành hệ thống thấp

Nhược điểm:

+ Khả năng làm việc ổn định ở phụ tải nhỏ khá hạn chế

+ Hệ số cosφ nói chung của hệ thống thấp (0,6÷0,65)

+ Khi hệ thống truyền động có công suất lớn, dòng điện không sin gây ra tổn hao phụ trong hệ thống và ảnh hưởng đáng kể đến điện áp lưới

+ Hệ thống sử dụng khâu phản hồi tốc độ, lấy từ máy phát tốc (FT) để nâng cao tính ổn định tốc độ của động cơ và cả hệ thống

2.3 L a ch n s đ n i dây c a m ch l c ự ọ ơ ồ ố ủ ạ ự

Để cung cấp nguồn 1 chiều cho phần ứng động cơ một chiều kích từ độc lập,

ta phải sử dụng một mạch chỉnh lưu để biến đổi năng lượng dòng điện xoay chiều

có sẵn thành năng lượng dòng điện 1 chiều Thực tế có rất nhiều phương án có thể

sử dụng được, tuy nhiên để có một mạch chỉnh lưu phù hợp với yêu cầu thiết kế ta

cần xét một cách tổng quan về các sơ đồ chỉnh lưu Với yêu cầu thay đổi được điện

áp đặt vào phần ứng động cơ thì các bộ chỉnh lưu điốt không thể làm thay đổi điện

áp ra nên ta chỉ xét các mạch chỉnh lưu điều khiển

2.4 Ch nh l u c u 3 pha ỉ ư ầ

2.4.1 Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu 3 pha

Hình 2.2 Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha

Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng gồm có 6 triristor chia thành 2 nhóm:

- Nhóm katốt chung gồm 3 triristor: T1,T3,T5

- Nhóm anốt chung gồm 3 triristor: T2,T4,T6

+ Điện áp các pha thứ cấp MBA có phương trình:

Giả thiết T5, T6 đang cho dòng chảy qua:

+ Khi θ = θ1 = + xung điều khiển mở T1 Thyristor này mở vì Ua > 0 Sự mở của T1 làm cho T5 bị khoá lại một cách tự nhiên vì U2a > U2c Lúc này T6 và T1 cho dòng đi qua Điện áp ra trên tải: Ud = Uab = U2a – U2b

+ Khi θ = θ2 = + cho xung điều khiển mở T2 Thyristor này mở vì T6 dẫn dòng nó đặt U2b lên catốt T2 mà U2b > U2c Sự mở của T2 làm cho T6 khoá lại một cách tự nhiên vì U2b > U2c

Các xung điều khiển lệch nhau π/3 được lần lượt đưa đến các cực điều khiển của các thyristor theo thứ tự 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1, Trong mỗi nhóm, khi 1 thyristor mởthì nó sẽ khoá ngay thyristor trước nó, như trong bảng sau:

Bảng 2.1: Các thời điểm mở khóa của thyristor

- Dòng điện chảy qua các van: Iv = Id/3

- Công suất của máy biến áp: Sba = 1,05.Pd

2.4.3 Đồ thị điện áp và dòng điện:

Hình 2.3 Đồ thị điện áp và dòng điện chỉnh lưu cầu 3 pha

2.4.4 Ưu điểm

+ Điện áp ra đập mạch nhỏ do vậy mà chất lượng điện áp tốt

+ Hiệu suất sử dụng máy biến áp tốt do dòng điện chạy trong van đối xứng.+ Điện áp ngược trên van là lớn nhưng do Udo= 2,34U2 , nó có thể được sử dụng với điện áp khá cao

2.4.5 Nhược điểm

+ Cần phải mở đồng thời hai van theo đúng thứ tự pha nên rất phức tạp

+ Sụt áp trong mạch van gấp đôi sơ đồ hình tia nên cũng không phù hợp với cấp điện áp ra tải dưới 10 V.

+ Nó gây khó khăn khi chế tạo vận hành và sửa chữa

⇒ Kết luận: Từ yêu cầu thiết kế về chất lượng điện áp một chiều tốt để có thể cung cấp cho phần ứng động cơ điện một chiều kích từ độc lập, đảm bảo phù hợp yêu cầu công nghệ máy bào giường, nên em chọn sử dụng mạch chỉnh lưu dùng sơ đồ cầu 3 pha điều khiển đối xứng là hợp lý hơn cả

2.5 L a ch n ph ự ọ ươ ng án đ o chi u ả ề

2.5.1 Khái quát chung

Quá trình đảo chiều chuyển động bàn máy cũng có rất nhiều phương pháp, nhưng chung quy có 2 phương phá :

+ Đảo chiều quay động cơ nhờ đảo chiều dòng kích từ

+ Đảo chiều quay động cơ nhờ đảo chiều dòng phần ứng

Tuy nhiên sử dụng phương pháp đảo chiều dòng kích từ có nhiều hạn chế,

do cuộn cảm có hệ số tự cảm lớn (quán tính từ lớn) nên làm tăng thời gian đảo chiều, không thoả mãn cho truyền động máy bào giường Vì vậy ta chỉ xét quá trình đảo chiều động cơ bằng đảo chiều dòng phần ứng

2.5.2 Các phương án đảo chiều quay động cơ

Với hệ truyền động T -Đ để đảo chiều dòng phần ứng động cơ có hai cách:+ Đảo chiều nhờ các tiếp điểm công tắc tơ đặt trên mạch phần ứng

+ Đảo chiều quay nhờ hai BBĐ thyristor mắc song song ngược

a Đảo chiều dòng điện phần ứng bằng cách dùng công tắc tơ

Sơ đồ truyền động:

Hình 2.4 Sơ đồ truyền động đảo chiều động cơ bằng công tắc tơ

Trên sơ đồ: Cuộn kích từ CKĐ được cấp nguồn bởi một bộ chỉnh lưu CL2

Bộ chỉnh lưu CL1 tạo ra dòng điện một chiều có chiều không đổi ở phía đầu

ra, trước khi đưa vào phần ứng động cơ, người ta bố trí các tiếp điểm công tắc tơ T

và N sao cho khi điều khiển các công tắc tơ này đóng tiếp điểm thì đảo được chiều dòng điện phần ứng, dẫn đến đảo được chiều quay động cơ

Phương pháp này chỉ sử dụng cho các truyền động công suất nhỏ vì dòng hồquang phát ra giữa các tiếp điểm lớn Mặt khác do quán tính cơ điện của các khí cụlớn nên tần số đảo chiều không cao, không phù hợp cho bàn máy bào giường

b Đảo chiều dòng điện phần ứng bởi hai bộ chỉnh lưu cầu thyristor

mắc song song ngược

Phương pháp này vì sử dụng các khí cụ không tiếp điểm nên quá trình đảo chiều êm, diễn ra nhanh, nhưng đòi hỏi mạch lực phức tạp hơn Quá trình đảo chiều còn phụ thuộc vào việc lựa chọn phương pháp điều khiển, đó là phương phápđiều khiển chung hay riêng:

+ Phương pháp điều khiển chung: Tại một thời điểm cả 2 BBĐ nhận được

xung mở, nhưng chỉ có một BBĐ cấp dòng cho nghịch lưu, còn BBĐ kia làm việc ở chế độ chờ Phương pháp này có các đặc tính cơ của hệ thống ở chế độ động

và chế độ tĩnh rất tốt Nhưng nó lại làm xuất hiện dòng cân bằng tiêu tán năng lượng vô ích và luôn tồn tại do đó cần phải có cuộn kháng san bằng để làm giảm dòng cân bằng Với sơ đồ hình cầu 3 pha mắc song song ngược thì cần phải có 4 cuộn kháng san bằng Phương pháp này điều khiển phức tạp

+ Phương pháp điều khiển riêng: Khi điều khiển riêng 2 BBĐ làm việc

riêng rẽ nhau Tại một thời điểm chỉ phát xung điều khiển vào1 BBĐ còn bộ kia bị khoá do không có xung điều khiển Phương pháp này, đặc tính đảo chiều của nó không tốt bằng phương pháp điều khiển chung, do có một khoảng thời gian trễ để dòng qua bộ van đang làm việc giảm về = 0 thì mới cho bộ van thứ hai mở Tuy nhiên nó lại có ưu điểm hơn là làm việc an toàn vì không có dòng cân bằng chạy qua giữa các BBĐ và hệ thống điều khiển đỡ phức tạp hơn

⇒ Từ hai phương pháp điều khiển trên, do đặc điểm và yêu cầu công nghệ của máy bào giường, thấy rằng phương pháp đảo chiều quay động cơ nhờ đảo chiều dòng phần ứng bởi hai bộ chỉnh lưu cầu thyristor mắc song song ngược là phù hợp nhất nên em lựa chọn phương pháp này vàsử dụng phương pháp điều khiển chung để điều khiển các bộ chỉnh lưu Thyristor

2.6 Thi t k m ch đ ng l c truy n đ ng máy bào gi ế ế ạ ộ ự ề ộ ườ ng

2.6.1 Giới thiệu sơ đồ

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực máy bào giường

2.6.2 Nguyên lý làm việc của mạch động lực

+ Để khởi động, đóng ATM cấp điện cho BA, ấn nút khởi động, công tắc tơ

K đóng cấp điệncho các BBĐ thyristor cấp nguồn cho phần ứng động cơ và bộ chỉnh lưu điốt cấp nguồn cho cuộn kích từ động cơ CKĐ Ta đồng thời cấp xung điều khiển cho BBĐ1 và BBĐ2, nhưng khi BBĐ1 làm việc thì BBĐ2 ở trạng thái chờ và ngược lại) Động cơ Đ được cấp nguồn, quay kéo theo máy phát tốc (FT) quay đưa tín hiệu phản hồi âm tốc độ về mạch điều khiển để ổn định tốc độ

+ Khi muốn dừng ấn nút dừng ở mạch khống chế cắt nguồn, K mở tiếp điểm, động cơ mất điện, mạch điện thực hiện hãm tái sinh tra năng lượng về

lưới,động cơ dừng

+ Hoạt động của các BBĐ:

-Hai bộ biến đổi BBĐ, BBĐ2 là hai bộ chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng mắc song song ngược Mỗi bộ đều có hai nhóm thyristo là nhóm anốt chung và nhóm katốt chung Mối nhóm van cùng tên của 2 BBĐ đều có các van ở vị trí giống nhau, việc khống chế 2 BBĐ theo nguyên tắc điều khiển chung Do đó khi xét các BBĐ này ta chỉ xét hoạt động của 1 bộ, còn bộ kia hoàn toàn tương tự

-Hoạt động của mỗi BBĐ chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng như đã nêu ở

chương trước

2.7 Tính ch n thi t b trong m ch đ ng l c ọ ế ị ạ ộ ự

2.7.1 Thông số cơ bản của động cơ

- Dòng điện định mức cuộn dây phần ứng của động cơ

Iưdm = = = 162,7 (A)

- Điện trở phần ứng của động cơ: Rư = 0,07 (Ω)

- Điện cảm mạch phần ứng của động cơ (công thức Umanxki – Lindvit)

Lư = = 0,25 = 1,614 (mH)

Với γ = 0,25 là hệ số lấy cho động cơ một chiều có cuộn bù

2.7.2 Chọn Thyristor