Trạng bị điện - P2

Hệ truyền động điện là một tập hợp các thiết bị như: thiết bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị điện tử, phục vụ cho việc biến đổi năng lượng điện - cơ cũng như gia công truyền tín hi

Chương 1: Những yêu cầu cơ bản đối với hệ thống tự

động hoá quá trình cơ Điện

I Khái niệm chung:

Máy cắt gọt kim loại theo số lượng và chủng loại chiếm vị trí hàng đầu trong tất cả các máy công nghiệp

Máy cắt gọt kim loại: dùng để gia công các chi tiết kim loại bằng cách cắt (lấy) đi các lớp kim loại thừa, để sau khi gia công có kích thước, hình dáng gần đúng yêu cầu (gia công thô) hoặc thoả 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 (gia công

II Phân loại máy cắt kim loại:

Máy cắt gọt kim loại gồm nhiều chủng loại và rất

đa dạng trong từng nhóm máy, nhưng có thể phân loại chúng dựa theo các đặc điểm sau:

1 Theo đặc điểm quá trình công nghệ:

Đặc trưng bởi phương pháp gia công trên máy, dạng dao cắt, đặc tính chuyển động vv các máy cắt gọt kim loại được chia thành các nhóm máy sau :

Máy tiện Máy khoan và doa Máy mài

2.Theo đặc điểm của quá trình sản suất có thể chia thành các nhóm máy sau :

- Máy vạn năng: là các máy có thể thực hiện đư

ợc một số phương pháp gia công khác nhau trên cùng một máy: như tiện, khoan, bào vv để gia công các chi tiết khác nhau về hình dáng và kích thước

- Máy chuyên dùng: là các máy dùng để gia công các chi tiết có cùng hình dáng nhưng khác nhau về kích thước

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

3 Theo kích thước và khối lượng chi tiết gia công trên máy có thể chia thành các nhóm máy sau:

- Các máy bình thường có thể gia công các chi tiết có khối lượng tới 10.103 kg

- Các máy cỡ lớn có thể gia công các chi tiết có khối lượng tới 30.103 kg

- Các máy cỡ nặng có thể gia công các chi tiết có khối lượng tới 100.103 kg

- Các máy siêu nặng có thể gia công các chi tiết có khối lượng lớn hơn 100.103 kg

4 Theo độ chính xác gia công có thể chia thành các nhóm máy sau:

- Máy có độ chính xác bình thường

- Máy có độ chính xác cao

- Máy có độ chính xác rất cao

III Các chuyển động và các dạng gia công điển hình trên các máy cắt gọt kim loại

Trên các máy cắt gọt kim loại có hai loại chuyển

động : Chuyển động cơ bản và chuyển động phụ

Chuyển động cơ bản là sự di chuyển tương đối của dao cắt so với phôi để thực hiện quá trình cắt gọt Chuyển động cơ bản được chia thành hai dạng chuyển động: Chuyển động chính và chuyển động ăn dao

Chuyển động chính (chuyển động làm việc) là chuyển động thực hiện quá trình cắt gọt kim loại.

Chuyển động ăn dao là chuyển động xê dịch của dao hoặc của phôi (tuỳ thuộc vào từng loại máy) để tạo ra lớp phoi mới

Chuyển động chính và chuyển động ăn dao: có thể là chuyển động quay hoặc chuyển động tịnh tiến dao cắt hoặc của phôi

Chuyển động phụ: là chuyển không liên quan trực tiếp đến quá trình cắt gọt, chúng cần thiết khi chuẩn bị gia công, nâng cao hiệu suất và chất lượng gia công, hiệu chỉnh máy …

Ví dụ như : di chuyển nhanh bàn dao hoặc phôi (trong máy tiện), nới- siết xà trên trụ (trong máy khoan ), nâng hạ xà dao (trong máy bào giường) bơm dầu của

hệ thống bôi trơn, bơm nước làm mát, …

IV Điều chỉnh tốc độ trong máy cắt gọt kim loại:

Trong MCGKL để đảm bảo chất lượng gia công, yêu cầu tốc độ cắt phải thay đổi Để thực hiện các chế

độ cắt khác nhau khi đường kính chi tiết gia công thay

đổi đảm bảo quá trình công nghệ tối ưu, cần phải điều chỉnh tốc độ truyền động chính và truyền động ăn dao

Điều chỉnh tốc độ trong máy cắt gọt kim loại có thể thực hiện bằng 3 phương pháp:

Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp cơ thuần tuý:

là phương pháp điều chỉnh tốc độ có cấp với sự thay

đổi tỷ số truyền của hộp tốc độ Việc thay đổi tỷ số truyền có thể thực hiện bằng tay hoặc từ xa bằng khớp

ly hợp điện từ, hệ thống thuỷ lực hoặc khí nén

Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp cơ- điện: cũng

là phương pháp điều chỉnh tốc độ có cấp với sự thay

đổi tốc độ động cơ và thay đổi tỷ số truyền của hộp tốc

độ

Động cơ điện dùng trong phương pháp này là động cơ không đồng bộ roto lồng sóc hai hoặc ba cấp tốc độ

Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điện thuần tuý: là phương pháp thay đổi tốc độ máy chỉ bằng phư

ơng pháp thay đổi tốc độ của động cơ điện Động cơ truyền động dùng trong trường hợp này có thể là động cơ một chiều hoặc động cơ không đồng bộ kết hợp với các bộ biến đổi Phương pháp này có ưu điểm hơn so với 2 phương pháp trên:

- Điều chỉnh tốc độ đơn giản

- Độ trơn điều chỉnh cao hơn

- Kết cấu cơ khí của máy đơn giản hơn

Nhược điểm: Sơ đồ điều khiển phức tạp

nmax: thường được giới hạn bởi độ bền cơ học của

phần quay của máy điện Với động cơ một chiều

nmax còn bị giới hạn bởi điều kiện chuyển mạch ở cổ góp Do vậy với các máy điện thông dụng thì

nmax ≤ ( 2 ữ 3 ) nđm

nmin : bị chặn bởi yêu cầu khắc phục mô men quá tải

cho phép, độ chính xác điều chỉnh hoặc tính chất

đặc thù của từng hệ

Khi D càng lớn khả năng chọn vùng làm việc tối ưu

càng thuận lợi

b Độ trơn điều chỉnh : Là tỷ số giữa hai lượng ra

liên tiếp kề nhau:

Chú ý : Riêng với hệ truyền động điện khi lựa chọn

phương án điều chỉnh tốc độ thoả mãn các yêu cầu trên còn cần phải có đặc tính điều chỉnh của

động cơ trùng với đặc tính cơ của máy sản xuất

Chương 2: Trang bị điện TĐH cho –

nhóm máy tiện

ξ2.1 Giới thiệu chung và phân loại

máy tiện

•Chức năng, công dụng của máy tiện :

Máy tiện là một loại máy cắt gọt kim loại Các chi tiết sau khi gia công trên máy tiện có hình dáng gần

đúng yêu cầu ( gia công thô ) hoặc thoả mãn phần nào yêu cầu về độ chính xác của kích thước và độ bóng bề mặt

Trên máy tiện có thể thực hiện nhiều nguyên công tiện :

Tiện trụ ngoài

Tiện trụ trong

Tiện côn

Tiện định hình …

Ngoài ra nếu sử dụng các dụng cụ cắt khác như mũi khoan, doa thì còn có thể thực hiện một số …nguyên công khác như khoan, doa, tiện ren, taro ren …

2 Phân loại máy tiện :

Nhóm máy tiện có thể phân loại theo những đặc

điểm sau :

a Theo công dụng :

+ Máy tiện vạn năng :

Máy tiện chuyên trách

Máy tiện ren

Máy tiện mặt đầu

+ Máy tiện chuyên dùng : Thực hiện một nguyên công nào đó

c Theo mức độ phức tạp của hệ thống điện :

Đơn giản : Dùng động cơ KĐB với 1 12 cấp tốc

độ cho TĐ chính

Trung bình : Dùng động cơ KĐB nhiều cấp tốc độ hoặc động cơ một chiều điều chỉnh mạch hở

Phức tạp : Điều chỉnh và ổn định tốc độ với chỉ tiêu chất lượng cao, dùng động cơ một chiều

3 Đặc điểm các chuyển động trên máy tiện và yêu cầu trang bị điện cho các hệ truyền động

a Các chuyển động trên máy tiện gồm hai nhóm cơ bản :

b Yêu cầu TBĐ cho các TĐ cơ bản trên máy tiện

* Truyền động chính :

TĐ chính cần phải đảo chiều quay để đảm bảo quay chi tiết theo cả hai chiều ở chế độ xác lập hệ thống TĐ điện phải đảm bảo độ cứng đặc tính cơ trong phạm vi điều chỉnh tốc ddộ với sai số tính nhỏ hơn 10% khi phụ tải thay đổi từ không đến định mức Quá trình khởi động, hãm yêu cầu phải trơn, tránh va đập trong bộ truyền

ở những máy tiện công suất nhỏ và rất nhỏ thì thông thường hệ thống TĐ chính không yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điện, hoặc nếu có thì chỉ yêu cầu điều chỉnh có cấp và trong phạm vi hẹp Do đó thường sử dụng động cơ KĐB 3 pha roto lồng sóc một hoặc nhiều cấp tốc độ điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp thay đổi số đôi cực từ động cơ.

Với các máy công suất lớn và máy tiện đứng dùng

để gia công chi tiết có đường kính lớn để đảm bảo tốc

độ cắt tối ưu và không đổi khi đường kính chi tiết thay

đổi thì thường đặc tính điều chỉnh của TĐ gồm hai vùng như hình vẽ :

P,M Mc =const

Pc =const

n

Yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp

điện với giải điều chỉnh tương đối rộng và điều chỉnh vô cấp Vì vậy với TĐ chính cho các máy này thường

sử dụng động cơ điện một chiều kích từ độc lập điều chỉnh tốc độ theo hai vùng :

+ Vùng 1 : Từ n1 – n2 : điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp phần ứng động cơ : M = cost

+ Vùng 2 : từ n2 – n3 : điều chỉnh bằng cách giảm từ thông động cơ

b.Truyền động ăn dao

Truyền động ăn dao yêu cầu đảo chiều quay để đảm bảo

ăn dao theo hai chiều đảo chiều bàn dao có thể thực hiện bằng

đảo chiều động cơ điện hoặc dùng khớp ly hợp điện từ Phạm vi

điều chỉnh tốc độ của truyền động ăn dao thường là D = ( 50 –

300 )/1 với độ trơn điều chỉnh ϕ = 1,06 – 1,21 và Mc = const

ở chế độ tĩnh sai lệch tĩnh yêu cầu ≤ 5% , động cơ khởi động

và hãm êm Tốc độ di chuyển bàn dao cần liên hệ với tốc độ quay chi tiết để đảm bảo giữ nguyên lượng ăn dao.

ở các máy tiện cỡ nhỏ TĐ ăn dao được thực hiện từ động cơ TĐ chính Máy cỡ lớn thì được thực hiện bởi động cơ riêng KĐMĐ - động cơ một chiều hoặc chỉnh lưu có điều khiển -

động cơ

c Truyền động phụ : Thường dùng động cơ KĐB

b.Truyền động ăn dao

Truyền động ăn dao yêu cầu đảo chiều quay để

đảm bảo ăn dao theo hai chiều đảo chiều bàn dao có thể thực hiện bằng đảo chiều động cơ điện hoặc dùng khớp ly hợp điện từ Phạm vi điều chỉnh tốc độ của truyền động ăn dao thường là D = ( 50 – 300 )/1 với

độ trơn điều chỉnh ϕ = 1,06 – 1,21 và Mc = const

ở chế độ tĩnh sai lệch tĩnh yêu cầu ≤ 5% , động cơ khởi động và hãm êm Tốc độ di chuyển bàn dao cần liên hệ với tốc độ quay chi tiết để đảm bảo giữ nguyên lượng ăn dao

Truyền động ăn dao được thực hiện từ động cơ chính, các truyền động phụ sử dụng động cơ lồng sóc.

•Mạch phần ứng :

Đ: là động cơ một chiều kích từ độc lập có nhiệm

vụ biến điện năng thành cơ năng để thực hiện chuyển

động chính (chuyển động quay chi tiết)

Bộ chỉnh lưu được nối trực tiếp vào lưới không thông qua MBA do đó người ta nối vào mỗi pha một điện kháng lõi không khí CK ( các điện kháng này có tác dụng hạn chế dòng ngắn mạch khi chuyển mạch giữa các van, hạn chế dòng ngắn mạch và tốc độ tăng dòng anốt chỉnh lưu )

Rf1 , Rf2 : là 2 cấp điện trở phụ mắc nối tiếp với mạch phần ứng động cơ, có tác dụng hạn chế dòng điện khi khởi động

- Quá trình khởi động động cơ được chia thành hai giai đoạn :

+ Giai đoạn 1 : từ n =0 → n = ncb sử dụng điện trở phụ trong mạch phần ứng, khống chế khởi động một cách tự động theo nguyên tắc tốc độ

+ Giai đoạn 2 : từ n= ncb → tốc độ làm việc : sử dụng phương pháp rung giảm từ thông theo nguyên tắc dòng điện

- Để đảo chiều quay của động cơ tiến hành đảo chiều điện áp phần ứng nhờ cặp tiếp điểm thuận ngư

ợc T, N

- Hãm dừng động cơ : Hãm động năng, khống chế quá trình hãm theo nguyên tắc tốc độ

•Mạch kích từ :

Cuộn kích từ động cơ được cung cấp nguồn bởi BBĐ cầu một pha bán điều khiển gồm hai Tiristor T1 ,T2 và hai đi ốt Dk1 , Dk2

Mạch phát xung điều khiển theo nguyên tắc pha

đứng gồm hai kênh điều khiển riêng biệt

2BA: là máy biến áp có 4 cuộn thứ cấp,

2 cuộn nối với chỉnhh lưu CL1, CL2 tạo ra điện áp một chiều làm nguồn nuôi

2 cuộn thứ cấp để lấy tín hiệu đồng bộ hoá

Tr : tranzitor để tổng hợp, so sánh, tạo xung, và khuếch đại công suất xung

BAX: để truyền xung để đưa đến cực điều khiển của các Tiristor Máy biến xung có 3 cuộn dây trong đó cuộn W3 lấy tín hiệu phản hồi dương để tăng tốc độ chuyển mạch của Tr, cuộn phản hồi W3 đặc biệt phát huy tác dụng trong khoảng Uđk ≈ Uđb

* Xét nguyên lý làm việc của một kênh tạo xung :

2 Nguyên lý hoạt động của hệ

Điện áp điều khiển : Uđk = Ucđ + Uo - γn

Trong đó : Ucđ : điện áp chủ đạo

-Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch ph¸t xung :

u

udk udb

udkT

Điện áp đặt lên tiếp giáp E – B của Tr là:

UEB = Uđb – Uđk ( chưa kể tới điện áp phản hồi từ cuộn W3)

Đến thời điểm ν1 và có xu hướng lớn hơn , UEB > 0 , Tr được phân cực thuận → Tr bắt đầu

mở, xuất hiện dòng cực góp chảy qua sơ cấp BAX, trên hai cuộn thứ cấp W2, W3 xuất hiện các sức điện

động cảm ứng với thế + ở đầu cực tính có dấu (*), sức điện động của cuộn W3 đặt thuận lên tiếp giáp

phát gốc của Tr làm cho Tr nhanh chóng chuyển sang mở bão hoà Trên cuộn W2 xuất hiện xung ra đư

a tới cực điều khiển mở Tiristor

dk

db U

ktdm do

Đến thời điểm ν2 Uđb giảm xuống bằng Uđk và sau đó nhỏ hơn , UEB < 0, Tr khoá lại, sức điện động tự cảm trên cuộn W1 xuất hiện khi Tr khoá được triệt tiêu bởi đi ốt D2 .

Mạch điện được thiết kế để sao cho Φ ban đầu khi khởi động động cơ có giá trị bằng 0,7 Φđm

Giai đoạn đầu khởi động thì Ucđ=0 do đó cần đưa vào mạch kích từ điện áp Uo để sau cho khi Ucđ = 0 , γn

= 0 thì Uđk =U0 tương ứng bộ chỉnh lưu làm việc với góc điều khiển α0 với

b.Quá trình khởi động động cơ :

Động cơ chỉ có thể khởi động và làm việc bình thường được khi :

Các bánh răng trong hộp tốc độ đã ăn khớp hoàn toàn

Đã đặt tay gạt hộp tốc độ

Hệ thống dầu bôi trơn hoạt động bình thường

Nhiệt độ các van động lực thấp hơn trị số cho phép Máy đã được kẹp chặt

Dòng điện mạch kích từ đủ lớn để cho rơ le từ trường RTT tác động

Giả sử khởi động theo chiều thuận ta ấn nút MT ( trong mạch khống chế ), T tác động mạch phần ứng

động cơ được cấp điện và bắt đầu khởi động

Ban đầu sức từ động ( hay từ lực) của rơ le 1 RG bằng không , rơ le 1 RG chưa tác động nên công tắc tơ 1G chưa tác động → tiếp điểm 1G chưa kín →

2 RG chưa có điện → 2G chưa có điện nên động cơ

được khởi động với toàn bộ điện trở phụ trong mạch

từ thông động cơ lúc này có giá trị Φ = 0,7 Φđm nên mô men khởi động không lớn lắm tránh được va đập trong bộ truyền cơ khí

R I

E

F D + u u

=

2 2

2 . .W

Rg

R I

Sức từ động tổng của 1RG là :

Chọn :

Thì ta có:

Khi tốc độ tăng → γn tăng làm cho Uđk = U0 - γn giảm → α giảm →Ukt tăng →Φ tăng dần từ giá trị

2 2

1 1

Rg

R I

E F

F

2 2

1 1

Rg

=

n Rg

W

C W

1

φ

=

=

Khi tốc độ tăng đến giá trị tính toán n1 thì sức từ

động tổng F của rơ le 1RG đạt tới giá trị tác động,

1RG tác động sẽ cấp nguồn điện áp cho1G , 1G tác

động ngắn mạch điện trở phụ Rf1 đưa động cơ lên khởi động trên đặc tính có điện trở phụ Rf2 đồng thời khi 1G có điện 2RG được nối vào mạch phần ứng Sức từ động tổng của cuộn 2RG cũng xác định tương

tự trên

Tốc độ động cơ tiếp tục tăng cho tới khi đạt giá trị n2 thì 2 RG tác động → 2G tác động ngắn mạch điện trở Rf2 đưa động cơ lên gia tốc trên đặc tính tự nhiên

Khi tốc độ đạt đến giá trị n3 , rơ le RΦ tác động đóng mạch điện áp chủ đạo, điện áp điều khiển Uđk tăng lên , song nhờ có tụ C3 mà điện áp trên biến trở không tăng

đột ngột , góc mở α tăng lên và động cơ tiếp tục tăng tốc lên đến tốc độ tương ứng với giá trị từ thông đã

đặt

Ce Φ1.n«®1 + I­®m R­ = U®m

Giả sử vì một lý do nào đó Mc tăng :

→tốc độ động cơ giảm →γn giảm →

→Ucđ= ( Ucđ + U0 - γn) tăng → α tăng làm cho Uktgiảm → Φ giảm → n tăng

Như vậy phản hồi âm tốc độ đã giúp cho hệ có

đặc tính tự động ổn định tốc độ khi tải thay đổi trong phạm vi cho phép

Trong trường hợp MC giảm quá trình xảy ra hoàn toàn tương tự → Φ tăng → n giảm

0 <

M

M dg d c ω