do an trang bi dienmay doa 2620a

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINHKHOA ĐIỆN

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌCĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH CỦA MÁY DOA

NGANG 2620A DÙNG HỆ THỐNG T-Đ

Giảng viên hướng dẫn hướng dẫn: VŨ ANH TUẤN

Sinh viên thực hiện: Trần Văn Viên

Nội dung đồ án môn học trang bị điện:

1. Giới thiệu về máy doa ngang 2620A

2. đánh giá phương án truyền động cũ và phương án thay thế

3. Thiết kế mạch lực hệ truyền động

4. Thiết kế hệ thống điều khiển mở van

5. xây dưng đặc tính tĩnh của hệ truyền động

6. Xét tính ổn định và hiệu chỉnh hệ thống

7. Thuyết minh sơ đồ nguyên lý hệ truyền động

Ngày giao đề tài : Ngày 17 tháng 04 năm 2010

Ngày hoàn thành đề tài : ngày 16 tháng 05 năm 2010

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH KHOA ĐIỆN

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay trong công cuộc công nghiệp hoá đất nước, yêu cầu tự động hoá

trong máy sản 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 xuất cao và chi phí vận hành ít nhất nhưng đảm bảo tính kinh tế.

Trong quá trình thực hiện làm đồ án bản thân được sự hướng dẫn tận tình của

thầy giáo đã tạo điều kiện cho tôi được hoàn thành 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, tôi rất mong được sự chỉ bảo của các Thầy Cô giáo để đồ án của tôi được hoàn

thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Vinh, ngày: 26/05/2010

Sinh viên thực hiện:

Trần Văn Viên

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN 1


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRANG BỊ ĐIỆN

Tên đề tài: Thiết kế hệ thống truyền động ăn dao của máy doa ngang 2620A

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MÁY DOA NGANG 2620A

1. Đặc điểm công nghệ :

Máy doa ngang 2620A là loại máy doa vạn năng dùng để gia công lỗ đã khoan

hoặc khoét mà kích thước giữa các tâm lỗ yêu cầu độ chính xác tuyệt đối cao từ cấp 9

đến cấp 7 và ra = 6,3 ÷ 1,25μm. Với dao doa có chất lượng tốt, chọn chế độ cắt và để

lượng dư phù hợp, doa có thể đạt độ chính xác cấp 6. Doa đạt độ cứng vững cao, lưỡi

cắt thường bố trí không đối xứng nên khắc phục được độ rumg động.

Ngoài ra còn thực hiện một số nguyên công phụ khác như: khoan, phay bằng

dao phay mặt đầu, gia công ren....

Khi thực hiện các nguyên công trên máy doa thì sản phẩm đạt độ chính xác và

độ bóng rất cao.

Chuyển động chính trên máy doa là chuyển động quay của dao doa, còn

chuyển động ăn dao có thể là:

- Chuyển động ngang của bàn giá chi tiết gia công

- Giá dao hướng kính lắp trên mâm cặp thực hiện chạy hướng kính để xén mặt Sk

- Chuyển động di chuyển dọc trục của trục chính mang đầu dao

- Chuyển động phụ là: Chuyển động theo chiều thẳng đứng của ụ dao và Các động cơ

truyền động bơm dầu của hệ thống bôi trơn và động cơ bơm nước làm mát.

Đặc tính cơ của máy doa yêu cầu phải tuyệt đối cao với độ ổn định tốc độ phải

<10%. Hệ thông 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 và làm việc tự động.

2. Yêu cầu đối với truyền động điện và trang bị điện của máy doa ngang 2620A.

*Truyền động chính:

Là truyền động quay của mâm cặp chi tiết cần gia công. Yêu cầu động cơ

mang dao doa phải đảo chiều quay đảm bảo nhẹ nhàng. Phạm vi điều chỉnh tốc độ



yêu cầu D=130:1, với độ bằng phẳng điều chỉnh =1,26. Hệ truyền động trục chính

cần phải hãm dừng nhanh.

Hiện nay hệ truyền động trục chính của máy doa ngang 2620A thường dùng hệ

truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hai cấp tốc độ tam

giác- sao kép. Ở những máy doa cỡ nặng có thể sự dụng động cơ 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 được mô men ở vùng tốc độ thấp bằng phương pháp điều chỉnh

tốc độ hai vùng.

3.Truyền động ăn dao.

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ của truyền động ăn dao yêu cầu D=1500:1. Lượng ăn

dược điều chỉnh trong phạm vi 2mm/ph ÷ 600mm/ph. Khi di chuyển nhanh, có thể

đạt 2,5m/ph ÷ 3m/ph. Lượng ăn dao(mm/ph) ở những máy cỡ nặng yêu cầu được giữ

không đổi

- Đặc tính cơ tuyệt đối cứng với độ ổn định tốc độ <10%. Hệ thống truyền động ăn

dao yêu cầu độ tác động nhanh rất cao, dừng chính xác, đảm bảo liên độngvới hệ

truyền động trục chính trong chế độ máy làm việc tự động.

- Trong máy doa ngang hệ truyền động ăn dao là hệ truyền động một chiều T-Đ. Hệ

đảm bảo dải điều chỉnh tốc độ rộng D=1500:1, độ bằng phẳng trong điều chỉnh tốc độ

φ 1, đặc tính cơ tuyệt đối cứng

CHƯƠNG II: ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG CŨ VÀ PHƯƠNG

ÁN THAY THẾ .

I . Khái niệm chung :

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẻ của khoa học kỹ thuật, các máy sản xuất ngày

một đa dạng dẩn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp và đòi hỏi sự chính

xác và tin cậy cao. Một hệ thống truyền động không những phải đảm bảo được yêu

cầu công nghệ, mà còn phải ổn định. Tuỳ theo loại máy công tác mà có những yêu

cầu khác nhau, rất cần thiết cho giữ ổn định tốc độ, mô men với độ chính xác nào đó

trước sự biến động về tải và các thông số nguồn. Do đó bộ biến đổi năng lượng điện

xoay chiều thành một chiều đã và đang được sử dụng rộng rải.



Bộ biến đổi này có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau để tạo ra như hệ thống máy

phát, khuyếch đại từ, hệ thống van. Chúng được điều khiển theo những nguyên tắc

khác nhau với những ưu điểm khác nhau. Do đó để có được một phương án phù hợp

Sơ đồ nguyên lý :

-Động cơ Đ truyền động cho máy sản xuất, máy sản xuất được cấp điện phần

ứng từ máy phát F. Động cơ sơ cấp kéo máy phát F và động cơ một chiều KĐB ĐK,

động cơ ĐK củng kéo máy phát tự kích từ K để cấp điện kích từ cho động cơ Đ và

máy phát F.

Biến trở RKK dùng để điều chỉnh dòng điện kích từ của máy phát tự kích từ F. Nghĩa

là để điều chỉnh điện áp phát ra cấp cho các cuộn kích từ máy phát KTF và cuộn dây

động cơ KT Đ. Biến trở RKF dùng để điều chỉnh dòng kích từ máy phát F, do đó

điện áp phát ra của máy phát F đặt vào phần ứng động cơ Đ. Biến trở RK Đ dùng để

điều chỉnh dòng kích từ động cơ, do đó thay đổi tốc độ động cơ nhờ thay đổi từ

thông.

Phương trình đặc tính cơ của động cơ của động cơ Đ.

d

uu

d k

RI

k

U

.

Với U =UF – R .I hay u

d

uEuD

d

Ik

RR

k

FE.

.



Từ phương trình đặc tính cơ của hệ F

- Đ ta có họ đặc tính cơ của hệ là

những đường thẳng song song nằm ở

cả bốn góc phần t của mặt phẳng tọa

độ với đặc tính cứng

* Đánh giá chất lượng của hệ thống :

- Ưu điểm :

+ Phạm vi điều chỉnh dể dàng và lớn,

+ Có khả năng điều chỉnh rất bằng phẳng,

+ Tổn hao khi mở máy, đảo chiều quay và khi điều chỉnh tốc độ bé, vì quá trình này

được thực hiện trên mặt kích từ.

+ Có thể đảo chiều động cơ một cách dể dàng.

+ Có khả năng quá tải cao.

+ Đặc tính quá độ tốt, thời gian quá độ ngắn.

+ Điện áp đầu ra của máy phát bằng phẳng có lợi cho động cơ.

+ Có khả năng giử cho đặc tính cơ của động cơ cao và không đổi trong quá trình làm

việc.

- Nhược điểm :

+ Hệ thống sử dụng nhiều máy điện quay cho nên gây ồn, kết cấu cơ khí cồng kềnh

chiếm nhiều diện tích

+ Tổng công suất đặt lớn.

+ Vốn đầu tư ban đầu lớn.

+ Máy điện một chiều thường có từ dư lớn, đặc tính từ hóa có trể nên khó điều chỉnh

sâu tốc độ.

II. Hệ truyền động tiristo - Động cơ :



Sơ đồ gồm :

- FT : Máy phát tốc dùng để phản hồi âm tốc độ phần ứng của động cơ.

- BBĐ : Bộ biến đổi dùng tiristor biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều

cấp cho động cơ.

- Đ : Động cơ một chiều kích từ độc lập kéo máy sản xuất.

- TH - KĐ : Khâu tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu.

- UCd : tín hiệu đặt vào.

- .n : tín hiệu phản hồi âm tốc độ.

* Nguyên lý làm việc của hệ thống :

Giả thiết ban đầu hệ thống đã được đóng vào lới điện với điện áp thích hợp , lúc này

động cơ vẩn chưa làm việc. Khi đặt vào hệ thống một điện áp ứng với một tốc độ nào

đó của động cơ thông qua khâu tổng hợp khuyếch đại và mạch phát xung (FX) sẻ

xuất hiện các xung đưa tới cực điều khiển của các van bộ biến đổi. Nên lúc này các

van đó đang đặt điện áp thuận thì van đó sẻ mở. Đầu ra của BBĐ có điện áp UCd đặt

lên phần ứng của động cơ dẩn đến động cơ quay, tốc độ của nó ứng với UCd ban đầu.

Trong quá trình làm việc, nếu một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độ động cơ giảm

thì ta thấy :

Uđk = Ucd - .n , nên khi n giảm i Uđk tăng i giảm iUđ tăng in tăng tới điểm làm việc

yêu cầu. Khi n tăng quá mức cho phép thì quá trình xẩy ra ngược lại, chính là qua

trính ổn định tốc độ.

* Họ đặc tính của hệ thống

Sức điện động của BBĐ

Eb = Ebm . cos = Ub (Ub = U đầu ra của bộ biến đổi ).

Eb = Kđk = Ucđ . Kb (Uđ - .n) = ar cos.bm

dbdk

E

nUKK ).(.

Phương trình đặc tính cơ của hệ thống :

dd

ub

dd

dbdk

dd

ub

dd

d

K

RR

K

nUKK

K

RR

K

U

..

).(.

.

u

bdk

ub

bdk

dbdk IKK

RR

KK

UKK

..1..1

..

Họ đặc tính cơ của hệ thống nh hình vẽ :



* Đánh giá chất lượng của hệ thống :

- Ưu điểm :

+ Tác động nhanh không gây ồn và dể tự động hóa do các van bán dẩn có hệ số

khuyếch đại công suất cao.

+ Công suất tổn hao nhỏ, kích thước và trọng lượng nhỏ. Giá thành hạ dể bảo dưởng sửa chữa.

- Nhược điểm :

+ Mạch điều khiển phức tạp, điện áp chỉnh lưu có biểu đồ đập mạch cao, gây

đến tổn thất phụ đáng kể trong động cơ và hệ thống.

+ Chuyển đổi làm việc khó khăn hơn do đường đặc tính nằm trong ở mặt phẳng

tọa độ.

+ Trong thành phần của hệ biến đổi có máy biến áp nên hệ số cos thấp.

+ Do vai trò chỉ dẩn dòng một chiều nên việc chuyển đổi chế độ làm việc khó

khăn đối với các hệ thống đảo chiều.

Do có vùng làm việc gián đoạn của đặc tính nên không phù hợp truyền động

động cơ tải nhỏ.

* Các sơ đồ nối dây của bộ chỉnh lưu có điều khiển

Trong kỹ thuật điện hiện nay có nhiều trường hợp phải sử dụng nguồn điện

áp một chiều có trị số thay đổi được để cung cấp cho các phụ tải khác nhau tuỳ

thuộc mục đích sử dụng. Các nguồn điện áp một chiều nhà máy phát điện một

chiều, các bộ biến đổi tĩnh (Khuyếch đại từ) có khá nhiều nhược điểm, trong đó có

nhược điểm cơ bản là tổn thất riêng khá lớn. Cùng với sự phát triển của kỹ thuật

bán dẫn và vi mạch điện tử thì việc sử dụng các bộ chỉnh lưu bán dẫn có điều

khiển ngày càng được phổ biến và có nhiều ưu việt.



* Sơ đồ nối dây hình tia:

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL - Đ hình tia 3 pha và sơ đồ thay thế

* Sơ đồ hình cầu:

Đặc điểm của sơ đồ chỉnh lưu cầu:

- Số van chỉnh lưu bằng 2 lần số pha của điện áp nguồn cung cấp, trong đó có m van

có katôt nối chung (các van 1, 3, 5) tạo thành cực dương của điện áp nguồn ; m van

có anôt chung ( 2, 4, 6) tạo thành cực âm của điện áp chỉnh lưu

- Mỗi pha của điện áp nguồn nối với 2 van, 1 ở nhóm anôt chung, 1 ở nhóm katôt

chung.

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL- Đ hình cầu 3 pha và sơ đồ thay thế.



* Nguyên lý làm việc của BBĐ xoay chiều - một chiều

- Sơ đồ tia:

Xét sơ đồ tia 3 pha katôt nối chung. Để một Thyristor mở cần có 2 điều kiện

+ Điện áp Anôt - Katôt phải dương ( UA > 0)

+ Có tín hiệu điều khiển đặt vào điện cực điều khiển và Katôt của van

Do đặc điểm vừa nêu mà trong sơ đồ tia 3 pha

các van chỉ mở trong một giới hạn nhất định.

Ví dụ: ở pha A, trong khoảng wt = 0 uA>0.

Tuy nhiên ở các khoảng wt = 0 /6 uC > uA

và wt = 5 /6 ub > uA

Như vậy van T1 nối vào pha A chỉ có thể mở

trong khoảng wt = /6 5 /6. Trong khoảng

này nếu tín hiệu đến cực điều khiển của T1 thì T1

mở. Tương tự với T2 và T3.

Thời điểm 0 = wt = /6 đợc gọi là thời điểm mở tự nhiên của sơ đồ chỉnh lưu 3

pha. Nếu truyền tín hiệu mở van chậm hơn thời điểm mở tự nhiên một góc độ điện thì

khoảng dẫn dòng cuả van sẽ thay đổi (nhỏ hơn 2 /3) dẫn đến trị số trung bình của

điện áp chỉnh lưu sẽ giảm đi. Khi góc mở càng lớn thì Ud càng nhỏ

- Sơ đồ cầu: Từ kết cấu của sơ đồ chỉnh lưu cầu ta có nhận xét: Để có dòng qua phụ

tải thì trong sơ đồ phải có ít nhất 2 van cùng thông, một ở nhóm anôt chung, một ở

nhóm katôt chung. Vậy với giả thiết là sơ đồ làm việc ở chế độ dòng liên tục và bỏ

qua quá trình chuyển mạch thì khi bộ chỉnh lưu cầu m pha làm việc, ở một thời điểm

bất kỳ trong sơ đồ luôn có 2 van có thể dẫn dòng khi có xung điều khiển: Van ở

nhóm katôt chung nối với pha có điện áp dương nhất và van ở nhóm anôt chung nối

với pha có điện áp âm nhất. Thời điểm mở tự nhiên của sơ đồ cầu cũng được xác định

như đối với sơ đồ tia có số pha tương ứng:



Để điều khiển điện áp chỉnh lưu trên phụ tải một chiều ta thay đổi thời điểm đưa

xung điều khiển đến các cực điều khiển của các van, làm thay đổi khoảng dẫn dòng

của van làm điện áp trung bình của chỉnh lưu thay đổi.

Đặc điểm của các sơ đồ hình tia là ngoài các thời gian chuyển mạch các van ứng với (là khoảng thời gian khi một van nào đó đang ngừng làm việc và van tiếp sau đang

bắt đầu làm việc )dòng điện phụ tải id bằng dòng điện trong van đang mở. Do đó dòng

điện trong mạch phụ tải được xác định bởi sức điện động pha làm việc của máy biến

áp , còn độ sụt áp trong bộ biến đổi thì được xác định bởi độ sụt áp trên pha đó .

ở sơ đò cầu, bên ngoài chu kỳ chuyển mạch vẩn có hai van làm việc đồng thời .Dòng

điện phụ tải chảy liên tiếp qua hai van và hai pha của máy biến áp dưới tác dụng của

hiệu số sức điện động của các van tương ứng, nghỉa là dưới tác dụng của sức điện

động dây. Sau một chu kỳ biến thiên của điện áp xoay chiều cả sáu van của bộ biến

đổi đều tham gia làm việc.

trị số trung bình của sức điện động chỉnh lưu Ed ở trạng thái dòng điện liên tục được

xác định như sau : Ed = Eđmcos

Trong đó Eđm là trị số cực đại của sức điện động chỉnh lưu ứng với trường hợp 0

Với sơ đồ 3 pha hình tia trị số cực đại của sức điện động chỉnh lưu là :

Eđm1 =1,17E2f .Với sơ đồ cầu là Eđm2 =2,34E2f

Trong đó E2f là trị số hiệu dụng của s.đ.đ pha thứ cấp máy biến áp

Kết luận : Để phù hợp với yêu cầu của đề tài thì ta chọn bộ chỉnh lưu cầu 3 pha.

c, Dòng điện chỉnh lưu trên phụ tải một chiều:

Do điện áp chỉnh lưu lặp đi lặp lại 2m (hoặc m) lần trong một chu kỳ của điện áp

nguồn nên ở chế độ xác lập thì dòng qua tải cũng lặp đi lặp lại như vậy (tuỳ thuộc sơ

đồ chỉnh lu là tia hay cầu, số pha chẵn hay lẻ). Như vậy chỉ cần biết dòng và áp trên

tải trong khoảng thời gian là 1/m chu kỳ hay là tương đương góc độ điện 2 / q

( q=2m hoặc q = m). Để xác định dòng và áp trên tải ta dựa vào sơ đồ thay thế của

chỉnh lưu trong một khoảng thời gian làm việc của một van.

Hình 2.7 : Sơ đồ thay thế của chỉnh lưu trong khoảng thời gian làm việc của van.



- U: tổng đại số điện áp nguồn xoay chiều tác động trong mạch vòng nối với các van

đang dẫn dòng trong sơ đồ ở thời gian đang xét.

- Nếu là sơ đồ tia thì chỉ có 1 van mở, u = uf.

- Nếu là sơ đồ cầu thì có 2 van ở 2 pha khác nhau cùng làm việc, u = ud.

- Nếu chọn mốc thời gian xét t = 0 là thời điểm bắt đầu mở một van trong sơ đồ thì :

u = Um.sin(wt + )

+ Um - Biên độ điện áp nguồn (pha hoặc dây)

+ góc pha đầu, được xác định: = / 2 - / q +

- T đặc trưng cho van đang dẫn dòng, ở sơ đồ tia là 1 van, sơ đồ cầu là 2 van nối tiếp

nhau, bỏ qua sụt áp trên van

- Ed, Rd, Ld là các phần tử của phụ tải

- Ud, Id - dòng và áp trên tải.

Phương trình cân bằng điện áp từ sơ đồ thay thế:

dmd

ddd EtUdt

diLiR )sin(.. (2-5)

Giải phương trình này ta nhận được biểu thức của dòng điện chỉnh lưu:

])(1

)sin(1[]

)(1

)sin(1[

2

/

20

arctgt

Iearctg

Iii mt

md (2-6)

Tuỳ thuộc đặc tính phụ tải, dạng sơ đồ, giá trị góc điều khiển mà có thể có các chế độ

làm việc khác nhau:

- Nếu trong toàn bộ thời gian làm việc id >0 ta có chế độ dòng tải liên tục

- Nếu trong một chu kỳ làm việc mà dòng tải có q khoảng bằng không và q khoảng

khác không ( q = m nếu là sơ đồ tia, q = 2m nếu là sơ đồ cầu ) ta có chế độ dòng tải

gián đoạn.

- Chế độ giới hạn giữa 2 chế độ nêu trên được gọi là chế độ dòng biên liên tục.

d, Đảo chiều trong hệ thống T - Đ :

Do tính chất dẫn dòng theo một chiều của chỉnh lưu và để phù hợp với truyền động

có công suất đã chọn ta dùng phương án đảo chiều trong hệ T- Đ là dùng 2 bộ biến

đổi .Một bộ biến đổi làm việc ở chế độ thuận,một bộ thuận làm việc ở chế độ quay

ngược.Để điều khiển các bộ biến đổi ta dùng phương pháp điều khiển chung.Đây là

phương pháp được dùng phổ biến trongh các truyền động đảo chiều tần số lớn mà

còn giảm số lượng thiết bị.



Sơ đồ nguyên lý của hệ T- Đ dùng 2 bộ biến đổi nối song song ngược điều khiển

chung:

Hình vẽ 2.8 : Sơ đồ nguyên lý T- Đ dùng 2 bộ biến đổi.

Trong sơ đồ biến đổi dùng hai bộ biến đổi có 1 hệ phát xung điều khiển chung đồng

thời phát xung đến 2 bộ biến đổi .Trong đó một bộ làm việc ở chế độ chỉnh lưu và

một bộ làm việc ở chế độ nghịch lưu chờ.

Phương án này làm giảm số lượng thiết bị và tăng tần số đảo chiều .Tuy nhiên ở

chế độ dòng gián đoạn hoặc ở chế độ chuyển đổi làm việc giữa hai bộ biến đổi thì

xuất hiện dòng không cân bằng nên người ta nối thêm các cuộn kháng cân bằng

trong mạch.

III. Chọn phương án truyền động :

Qua quá trình phân tích hai hệ thông F - Đ và T- Đ ta thấy chúng có những ưu điểm

nhựơc điểm nhất định. Cả hai hệ thống đều đáp ứng được yêu cầu công nghệ đặt ra.

Nhưng xét về chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật thì mổi hệ thống đạt được những đặc điểm

khác nhau. Cụ thể ta thấy hệ F - Đ dể điều chỉnh tốc độ, chuyển đổi trạng thái hoạt

động linh hoạt vì đặc tính hệ thống năm đều bốn góc phần t. Với hệ thống F - Đ khi

lắp đặt chiếm diện tích lớn, cồng kềnh nhưng hiệu suất lại không cao. Khi làm việc

lại gây ồn ào, rung động mạnh, công lắp đặt lớn, vốn đằu tư cao.

Trong giai đoạn CNH – HĐH ngày nay với xu thế chung hướng tới mục tiêu yêu cầu

tối ưu nhất đảm bảo tính khoa học, gọn nhẹ không gây ồn, ít ảnh hưởng đến môi trư-

ờng xung quanh. Với hệ truyền động F - Đ mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng còn

nhiều hạn chế chưa đáp ứng được yêu cầu CNH – HĐH hiện nay.


BBD2

CB1 CB2

CB4 CB3

3 pha 3 pha

Hệ thống FX

BBD1


Ngày nay với nền công nghiệp hiện đại người ta đang dần tiến hành thay thế hệ thống

truyền động F - Đ bằng các hệ truyền động khác. Với hệ truyền động T - Đ có hệ số

khuyếch đại lớn, dể tự động hoá do tác động nhanh chính xác, công suất tổn hao nhỏ.

Kích thước nhỏ và gọn nhẹ.

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẻ của khoa học công nghệ xu hướng tự động hoá

các hệ thống tự động, gia công chính xác, nên điều khiển hệ thống được thực hiện

bằng cách lắp ghép hệ thống với các bộ điều khiển tự động như PLC, vi xử lý.

Nhìn chung hệ thống T - Đ đáp ứng được yêu cầu đặt ra. Với những ưu điểm và

những đặc điểm phù hợp cách truyền động.Vậy em chọn phương án truyền động T -

Đ.

Bởi vì hệ T-Đ có chế độ tác động nhanh và dễ tự động hoá , phù hợp với yêu cầu của

sự phát triển khoa học kỹ thuật đó là tối ưu hoá, tự động hoá gia công chi tiết chính

xác, độ tin cậy cao giảm được sức lao động và tăng năng xuất, kích thươc cơ khí gọn

nên phần cơ khí của máy gọn tạo nên tính thẩm mỹ của hệ thống.

Vì kinh tế vốn đầu t và chi phí vận hành thấp hơn nhiều so với hệ truyền động F-Đ.

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG

Muốn xây dựng sơ đồ mạch động lực phải chọn được sơ đồ chỉnh lưu để làm bộ biến

đổi cho mạch, như đã biết ở phần II, hệ T-Đ có tác động nhanh, sđđ Eđ của bộ biến

đổi. Khi biến đổi từ 0 đến 2

, trị số Eđ biến thiên từ Eđm đến 0. Rõ ràng là các đặc

tính cơ và đặc tính tốc độ của truyền động điện là một họ các đường thẳng song song

với nhau. Các đường thẳng đó cắt trục tung tại những điểm tương ứng với các tốc độ

không tải lý tưởng

' 0 =dm

vdm

K

UE

cos

Đặc tính cơ và đặc tính tốc độ của truyền động điện khi bộ biến đổi là việc ở trạng

thái động điện gián đoạn không thể biểu diễn bằng giải tích được.

Trường hợp bộ biến đổi là việc ở trạng thái dòng điện liên tục, nếu biến đổi góc thông

van thì tốc độ không tải lý tưởng giả định 0' biến đổi trong một phạm vi rộng.

Nếu 20

thì 0' =0 và động cơ làm việc ở trạng thái hãm động năng. Khi 2

,

0'0 , hệ thống truyền động điện sẽ làm việc ở trạng thái hãm tái sinh. Khi đó, năng

lượng do máy điện một chiều sinh ra sẽ được bộ biến đổi van biến thành năng lượng

điện xoay chiều để truyền vào lưới cung cấp. Khi này, bộ biến đổi van làm việc ở



trạng thái nghịch lưu với đặc điểm sau: dòng điện trong mạch của nguồn xoay chiều

chảy dưới tác dụng của s.đ.đ. E của động cơ. trong phần lớn khoảng dẫn của van,

dòng điện này chảy ngược chiều sđđ của các cuộn dây máy biến áp.

Để không xảy ra hiện tượng ‘‘đột biến nghịch lưu’’ với dòng điện trong mạch lớn

gấp nhiều lần so với lúc làm việc bình thường, dễ gây hỏng trong bộ biến đổi, mà

trước hết là gây nguy hiểm cho các van, ta phải hạn chế góc thông van:

)(max

Trong đó: là khoảng thời gian để phục hồi tính chất ngắt của van.

Trong đó: là khoảng thời gian để phục hồi tính chất ngắt của van.

Khi tần số lưới là 50Hz, góc phục hồi tính chất ngắt của van ion bằng khoảng 120.

Đối với Tiaristo, thời gian phục hồi tính chất ngắt không quá 150 s , tương ứng với

3 .

Thường thường, khi phân tích hoạt động của bộ biến đổi ở trạng thái nghịch lưu,

người ta sử dụng khái niệm ‘‘ góc thông trước’’ của van .

Tương ứng để loại trừ hiện tượng’’đột biến nghịch lưu’’ ta có điều kiện hạn chế sau:

min .

Trong thực tế ở các hệ thống truyền động, van, người ta áp dụng ba phương pháp

biến đổi chiều mômen động cơ sau:

1 Biến đổi chiều từ thông động cơ khi chiều dòng điện phần ứng không đổi

(hình 3.1).

(3.1) (3.2) (3.3)



2 Biến đổi cực tính điện áp phần ứng nhờ các công tắc chuyển đổi (bộ đảo

chiều) (hình 3.2).

3.Biến đổi cực tính điện áp phần ứng nhờ bộ biến đổi van hai nhóm (hình

3.3).

Khi áp dụng hai phương pháp đầu, động cơ được xung cấp từ bộ điều khiển

đơn (bộ biến đổi một nhóm). Tuy nhiên, khi đó rất khó thực hiện chuyển đổi từ

trạng thái động cơ sang trạng thái hãm với chiều quay không đổi. Sơ đồ đầu là rẻ

nhất và đơn giản nhất, song có nhược điểm là thời hạn đảo chiều lớn, bằng khoảng

(0,5 - 2,5)s ,( do hằng số thời gian của cuộn dây kích từ động cơ không lớn). Sơ đồ

thứ hai tuy có thời hạn đảo chiều nhỏ hơn nhưng van không thể dưới 0,1s vì trong

quá trình đảo chiều, phải đảm bảo thứ tự tác động nhất định trong hệ thống điều

khiển truyền động điện.

Đối với các hệ thống truyền động yêu cầu đảo chiều nhanh và cần có trạng thái động

cơ hay trạng thái hãm trong cùng một chiều quay của động cơ, người ta sử dụng các

sơ đồ có hai nhóm van (bộ biến đổi kép). Mỗi nhóm dẫn dòng điện theo một chiều

nên bộ biến đổi có khả năng dẫn điện theo cả hai chiều. Bộ biến đổi như vậy có thể

được nối theo nhiều sơ đồ khác nhau. Có 2 bộ chỉnh lưu điều khiển là sơ đồ đấu chéo

và sơ đồ song song ngược. Về mặt nguyên lý thì sơ đồ đấu chéo hoặc sơ đồ song

song ngược hoạt động tương tự như nhau. Khi BBĐ này làm việc thì BBĐ kia nghỉ,

khi đổi chế độ của BBĐ thì dòng điện qua tải được đổi chiều. Thực tế người ta hay sử

dụng sơ đồ đấu song song ngược với các phương pháp điều khiển khác nhau. Trong

sơ đồ song song ngược, cả hai nhóm van đều đựơc cung cấp từ một nhóm dây cuốn

thứ cấp của máy biến áp.

Khi hệ thống truyền động điện làm việc ở trạng thái động cơ, một nhóm van, ví

dụ 1V, làm việc ở trạng thái chỉnh lưu còn nhóm kia 2V bị khoá hoặc chuẩn bị làm

việc ở trạng thái nghịch lưu. Trong trường hợp thứ hai, để loại trừ hiện tượng truyền

năng lượng do 1V biến đổi vào lưới qua 2V ta phải bảo đảm Eđ2> Eđ1. Nếu 2V làm

việc ở trạng thái chỉnh lưu, thì 1V phải được khoá hoặc chuẩn bị làm việc ở chế độ

nghịch lưu. Khi đó, tương ứng với trường hợp trên, ta có Ed1 Ed2: Như vậy nói



chung Edn1 Edc2 , trong đó Edn1 , Edc2 – s.đ.đ của các nhóm van bộ biến đổi làm việc ở

trạng thái nghịch lưu và chỉnh lưu.

Khi hệ thống truyền động điện làm việc ở trạng thái hảm tái sinh, một nhóm van

làm việc ở trạng thái nghịc lưu, còn nhóm van kia bị khoá hoặc chuẩn bị làm việc

ở chế độ chỉnh lưu. Trường hợp này cũng phải đảm bảo quan hệ Edn1 Edc2

Trạng thái làm việc của bộ biến đổi van đảo chiều phụ thuộc rất nhiều vào phương

thức điều khiển cả hai nhóm van . Khi điều khiển chung, tín hiệu điền khiển được

đưa vào cả hai nhóm van sao cho đảm bảo được Edn1 Edc2 . Trường hợp này cần

hạn chế dòng điện cân bằng chạy giữa hai nhóm van dưới tác dụng của các trị số

tức thời của s.đ.đ các nhóm van. Do đó trong mạch của bộ biến đổi người ta nối

các cuộn kháng cân bằng CB1 – CB4, như hình vẽ.

Hình 3.4 : Sơ đồ nối song song ngượccủa hệ thống CL - Đ có đảo chiều quay.

Để loại trừ dòng điện cân bằng người ta sử dụng phương pháp điều khiển riêng

các nhóm van của bộ biến đổi . Khi đó các tín hiệu điều khiển (xung) chỉ được đưa

vào nhóm van đang làm việc, còn ở nhóm van kia (nhóm không làm việc tại thời

điểm dang xét ) không có xung điều khiển nên nó bị ngắt. để thay đổi trạng thái làm

việc của bộ biến đổi người ta dùng một thiết bị biến đổi đặc biệt để ban đầu làm mất

xung điều khiển trên nhóm van đang làm việc, rồi sau đó một khoảng thời gian ngắn

(5 - 10 s) đưa xung điều khiển lên nhóm van thứ hai.



Ta có sơ đồ mạch lực như sau :

Hình 3.5 : Sơ đồ mạch lực của hệ truyền động.

Trong sơ đồ gồm có:- Máy biến áp BA :Làm nhiệm vụ cung cấp nguồn cho mạch

- CK là cuộn kháng dùng để lọc nguồn 1 chiều gọi là cuộn kháng san bằng.

- BD là các máy biến dòng được sữ dụng để lấy tín hiệu âm dòng điện, đưa trở

lại khống chế đầu vào mạch điều khiển.



- Các bộ R-C được mắc song song với các Tiristor trong các quá trình chuyển

mạch và biến thiên dt

di

dt

du; .

- Đ là động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập, dùng để truyền động cho hệ thống.

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN

I . KHÁI QUÁT CHUNG

Như ta đã biết, để các van của bộ chỉnh lưu có thể mở tại thời điểm mong muốn

thì ngoài điều kiện tại thời điểm đó trên van có điện áp thuận thì trên cực điều khiển

G và K của van phải có điện áp điều khiển (thường gọi là tín hiệu điều khiển). Để có

hệ thống tín hiệu điều khiển xuất hiện đúng theo yêu cầu mở van người ta sử dụng

mạch điện tạo ra các tín hiệu đó gọi là mạch điều khiển.

Điện áp điều khiển các Tiristor phải đáp ứng được các yêu cầu cần thiết về công suất,

biên độ cũng như thời gian tồn tại. Do đặc điểm của Tiristor là khi van đã mở thì việc

tồn tại tín hiệu điều khiển nữa hay không cũng không ảnh hưởng đến dòng qua van.

Vì thế hạn chế công suất của mạch phát tín hiệu điều khiển và giảm tổn thất trên vùng

cực điều khiển tạo ra các tín hiệu điều khiển Tiristor có dạng xung.

Trong hệ thống truyền động ta dùng các hệ thống phát xung điều khiển đồng bộ,

khống chế theo nguyên tắc pha đứng với sơ đồ khối như sau :

Hình 4.1: Sơ đồ khối của khâu phát xung theo nguyên tắc pha đứng.

- Khối 1 : Khối đồng bộ hóa và phát xung răng ca khối này có nhiệm vụ lấy tín

hiệu đồng bộ hóa và phát ra điện áp hình răng cưa đưa đến khối so sánh.

- Khối 2 : Khối so sánh có nhiệm vụ so sánh hai tín hiệu điện áp hình răng cưa URC

và điện áp điều khiển Uđk để phát ra xung điện áp đưa tới mạnh tạo xung.

- Khối 3: Khối tạo xung có nhiệm vụ tạo ra các xung điều khiển đa tới

U1: Điện áp lưới xoay chiều cung cấp cho bộ chỉnh lưu.

urc: điện áp tựa hình răng ca lấy từ đầu ra của khối ĐBH - FXRC



uđk: điện áp điều khiển một chiều dùng để điều khiển giá trị góc mở cực điều khiển

của Tiristor.

Nguyên lý làm việc cơ bản của mạch phát xung theo nguyên tắc pha đứng:

Điện áp cấp cho mạch động lực của BBĐ được đưa đến mạch đồng bộ hoá của

khối 1. Trên đầu ra của mạch đồng bộ hoá có điện áp hình sin cùng tần số với điện

áp nguồn cung cấp và được gọi là điện áp đồng bộ.Điện áp đồng bộ được đưa vào

mạch phát xung răng cưa để tạo ra điện áp răng cưa cùng tần số với điện áp cung cấp.

Điện áp răng cưa và điện áp điều khiển (thay đổi được trị số) đưa vào mach so

sánh sao cho cực tính của chúng ngược nhau. Tại thời điểm trị số của 2 điện áp này

bằng nhau thì đầu ra của mạch so sánh thay đổi trạng thái xuất hiện xung điện áp.

Như vậy xung điện áp có tần số xuất hiện bằng với tần số xung răng cưa bằng với

tần số nguồn cung cấp. Thay đổi trị số nguồn điều khiển sẽ làm thay đổi thời điểm

xuất hiện xung ra của mạch so sánh. Xung này có thể đưa đến cực điều khiển của

Thyristor để mở van.

Thực tế thì xung đầu ra của mạch so sánh thường không đủ độ rộng và biên độ để

mở van, do đó người ta sử dụng mạch khuyếch đại và truyền xung. Nhờ đó mà các

xung ra của mạch này đủ điều kiện mở chắc chắn các Thyristor.

Mỗi Thyristor cần có một mạch phát xung, do đó trong sơ đồ có bao nhiêu van cần

có bấy nhiêu mạch phát xung. Vấn đề là phải phối hợp sự làm việc của các mạch phát

xung này để phù hợp với quy luật mở các van ở mạch động lực.

Từ sơ đồ khối của của mạch ta có thể phân tích và thiết kế từng khối chức năng

1. Khâu đồng bộ hoá và phát xung răng cưa:

Có rất nhiều loại mạch điện để tạo ra xung răng cưa nhưng trong trường hợp này

chọn khâu đồng bộ hoá sau :

Thiết bị của mạch gồm :

- BAĐ là máy biến áp đồng bộ xoay chiều một pha gồm một cuộn dây pha sơ cấp và

hai cuộn dây pha thứ cấp có cực tính ngược nhau. Để lấy tín hiệu đồng bộ và hai

cuộn dây pha thứ cấp còn lại độc lập với hai cuộn dây trên dùng để cung cấp điện áp

nguồn nuôi cho mạch điều khiển.

- Trên mạch ra của cuộn dây thứ cấp lấy tín hiệu đồng bộ có các phần tử là mạch tạo

điện áp răng cưa, trong đó :

+ Mạch gồm Tr2, ĐZ, R4, WR là mạch ổn định dòng để nạp tụ.

+ URC là điện áp răng cưa đầu ra của sơ đồ.



+ U0 là điện áp ổn định trên điốt ổn áp DZ; ic1, ic2 là dòng điện cực góp Tr1 và Tr2

Hình 4.2 : Mạch tạo xung răng cưa

- Nguyên lý làm việc của khâu đồng bộ hóa và phát xung răng cưa :

Điện áp Ucb2 giữa cực phát ra và cực Tr2 là Ucb2 = U0 - ic2.RWR, với RWR là trị số

điện trở của biến trở WR. Do sụt áp giữa cực phát va cực gốc của một Tranzitor hầu

như không đổi nên ta xem Ucb2 = A = const, vậy ta có : ic2 = (U0- Ucb2)/RWR = 1 const

mặt khác ta lại có dòng điện qua cực góp Tr2 là không đổi.

Ta giả thiết rằng : tại t = 0 thì Uđb = 0 và bắt đầu chuyển sang chu kỳ dương, tại t

= 0 thì điện áp trên tụ C = 0.

Vậy sau thời điểm t = 0 thì Uđb > 0 nên điốt D được đặt điện áp thuận, D sẽ mở dẩn

đến có dòng điện tử cuộn thứ cấp BAĐ đi qua R2 và D, nếu bỏ qua sụt áp rất nhỏ trên

cuộn dây máy biến áp đồng bộ hóa và trên điốt D thì trên R2 được đặt điện áp bằng

toàn bộ sức điện động thứ cấp BAĐ tức là Uđb. Điện áp sụt trên R2 lúc này có thể dư-

ơng đặt vào cực phát Tr2 còn thế âm dặt vào cực gốc Tr1, do vậy mạch gốc phát

Tranzitor bị đặt điện áp ngược và Tr1 khóa và tụ được nạp điện bởi dòng cực góp Tr2

có giá trị ổn định. Điện áp trên tụ tăng dần theo quy luật UC = I.t/c đây là quy luật

tuyến tính.

Hình 4.3 : Đồ thị điện áp khâu tạo xung



Đến thời điểm t = thì Uđb = 0 và bắt đầu chuyển sang nửa chu kỳ âm. Van D bị

đặt điện áp ngược và khóa lại do vậy điện áp đồng bộ không tác động đến mạch gốc

phát của Tr1 nữa lúc này dưới tác động của nguồn cung cấp một chiều qua điện trở

định thiên R1 trong mạch định thiên trong kiểu phân áp gồm R1 và R2 mà Tr1 mở. Khi

Tr1 mở thì tụ ngừng nạp và bắt đầu phóng điện qua mạch góp phát của Tr1 và điện trở

bảo vệ Tranzitor R3. Người ta tính chọn các điện trở R1, R2 và Tr2 sao cho Tr1 mở bảo

hòa với dòng cực góp là 1.

Vậy tụ C sẻ ngừng phóng điện khi điện áp trên tụ giảm xuống bằng sụt áp bảo

hòa của Tr1 cộng với sụt áp trên R3 gây nên bởi dòng mở bảo hoà của Tr1; UR3 = iR3,

sụt áp bảo hòa trên một Tranzitor rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua, mặt khác R3 và I cũng

có giá trị rất nhỏ (1 – 5 mA) nên ta có thể bỏ qua sụt áp trên R3. nh vậy thì tụ C phóng

đến điện áp bằng không tại t = vt và do Tr1 vẩn mở nên tụ vẩn giử nguyên giá trị điện áp bằng không cho đến

thời điểm t =2 . Tại thời điểm này thì Uđb = 0 và lại bắt đầu chuyển sang dương,

điốt D lại được đặt điện áp thuận và lại mở và Tr1 lại bị khóa, do vậy tụ C lại được

nạp tương tự như khi t = 0 và sự làm việc của sơ đồ lặp lại như chu kỳ vừa xét.

Điện áp răng cưa trên đầu ra cũng chính là điện áp trên tụ C và dạng điện áp ra URC

được cho trên đồ thị điện áp. Với sơ đồ này thì biên độ điện áp răng cưa không phụ

thuộc vào biện độ điện áp đồng bộ, dạng điện áp ra đã gần giống hình răng cưa và độ

dài sườn trước(giai đoạn nạp tụ) cũng đạt đến 1800 ta sẻ sử dụng sườn này của URC.

Trong sơ đồ thì R3 là điện trở hạn chế dòng phóng của tụ C qua Tr1 mở để bảo vệ Tr1,

còn WR để điều chỉnh tiến độ điện áp răng cưa cho phù hợp với yêu cầu.

2. Khâu so sánh.

Để tạo ra một hệ thống xung xuất hiện một cách chu kỳ với chu kỳ bằng chu kỳ

điện áp răng cưa (cũng là chu kỳ nguồn cung cấp cho bộ chỉnh lưu) và điều khiển đ-

ược thời điểm xuất hiện các xung ta sử dụng mạch so sánh. Có thể thực hiện khâu so

sánh theo nhiều mạng khác nhau, ở đây ta dùng IC khuyếch đại thuật toán và cách nối

hai tín hiệu URC và Uđk theo cách tổng hợp song song sơ đồ như sau.



Hình 4.4 :Sơ đồ khâu so sánh

a, Thiết bị của mạch gồm :

- IC1 là IC khuyếch đại thuật toán có nhiệm vụ khuyếch đại và so sánh tín hiệu

URC và Uđk. URC là điện áp răng ca có chu kỳ theo điện áp thuận đặt lên các van ở

mạch động lực, còn Uđk là điện áp điều khiển.

- Điốt D2 bảo vệ đầu ra của mạch so sánh.

b, Nguyên lý làm việc :

Các điện áp răng cưa URC và điện áp điều khiển Rđk được đưa vào mạch so sánh

với cực tính khác nhau.

Cụ thể trên sơ đồ ta có URC > 0 còn Uđk < 0 , IC thuật toán làm nhiệm vụ so sánh

và tại thời điểm dkRC UU thì đầu ra khối so sánh Ura sẻ thay đổi trạng thái cụ thể :

Khi dkRC UU : Ura < 0 < 900

dkRC UU : Ura > 0 > 900

dkRC UU : Ura đổi chiều.

Như vậy điện áp của khâu so sánh là dạng xung có 2 mức bão hào dương và bão

hoà âm .các xung điện pá này được đưa tới

Quá trình này được mô tả trên giản đồ điện áp của mạch điều khiển.

Hình 4.5 :Giản đồ điện áp

3 . Khâu tạo xung.

Để đảm bảo yêu cầu về độ chính xác của thời điểm xuất hiện xung, sự đối xứng của

xung ở các kênh khác nhau... mà người ta thiết kế cho khâu so sánh làm việc với

công suất xung ra nhỏ, do đó xung ra của khâu so sánh chưa đáp ứng đủ các thông số

yêu cầu của cực điều khiển Tiristor.Để có xung có đủ các thông số yêu cầu cần thiết

ta phải thực hiện khuếch đại xung, thay đổi lại độ dài xung, trong một số trường hợp



cần phải phân chia các xung, và cuối cùng là truyền xung ra của mạch phát xung đến

cực điều khiển và katôt của Thyristor. Vì vậy mà ta phải sử dụng một số mạch điện

để thực hiện các công việc đã nêu,các mạch này thường bao gồm:

- Mạch khuyếch đại xung

- Mạch sữa xung.

- Mạch phân chia xung.

- Mạch chuyển xung đến Thyristor (thường được gọi là thiết bị đầu ra).

Toàn bộ các mạch này được ghép chung vào một khâu gọi là khâu tạo xung. tuỳ từng

trường hợp cụ thể mà có thể có đầy đủ các phần mạch riêng để thực hiện đầy đủ các

nhiệm vụ đã nêu, có trường hợp chỉ có một hoặc một số mạch nhất định nào đó

* Thiết bị của mạch bao gồm :

- R7, C1, D2, Tr2, Tr4 có nhiệm vụ sửa xung.

- Tr3, Tr4, D3, D4, BAX có nhiệm vụ khuyếch đại và truyền xung cung cấp cho cực

G của Tiristor.

* Nguyên lý làm việc của mạch tạo xung :

- Xung truyền đến cực điều khiển Tiristor dùng máy biến áp xung BAX. Máy

biến áp xung ghép giữa đầu ra của tầng khuyếch đại công suất xung với cực điều

khiển G và K của Tiristor.

- Khuyếch đại xung : dùng tầng khuyếch đại Đalinhtơn mạch khuyếch đại có hệ

số khuyếch đại là : 21 trong đó 21 , là hệ số khuyếch đại của Tr3 ,Tr4)

Sửa xung : Khi điện áp đầu ra của khâu so sánh có giá trị dương, tụ C1 sẽ nạp (D2

khoá Tr3, Tr4 mở bởi xung dương theo đường + USS R7 - C1 Tr3 Tr4 -

USS nên UC1 : UCC(+) điện áp đầu ra của khâu so sánh có giá trị âm, đi ốt D2 phân cực

thuận, Tr3 và Tr4 khóa, tụ C1 phóng điện ( + C1 ) R7 USS D2 (-C1) tụ C1

phóng nhanh về 0 và nạp lại với điện áp có cực tính ngựơc lại với hằng số thời gian = R7.C1. Do đó Tr3 và Tr4 không khóa lại ngay mà dần khóa lại tùy thuộc , quá

trình đó gọi là quá trình sửa xung.

Xuất phát từ nguyên lý hoạt động của khâu so sánh ta thấy: Khi thấy đổi trị số

điện áp điều khiển Uđk để thay đổi góc điều khiển thì độ dài của các xung ra của

khâu so sánh thay đổi. II . THIẾT KẾ MẠCH KHUYẾCH ĐẠI TRUNG GIAN

Mạch khuyếch đại trung gian gòm các khâu điện áp chủ đạo ,khâu tổng hợp tín

hiệu ,khâu phản hồi âm dòng điện và tốc độ.các khâu này đều sử dụng các vi mạch



khuyếch đại thuật toán kết hợp với các linh kiện liên quan nên tín hiệu ra là tuyến

tính so với tín hiẹu vào thông số qua hẹ số khuyếch đại

1. Mạch khuyếch đại và tạo xung ( mạch tạo điện áp chủ đạo ).

Hình 4.10 : Sơ đồ mạch điện áp chủ đạo

Khuyếch đại thuật toán OA và các điot,điện trở ding để nhận tín hiệu U0 Vào và tạo

ra điện áp chủ đạo(tín hiệu chủ đạo).

2. Khâu tổng hợp mạch vòng âm tốc độ :


R20 R2

1

C

R19

R19

R18

OA4OA3

R23 R2

2

RU

R0

OA5 FT

R24

+UC

C

+UC

C

-UCC

-UCC

-UCC

UdkN

+Ud

kT

Ucd


Hình 4.11 :Sơ đồ mạch vòng âm tốc độ

Tín hiệu phản hồi âm tốc độ được cấp từ máy phát tốc (FT) nên cùng trục với động

cơ.tín hiệu này tỷ lệ tuyến tính với tốc độ cơ.

Trong đó :

OA3 :Khâu tổng hợp và khuyếch đại.(KCO)

OA4 : Khâu tổng hợp và khuyếch đại dòng (KI)

OA5 : Dùng để lấy trạng thái theo yêu cầu Ucd điện áp chủ đạo.

Ngoài ra các công tắc hành trình còn có các điện điện cực hạn chế ,bảo vệ máy khi

bị sự cố.khuyếch đại thuật toán và các linh kiện khác nhận tín hiệu U0 vào đầu vào và

tạo ra các tín hiệu chủ đạo.

Nguyên lý hoạt động :

Giả sử bàn máy nằm ở hành trình thuận để chuẩn bị cho các quá trình làm việc .khi

bàn máy chuyển động thì các tay gạt của bàn máy sẽ gạt vào tiếp điểm số 1 để đóng

tiếp điểm k1 cho tốc độ bàn máy tăng lên U0 chuẩn bị vào dao và lần lượt tương

tự ,bàn máy sẽ gạt vào vị trí 2,3,4,5 và quay lại làm việc ở chù kỳ tiếp theo.

3. Mạch tạo nguồn nuôi :

Do trong mạch điều khiển có sử dụng khuyếch đại thuật toán (OA) nên càn có 2

nguồn nuôi ngược dấu ,cùng độ lớn để lấy điểm chung làm điểm nối mát.

Hình 4.12 : Sơ đồ tạo nguồn.

Điện áp xoay chiều được chỉnh lưu nhờ bộ chỉnh lưu cầu 3 pha,điện áp ra được giữ

ổn định nhờ 2 IC 7815 và 7915 và được lọc phẳng bởi các tụ lọc.Cuối cùng đưa ra 2

nguồn nuôi +UCC Và -UCC.Có điểm chung là 0 của máy biến áp .hai nguồn nuôI này là

2 nguồn nuôI các vi mạch và nó cũng là điện áp ngưỡng.

4. Mạch vòng dòng điện :



Trong sơ đồ :

OA 6 ,OA7 là các bộ khuyếch đại thuật tuần tự có hệ số khuyếch đại như nhau. tín

hiệu phản hồi dòng được lấy trên điện trở điều chỉnh R thông qua bộ biến dòng và bộ

chỉnh lưu cầu 3 pha .tín hiệu đó dẫn vào đầu OA6 .Sau đó vào đầu vào OA7 để so

sánh với Udk bởi 2 điot D10 và D11.

Hình 4.13 :Sơ đồ mạch vòng dòng điện

Từ những phân tích trên ta có thể tổng hợp được thành mạch điều khiển của máy

tiện như hình vẽ.

III. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN

1: Tính toán mạch động lực.

a. Các thông số cơ bản của đông cơ :

- Điện trở mạch phần ứng của đông cơ :

)074,0222

220).85,01.(5,0)1.(5,0

udm

udmu I

UR

- Điện cảm mạch phần ứng động cơ :

mHHInp

UL

dmdm

dmu 8,0)(0008,0

222.1500.2.14,3.2

60.220.25,0

....2

60..

.

b. Tính chọn Tiristor :

Tính chọn dựa vào các yếu tố cơ bản dòng tải, điều kiện toả nhiệt, điện áp làm

việc, các thông số cơ bản của van được tính như sau:

- Điện áp ngược lớn nhất mà Tiristor :



)(27,2303

.220.

.. 2max VK

UKUKU

u

dnvnvn

Trong đó : Knv= 6 , Ku =

6.3

Điện áp ngược của Tiristor cần chọn :

Unv = KdtU . Unmax = 1,8 .230,27 = 414,476 414,5 (V).

Trong đó : KdtU = 1,8 là hệ số dự trữ điện áp.

- Dòng điện làm việc của van được tính theo dòng hiệu dụng :

Ilv = Ihd = Khd .Id = )(17,1283

222

3A

I d .

Chọn điều kiện làm việc của van là cánh toả nhiệt và đầy đủ diện tích toả nhiệt.

không có quạt đối lưu không khí ,với điều kiện làm việc đó dòng điện định mức của

van cần chọn :

Idm = Ki .I lv = 3,2 . 128,17 = 410,15 (A) 410 (A)

(Ki = 3,2 là hệ số dự trữ dòng điện).

Từ thông số Unv, Idm ta chọn 12 thysistor loại T35N500BOF do mỹ sản xuất có các

tham số sau :

Điện áp ngược cực đại : Un = 500 V

Dòng điện địng mức của van : Idm = 35 A.

Đỉnh xung dòng điện : Ipik = 1100 A

Dòng điện xung điều khiển : Idk = 0,2 A

Điện áp của xung điều khiển : Udk = 1,4 V

Dòng điện rò : Ir =20 mA

Sụt áp lớn nhất của tiristor ở trạng thái dẫn là : U = 2 V

Tốc độ biến thiên điện áp : dt

dU1000V/s

Thời gian chuyển mạch : tcm = 120 s

Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép : Tmax = 125 0C

c. Tính toán máy biến áp chỉnh lưu:

Như ở phần thiết kế ta đã chọn máy biến áp có tổ nối dây Y/Y o ,ở phần này ta tính

toán các thông số cho nó. Máy biến áp được chon theo điều kiện:

+ Sđmba ≥ Stt

+ I1fđm ≥ I1dm

+ I2fđm ≥ I2dm



+ U2fdm ≥ KuKrKỏKa.Udm

Điện áp thứ cấp được chọn theo biểu thức

U2fdm ≥ KuKrKỏKa.Udm

Trong đó Uđm là điện áp định mức động cơ

Ku llà hệ số xét tới ản hưởng khả ảnh hưởng dao động trong phạm vi

cho phép của điện áp lưới. Thường lấy Ku = 1,05 → 1,1 ta chọn

Ku = 1,1

Kỏ là hệ số kể đến góc điều khiển nhỏ nhất (ỏmin ), ta chọn ỏmin = 30o

→ ỏmax = 150o → kỏ = 1/cos ỏmin = 2/ 3

Kr là hệ số xét đến sự sụt áp trên điện trở thuần của máy biến áp,

trên điện cảm của cuộn dây thứ cấp máy biến áp, do chuyển mạch, do sụt áp trên

dây nối và cuộn kháng, mà trên cá van. Kr thường đựoc chọn từ 1,15 → 1,25 ta

chong Kr = 1,15.

Ka là hệ số phụ thuộc sơ đồ chỉnh lưu.

Ka = 85,0

2

632

2

fdm

fdm

do

ïdm

U

U

U

U

Cuối cùng tat hay các gia trị cá hệ số vào ta được.

U2fđm ≥ 0,85.1,1.(2/3).1,15 = 260

chọn giá trị hiệu dụng của dòng pha thứ cấp.

để đơn giản giản ta bỏ qua giá trị dòng cân bằng khi đó ta có:

I2đm =Iđm/3 = 222/3 = 74 (A)

giá trị hiệu dụng của dòng pha sơ cấp:

3

.2.2

dmdm

ImI

Với m =U2/U1 = 260/220 = 1,18 là hệ số biến áp suy ra I1đm = 123,5 (A).

*S = ( S1 +S2)/2 = 1,345.Pd = 1,345.55 = 73,975 (Kw)

Dựa vào các số liệu đả tính đựơc ở trên ta chọn máy biến áp có số liệu sau:

U1fđm (v) U2fđm (v) Sđm (Kva) Iđm (A) I2đm (A)

220 260 75 222 74

d. Tính chọn thiết bị bảo vệ mạch động lực.



Ta biết rằng các thyistor là phần tử rất nhạy với sự biến thiên đột ngột của điện áp

hay dòng điệ, đặc trưng cho nhữn hiện tượng này là gia tốc dòng điện và điện áp di/dt

và du/dt. Các nguyên nhân gây ra những hiện tượng này bao gồm.

+ quá gia tốc dòng, áp do quá trình chuyển mạch.

+ quá gia tốc dòng, áp do cộng hưởng.

+ quá gia tốc dòng do cắt máy biến áp ở ché độ không tảI hay tảI nhỏ.

để bảo vệ an toàn cho các van trước những tác nhân trên ta ding các phần tử R, C mắc

song song với các thysitor như hình vẽ:

trị số R, C có thể tra theo các đường cong được xây dung bằng máy tính các quan hệ

Ua/Up:

G = b/ựo; H = ựo.Uk

KUC

LI

F.

với b = R/2L

L là điện cảm quy đổi của toàn bộ mạch tra đường cong ta được C = 0,3;

R = 5Ω.

2. Tính toán mạch điều khiển.

a. tính chọn khâu tạo điện pá chủ đạo.

chọn biến trở R30 = 4,7 KΩ công suet tiêu tán trên điện trở là.

)W(0478,04700

152

30RP

Chọn R30 = 4,7kΩ, 1w

b. tính chọn khâu phản hồi tốc độ.

Căn cứ vào tốc độ định mức của động cơ và sai lệch tỉnh của hệ thống ta chọn sai

lệch tỉnh của hệ thống có các thông số sau;

Kiểu Uđm (V) Iđm ( A) nđm (v/ph) Rư( Ù) m (kg)



∏.101 100 0.08 800 200 4,8

Căn cứ vào tốc độ định mức của máy phát tốc và của động cơ ta chọn bộ truyền bánh

răng có tỷ số i = 2. để truyền tốc độ từ đông cơ đến MFT.

điện trở mạch ngoài của MFT:

)(125008,0

10031

dm

dm

I

UR

điện áp phản hồi lấy ra là 12 v từ đó ta chọn 31R =47 kΩ, 2w.

Hệ số phản hồi tốc độ: khi tốc độ động cơ là định mức thì điện pá ra là 12v do đó hệ

số phản hồi tốc độ đựoc tính:

)./(004.03000

12phvv

c. tính chọn BAX.

Tỷ số biến áp xung thưòng là:

n 3:22

1 U

U

ta chọn n = 3 để đảm bảo transitor mở khi điện áp lưới dao động ta chọn U2 = 8v,

I2 = 2A, điện áp đặt lên cuộn sơ cấp BAX:

U1 = n.U2 = 3.8 = 24v

dòng sơ cấp BAX 6,03

222

n

II v

chọn vật liệu sắt từ 330 hình chữ I I I làm việc trên một phần của đặc tính từ hoá

ÄB = 0,7T , ÄH = 50A/m có khe hở

từ thẩm của lõi sét từ:

46

0

10.4,110

7,0

H

B

Vì mạch từ có khe hở nên phải tính từ thẩm trung bình sơ bộ chọn chiều dài

đường sức l = 0,1m khe hở lkh = 10-5m.

3

45

10.8,5

10.4,1

1,010

1,01

1

kh

TB

l

Thể tích lỏi sắt từ:

)(157,0

6,0.24.15,0.10.10.8,5'...... 3

2

63

220 cm

B

IUStlQV xTB

Với Q là tiết diện lỏi sắt. I’2 là dòng thứ cấp quy đổi sang sơ cấp.



Chọn v = 16,35cm3 ta sẻ chọn được các kích thước ( theo bảng II.2 điện tử công

suất).

Q = 163cm2, l = 10,03cm. a = 1,2cm, h = 3cm, c = 1,2 cm, e = 1,8 cm, H = 4,2 cm,

B = 1,6 cm, p = 7w.

Số vòng cuộn sơ cấp BAX:

16676,0.10.63,1.7,0

10.6.24

..

.W

4

4

1

KQB

tU x

W1 = 166 vòng, K = 0,76 là hệ số lấp đầy.

Số vòng cuộn thứ cấp BAX

W2 = W1/ 3 = 56 (vũng)

d. tính khâu khuyếch đại xung.

Căn cứ vào dòng sơ cấp BAX 0,6A ta chọn Tr là loại A1013 có: Pk = 9 mw, nhiệt

độ làm việc max là 150o, f = 15 MH, Uceo = 160 v, Ucb = 6v, Ik = 1A, õ = 60, Tr

làm việc ở chế độ xung.

Như vậy Ip3 = 600/60 = 10mA, Ip3 chính là IC, Tr2 do đó ta chọn Tr5,Tr6 loại

A1015 có Pk = 400 mw, f = 80 MHz Tmax = 125oC, Uce =50v, Ube = 5v,

Ic = 150mA, õ = 70.

e. tính chọn khâu điện áp động bộ.

Chọn biến áp đồng bộ là biến áp đầu Ä/ Y0; điện áp pha thứ cấp Uf2đm = 24v

Trên biến áp đồng bộ cũng đặt luôn các cuộn dây tạo địên áp nguồn nuôI cho mạch

điều khiển. Ta biết công suất mỗi BAX là 7W, có 6 BAX sử dụng công suất của

nguồn nuôI; đồng thời cũng tính đến công suất nuôi cho các khối khác như khuyếch

đại, so sánh, phản hồi… như vật sơ bộ chọn công suất của biến áp đồng bộ là

100VA. điện áp ra thứ cấp là: Uf2dm=24v. chọn các tụ lọc C1 ữ C7 là 200àF , 30V

f. tính chọn khâu tổng hợp tín hiệu



khâu tổng hợp tín hiệu cỉ có nhiệm vụ tổng hợp tín hiệu mà không yêu cầu có hệ số

khuyếch đại lớn. Sơ bộ chọn hệ số khuyếch đại của khâu =2; các giá trị điện trở sẽ

được xác định khi hiểu chỉnh xong hệ thống

g. xác định hệ số khuyếch đại của bộ biến đổi

do mạch phần ứng của động cơ có điện cảm lớn nên ta coi dòng phần ứng là dòng

liên tục.

Ud = fdmU2

23 .cos = 304,1cos

= 2

(1-

6dkU

)

Ud = 304,1cos2

(1-

6dkU

)

Từ đây ta xây dựng được quan hệ Uđ = f(Uđk) thực tế quan ệ này là phi tuyến để đơn

giản ta tuyến tính hoá đoạn đặc tín làm việc. đặc tính có dạng như hình vẽ

* hệ số khuyếch đại của bộ biến đổi KBĐ = ÄUd / Äuđk = (265,7 - 0,332 )/ (4 -

0,004) = 66,4

h. Tính chọn khâu khuyếc đại trung gian

tính chọn khâu khuyếc đại trung gian: hệ số khuyếch đại của hệ thống được tính theo

đặc tính cơ thấp nhất và sai lệch tính yêu cầu gọi Än là độ sụt tốc độ ở đặc tín cơ

thấp nhất

Än = S*. nomin

S* = (n0min - nmin )/ n0min

nomin = nmin/ (1- S* ) = nđm / (1 - S*) . D

Gọi K là hệ số khuyếch đại của hệ thống.

Ta có: K = KBĐ.KTH.KTG.KĐ .KHC



Phương trình đặc tính cơ hệ kín là:

n

KRIKUn Ddmcd

1

...

Độ sụt tốc độ Än = Iđm.R.KĐ/ (1+ n) (1)

Mặt khác Än = S* . n0min = S* .nđm / (1- S*)D (2)

Từ (1) và (2) ta cú:

)

*1

*.

..(

1

S

Sn

KRIK

dm

Ddm

Với KĐ = 7,8 ; nđm = 3000 v/ph ; S* ≤ 3% ; D = 30

R = Rưđ + Rtx + RCK + RCKcb = 1,61+ 0,33 + 0,48 + 0,48

R = 2,92 Ù

Thay các giá trị trên vào (3) ta tín được:

K ≥ 446630,5

Như vậy hệ số khuyếch đại của bộ khuyếch đại trung gian là:

KTG ≥ K/ ( KHC.KBĐ.KĐ.KTH )

Thay số vào ta có: KTG ≥ 1149,8 . Chọn KTG = 2000

Cuối cùng hệ số khuyếch đại của ệ thống là:

K = KBĐ.KTH.KTG.KĐ.KHC = 621504

l. Chọn khâu cải thiện chất lượng động

Khi khởi động tốc độ động cơ bằng không và kâu ngắt dòng chưa kịp tác động do có

quán tính lớn. Góc mở ỏ lúc này phụ thuộc vào điện áp lấy ra trên R39 tức là phụ

thuộc vào điện áp của IC6. dòng ngắt lớn hay nhỏ phụ thuộc vào việc ta chọn biến trở

này vì lúc này khâu ngắt dòng bị loại ra khỏi mạch.

Dòng dừng thường đựơc chọn: Iđ = 2 ữ 2,5Iđm = 18 ữ 22,5A. sơ bộ chọn dòng dừng là

Iđ = 18A. vì tốc độ bằng 0 nên điện áp ra bộ biến đổi sẻ rơI toàn bộ trên transitor và

điện trở mạch phần ứng, tức là Ud = RI0 + ÄU

Ud = 2,92.18 + 1,4 = 53,96 V

khi đó điện áp đièu khiển là: uđk = Ud / KBĐ = 53,96/ 66,4 = 0,81 V

điện áp đầu ra IC6 phảI là

urIC6 = HCK '

1.uđk



với K'HC = R43 2 / R43 urIC6 = 0,81/ 0,323 = 2,51 V

Ta chọn R40 = 50 KÙ ; R35 = R37 =R38 = R36 = R34 = R39 = 10 KÙ

Khi đó ta có: urIC6 = 2,516 - 2,5. u'R34

u'R34 là một phần điện áp láy trên u'R34.ta có thể viết: u'R34 = A. n

giả sử động cơ đang chạy ở tốc độ n1 mà ta giảm tốc độ lúc này điện áp đầu ra IC4

giảm từ KTG.KTH (- Ucđ + n1 xuống giá trị KTH.KTG ( - Ucđ+ n2

do tốc độ n chưa kịp giảm nên diôt D7 thông, điên áp đặt lên R34 là điện áp của IC6,

BBĐ 2 sẻ mở theo điện áp này, để động cơ hảm táI sinh được thì điên áp ra của

BBĐ2 phảI nhỏ hơn sđđ e, tức là:

2,51 - 2,5.A. .n1 < KTH.KTG n1 - Ucđ 1

2,51 - 2,5.A .n1 > KTHKTG ( .n1 - Ucđ 1 )

A > n

nUKK cdTGTH

..5,2

).(.15,2 1

để đơn giản ta chọn: A < 2,51/ (2,5 .n1)

Tốc độ n1 lớn nhất chọn bằng1600v/ph

A < 083,03000.0075,0.5,2

51,2

+khi đảo chiều từ quay thuân sang quay ngược ta củng cần hạn chế dòng điên hãm.

vì dòng điện đảo chiều thì sụt áp trên các trisitor củng đảo chiều. sơ bô chọ dòng điện

hãm bằng 22A, hãm từ tốc độ cao nhất.

Sức điện động của BBĐ ngựoc 2 đựơc tính: 1600 = (Ud - ÄU - IHR)KĐ



Ud = 139,5 V

Vì BBĐ 2 mắc ngựơc với BBĐ 1 nên: KBĐ2 = -KBĐ1 = -66,4 uđk2 = Ud / KBĐ2 = 139,5/ (-66,4) = - 2,1V

điện áp đầu ra IC6 phảI là:

urIC6 = - 2,1/ 0,323 = - 6,5V

Mặt khác ta có: urIC 6 = 2,51- 2,5A. .n

- 6,5 = 2,51 - 2,5A.0,0075.1600

A = 0,3 ( < 0,8 )

Như vậy khối cảI thiện chất lượng động sẻ làm việc thoả mản cả yêu cầu hạn chế

dòng điện hãm và yêu cầu động cơ đựoc hãm táI sinh khi giảm tốc.

urIC 6 = 2,51 - 0,005631.n khi động cơ quay thuận

urIC 6 = 2,51 + 0,00563.n khi động cơ quay ngựơc

CHƯƠNG V. XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TĨNH

1. Đặt vấn đề.

Xây dựng đặc tính tĩnh của hệ thống là xây dựng đặc tính n = f(I) hoặc n = f(M)

qua đó kiểm tra được độ sụt tốc độ tức là đánh giá được sai lệch tĩnh của hệ thống

có đựơc bảo yêu cầu đặt ra của công nghệ truyền động ăn dao của máy doa hay

không ; đồng thời cũng kiểm tra các giá trị dòng điện ngắt dòng điện dừng , hãm

xem có đãm bảo cho an toàn công nghẹ hay không. từ đó đánh giá được năng lực

quá tải của hệ thống; khả năng tác động nhanh của hệ tống cũng như độ an toàn

của hệ thống thong quá trình làm việc.

Do động cơ một chiều kích từ độc lập có n = f(I ) và n = f(m) đồng dạng nhautức

là có thể suy ra đặc tính n = f(M)từ đặc tính n =f(I) do đó ta chỉ xây dựng quan hệ

n = f(I) và gọi là đặc tính cơ của hệ thống.

Khi xây dung đặc tính tĩnh ta đưa ra cá giả thiết sau.

- độngc olư làm việc ở chế độ dài hạn.

- Hệ số khuyếch đại của bộ biến đổi là hằng số.

- điện trở phần ứng của động cơ không thay đổi trong quá trình làm việc.

- Thysitor là phần tử bán dẩn tác động nhanh kông có quán tính.

- điện cảm phần ứng của động cơ và các cuộn kháng dủ lớn để duy trì dòng điện

tải là liên tục.

2. Xây dựng đặc tính.



a. Xây Dựng đặc tính trong quá trinh làm việc.

Viết phương trình kiêchop cho động cơ ta có:

Ud = Ke n + ÄU

ÄU = 1,4 V là sụt áp trên các transitor n = (Ud - IưR - ÄU )KĐ với KĐ = 1/ Ke = 7,8

SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ THỐNG

Từ sơ đồ cấu trúc ta viết được:

n = (Ucđ - n).KTGKTHKBĐKHCKĐ - (ÄU +IưR).KĐ

K

KRIUkUn Ducd

1

).(

Trong đó:K là hệ số khuyếch đại của đại: K = 621504R là điện trở mạch phần ứng: R = 2,92 Ω+ khi: n = nmax; Iđm = 9A Ucđ = Ucđmax = 12,0029V + khihi: n = nmin ; Iđm = 9 A Ucđ = Ucđmin = 0,0153 V *điểm không tải lý tưởng: ( I = 0)

nomax 041,3000621504.0075,01

8,7.4,1621504.0029,12

(v/ph)

nomin 037,2621504.005,01

8,7.4,1621504.0153,0

(v/ph)

* điểm giớ hạn vùng làm việc, chọn Ing = 12,5 A

Ucđ = Ucđmax n = 1599, 979 v/ ph

Ucđ = Ucđmin n = 1,976 v/ph

*đánh giá chất lượng tĩnh:



S* = ( n0min - nmin ) / n0min = ( 2,037 - 2 )/ 2,037 = 0,0181 = 1,81 %

[ S*] < 3 % Như vậy sai lệch tốc độ tĩnh đãm bảo yêu cầu.

b. Xây dung đặc tính ở vùng ngắt dòng.

đặc tính khi khâu cải thiện chất lượng động chưa tham gia và khâu KĐTG chưa

bảo hoà.

điện áp điều khiển đựoc tính như sau:

udk = [2322

23)('

RR

RIIUU nguTG

TG

].K’HC

( ở đây ta bỏ qua dòng điện rẽ qua R34 vì dòng này nhỏ )

Với K'HC = R432 / R43 = 0,323

đặt R23 / ( R22 + R23 ) = ỏ uđk = [ uTG (1- ỏ) - ỏ.õ( I - Ing) ] K'HC

Từ sơ đồ khối của mạch lúc này ta viết được:

n=(Ucđ - n) KTHKTGK'HC (1- ỏ)KBĐKĐ - ỏ .õ'K'HCKBĐKĐ(I - Ing) - (ÄU + I.R) .KĐ

(1)

Điểm C có toạ độ: (12,5; 2999; 979) phảI nằm trên đường (1). Do đó ta có:

K

KIRUKU

K

KIRUKU Dcd

I

DIcd

1

).(.

.).1(1

).()1.(.

(tức là đường ngắt dòng phảI cắt đường làm việc ở toạ độ I = 12,5)

Sơ đồ cấu trúc của hệ thốngkhi khâu cải thiện chất lượng động chưa tham gia

và khâu KĐTG chưa bảo hoà.

Từ đây ta tìm đựơc: K1(1 - ỏ) = K

Với K1 = KTG.KTH.KBĐ.KĐ.K'HC(1 - ỏ)

Và K = KTH.KHC.KTG.KBĐ.KĐ

(1 - ỏ) = KHC / K'HC = 0,3/ 0,323 = 0,9285



ỏ = 0,0714

Từ đây ta chọn R22: 500/ ( 500 + R22) = 0,0714 R22 = 6,5 KÙ

Hệ số phản hồi dòng õ'sẽ được chọn khi ta xây dựng xong đường đặc tính có sự tham

gia của khâu cải thiện chất lượng động.

Đặc tính khi có sự tham gia của khâu cảI thiện chất lượng động:

Đánh giá sự tham gia của khối: để khối tác động thì điôt D7 phảI mở. Tức là:

(Ucđ - n) KTH.KTG ≥ 2,51 + 0,005631. n

+ Khi Ucđ = Ucđmax = 12,0029 V thỡ n ≤ 2999,967 v/ ph

+ Khi Ucđ = Ucđmin =0,0135 V thỡ n ≤ 1,9386 v/ ph

Ta biết rằng: điều kiện để khâu KĐTG bảo hòa là.

Ucđ - ∆n ≥ 13/ KTHKTG

Khi Ucđ = Ucđmax thỡ n ≤ 2999,953 v/ph

Khi Ucđ = Ucđmin thỡ n ≤ 1,606 v/ph

Như vvậy đặc tính tĩnh sẽ không có vùng khâu KĐTG bão hào vì trước đố khâu cải

thiện chất lượng động đả tác dụng. Sơ đồ khối lúc này là:

Sơ đồ cấu trúc của hệ thống khi khâu cảI thiện chất lượng động đã tác động.

Từ sơ đồ khối ta có:

n = (2,51 + 0,005631.n).0,323.KBĐ.KĐ - (ÄU + I.R)KĐ

n = 7056,3 - 392,9I (*)

(*) Là phương trình đường thẳng,với n = 2999,968v/ph thì I = 13,88A.

điểm toạ độ (13,88; 2999,968) phảI nằm trên đường (1) khi Ucđ = Ucđmax.

Ta có:

I

Icd

K

KU

.1

05,327'.483,16.968.2999 max

Với K1 = KTH.KTG.K'HC.KBĐ.KĐ(1- ỏ) = 621308,226

Giải phương trình trên ta được:

õ' = 1,4471



Như vậy tốc độ của vùng ngắt dòng chỉ có khssu ngắt dòng tác động là:

n = 133,3047Ucđ + 0,044 - 0,008595 I

* Đặc tính cao nhất đi qua các điểm: A (9 ;3000,041) , B (9 ; 3000) ,

C (12,5 ; 2999,979) , E (13,88 ; 2999,968) , F (18 ; 0) .

*Đặc tính thấp nhất đi qua các điểm: D (0 ; 2,037) G (12,5 ; 1,976) ,

H (17,95 ; 1,9836) , K (18 ; 0).

Đặc tính tĩnh của hệ thống.

CHƯƠNG VI. XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG.

1. Mục đích và ý nghĩa.

Trong quá trình làm việc của hệ thống truyền động điện tự động, do nhiễu loạn hoặc

do nhiều nguyên nhân khác mà hên thống mất tính ổn định. tính ổn định của hệ

thống.tính ổn đinh là tính hệ thống có thể trở lại trang tháI ban đầu khi nhiễu loạn



mất đI sau một khoảng thời gian nào đó hoặc khả năng xác lập trạng tháI ổn định mới

khi sai lệch đầu vào thay đỏi.

Xét ổn định cho hệ thống là xem hệ thống có ổn địmh hay không dựa vào các tiêu

chuẩn ổn địmh .từ đo ta tiến hành hiệu chỉnh hệ thốngđẻ hệ thống làm việc an toàn ,

tin cậy dạt được các yêu cầu mong muốn .

Dựa vào đặc tính tĩnh của hệ thống ta they rằng các phản hồi âm dòng và âm tốc độ

luôn có xu hướng làm ổn định hệ thống. chỉ có phần đặc tính làm việc có đặc tính cơ

lớn nhất là dễ mất ổn định hơn cả. Do đó ta chỉ xét ổn định ở vùng này, trong vùng

này chỉ có âm phản hồi âm tốc độ tác dụng. Sơ đồ khối của hệ thống lúc này được

biểu diễn trên hình vẽ sau:

2. Xét tính ổn định của hệ thống.

Hàm truyền của hệ thống là:

W = BDBDHCTGTH

BDBDHCTGTH

wKKKK

wKKKK

.....1

....

.

Trong đó: WBĐ = KBĐ/ (1 + TBĐP ) là hàm truyền của bộ biến đổi. TBĐ = 1 / 2qf là hằng số thời gian của bộ biến đổi.

q là tần số xung chỉnh lưu. q = 3

f = 50 Hz là tần số lưới.

TBĐ = 1 / (2.3.50) = 3,33 . 10-3s

+ Điện cảm phần động cơ được tính:

Lư = Uđm / (P.Iđm.nđm) = 5,7.220/ (1,2.9.3000) = 0,0566 H

=5,7 là hệ số cấu tạo của động cơ.

Lư∑ =LCK + LCK1 + Lư = 125 + 200 + 56,6 = 381,6 mH



T = l∑ / R∑ = 381,6 / 2,92 = 0,13 s

TM = 0372,055,9.375

)8,7.(92,2.75,0

.55,9.375

. 2

2

2

B

t

K

RGD

WĐ = 1... 2 PTPTT

K

MEM

D

WP = KPTPTTPT

K

MEMBD .)1...).(1.( 2

= 28,466210.40510.58,49.10.58,159

62150442437 PPP

Trong đó: WĐ là hàm truyền của động cơ.

Rt là điện trở tổng: RRt

K =KTGKTHKHCKBĐKĐ là hệ số khuyếch đại của hệ thống.

TE = T

Lập bảng Raox:

159,58.10-7 405.10-4

49,58.10-4 4662,28

389,99

4662,28

Ta thấy các số hạng trong cột thứ nhất của bảng raox đều dương như vậy hệ thống đã

ổn định.

3. Hiệu chỉnh hệ thống:

Ta tiến hành hiệu chỉnh hệ thống theo đặc tính biên độ lôgarit. Muốn vậy trứơc hêt ta

đưa hệ tống về phản hồi âm một đơn vị .



W0 )1.)(1(

.2

PTPTTPT

K

MEMBD

W0 )12)(1(

.

122

12

PTPTPT

K

Với T2 = TBĐ = 3,33.10-3 s

ự2 = 1/ T2 = 300 rad/s lgự2 = 2,4771 dec

T1 = EM TT .

ự1 = 1/ T1 = 14,38 lgự1 = 1,1577 dec

20lg K = 73,37

ợ = E

M

T

T

4

từ các số liệu trên ta vẽ được đặc tính Lo là đặc tính biên độ_loga của hàm W0.

tiến hành xây dung Lm là đặc tính biên độ – lôgarit mong muốn dựa trên các

chỉ tiêc chất lượng động.

ọmax ≤ 30%

Tmax ≤ 0,3 (s)

Từ chỉ tiêu trên ọmax ≤ 30% theo giáo trình tự động điều chỉnh, tra đường cong xác

định tần số cắt ực ta có:

Tmax = c4



Với điều kiện Tmax ≤ 0,3 (s) ực = 13ð. Từ ực = 13ð kẻ đường có độ nghiêng –

20db.dec.vùng trung tầncủa Lm giới hạn bởi ự2 và ự3 = ực2/ 2 = 5,559 rad/s

lgự3 = 0,745.

Từ điểm ự3 vừa xác định trên Lm kẻ đường nghiêng-20db/dec,đường này cắt Lo tại ự4

và vùng hạ tần của Lm là ự ữ ự4.

Vùng tần số cực thấp của Lm trùng với Lo. bằng tính toán hình học ta tính được:

ự4 = 0,22 rad lgự4 = - 0,656

Từ ự2 kẻ đường nghiêng-60db/dec, vùng tần số lớn hơn ự2 là vùng cao tần của

Lm.

Qua L0 và Lm ta xác định đựơc Lhc = Lm – L0.

Từ đặc tính ta viết hàm hiệu chỉnh:

)1(

)1)(1(

)1(

1

2

132

4

PT

PTPT

PTWP

Từ đây ta đưa ra hai loại khối hiệu chỉnh như sau:

+ Khối thứ nhất là một khuyếch đại thuật toán kết hợp với tụ điện - điện trở hàm

truyền của khối hiệu chỉnh này là:

PT

PTK

u

uR

v

r

2

1

1

1

PW¦

Với: KR = R3/ R5 và T1 = R2C ; T2 = (R2 + R3)C

Loại này hiệu chỉnh cho dạng: T1 < T2:



Đặc tính biên độ – lôgarit

+ khối hiệu chỉnh thứ hai là các điện trở kết hợp với tụ điện:

PT

PTKW RP

2

1

1

1

Với KR = R4/ (R4 + R5) ; T1 = R5C1

T2 = R4R5C1/ (R4+R5)

Loại này hiệu chỉnh cho các hàm có: T1 > T2

Như vậy để tạo hàm Whc ta dùng ba khâu hiệu chỉnh, hai khâu giống nhau có dạng

khối thứ nhất thực hàm truyền:

Khối hiệu chỉnh 2



Chọn: C = 47ỡF R2 = 1,478 KÙ ; R3 = 95,2 KÙ

1

1

2

32

T

PTWhc

Chọn: C1 = 1ỡF R5 = 179,8 KÙ ; R4 = 1,086 KÙ

Trong sơ đồ nguyên lý ta tạo khâu hiệu chỉnh thứ nhất và thứ hai nhờ hai IC của khối

tổng hợp và khuyếch đại trung gian.

Sơ đồ mạch hiệu chỉnh như hình vẽ:

Sơ đồ mạch hiệu chỉnh

Khi mắc thêm khâu hiệu chỉnh thứ ba hệ số khuyếch đại của hệ thống bị giảm đi là:

8,179018,1

0186,1

43

4

RR

RKR (lần)

Do đố khâu tổng hợp và khuyếch đại trung gian phảI tính toán sao cho hệ số khuyếch

đại của hai khâu này và khâu thứ ba phảI đãm bảo:

KTG = KTHKKĐKR = 4000

Từ đây ta chọn được: R29 = 100 Ù ; R25 = 63,7 Ù.

c. Xéttính ổn định của hệ thống.

Hàm truỳen của hệ thống hở mong muốn sau khi hiệu chỉnh hệ thống là:



)1.26,0.2()1(

)1(

422

42

2

2

PTPTPT

PTKWhmm

Ta có đặc tính tần số pha – loga là:

24

24

11

2

T

Tactg

22 Tarctg

3 = arctgựT3

Từ đây ta vẽ được các đường đặc tính ự cộng các đặc tính lại ta được đường hự của

hệ

Qua đặc tính ự ta thấy: trong phạm vi Lự > 0 có một lần ự chuyển từ lớn hơn

xuống dưới đường (-ð) và một lần chuyển từ dưới đường (-ð) lên phía trên, tức là số

điểm chuyển đổi C+ = C-. vì vậy hệ kín ổn định.

Hình 5-6:đặc tính biệ độ – lôgarit (a), đặc tính pha- logarit của hệ thống sau hiệu

chỉnh.

CHƯƠNG VII: THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ TRUYỀN ĐỘNG.

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

2C34

20lgK

-40db/dec

-20db/dec

-60db/dec

0

46


I - GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ

Hệ thống TBĐ điều khiển động cơ truyền động chính máy tiện thoả mản các yêu

cầu sau:

- Khởi động cơ theo cả hai chiều

- Dừng động cơ

- Tự động ổn định tốc độ và hạn chế dòng điện phụ tải.

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ tốt. D = 15.

1 - Mạch động lực

- Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

- Máy biến áp cung cấp nguồn cho bộ chỉnh lưu.

- Aptomat bảo vệ và cắt điện cho mạch.

- Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển cung cấp nguồn 1 chiều cho động cơ

gồm 2 bộ mắc song song và ngược nhau

- Các cuộn cân bằng dòng điện CB1, CB2, CB3, CB4 .

- Máy phát tốc FT để tạo ra khâu phản hồi âm tốc độ.

- Các mạch R – C bảo vệ quá tải áp cho Tiristor.

2 - Mạch điều khiển

- Hai hệ phát xung điều khiển cho các Tiristor 1 bộ phát xung thuận và 1 bộ phát

xung ngược. Các bộ này đều sử dụng Transistor,BAX, KĐThuật toán , để bảo vệ và

báo tín hiệu xung.

- MBA đồng bộ để tạo ra tín hiệu đồng bộ cho các kênh phát xung.

- Tín hiệu điều khiển được tổng hợp từ điện áp chủ đạo tín hiệu như hồi âm tốc độ tín

hiệu phản hồi âm dòng điện

- Bộ nguồn nuôi tạo ra nguồn nuôi cho các IC.

II NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA SƠ ĐỒ .

Đóng Aptomat cung cấp điện cho hệ thống TĐĐ (Mạch kích từ máy biến áp động

lực, nguồn nuôi mạch điều khiển).

Khi chi tiết được gá lên mâm cặp ta phát lệnh điều khiển mở các van T1 – T12 với góc

mở 1 < 900 ; 1 > 900 sao cho 21 = 1800 ( 1 - góc mở của

T1 - T6 ; 1 - góc mở của T7 – T12 ).

Khi khối tạo xung tạo ra các xung sau đó các xung này được đưa tới mạch gửi

xung để điều khiển mở Thyristor thông qua máy MBX để tạo ra các xung điều khiển



xuất hiện đúng theo yêu cầu. Ta phải chọn tín hiệu điều khiển. Mạch khuyếch đại

trung gian và tín hiệu này được so sánh với tín hiệu răng cưa. Nếu thay đổi độ lớn Uđk

thì sẽ thay đổi thời gian xuất hiện xung. Nghĩa là thay đổi được góc mở 1 ( 2 ) của

các bộ chỉnh lưu. Để điều khiển được tốc độ động cơ phù hợp với các chu trình cắt

gọt. Ta dùng công tắc hành trình để cấp tín hiệu. Khi muốn bàn máy chạy chậm để

vào dao an toàn thì góc mở của bộ biến đổi phải lớn Uđk nhỏ.

Ngược lại muốn tăng tốc độ bàn dao để tăng năng suất thì góc mở nhỏ Uđk

lớn. Khi K1 đóng động cơ có tốc độ nhỏ để vào dao thì K2 đóng động cơ tăng tốc

đến Vth , để tăng năng suất máy K3 đóng động cơ giảm tốc độ xuống V0 để ra dao

an toàn và đảo chiều động cơ. K4 đóng động cơ chạy theo chiều ngược và tốc độ được

tăng dần lên.

Khi K5 đóng động cơ giảm tốc độ và đảo chiều chuẩn bị quá trình gia công tiếp

theo. Sau đó lặp lại chu trình mới.

Nguyên lý điều chỉnh tốc độ

Với giả thiét động cơ đang làm việc ở vùng khấu ngắt dòng không tác động. Nếu thay

đổ điện áp trên biến trở R ở đầu vào OA3 làm cho điện áp ra OA1 (Ucđ ) thay đổi dẫn

đến Uđk = Ucđ - n. thay đổi .Khi Uđk thay đổi với góc mở thay đổi ( Vì UđkT ,UđkN

thay đổi ) U chỉnh lưu U đ thay đổi có nghĩa là điện áp đặt vào phần ứng thay đổi tốc độ động cơ thay đổi.

Nguyên lý đảo chiều quay

Trong quá trình làm việc bàn máy sẽ gạt vào các tay gạt . Các công tắc hành trình

làm việc phù hợp với máy .Tại các thời điểm Ucđ sang âm do quán tính cơ tốc độ

động cơ vẫn dương .n dương nên điện áp đặt vào OA3 là Ucđ - .n = -Ucđ - .n

có giá trị âm và có giá trị tuyệt đối lớn OA4, OA5 làm việc ở chế độ bảo hoà nên

max ,Ucđ rất âmdo đó mất dòng qua BBĐ thuận. Vì tất cả s.đ.đ động cơ và điện áp

chỉnh lưu trung bình của BBĐ1 đều tác động các dòng ngược chiều qua van các

van BBĐ thuận khoá lại do điện áp ngược đầu ra OA4 ngược đầu cuộn điện áp OA5

nên max2 điện áp chỉnh lưuBBĐ ngược lớn nhất và dương. Đồng thời s.đ.đ động

cơ lại đang cùng chiều dòng điện qua bộ ngược động cơ dòng điện phần ứng

động cơ đảo chiều và tăng rất nhanh.

Khi Iư = Ing thì khâu phản hồi âm dòng điện tác động , thực tế thì điện áp đầu ra OA7

rất âm nên xuất hiện 1dòng điện từ OA5 qua R22 D đầu ra củae OA7 gây nên

sụt áp lớn trên R22, điện áp này > Ubh UdkN rất âm 02 90 BBĐ ngược làm việc

ở chế độ nghịch lưu và động cơ làm việc ở chế độ hảm tái sinh. Tốc độ động cơ giảm



xuống đạt một giá trị nào đó thì UđkN = 0 , 02 90 sau đó tốc độ tiếp tục giảm thì

02 90 BBĐ chuyển sang khoá khi tốc độ bằng 0 thì động cơ sẽ khởi động theo

chiều ngược lại tiến tới làm việc ổn định ở tốc độ đặt của bàn máy theo chiều ngược

lại

với từng loại công nghệ đòi hỏi các nhà thiết kế phải so sánh những chỉ tiêu kinh tế -

kỹ thuật để đưa ra phương án tối ưu.

1. Nội dung phương án :

Trên thực tế, có rất nhiều phương án để giải quyết. Tuy nhiên mổi phương án có

những ưu nhược điểm của nó. Nhiệm vụ của nhà thiết kế phải chọn ra phương án tối -

ưu nhất.



Đối với những hệ thống truyền động điện đơn giản không có những yêu cầu cao thì

chỉ cần dùng động cơ điện xoay chiều với hệ thống truyền động đơn giản. Với hệ

thống truyền động phức tạp có yêu cầu cao về công nghệ, chất lượng như điều chỉnh

trơn, dải điều chỉnh rộng thì phải dùng động cơ điện một chiều. Các hệ điều chỉnh

kèm theo phải đảm bảo các yêu cầu công nghệ và có khã năng tự động hóa cao.

Như vậy, để chọn được hệ thống truyền động phù hợp thì chúng ta phải dựa vào công

nghệ của máy, công suất làm việc để đa ra những phương án cụ thể để đáp ứng yêu

cầu của nó. Để chọn được phương án tốt nhất trong các phương án đa ra thì cần phải

so sánh về kỹ thuật - kinh tế

Đối với truyền động của động cơ điện một chiều thì bộ biến đổi rất quan trọng, nó

quyết định đến chất lượng hệ thống. Do vậy việc lựa chọn phương án và lựa chọn bộ

biến đổi thông qua việc xét các hệ thống.

2. ý nghĩa của việc lựa chọn :

Việc lựa chọn phương án hợp lý có một ý nghĩa đặc biệt quan trọng, nó

được thể hiện qua các mặt.

+ Đảm bảo được yêu cầu công nghệ máy sản xuất.

+ Đảm bảo được sự làm việc lâu dài, tin cậy.

+ Giảm giá thành sản phẩm, tăng năng suất.

+ Dể dàng sữa chữa, thay thế khi xẩy ra sự cố.

II. Các phương án truyền động:

1. Hệ truyền động máy phát - Động cơ : (F - Đ)

Trong hệ truyền động máy phát - Động cơ (F - Đ) nguồn cung cấp phần ứng động cơ

là bộ biến đổi máy điện (máy phát điều khiển kích từ độc lập).


do an trang bi dienmay doa 2620a

Documents