phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha máy kéo sợi nhựa pp

Lời cam đoan Bản đồ án tốt nghiệp này do tôi tự thực hiện, ngoài các tài liệu đã chỉ dẫn ở cuối sách, tôi đảm bảo rằng không sao chép các công trình hoặc thiết kế tốt nghiệp của ngời khác. Ngời thực hiện Chu van truong Mục lục Lời nói đầu 1 Chơng 1: Tổng quan về công nghệ kéo sợi PP . 3 1.1 Giới thiệu vài nét về ngành công nghiệp nhựa . 3 1.2 Nguyên lý làm việc và dây chuyền công nghệ . 5 1.3 Các thông số kỹ thuật 6 1.4 Thiết bị máy kéo sợi PP 7 1.4.1 Máy đùn nhựa. 7 1.4.2 Bộ phận kéo màng . 9 1.4.3 Bàn gia nhiệt dãn sợi . 11 29 1.4.4 Bộ phận kéo sợi 11 1.4.5 Giàn máy thu sợi 12 1.4.6 Các thiết bị phụ trợ máy kéo sợi PP 12 1.4.7 Thiết bị điện của máy keo sợi PP 14 1.5 Tóm tắt về yêu cầu công nghệ và thiết bị. 17 1.6 Trang thiết bị bộ phận kéo màng cụm ba Rulo. 18 Chơng 2: Chọn động cơ truyền động. 21 2.1 Động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ 21 2.1.1 u điểm. 21 2.1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc 22 2.1.3 Mô tả tóan học của động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ 24 Chơng 3: Phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha 28 3.1 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ. 28 3.2 Một số phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ 28 3.2.1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch phần ứng (rôto) 29 3.2.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch phần cảm(Stato) 30 3.2.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số của nguồn xoay chiều 32 3.2.4 Điều chỉnh tốc độ bằng ly hợp điện từ 37 3.3 Kết luận. 40 Chơng 4: Thiết kế mạch lực 42 4.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc của ly hợp điện từ 42 4.2 Sơ đồ mạch lực 43 4.3 Tính chọn Thyristor 45 Chơng 5: Xây dựng mạch điều khiển 49 5.1 Yêu cầu mạch điều khiển 49 5.2 Nguyên tắc điều khiển 49 5.3 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển. 53 5.4 Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển 63 Kết luận 71 Tài liệu tham khảo 73 Lời nói đầu. 30 Nớc ta đang trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa để từng b- ớc bắt kịp sự phát triển trong khu vực Đông Nam á và thế giới về mọi mặt kinh tế và xã hội. Công nghiệp sản xuất hàng hóa đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế. Với sự phát triển của công nghiệp điện tử, bán dẫn là sự lựa chọn không thể thiếu đợc trong mọi lĩnh vực nhằm tạo ra sản phẩm có chất lợng cao, tăng khả năng mạnh mẽ trên thị trờng. Các thiết bị máy móc phục vụ phục vụ công nghiệp ở nớc ta đa số còn lạc hậu song do nhu cầu sản xuất số máy móc này cần đợc khai thác. Với vốn đầu t mới hạn hẹp do đó bên cạnh mua sắm những trang thiết bị máy móc cũ để đáp ứng cho việc sản xuất. Để đáp ứng đợc yêu cầu về việc cải tạo nâng cấp các thiết bị thì phải bắt đầu từ các nghiên cứu thử nghiệm các mạch điều khiển. Trong quyển đồ án tốt nghiệp này em đợc giao nhiệm vụ Nghiên cứu xây dựng mạch điều khiển tốc độ động cơ bằng ly hợp điện từ ứng dụng cho máy kéo sợi PP . Bản đồ án này đợc trình bày bao gồm 5 chơng nh sau: Chơng 1 : Tổng quan về công nghệ kéo sợi PP Chơng 2 : Chọn động cơ truyền động Chơng 3 : Phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ Chơng 4 : Thiết kế mạch lực Chơng 5 : Xây dựng mạch điều khiển Quyển đồ án này để hoàn thành đợc là nhờ sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo ta cao minh cùng với sự với sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn Tự động hóa XNCN cộng với sự nỗ lực của bản thân. Đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ đợc giao trong quyển đồ án này. Với thời gian không dài phải hoàn thành công việc tơng đối lớn trong khi trình độ của bản thân em có nhiều hạn chế, nên không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong đợc sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô giáo để bản đồ án của em đợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy ta cao minh và toàn thể các thầy cô trong bộ môn Tự động hóa XNCN. Thành công của em ngày hôm nay là một phần lớn nhờ ở sự hỗ trợ giúp đỡ trên. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn. 31 Sinh viên Chu van truong Chơng 1 Tổng quan về công nghệ kéo sợi PP 1.1 Giới thiệu vài nét về ngành công nghiệp nhựa. Trong mọi ngành sản xuất hiện nay, các công nghệ tiên tiến, các dây chuyền thiết bị hiện đại đã và đang thâm nhập vào nớc ta, với chính sách mở cửa của Đảng và nhà nớc chắc chắn nền kỹ nghệ tiên tiến của thế giới ngày càng thâm nhập nhanh vào Việt Nam. Tác dụng của công nghệ mới của những dây chuyền, thiết bị hiện đại đã góp phần tích cực thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc. Các máy hiện đại trong mọi lĩnh vực, đa phần hoạt động nhờ điện năng thông qua các thiết bị chuyển đổi điện năng thành cơ năng, nhiệt năng. Việc điều khiển các quá trình chuyển đổi này trong các máy với các mục đích khác nhau cũng ngày càng đa dạng và phức tạp. Trong các máy đợc đa vào nớc ta có nhiều máy móc để sản xuất vào ngành nhựa. Cùng với sự phát triển về công nghệ hoá chất, hợp chất hữu cơ cao phân tử, ngành nhựa đã giúp trong cuộc sống hàng ngày của con ngời nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp, y tế, quân sự. - Những u điểm của đồ nhựa: 32 + Các đồ dùng bằng nhựa bền, dẻo và nhẹ so với các đồ dùng khác nh: sắt, đồng, nhôm, gỗ. + Dễ chế tạo vì nó đợc ép vào khuôn định hình sẵn, sau đó để nguội và tháo ra là hoàn thành một sản phẩm về nhựa, thời gian chế tạo ngắn. + Giá thành của vật dụng bằng nhựa rẻ hơn nhiều so với giá thành của các vật dụng chất liệu khác. Với sự phát triển của ngành khai thác dầu mỏ sẽ là một nguồn nguyên liệu dồi dào của nhựa. + Các sản phẩm về nhựa sau khi không sử dụng đợc nữa thì có thể thu gom để tái chế. + Có thể kéo thành sợi để dệt thành manh làm các loại túi bao gói. Nhựa PP hoặc PE, hoặc là manh đợc tráng thêm một lớp nhựa nữa để làm thành các tấm bạt che phủ cho các công cụ, công trình các quân khí trong quân đội. - Một số loại nhựa thờng dùng trong thực tế: + Nhựa PP: Poly propylen: H5300, H510, P4005, F305 Loại nhựa này ở nhiệt độ thờng ở trạng thái rắn, màu trong khi nhiệt độ tăng thì hoá dẻo, hoá lỏng. Đợc dùng để kéo thành sợi hoặc để tráng các loại bạt, tráng giữa lớp giấy và manh PP của bao bì xi măng hiện nay. Đợc dùng để thổi màng, ép các chi tiết hoặc vật dụng dùng trong công nghiệp và đời sống hàng ngày. Loại nhựa này đợc nhập từ ngoài vào Việt Nam: Nhựa của tập đoàn HUYNDAI-Hàn Quốc. + Nhựa PE: Polyetylen Loại nhựa này cũng có những tính chất gần giống nh nhựa PP + Ngoài ra còn có các nhựa: HDPE, PA (Để chế tạo các chi tiết của máy móc) 33 - Các loại phụ gia dùng trong công nghệ kéo sợi: + Tai cal: Tai cal có tác dụng làm cho sợi đợc kéo ra xốp hơn, tăng độ bền của sợi, chịu đợc sự huỷ hoại của môi trờng. Tỷ lệ pha trộn của Taical chỉ chiếm 2%. + Phụ gia màu: Tuỳ theo yêu cầu về màu của sợi kéo ra mà ngời ta có tỷ lệ pha trộn màu khác nhau. Các loại màu thờng dùng: màu xanh, màu vàng, màu đỏ 1.2 Nguyên lý làm việc và dây chuyền công nghệ - Sản xuất sợi nhựa dẹp cũng giống nh đặc điểm và phơng pháp kéo sợi kim loại nóng. Sợi nhựa sau khi kéo nóng, tác dụng của kéo nóng là sắp xếp mối liên kết mối phân tử lớn thành trật tự. Những mối liên kết cao phân tử nhựa từ dạng hỗn loạn gấp khúc sắp xếp lại có trật tự theo chiều dài của sợi. Do định hớng đợc phân tử tăng cờng sự hấp thụ giữa các phân tử cờng độ của sợi tăng tỷ lệ giãn giảm. - Xu hớng kéo dài yêu cầu ở nhiệt độ độ thủy tinh hóa trở lên, nhiệt độ dính chảy trở xuống. ở phạm vi này kéo bất kỳ về phía nào sẽ kéo đợc bội số dự định, sau đó nhanh chóng làm nguội dới nhiệt độ thủy tinh hóa và giữ lại ở tổ chức đó. - Máy gồm máy đùn nhựa, lới thanh nhanh, đầu đùn, thùng nớc làm nguội, dao chẻ sợi để kéo, tủ điện để gia nhiệt, hai lô nhiệt quấn sợi và bộ phận hút phế liệu. - Dây chuyên công nghệ gồm: Nhựa qua vitme trộn cắt đùn ép ra miệng khuôn qua thùng nớc làm lạnh thành màng mỏng, cắt xẻ thành sợi tăng nhiệt kéo giãn, tăng nhiệt thu lại định hình, đợc sợi dẹp theo yêu cầu. 1.3. Các thông số kỹ thuật. 34 - Máy đùn nhựa: S1-65x28CY - Đờng kính vít me: 900 - Chiều dài vit me: 1820 Khả năng sản xuất - Nhựa PP: 80kg/h - Nhựa HDPE: 80kg/h - Sản lợng: 500 550 tấn/năm Quy cách sợi. - Rộng: 1,8-1,3mm - Dày: 0.03-0,08mm - Độ sợi: 800-1000demien - Cờng độ: >3,5g/ demien - Độ giãn > 16% - Tốc độ ra sợi: 80-100m/p - Bội số kéo: 4-9 lần - Tổng công suất: 134 kw 1.4.Thiết bị máy kéo sợi PP Máy này gồm các cụm hợp thành (Hình 1.1), các hệ thống nếu lắp ráp không đồng bộ hoặc bị nhầm vị trí thì máy không vận hành bình thờng đợc. Cho nên trớc khi sử dụng phải hiểu cấu tạo của máy nguyên lý làm việc, cách tháo lắp điều chỉnh, sửa chữa thì mới phát huy đợc hiệu quả, năng xuất và kéo dài tuổi thọ của thiết bị. 1.4.1 Máy đùn nhựa. Phần máy đùn nhựa có 3 phần chính. a. Thân đùn. 35 4 3 2 1 1.Máy đùn nhựa 2.Bộ Phận kéo màng . 3.Bàn nhiệt dãn sợi . 4. Bộ phận kéo sợi . Hình 1.1 Sơ đồ máy kéo sợi PP Thân đùn là phần để luyện nhựa ở trạng thái hạt rắn hay trạng thái dẻo, lỏng và đẩy ra miệng đùn nhờ có vitme Hệ truyền động cho vitme là một động cơ xoay chiều 3 pha roto lồng sóc có điều khiển tốc độ bằng ly hợp điện từ và hộp số hệ bánh răng. b. Lới lọc. Máy đùn nhựa có kèm theo bộ phận lới lọc thay nhanh kiểu tay gạt để tiện cho việc thay nhanh trong khi đang sản xuất, giảm thời gian dừng máy, giảm cờng độ lao động. Cơ cấu máy này phỏng theo máy tiên tiến của nớc ngoài, nghiên cứu vật liệu, công nghệ an toàn, chắc chắn không rò rỉ vật liệu. Lới lọc thay nhanh khi xuất xởng đã đợc điều chỉnh khe hở lắp ghép ngời sử dụng không phải điều chỉnh. Lới lọc tốt nhất là dùng loại đã chế 36 tạo sẵn chỉ việc đặt vào máy hãm của máy là đợc, đẩy tay gạt vào vị trí là đợc. Khi thay lới lọc, trớc hết hạ tốc dộ kéo sợi rồi dừng máy chính (máy đùn) kéo tay gạt ra trong khoảng 2 đến 10 giây là xong. Trong thời gian này không phải dừng kéo sợi do thay lới, giảm cờng độ lao động, nâng cao hiệu xuất sản xuất. c. Miệng đùn. Là một loại ống kiểu hình mắc áo đùn ra khe nhỏ, tốt. Bộ phận gia nhiệt của đầu đùi bằng tấm nhiệt nhôm đúc công suất 9kw chia làm ba đoạn để khống chế nhiệt độ( trên đồng hồ nhiệt cũng có ba khu vực tơng ứng với ba khoang: khoang nhiệt 6, khoang nhiệt 7, khoang nhiệt 8) để tiện điều chỉnh nhiệt độ màng hớng ngang. Chiều rộng miệng đùn ra là 850mm 1.4.2. Bộ phận kéo màng. a. Thùng nớc làm nguội màng kéo. Để thỏa mãn với đặc điểm sản xuất lớn, tốc độ kéo sợi, tốc độ cao dùng thùng nớc làm lạnh có dung tích lớn, miệng thùng có chỗ nớc tràn để nớc đ- ợc lu động làm nguội màng đùn ra. Còn nớc vào đợc cho từ dới lên và có van để điều chỉnh lợng nớc vào. Để cố gắng đạt đợc độ kết tinh thấp. Nếu nh làm nguội ở dới nhiệt độ thủy tinh hóa thì càng tốt. Do điều kiện nhiệt 37 độ môi trờng nên phải điều chỉnh van nớc làm nguội. Quả lô trong trong thùng nớc có thể điều chỉnh lên xuống để điều chỉnh vị trí dãn xuống của màng ở miệng khuôn. ở thùng nớc lạnh có gạt nớc, ống hút nớc, khử hết n- ớc bám trên màng mỏng. Đồng thời có 2 quả lô kéo. Để đảm bảo sự cân bằng lực giữa hai quả lô kéo và quả lô kéo bớc đầu , tỷ lệ tốc độ thấp (3%). Truyền động của quả lô trong thùng nớc, thông qua truyền động của xích của quả lô kéo bớc đầu. Để tăng chiều rộng của màng, giảm góc co của màng đồng thời đạt đợc yêu cầu làm nguội màng đồng đều, thờng để miệng đùn màng cách mặt nớc từ 15 đến 20mm là đợc. Điều chỉnh bằng bulông dới chân thùng nớc. Trong bể nớc có lắp ống cao su để điều chỉnh mực nớc. b. Dao chẻ sợi- kéo sợi bớc đầu. Kéo sợi bớc đầu do trục lô bằng, cơ cấu chẻ sợi và 3 quả lô hợp thành. Dùng quả lô có đờng kính lớn tăng ma sát kéo vận hành ổn định, quả lô bằng lắp ở phía trớc dao cắt chẻ. Có thể xoay góc độ để điều chỉnh màng mỏng. Giảm độ nhăn của màng. ở phần này hệ truyền động dùng động cơ xoay chiều 3 pha điều khiển tốc độ bằng ly hợp điện từ (4kw) truyền tốc độ tới các trục bằng hộp số và xích. Độ căng chùng của xích vừa phải. Vận hành một thời gian phải điều chỉnh độ căng của xích. Phía trên quả lô thứ 3 có quả lô bằng cao su đợc điều khiển bằng van hơi đỡ hai đầu chùng tâm với quả lô bằng. Điều chỉnh bằng bulông tròn ngang ( Những bulông này trớc khi lắp đặt đã đợc chỉnh ) điều chỉnh độ thẳng với quả lô bằng, bulông trên dới của tấm kéo. Để hớng ngang không có khe hở, ở cạnh quả lô cao su có lắp trang bị phòng hộ để tránh xẩy ra tai nạn trong sản xuất. 1.4.3- Bàn gia nhiệt dãn sợi. 38 [...]... tợng điều chỉnh em muốn giới thiệu trong quyển đồ án này 46 CHƯƠNG 2 Chọn động cơ truyền động 2.1 Động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ 2.1.1- Ưu điểm Các máy điện xoay chiều ba pha không đồng bộ có rôto quay khác với tốc độ quay của từ trờng quay (vì vậy đợc gọi là động cơ không đồng bộ) Loại máy này đợc dùng chủ yếu làm động cơ điện Ưu điểm của động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ -... cần điều chỉnh tốc độ đặc biệt với dải điều chỉnh rộng thì động cơ xoay chiều đợc sử dụng ít hơn động cơ một chiều vì còn gặp nhiều khó khăn Gần đây nhờ sự phát triển của kỹ thuật điện tử bán dẫn, việc điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều không đồng bộ đã có nhiều khả năng tốt hơn Sau đây là một số phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ 3.2 Một số phơng pháp điều chỉnh tốc. .. có đối với động cơ Rôto dây quấn Việc thay đổi điện trở Rôto chỉ có thể thay đổi về phía tăng Khi tăng R2 thì độ trợt tới hạn tăng lên còn tốc độ không tải 0 và mômen tới hạn giữ nguyên Điện trở Rôto càng tăng thì đặc tính càng dốc Chơng 3 phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ Xoay chiều 3 pha 3.1 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ Động cơ điện xoay chiều đợc... là độ trợt S S= n0 n1 n0 ở chế độ động cơ độ trợt S có giá trị 0 S1 2.1.3_ Mô tả toán học của động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ Đối với động cơ xoay chiều ba pha ta coi ba pha của động cơ là đối xứng, đợc cấp bởi nguồn xoay chiều hình sin ba pha đối xứng và mạch từ động cơ không bão hoà thì có thể xem xét động cơ qua sơ đồ thay thế (hình2.2) Đó là sơ đồ điện 1 pha phía Stato với đại lợng điện... nhiệt độ công nghệ có thể mở công tắc của động cơ máy chính trên hộp điều khiển khiến cho hai động cơ điều tốc điện từ đồng thời khởi động Sau đó tiến hành điều chỉnh tốc độ Trong bộ phận điều khiển này có một núm điều chỉnh gọi là bộ phận thao tác điều chỉnh đồng bộ Đợi đồng hồ báo tỷ lệ kéo giãn xong có thể thao tác muốn điều khiển này để điều chỉnh tốc độ kéo nhanh chậm Sau khi ấn các nút ấn khởi động. .. thì: + Động cơ sử dụng phải đảm bảo đợc sự ổn định về tốc độ sử dụng khâu phản hồi tốc độ, tín hiệu từ máy phát tốc độ đa về điều khiển rồi so sánh với tín hiệu đặt sau đó đợc đa vào điều khiển động cơ + Phải điều chỉnh đợc mọi cấp tốc độ ( điều chỉnh trơn): Từ =0 đến max Vận hành tin cậy có độ bền cao Nh vậy muốn điều chỉnh tốc độ kéo của các Rulô thì ta điều chỉnh tốc độ của động cơ truyền động Đó... kế bộ điều khiển tốc độ cho động cơ Phơng pháp điều chỉnh ở đây là dùng động cơ xoay chiều 3 pha rôto lồng sóc điều khiển tốc độ bằng ly hợp điện từ Phần thiết kế bộ điều khiển tốc độ đợc giới thiệu ở các phần sau Do khối lợng lớn và thời gian có hạn Mặt khác ba bộ điều khiển tơng tự nhau ( đều điều khiển tốc độ bằng ly hợp điện từ) Cho nên em chỉ giới thiệu và thiết kế bộ điều khiển tốc độ cho cụm ba. .. Một số phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ 54 - Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch phần ứng (Rôto) - Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch phần cảm (Stato) - Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số của nguồn xoay chiều - Điều chỉnh tốc độ bằng ly hợp điện từ 3.2.1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ... Giàn máy thu sợi Giàn máy thu sợi gồm 114 máy thu sợi (không thể hiện trên sơ đồ) gồm 144 màng thu sợi riêng lẻ mỗi máy gồm một động cơ xoay chiều 1 pha có điều chỉnh tốc độ bằng bảng điện tử dùng Triac, có chiết áp đặt trên máy để điều chỉnh tốc độ quấn để cho phù hợp với tốc độ của sợi kéo ra 39 Trên mỗi máy có thiết kế các công tắc hành trình tác động khi sợi quá căng hay quả sợi khi đã đạt đờng kính... tăng độ trợt tới hạn do đó tăng đợc dải điều chỉnh lớn hơn * Khi điện áp đặt vào động cơ giảm, mô men tới hạn của các đặc tính cơ giảm, trong khi tốc độ không tải lý tởng (hay tốc độ đồng bộ) giữ nguyên nên khi giảm tốc độ thì độ cứng đặc tính cơ giảm, độ ổn định tốc độ kém đi 3.2.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số của nguồn xoay chiều Các bộ biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều . của động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ 24 Chơng 3: Phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha 28 3.1 Điều chỉnh tốc độ động. cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ. 28 3.2 Một số phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ 28 3.2.1 Điều chỉnh tốc