Thiết kế hoàn thiện hệ thống truyền động cho máy mắc sợi

Trờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thuyết minh ®å ¸n tèt nghiƯp Thut minh ®å ¸n tèt nghiƯp ®Ị tµi: ThiÕt kÕ hoµn thiƯn hƯ thèng trun ®éng cho máy mắc sợi Chuyên đề: Tìm hiểu sơ đồ nối điện trạm 35 kv Nội dung thuyết minh: - Chơng I: Giới thiệu tổng quan máy mắc sợi - Chơng II: Thiết kế nâng cấp hệ thống truyền động máy mắc sợi - Chơng III: Tính chọn thiết bị - Chơng IV: Khảo sát chế độ tĩnh - Chơng V: Tính toán chế độ động hiệu chỉnh hệ thống Bản vẽ: - Sơ đồ nghuyên lý hoàn thiện hệ thống máy mắc sợi - Giản đồ điện áp tạo xung mạch điều khiển - Đặc tính hệ thống - Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động máy điện mắc sợi - Sơ đồ nối điện trạm 35KV Thái nguyên, ngày thángnăm 2008 Giáo viên hớng dẫn PGS.TS Võ Quang Lạp Chơng I Tổng quan máy mắc sợi I/ Tổng quan máy mắc sợi Đặc điểm công nghệ: Búp sợi hay ống sợi sau đánh ống đợc đa sang gian mắc để quấn sợi lên thùng mắc (trục mắc) với số sợi định có chiều dài định tuỳ thuộc vào khổ rộng vải yêu cầu Quá trình mắc sợi phải đảm bảo yêu cầu sau: SVTH: Nguyễn Ngọc Trung Lớp TC02I Trờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thuyết minh đồ án tốt nghiệp - Không làm thay đổi tính chất lý sợi.- Sức căng tất sợi phải khônh đổi suốt trình mắc sợi - Sợi quấn trục mắc phải phân phối theo chiều rộng trục mắc để mặt cuộn sợi trục hình trụ - Bảo đảm quấn đủ chiều dài quy định Tuỳ theo tính chất vải công nghệ mà có phơng pháp mắc sau: a) Mắc đồng loạt: Mỗi trục mắc đợc quấn phần số sợi dọc vải toàn khổ rộng trục Sau số n trục mắc đợc ghép với quấn lên thùng dệt cho tổng số sợi n trục mắc số sợi yêu cầu thùng dệt Phơng pháp cho suất cao nhng phế phẩm nhiều, thờng dùng cho sợi b) Mắc phân băng: Sợi đợc ghép lại với thành băng quấn lên đoạn trục mắc Đến đủ chiều dài quy định cắt băng sợi quấn tiếp vào băng khác bêm cạnh băng đó, tổng số sợi băng số sợi thùng dệt Mắc phân băng thờng dùng cho sợi to, sợi nhiều màu Phơng pháp suất thấp nhng phế phẩm ít, nên dùng cho loại sợi đắt tiền c) Mắc phân đoạn: Các trục mắc tơng đối ngắn trục đợc quấn số sợi định, có độ dài tơng đơng độ dài sợi thùng dệt Sau đem n trục mắc ghép với thành hàng ngang quấn lên thùng dệt Phơng pháp thơng áp dụng cho nghành dệt kim đan dọc Dựa vào phơng pháp mắc mà có hai loại: mắc máy đồng loạt, mắc máy phân băng, mắc máy phân đoạn mắc máy đặc biệt Lực kéo sợi, đặc tính máy mắc yêu cầu truyền động điện máy mắc a) Lực kéo sợi mắc sợi: Độ căng sợi có ý nghĩa lớn trình công nghệ máy dệt Độ căng sợi lớn làm cho độ giÃn lớn, dẫn đến hay đứt sợi Độ căng không sợi ảnh hởng đến chất lợng vải Do đó, trình mắc phải đảm bảo lực căng sợi không đổi Trong trình mắc sợi phải chịu lực căng sau: +) Lực căng Fk1 quấn sợi đợc xác định theo công thức: G f r Fk1= ρ SVTH: Ngun Ngäc Trung – Líp TC02I [N] Trờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trong : r - bán kính lõi thùng sợi mắc [m] F - hệ số ma sát G - trọng lợng thùng sợi mắc [N] - bán kính thùng sợi mắc [m] Khối lợng thùng sợi mắc bao gồm khối lợng lõi thùng sợi khối lợng sợi thùng mắc +) Lực căng phụ sinh lúc mở máy quán tính thùng mắc: J Fk2 = [N] Trong đó: J - mômen quán tính thùng m¾c [kgm ] −2 ε - gia tèc gãc thùng mắc [s ] Nếu t thời gian lúc mở máy đến thùng mắc đạt gia tốc thì: = t = không đổi v ρ.t Víi v - vËn tèc sỵi kÐo [m/s] v J ρ2 t Khi ®è : Fk2 = Tõ ®ã thấy rằng, để lực căng F k2 không tăng nhanh không lớn cần tăng tốc độ quấn v lên từ từ +)Lực căng mắc sợi Lực căng mắc sợi tổng lực căng sinh tháo sợi từ búp, ma sát sợi, sức căng không khí sợi chuyển động Ví dụ: lực căng sợi mắc ảnh hởng không khí đợc tính theo công thức: Q Fk3 = k v d l0 [N] Trong ®ã : k - hƯ sè søc c¶n Q - khối lợng riêng không khí [hg/m ] v - tốc độ sợi kéo [m/s] d - đờng kính sợi [m] l0 - độ dài đoạn sợi cần xác định lực căng [m] b) Đặc tính máy mắc yêu cầu truyền động điện máy mắc: +) Đặc tÝnh: SVTH: Ngun Ngäc Trung – Líp TC02I  Trờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Tốc độ hệ máy mắc nói chung có phạm vi điều chỉnh tốc độ D : Trong phạm vi tốc độ này, độ căng sợi xác định theo c«ng thøc kinh nghiƯm: F = 0,048 v - b Trong : F - độ căng sợi v - tốc độ dài sợi mắc ( m/ ph ) b - h»ng sè, thêng b = ¿ 14 Trong trình làm việc phảI đảm bảo lực căng không đổi để đảm bảo đợc yêu cằu công nghệ Vì vậy, cần trì tốc độ dài không đổi: v= D.n Trong đố : D - ®êng kÝnh cđa trơc m¾c n - tèc ®é quay trục mắc Do mắc sợi, đờng kính D trục mắctng lên tốc độ quay trục mắc cần phảI giảm xuống theo luật Hybecbôn nh h×nh 16-1 MC,n, F, v F(D) v(D) MC(D) M(D) D mô men, tốc độ quay Hình 16-1 Sự phụ thuộc lực căng, tốc độ dài sợi, vào đờng kính trục mắc Đờng : quan hệ lực căng đờng kính trục mắc Đờng : quan hệ tốc độ dài sợi đờng kính trục mắc Đờng : quan hệ mômen phụ tải đờng kính Đờng : quan hệ tốc độ quay trục mắc với đờng kính trục mắc +) Yêu cầu truyền động điện : Hệ thống truyền động điện điều khiển phải đảm bảo cho: - Đồng độ căng trình quấn sợi tốc độ dài sợi số để đảm bảo sợi phân bố bề mặt trục không lồi lõm Từ quan hệ hình 2-1 nhận thấy, để đáp ứng đợc yêu cầu hệ truyền động điện phải điều chỉnh tốc độ cho P c = const, nghĩa Mc tỷ lệ nghịch với tốc độ quay cảu trục qn SVTH: Ngun Ngäc Trung – Líp TC02I  Trờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thuyết minh đồ án tốt nghiệp - Khởi động phải êm tốc độ êm để tránh đứt sợi, độ tinh điều chỉnh tốc độ gần tốt - HÃm phanh, máy mắc thờng dùng hÃm động - Phải có tín hiệu báo dừng máy sợi bị dứt, gút sợi to so với yêu cầu, sợi đứt đầu mối, trục đà đầy sợi - Điều chỉnh máy từ xa dải điều chỉnh tốc độ rộng Các hệ thống truyền động điện thờng dùng: - Hệ thống không đồng kết hợp với truyền khí để thay ®ỉi tèc ®é - HƯ M§K§ - §, thay ®ỉi tốc độ động thay đổi điện áp phát máy điện khuyếch đại thay đổi từ thông động - Hệ chỉnh lu - Đ (không điều khiển), thay đổi tốc độ thay đổi điện áp động (nhờ biến áp cung cấp nguồn cho chỉnh lu) thay đổi từ thông động - Hệ T - Đ,thay đổi tốc độ động hai vùng : điện áp từ thông động - Hệ biến tần BT - Đ Sơ đồ điều khiển máy mắc sợi 4142 Máy mắc sợi 4142 (Đức) có nhiệm vụ cung cấp sợi dọc cho máy dệt Các sợi dọc đợc lấy từ 290 600 búp sợi Tuỳ theo mặt hàng mà số sợi đợc quấn vào trục mắc nhiều hay Trên máy mắc sợi 4142 có động truyền động sau: - Động Đ1 động chiều có công suất P = 4kW, truyền động cho trục mắc - Động Đ2 động không đồng ba pha lồng sóc có công suất P = 0,09 kW,quạt mát cho động - Động Đ3 có công suất P = 0,37 kW, truyền động cho cấu nâng dàn sợi - Động Đ4 công suất P = 0,18 kW, dùng để kẹp sợi - Động Đ5 dùng để nâng dàn sợi Sơ đồ điều khiển máy mắc sợi 4142 đợc vẽ hình (2a 2b) Động truyền động Đ1 đợc cấp nguồn từ chỉnh lu điều khiển cầu pha không đối xứng gồm thyristor điốt Hệ thống truyền động điện đợc thực theo hệ thốngkín với hai mạch vòng điều chỉnh tốc độ điều chỉnh dòng điện Hệ thống điều khiển tạo xung đợc xây dựng nguyên tắc thẳng đứng SVTH: Nguyễn Ngọc Trung Lớp TC02I Trờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Sơ đồ hệ thống điều chỉnh điều khiển: Tốc độ động đợc điều chỉnh điều chỉmh điện áp phần ứng động Bộ biến đổi đợc đóng vào nguồn điện lới nhờ công tắc tơ Đg Động Đ1 đợc nối vào BBĐ nhờ công tắc tơ KT (hoặc KN) Điện áp chủ đạo đặt tốc độ cho động đợc lấy chiết áp R (tốc độ thấp) R (khi động quay ngợc trờng hợp gỡ rối sợi), R (ở chế độ làm việc tự động) Trong trình làm việc,đờng kính tục mắc tăng dần len, để đảm bảo lực căng tốc độ dài không đổi, tốc độ góc trục mắc tốc độ động phải giảm tơng ứng Để thực hiên đợc yêu cầu đó,sợi đợc đặt lên nâng, nâng đặt công tắc từ Khi đờng kính trục mắc tăng lên làm cho sợi không vít vào nâng, làm mạch từ đợc khép kín Thanh nâng đợc nâng lên nhờ động Đ5 (hình 16- 2a) truyền động qua hộp tốc độ, đồng thời qua giảm tốc khí, trợt biến trở Rk di chuyển theo hớng tăng từ thông; tốc độ có xu hớng giảm xuống tơng ứng với đờng kímh trục mắc Tốc độ động trình động đợc ổn định nhờ hƯ thèng trun ®éng ®iƯn thùc hiƯn theo hƯ thèng kín Sơ đồ điều khiển tự động truyền động điện đảm bảo cho máy làm việc tự động cấp tốc độ, ổn định tốc độ, tự động dừng máy đủ số vòng, chiều dài, có lõi : đứt sợi, gút sợi to Để chuẩn bị làm việc, đóng áp tô mát AB, mạch động lực điều khiển đợc cấp nguồn, công tắc tơ K2 có điện, động quạt mát cho động quay, đồng thời rơle RTr31, RTr32 có điện, cấp nguồn cho khối chiết áp đặt tốc độ Quá trình khởi động máy đợc diễn giai đoạn : chạy tốc độ thấp đảm bảo QTQĐ êm, không đứt sợi; sau tăng tốc độ lên chế độ làm việc tự động Để khởi ®éng m¸y ë chÕ ®é tèc ®é thÊp, ngêi vËn hành đạp bàn đạp M2 M22 , rơle trung gian RTr2 có điện, làm cho RTr23 có điện, chiết áp R ứng với tốc độ thấp đợc nối vào nguồn điện áp chủ đạo nhỏ Ucđ1 đợc đặt vào BBĐ đồng thời KP1 điện, lần lợt công tắc tơ KP2, KT, Rth, KP3 có ®iƯn Cn nam ch©m NC cã ®iƯn; nèi trơc ®éng trục mắc Động Đ1 đợc nối vào BBĐvới cực tính điện áp thuận tơng ứng với chiều quấn sợi nhờ KT; Công tắc tơ KK có điện, nối ngắn mạch biến trở R k; từ thông động đạt trị số định mức SVTH: Nguyễn Ngäc Trung – Líp TC02I ®m ; xt hiƯn dòng kích từ rơle Trờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thuyết minh đồ án tốt nghiệp kiểm tra từ thông RTT tác động, đóng điện cho rơle RKT, cuối côngtắctơ Đg có điện, BBĐ đợc cung cấp nguồn xoay chiều Động Đ1 khởi động quay với tốc độ thấp Sau sợi đà đợc quấn ổn định vào trục mắc, ngời vận hành tăng tốc độ quấn sợi ấn nút M1 bhoặc M11; rơle RTr1 có điện, RTr2 điện, dẫn đến RTr23 điện, rơle RTr21, RTr22 có điện; điện áp chủ đạo đợc lấy chiết áp R có giá trị lớn Đồng thời, côngtắctơ KK điện, biến trở RK đợc đa vào mạch kích từ, từ thông động giảm đi, động Đ1 tăng tốc độ đến giá trị đặt ban đầu tơng ứng với tốc đọ dài yêu cầu quấn đờng kính trục mắc ban đầu Trong trình quấn sợi, tốc độ động tốc độ trục mắc đợc ổn định đợc điều chỉnh ổn định tơng ứng với đờng kính trục mắc để đảm bảo tốc độ dài sợi không đổi Để dừng máy, ấn nút D1 (hoặc D11), rơle RTr1 điện, dẫn đến KP1 có điện, RTh, Đg điện, BBĐ đợc cắt khỏi nguồn xoay chiều côngtắcte KH có điện, Động Đ1 hÃm động Sau thời gian chỉnh định RTh, côngtắctơ KP3 điện, trục mắc đợc kẹp chặt nhờ NC Khi sợi quấn đủ vòng chiều dài tiếp điểm đattric đo số vòng độ dài 1, P2 kín, rơle R3, R4 có điện, dẫn đến rơle Rtr1 điện Trong trình mắc sợi, sợi đứt tỳ lên lamen tiếp điểm R xenxơ áo đứt sợi kín, rơle R1 có điện, cắt mạch điện RTr1 Trong trờng hợp gút sợi to, tiếp điểm RQ xenxơ quay đo đọ dày sợi đóng, rơle R2 có điện dẫn đến cắt điện RTr1 Quá trình dừng máy trờng hợp xảy tơng tự nh ấn nút D1 (D11) Khi sợi bị đứt bị quấn vào trục mắc, để nối sợi, ngời vận hành phải quay ngợc trục quấn, tải sợi ngợc lại Thực điều băbgf ấn nút M4 để RTr3 có điện, côngtắctơ KN, K31 rơle RTr33, K41 có điện, động đợc nối vào BBĐ với cực tính ngợc lại, điện áp chủ đạo đợc lấy chiết áp R có trị số bé, dàn sợi đợc nang lên sợi đợc kẹp Kết trục mắc quay ngợc với tốc độ thấp, sợi đợc tải Mạch điều khiển bàn nâng: Nh đà phân tích, trình mắc sợi vào trục mắc, bàn nâng đợc nâng lên với tăng đờng kính trục mắc, nh sau lần quấn sợi, bàn nâng đợc nâng lên mức độ định tuỳ theo đờng kính trục quấn lớn, bé độ dài sợi quấn vào trơc SVTH: Ngun Ngäc Trung – Líp TC02I  Trờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Để thực mắc sợi vào trục mới, phải hạ bàn nâng xuống vị trí thấp ấn nút M3, côngtắctơ K52 có điện, đóng điện cho động nâng hạ bàn Đ5, bàn nâng hạ xuống, đồng thời có liên hệ khí,con trợct biến trở Rk triết áp Rđ1 , Rđ2 di chuyển vị trí ban đầu Khi bàn hạ xuống vị trí thấp nhất, tiếp điểm côngtắctơ hành trình HT3 hở, cắt điện K52, động Đ5 điện Công tắc hành trình HT1, HT2 hạn chế giới hạn cao bàn nâng CHƯƠNG II THIếT Kế NÂNG CấP Hệ THÔNG TRUYềN ĐộNG MáY MắC SợI Để nâng cấp hệ thống truyền động từ sơ đồ nguyên lý hình 16.2a, tiến hành thiết kế hệ thống truyền động đảo chiều với hai biến áp T-Đ mắc song song ngợc để thay đổi T-Đ đảo chiều = CT tơ đồng thời sở hai mạch vòng phản hồi, phản hồi hỗn hợp để ổn định tốc độ phản hồi âm dòng có ngắt đợc thay máy phát tốc phản hồi âm dòng có ngắt hai mạch vòng đợc nối tiếp tạo thành mạch vòng đợc bao bọc mạch vòng Sơ đồ khối hệ thống T-Đ đợc thiết kế nh hình 2.17 BD U R Ui Ui R D Un Hình 2.17: Sơ đồ khối hẹ thống TĐ van động có đảo chiỊu SVTH: Ngun Ngäc Trung – Líp TC02I  Trờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trong đó: : Động mét chiỊu kÝch tõ ®éc lËp 2: Bé biÕn ®ỉi (hai biến đổi hình tia pha mắc song song ngợc) 3: Mạch tạo xung (khống chế theo pha đứng) 4: Khâu tổng hợp tín hiệu dòng điện lấy từ biến dòng : Máy phát tốc 6: Bộ ®iỊu chØnh dßng ®iƯn 7: Bé ®iỊu chØnh tèc ®é * U n Un : Tín hiệu điện áp đặt điện áp phản hồi tốc độ * n U Ui : Tín hiệu điện áp ứng với dòng đặt trớc điện áp phản hồi dòng 2.1 Thiết kế sơ đồ mạch điện Sơ đồ mạch điện đợc thiết kế nh hình vẽ 2.1.1- Nguyên lý làm việc khối * Khối mạch động lực Để cấp điện cho động chiều kích thích từ độc lập D động nh sơ ®å ngêi ta dïng bé biÕn ®ỉi xoay chiỊu - chiều Để đồng thời với yêu cầu đảo chiều quay động cách đảo chiều điện áp phần ứng động nên biến đổi đợc thiết kế gồm hai biến đổi hình tia ba pha mắc song song ngợc Sơ đồ nguyên lý: T1 R T2 C C R T3 C R C CB1 B § A AT MBA CKD R R R T6 C C lực Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lýC mạch R C T5 R C T4 R C CB2 + Bé biÕn ®ỉi gåm thyristor T 1,T2, T3 cÊp nguồn cho động trình quay thuận SVTH: Nguyễn Ngọc Trung Lớp TC02I Trờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thuyết minh đồ án tèt nghiƯp +Bé biÕn ®ỉi gåm thyristor T4, T5, T6 cấp nguồn cho động trình quay ngợc + Đ: Động chiều kích từ ®éc lËp + CKSB: Cuén kh¸ng san b»ng + CK1, CK2: cuộn kháng cân + U1, U2, U3: Điện áp cuộn dây thứ cấp MBA động lực 2.1.2 Mạch tạo xung Để cấu tạo xung điều khiển thyristor (T 1- T6) hợp lý phù hợp với yêu cầu kỹ thuật, ngời ta thiết kế mạch tạo xung điều khiển theo pha đứng gồm kênh riêng biệt khống chế theo phơng pháp tuyến tính phụ thuộc Nguyên lý phơng pháp khống chế tuyến tính phụ thuộc: Với hai biến đổi mắc song song ngợc đợc điều khiển theo phơng pháp tuyến tính phụ thuộc Nguyên lý phơng pháp khống chế tuyến tính phụ thuộc: Với hai biến đổi mắc song song ngợc đợc điều khiển theo phơng pháp tuyến tính phụ thuộc trình làm việc, hai góc điều khiển biến đổi phải nhỏ /2 góc điều khiển biến đổi lại phải lớn / theo nguyên tắc + = Ta giả thiết góc điều khiển biến đổi < /2 góc điều khiển biến đổi > - > /2, từ suy UđkBBĐ1 > 0, UđkBBĐ2 < với (UđkBBĐ1 = UđkBBĐ2) Nh với giả thiết thì: - Bộ biến đổi việc ë chÕ ®é chØnh lu: U®1 = U®o.cos1 > (2.l) - Bộ biến đổi hai làm việc chế ®é chê nghÞch lu: U®2 = U®o.cos2 > (2.2) Khi đảo chiều quay động cơ, ta đảo chiều điện áp chủ đạo đó: UđkBBĐ1 < 0, UđkBBĐ2 > > /2, < /2 Khi Uđk =  1 = 2 =  = /2 Uđ1 = Uđ2 = Uo cos = với điều kiện + = : điện áp trung b×nh cđa hai bé b»ng U d1  U d R ngợc cực tính (Uđ1 = -U®2)  Icb = Nhng thùc tÕ hai biến đổi làm việc điện áp tức thời chúng không hoàn toàn nên chúng sinh dòng điện tức thời (dòng cân bằng) chạy quẩn hai biến đổi (không chạy tải) gây SVTH: Nguyễn Ngọc Trung Lớp TC02I  10