Đồ án máy bào giường

LỜI NÓI ĐẦUTrong công cuộc đổi mới công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hiện nay, vấn đề áp dụng khoa học kỹ thuật vào các quy trình sản suất là vấn đề cấp bách hàng đầu.Cùng với sự phá

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc đổi mới công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hiện nay, vấn đề

áp dụng khoa học kỹ thuật vào các quy trình sản suất là vấn đề cấp bách hàng đầu.Cùng với sự phát triển của một số nghành như điện tử, công nghệ thông tin, nghành kỹthuật điều khiển và tự động hoá đã phát triển vượt bậc Tự động hóa các quy trình sảnsuất đang được phổ biến, có thể thay sức lao động con người, đem lại năng suất caochất lượng sản phẩm tốt

Hiện nay, các hệ thống dây chuyền tự động trong các nhà máy, xí nghiệp được sửdụng rất rộng rãi, vận hành có độ tin cậy cao Vấn đề quan trọng trong các dây chuyềnsản suất là điều khiển điều chỉnh tốc độ động cơ hay đảo chiều quay động cơ để nângcao năng suất

Với hệ truyền động điện một chiều được ứng dụng nhiều trong các yêu cầu điềuchỉnh cao, cùng với sự phát triển không ngừng của kỹ thuật điện tử và kỹ thuật vi điện

tử Hệ truyền động một chiều điều chỉnh đồng thời điện áp phần ứng động cơ và từthông đã trở thành giải pháp tốt cho các hệ thống có yêu cầu chất lượng cao

Ở nước ta hiện nay một số dây truyền ngoại nhập, với một số lý do khách quancho nên một số thiết bị khi có vấn đề về sự cố phải nhờ đến chuyên gia nước ngoài Vềviệc thay thế và điểu khiển từng bước để hộ nhập cùng với sự phát triển chung củakhao học kỹ thuật

Trong quá trình nghiên cứu không thể tránh khỏi thiểu sót kính mong quý thầy côchỉ bảo để em được hiểu thêm, có kiến thức nhất định để phục vụ cho chuyên nghànhcủa mình sau này

Em xin trân thành cảm ơn sự tận tình giúp đỡ của cô Ngô Thị Lê và các thầy cô

trong tổ bộ môn đã hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đềtài này

Em xin chân thành cảm ơn!

Vinh, ngày …… tháng 12 năm 2020

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY BÀO GIƯỜNG

1.1 Giới thiệu chung về máy bào giường

1.1.1 Khái niệm

Máy bào giường là loại máy công cụ dùng để gia công bề mặt chi tiết Chiều dàibàn máy có thể từ 1,5m đến 12m Tuỳ thuộc vào chiều dài bàn máy và lực kéo có thểchia máy bào giường làm 3 loại :

Máy cỡ nhỏ: Lb< 3m , Fk = 30  50 KN

Máy cỡ trung bình : Lb = 4  5m , Fk = 50  70 KNMáy cỡ lớn : Lb > 5m , Fk > 70 KNTruyền động chính của máy bào là truyền động tịnh tiến qua lại của bàn máy.Trong quá trình làm việc bàn máy di chuyển qua lại theo chu kỳ Mỗi chu kỳ gồm haihành trình thuận và ngược Hành trình ngược bàn máy chạy về vị trí ban đầu không cắtgọt nên gọi là hành trình không tải Cứ sau khi kết thúc hành trình ngược thì bàn daolại di chuyển theo chiều ngang một khoảng gọi là lượng ăn dao Truyền động phụ là dichuyển nhanh của xà, bàn dao, nâng đầu dao trong một hành trình không tải

1.1.2 Nguyên lý hoạt động của máy bào giường

Hoạt động của nó như sau:

Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và được tăng tốc đến tốc độ vo = 5

 15 m/p (tốc độ vào dao) trong khoảng thời gian t1 Sau khi chạy ổn định với tốc độ

vo trong khoảng thời gian t2 thì dao cắt vào chi tiết (dao cắt vào chi tiết với tốc độ thấp

để tránh làm sứt chi tiết) Bàn máy tiếp tục chạy với tốc độ ổn định vo cho hết thời gian

t2 thì tăng tốc độ đến vth ( tốc độ cắt gọt ) Trong thơì gian t5 bàn máy chuyển động vớitốc độ vth và thực hiện gia công chi tiết Gần hết hành trình thuận, bàn máy sơ bộ giảmtốc độ đến vo Sau đó bàn máy đảo chiều sang hành trình ngược đến tốc độ vng, thựchiện hành trình không tải, đưa bàn máy về vị trí ban đầu Gần hết hành trình ngược bànmáy giảm tốc độ sơ bộ đến tốc độ vo, đảo chiều sang hành trình thuận, thực hiện mộtchu kỳ khác

Bàn dao được di chuyển bắt đầu từ thời điểm bàn máy đảo chiều từ hành trìnhngược sang hành trình thuận và kết thúc di chuyển trước khi dao cắt vào chi tiết

Tốc độ hành trình thuận vth được xác định tương ứng bởi chế độ cắt

vth=5  ( 75  120 )m/p

Để tăng năng suất của máy,tốc độ hành trùnh ngược chọn lớn hơn tốc độ hành trìnhthuận : vng=k vth=(2  3)vth

Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thời gian : n=l /Tck=l /(tth+tng) ;

Tck : thời gian của một chu kì làm việc của bàn máy

tth,tng :Thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình thuận và ngược

L :Chiều dài hành trình của bàn máy.

nL v th L v ng t dc (k1)L/v ng t dc

1/

- Tỉ số giữa tốc độ hành trình ngược và thuận

Khi chọn vth thì năng suất phụ thuộc vào hệ số k và thời gian đảo chiều tdc.Khi tăng

k thì năng suất của máy tăng nhưng khi k>3 thì năng suất tăng không đáng kể vì lúc đóthời gian đảo chiều tdc lại tăng

Nếu chiều dài bàn máy Lb>3m thì tdc ít ảnh hưởng đến năng suất mà chủ yếu là k Khi Lb nhỏ vth lớn vth= 75  120 m/p thì tdc ảnh hưởng nhiều đến năng suất

Do vậy một trong những điều chú ý khi thiết kế truyền động chính của máy bàogiường là phấn đấu giảm thời gian quá độ Một trong những biện pháp đó là xác định tỉ

số truyền tối ưu của cơ cấu truyền động của động cơ đến trục làm việc,đảm bảo máykhởi động với gia tốc cao nhất

Xuất phát từ phương trình chuyển động trên trục làm việc:

dt

d J i J M

m D

c

)

c

J i I

M i M

Mc M

Mc :Momen cản trên trục làm việc.

Jm ,Jd :Momen quán tính của máy và động cơ

CHƯƠNG 2 TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ TRỤC CHÍNH

2.1 Yêu cầu đối với hệ thống truyền động máy bào giường

2.1.1 Truyền động chính

Phạm vi điều chỉnh tốc độ truyền động chính là tỉ số giữa tốc độ lớn nhất (tốc độlớn nhất trong hành trình ngược) và tốc độ nhỏ nhất của bàn máy (tốc độ thấp nhấttrong hành trình thuận)

D = vmax/vmin= vngmax/vthmin

Trong chế độ xác lập , độ ổn định tốc độ không lớn hơn 5% khi phụ tải thay đổi từkhông định mức đến định mức

Quá trình quá độ khởi động , hãm yêu cầu xảy ra êm , tránh va chạm trong bộtruyền với tác động cực đại

Hệ thống truyền động là hệ truyền động có đảo chiều quay

2.1.2.Truyền động ăn dao

Truyền động ăn dao làm vệc có tính chất chu kì,trong mỗi hành trình kép làm việcmột lần

Phạm vi điều chỉnh lượng ăn dao D = ( 100  200)/1

Cơ cấu ăn dao yêu cầu làm việc với tần số lớn, có thể đạt tới 1000 lần/giờ

Hệ thống di chuyển đầu dao cần phải đảm bảo theo hai chiều cả ở chế độ di chuyểnlàm việc và di chuyển nhanh

Truyền động ăn dao có thể thực hiện bằng nhiều hệ thống cơ khí, điện khí, thuỷlực, khí nén Thông thường sử dụng rộng rãi hệ thống điện cơ : động cơ điện và hệthống truyền động trục vít - ecu hoặc bánh răng - thanh răng

2.2 Tính chọn động cơ truyền động chính máy bào giường

2.2.1 Cơ sở lý thuyết tính chọn công suất động cơ truyền động máy bào giường.

a Phụ tải truyền động chính:

Phụ tải của truyền động chính được xác định bàng biểu thức lực kéo tổng củahai thành phần là lực cắt Fz và lực ma sát Fms ở gờ trượt với bàn máy

Ta có : F =F +F

V Pz

Fz

Vgh 0

Gct là trọng lượng của chi tiết

Gb là khối lượng bàn máy

+ Lực cắt : F z=9 , 81 CF t X F S Y F V n

- Ở hành trình ngược :Fz=0 ; Fms= μ(G b+G ct) nên lực kéo tổng là :

Fz=Fms= μ(G b+G ct)Quá trình bào chi tiết ở máy bào giường được tiến hành với công suất gần nhưkhông đổi P=const Nghĩa là lực cắt lớn ứng với tốc độ nhỏ và ngược lại Tuy nhiên,ởnhững máy hạng nặng thì đồ thị phụ tải có dạng như sau :

Hình 2.1 : Đồ thị phụ tải của động cơ hạng nặng

b Cơ sở lý thuyết tính chọn công suất động cơ cho truyền động chính máy bào

luôn làm việc ở chế đô quá tải làm giảm tuổi thọ động cơ không đảm bảo năng suấtcần thiết,chi phí cho việc bảo dưỡng và thay thế tăng nên hiệu quả mang lại cũng thấp.

Vì vậy,việc chọn dúng công suất động cơ truyền động sẽ đáp ứng được các yêu cầu về

kinh tế kỹ thuật cũng như năng suất của máy

Fms1 = F y g(m b m ct) 

 : hệ số ma sát gờ trượt, Ở đây ta chọn =0,08

z

F4,0

28349 ,8 14

60 1000.0 ,75=8,8 (kw)Công suât tính toán ở chế độ cắt 1:

P2= F k2 V th 60.1000 η=

29215, 2 14

60 1000.0 , 75=9 (kw)Công suât tính toán ở chế độ cắt 2:

Mặt khác, hệ thống phương án truyền động đă chọn là hệ truyền động động cơ mộtchiều dùng phương pháp chỉnh lưu Đồng thời, trong thực tế, để động cơ làm việc antoàn, người ta phải dự trữ một hệ số an toàn cho động cơ

2.2.4 Xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần và kiểm nghiệm động cơ đã chọn.

a Xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần:

Để kiểm nghiệm động cơ đã chọn có thỏa mãn với điều kiện làm việc không ta cóthể kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng của động cơ.Muốn vậy ta phải xây dựngđược đồ thị phụ tải toàn phần của động cơ :

I = f(t).Trong đó có xét đến cả chế độ làm việc xác lập và chế độ quá độ của động cơ

Muốn vậy ta tiến hành theo trình tự như sau:

+ Công suất đầu trục động cơ khi không tải hành trình thuận:

+ Xác định các khoảng thời gian làm việc :

- Thời gian quá độ :

t qđ= j(ω2−ω1)(I qđ−I c) kφđm

Trong đó : + j=10,3;

+ Ic là dòng điện phụ tải động cơ

+ Với các khoảng thời gian t1,t9,t12,t14 động cơ không mang tải nên I c=0 .

Tck= ∑t i= (t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7+t8+t9+t10+t11+t12+t13+t14)

=(3t1+2t4+t10+t12+t13+2t7+2t2+t5+t11)

b.Kiểm nghiệm động cơ đã chọn:

+ Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng: I đt=√ ∑I i2 t i

Vậy động cơ thõa mãn điền kiện phát nóng

+ Kiểm nghiệm động cơ theo điều kiện quá tải về momen

Điều kiện : M đm≥

Mmaxλ

Trong đó λ=2÷4 là hệ số quá tải về momen của động cơ

Kết luận :Động cơ đã chọn thõa mãn các chỉ tiêu yêu cầu.

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

cơ tải nhỏ

CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ TRỤC CHÍNH

3.1 Phương án 1: Hệ thống truyền động máy phát-động Đ)

cơ(F-Hệ thống máy phát - động cơ (F - Đ) là hệ truyền động điện màBBĐ điện là máy phát điện một chiều kích từ độc lập Máy phát nàythường do động cơ sơ cấp không đồng bộ 3 pha kéo quay và coi tốc

độ quay của máy phát là không đổi

Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống F - Đ đơn giản

+ Trong đó:

- Đ : Là động cơ điện một chiều kéo cơ cấu sản xuất, cần phải điềuchỉnh tốc độ

- F : Là máy phát điện một chiều, đóng vai trò là BBĐ, cấp điệncho động cơ Đ.

- ĐK : Động cơ KĐB 3 pha kéo máy phát F, K có thể thay thế bằngmột nguồn năng lượng khác

- K : Máy phát tự kích, để cấp nguồn điện cho các cuộn kích từ CKF

và CKĐ

hai hướng như sau:

+ Để cho n Đ < n cb: Điều chỉnh biến trở RKF của máy phát tăng

để giảm dòng điện qua cuộn kích từ CKF thay đổi, do đó từ thôngkích từ F của máy phát thay đổi (giảm), làm cho UF giảm, tốc độđộng cơ giảm xuống đạt nĐ < ncb

Như vậy, bằng cách điều chỉnh biến trở RKF, ta điều chỉnh điện

áp phần ứng động cơ Đ trong khi giữ từ thông không đổi: Đ = đm

+ Đảo chiều: Cặp tiếp điểm T đóng hoặc N đóng, dòng điện

kích từ máy phát ICKF đảo chiều, do đó đảo chiều từ thông F, do đó UFđảo dấu, dẫn đến động cơ Đ đảo chiều

tái sinh:

+ Tăng Đ về định mức

+ Giảm điện áp phần ứng động cơ về 0

3.2 Hệ thống máy phát động cơ F - Đ với các phản hồi có sử dụng máy điện khuyếch đại từ trường ngang (MKĐ)

+ Nhược điểm của hệ F - Đ đơn giản trên là:

- Đặc tính cơ mềm hơn đặc tính tự nhiên

- Khi phụ tải thay đổi làm tốc độ động cơ thay đổi, không cókhả năng ổn định tốc độ

Điều đó không đáp ứng được yêu cầu ổn định tốc độ của hệ.Nên phải đưa các khâu phản hồi để ổn định tốc độ động cơ của hệthống được duy trì không đổi

3.2.1 Hệ thống F - Đ với phản hồi âm tốc độ

Phản hồi được thực hiện qua máy phát tốc Roto của FT đượcnối đồng trục với rotor động cơ Điện áp phát ra của FT tỉ lệ bậc nhấtvới tốc độ của động cơ.

Ta có: F2 = I2W2

EFT = KeFTnFT = KeFTn

UFH =  dc với  là hệ số phản hồi âm tốc độ

Hệ thống này có khả năng ổn định tốc độ khi phụ tải thay đổinhờ khâu phản hồi âm tốc độ: Khi động cơ đang làm việc vớiphụ tải Mc và tốc độ đạt yêu cầu nyc Vì lý do nào đó, mômenphụ tải đặt lên trục động cơ thay đổi khác nyc thì nhờ quá trìnhphản hồi âm tốc độ hệ thống sẽ tự động ổn định tốc độ đạt nyc

Hình 3.2: Hệ thống F - Đ với phản hồi âm tốc độ

Quá trình tự động này được giải thích như sau: Giả sử khi Mctăng sẽ làm cho nĐ giảm < nyc Mà khi n giảm nên EFT giảm do đó I2giảm  F2 giảm nên F = F1 - F2 tăng dẫn đến EKĐMĐ tăng nên UĐ tăng

do đó n tăng đạt đến nyc Và khi Mc giảm thì quá trình sẽ tự động xảy

ra theo chiều ngược lại để tốc độ động cơ đạt nyc

3.2.2 Hệ thống F- Đ với âm dòng có ngắt

Khi thực hiện các phản hồi trong hệ F - Đ, tốc độ động cơ đượcduy trì không đổi theo tốc độ đặt cho trước Khi xảy ra quá tải, động

cơ có thể bị cháy Việc sử dụng các thiết bị bảo vệ có thể gây phứctạp cho quá trình vận hành Do đó người ta đưa vào hệ thống khâuphản hồi âm dòng có ngắt

+ Phản hồi được thực hiện qua điện trở R và khâu so sánh gồm

+ Khi phối hợp cả điều chỉnh tốc độ 2 vùng: Điều chỉnh kíchthích máy phát và điều chỉnh kích thích động cơ, đảo chiều quaybằng đảo chiều quay bằng cách đảo chiều kích thích máy phát Động

cơ sẽ có các chế độ làm việc như sau:

+ Hãm động năng khi kích thích máy phát bằng không

+ Hãm tái sinh khi giảm tốc độ hoặc khi đảo chiều dòng kích từ+ Hãm ngược ở cuối giai đoạn hãm tái sinh khi đảo chiều hoặckhi làm việc ổn định với tải có tính thế năng (khi hạ tải trọng)

 Như vậy hệ thống F - Đ có đặc tính điền đầy cả 4 góc phần tưcủa mặt phẳng toạ độ

+ Ưu điểm nổi bật của hệ thống là khả năng quá tải lớn, sựchuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt

+ Do các phần tử trong hệ thống là tuyến tính nên quá trìnhquá độ của hệ thống rất tốt

+ Có khả năng giữ cho đặc tính có độ cứng cao và không đổitrong suốt giải điều chỉnh

+ Hệ số cos khá cao

 Nhược điểm:

Nhược điểm cơ bản của hệ thống F - Đ là sử dụng nhiều máyđiện quay do đó chiếm diện tích không gian lớn, gây tiếng ồn lớntrong quá trình làm việc Máy phát điện một chiều có từ dư lớn nênđiều chỉnh tốc độ ở vùng tốc độ thấp và rất thấp rất khó khăn

Hệ thống F - Đ rất thích hợp với các truyền động có phạm viđiều chỉnh tốc độ lớn, phụ tải biến động trong phạm vi rộng, quátrình quá độ chiếm phần lớn thời gian làm việc của hệ thống (thườngxuyên khởi động, hãm, đảo chiều )

3.3 Phương án 2: Hệ truyền động Thyristor – Động cơ (T-Đ)

Hệ truyền động T - Đ là hệ truyền động, động cơ điện mộtchiều kích từ động lập Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện ápđặt vào phần ứng hoặc phần cảm động cơ thông qua các bộ biến đổi(BBĐ) chỉnh lưu dòng thyristor

3.3.1 Sơ đồ hệ thống

Hình 3.4: Hệ truyền động T – Đ

+ Hoạt động của hệ thống:

- Bộ biến đổi (BBĐ) biến đổi nguồn điện xoay chiều 3 pha thànhnguồn điện 1 chiều trực tiếp cấp cho phần ứng động cơ Đ

- Tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ của máy mà BBĐ có thể là

1 bộ hay nhiều bộ, sử dụng 1 pha hay 3 pha và có thể dùng chỉnh lưuhình tia hay hình cầu

- Để điều chỉnh tốc độ động cơ, ta đặt tín hiệu điều khiển ĐKlên biến trở R và đưa vào bộ phát xung (BFX) rồi đưa tín hiệu đến bộbiến đổi

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

3.3.2 Đánh giá về hệ thống

 Ưu điểm

+ Hệ thống sử dụng các phần tử bán dẫn nên có độ tác độngnhanh nhạy, hệ số khuếch đại lớn, khả năng điều chỉnh trơn trongdải điều chỉnh rộng D = (100 1000)

+ Hệ thống làm việc khá ổn định, không gây ồn ào, gọn nhẹnên có thể giảm kích thước hình học của máy

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

 Nhược điểm

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

+ Hệ số cos nói chung của hệ thống thấp (0,6  0,65).)

+ Khi hệ thống truyền động có công suất lớn, dòng điện khôngsin gây ra tổn hao phụ trong hệ thống và ảnh hưởng đáng kể đếnđiện áp của lưới.

+ Mạch điều khiển phức tạp

3.4 Lựa 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 nghệđặt ra

Nhưng xét về chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật thì mổi hệ thống đạt được những đặc điểmkhác nhau Cụ thể ta thấy hệ F - Đ dể điều chỉnh tốc độ, chuyển đổi trạng thái hoạtđộng linh hoạt vì đặc tính hệ thống năm đều bốn góc phần tư Với hệ thống F - Đ khilắp đặt chiếm diện tích lớn, cồng kềnh nhưng hiệu suất lại không cao Khi làm việc lạigây 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 tiêuyêu cầu tối ưu nhất đảm bảo tính khoa học, gọn nhẹ không gây ồn, ít ảnh hưởng đếnmôi trường xung quanh Với hệ truyền động F - Đ mặc dù có nhiều ưu điểm nhưngcòn nhiều hạn chế chưa đáp ứng được yêu cầu CNH – HĐH hiện nay

Ngày nay với nền công nghiệp hiện đại người ta đang dần tiền hành thay thế hệthống 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 haonhỏ Kích thước nhỏ và gọn nhẹ

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẻ của khoa học công nghệ xu hướng tự độnghoá các hệ thống tự động, gia công chính xác, nên điều khiển hệ thống được thực hiệnbằng 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 vànhững đặc điểm phù hợp cách truyền động Vậy em quyết định chọn phương án truyềnđộng T - Đ

Bởi vì hệ T-Đ có chế độ tác động nhanh và dễ tự động hoá , phù hợp với yêucầu của sự phát triển khoa học kỹ thuật đó là tối ưu hoá, tự động hoá gia công chi tiếtchính xác, độ tin cậy cao giảm được sức lao động và tăng năng suất, kích thươc cơ khígọn nên phần cơ khí của máy gọn tạo nên tính thẩm mỹ của hệ thống

Vì kinh tế vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp hơn nhiều so với hệ truyền độngF-Đ

CHƯƠNG 4:

TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA BBĐ CHO HỆ

TRUYỀN ĐỘNG

4.2 Chọn sơ đồ mạch lực

4.1.1 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 ápmột 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 làtổn thất riêng khá lớn Cùng với sự phát triển của kỹ thuật bán dẫn và vi mạch điện tửthì việc sử dụng các bộ chỉnh lưu bán dẫn có điều khiển ngày càng được phổ biến và

có nhiều ưu việt

a) Sơ đồ nối dây hình tia:

Hình 4-1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL - Đ hình tia 3 pha và sơ đồ thay thế

Đặc điểm của sơ đồ nối dây hình tia:

Số van chỉnh lưu bằng số pha củanguồn cung cấp

Các van có một điện cực cùng tên nốichung, điện cực còn lại nối với nguồn xoaychiều Nếu điện cực nối chung là katôt, ta có sơ đồ catôt chung, nếu điện cực nốichung là anôt, ta có sơ đồ nối anôt chung

Hệ thống điện áp nguồn xoay chiều m pha phải có điểm trung tính trung tính

nguồn là điện cực còn lại của điện áp chỉnh lưu

b) 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 katôtchung

Hình 4-2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL- Đ hình cầu 3 pha và sơ đồ thay thế2.

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

Xét sơ đồ tia 3 pha katôt nối chung

Để một Thyristor mở cần có 2 điều kiện

Hình 4.3 Sơ đồ điện hình tia

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

Có tín hiệu điều khiển đặt vào điện cực điều khiển và Katôt của van.Do đặcđiểm vừa nêu mà trong sơ đồ tia 3 pha các van chỉ mở trong một giới hạn nhất định

Tuy nhiên ở các khoảng wt = 0 áp / 6 đ uC > uA và wt = 5p/6 á p đ ub > uA

Như vậy van T1 nối vào pha A chỉ có thể mở trong khoảng wt = p/6 á 5p/6.Trong khoảng này nếu tín hiệu đến cực điều khiển của T1 thì T1 mở Tương tự với T2

và T3

Thời điểm a0 = wt = p/6 đợc gọi là thời điểm mở tự nhiên của sơ đồ chỉnh lưu 3pha Nếu truyền tín hiệu mở van chậm hơn thời điểm mở tự nhiên một góc độ điện thìkhoảng dẫn dòng cuả van sẽ thay đổi (nhỏ hơn 2p/3) dẫn đến trị số trung bình của điện

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

b) Sơ đồ cầu:

Từ kết cấu của sơ đồ chỉnh lưu cầu ta có nhận xét: Để có dòng qua phụ tải thìtrong sơ đồ phải có ít nhất 2 van cùng thông, một ở nhóm anôt chung, một ở nhómkatôt 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 katôtchung nối với pha có điện áp dương nhất và van ở nhóm anôt chung nối với pha cóđiện 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:

Hình 4.4 Sơ đồ điện áp mạch cầu

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

đ-ưa xung điều khiển đến các cực điều khiển của các van, làm thay đổi khoảng dẫn dòngcủa 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 vanứng với (là khoảng thời gian khi một van nào đó đang ngừng làm việc và van tiếpsau 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 đinhj bởi sức điện động pha làm việc củamáy biến áp , còn độ sụt áp trong bộ biến đổi thì được xác định bởi độ sụt áp trên pha

đó



Ở sơ đô cầu, bên ngoài chu kỳ chuyển mạch vẩn có hai van làm việc đồngthời Dòng điện phụ tải chảy liên tiếp qua hai van và hai pha của máy biến áp dưới tácdụng của hiệu số sức điện động của các van tương ứng, nghỉa là dưới tác dụng của sứcđiện động dây Sau một chu kỳ biến thiên của điện áp xoay chiều cả sáu van của bộbiến đổi đều tham gia làm việc Trị số trung bình của sức điện động chỉnh lưu Ed ởtrạng thái dòng điện liên tục được xác định như sau :

Ed = EđmcosTrong đó Eđm là trị số cực đại của sức điện động chỉnh lưu ứng với trường hợp

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.

4.1.2 Lựa chọn phương án đảo chiều

 Khái quát chung:

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

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

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

Tuy nhiên sử dụng phương pháp đảo chiều dòng kích từ cónhiều hạn chế, do cuộn cảm có hệ số tự cảm lớn (quán tính từ lớn)nên làm tăng thời gian đảo chiều, không thoả mãn cho truyền động

máy bào giường Vì vậy ta chỉ xét quá trình đảo chiều động cơ bằng đảo chiều dòng phần ứng.

 Các phương pháp đảo chiều quay động cơ nhờ đảo chiều dòng phần ứng

Với hệ truyền động T - Đ để đảo chiều dòng phần ứng động cơ

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

Sơ đồ truyền động :

Hình 4.5: Sơ đồ truyền động đảo chiều động cơ bằng công tắc tơ

Trên sơ đồ : Cuộn kích từ CKĐ được cấp nguồn bởi một bộ chỉnh lưuCL2

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

ở phía đầu ra, trước khi đưa vào phần ứng động cơ, người ta bố trícác tiếp điểm công tắc tơ T và N sao cho khi điều khiển các công tắc

tơ này đóng tiếp điểm thì đảo được chiều dòng điện phần ứng, dẫnđến đảo được chiều quay động cơ

Phương pháp này chỉ sử dụng cho các truyền động công suấtnhỏ vì dòng hồ quang phát ra giữa các tiếp điểm lớn Mặt khác doquán tính cơ điện của các khí cụ lớn nên tần số đảo chiều không cao,không phù hợp cho truyền động bàn máy bào giường

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

triristor mắc song song ngược

Sơ đồ truyền động :

Hình 4.6: Sơ dồ truyền động đảo chiều động cơ bằng chỉnh lưu