Cải tạo mạch điện cho máy bào giường 7210, sử dụng phần mềm matlab mô phỏng và khảo sát hệ thống

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ truyền động chính là tỷ số giữa tốc độ lớn nhấtcủa bàn máy tốc độ lớn nhất trong hành trình ngược và tốc độ nhỏ nhất của bànmáy tốc độ thấp nhất trong hành tr

Là sinh viên ngành kỹ thuật điện chúng em hiếu được tầm quan trọng củangành và nắm bắt được đặc điếm trang bị của các máy gia công cắt gọt của cácnhà máy, xí nghiệp; chúng em đã cố gắng vận dụng kiến thức đã học hỏi từ thầy

cô, bạn bè đế hoàn thành đề tài:” Cải tạo mạch điện cho máy bào giường 7210,

sử dụng phần mềm Matlab mô phỏng và khảo sát hệ thong”. Sau hai thángthực hiện đồ án, được sự giúp đỡ và tạo điều kiện của các thầy cô trong khoa,đặc biệt của thày trục tiếp hướng dẫn: Lê Thị Minh Tâm, Nguyễn Viết Ngư,cùng sự giúp đỡ của các bạn cùng lóp và lỗ lực của nhóm Đen nay, đồ án củanhóm chúng em đã hoàn thành đúng thời hạn

Quyển thuyết minh của chúng em trình bày những chương sau:

□ Chương 1: Giới thiệu công nghệ máy bào giường

□ Chương 2: Chọn phương án truyền động

□ Chương 3: Thiết kế sơ đồ nguyên lý

□ Chương 4: Tính chọn thiết bị điện

□ Chương 5: Khảo sát và mô phỏng

Vì trình độ và kiến thức còn nhiều hạn chế nên nội dung đồ án còn nhiềuthiếu sót, vậy chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp, chỉ bảo của cácthầy cô và các bạn đế nội dung đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Hưng Yên, ngày 09 tháng 11 năm 2006.

Chương 1

Giới thiệu công nghệ máy bào giường 1.1 Đặc điếm công nghệ máy bào giường.

1.1.1 Khái niệm và phân loại.

Máy bào giường (MBG) là máy có thể gia công các chi tiết lớn, chiều dài

bàn có thể từ 1.5 đến 12 m Tuỳ thuộc vào chiều dài bàn máy và lực kéo mà ta

có thế phân loại máy bào giường thành 3 loại như sau:

6.Hộp điêu khiên; 7.Động cơ truyên động chính.

1.2 Hoạt động.

- Chi tiết gia công được kẹp chặt trên bàn máy 2, chuyến động tịnh tiến qualại Dao cắt 3 được kẹp chặt trên bàn dao 4 Bàn dao 4 được đặt trên xà ngang cốđịnh khi gia công Trong quá trình làm việc bàn máy di chuyển qua lại theo cácchu trình lặp đi lặp lại Mỗi chu kì gồm 2 hành trình: hành trình thuận và hànhtrình ngược.Trong hành trình thuận, thực hiện gia công chi tiết nên gọi là hànhtrình cắt gọt Trong hành trình ngược, bàn máy lùi về vị trí ban đầu không thựchiện cắt gọt nên gọi là hành trình không tải

- Sau khi kết thúc hành trình ngược, bàn dao lại di chuyến theo chiều ngangcủa bàn một khoảng gọi là lượng ăn dao s (mm/hành trình kép)

- Dịch chuyến của bàn dao sau mỗi hành trình kép là chuyến động ăn dao.Chuyển động phụ là di chuyển nhanh của xà, bàn dao nâng đầu dao trong hànhtrình ngược, nâng hạ xà ngang, nới siết xà ngang trên trụ v.v Chuyến động tịnhtiến qua lại của bàn máy gọi là chuyến động chính

- Ngoài ra, còn có một số loại chuyển động khác như: chuyển động bôitrơn, làm mát, niết xới xà máy, cấp phôi Đồ thị tốc độ của bàn máy và dòngđiện của máy bào giường (Hình 2)

Đây là dạng đồ thị thường gặp, trên thực tế thì còn có nhiều dạng đơn giản hoặc

phức tạp hơn

Hình 2- Đồ thị tốc độ và dòng điện của MBG

- Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và tăng tốc độ đến tốc độ

v0=5-ỉ-15(m/phút) - tốc độ vào dao-trong khoảng thời gian ti

Đồ án môn họcSau khi chạy ôn định với tôc độ Vo trong khoảng thời gian t2 thì dao căt vào chitiết (dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp để tránh sứt dao hoặc chi tiết).

Bàn máy tiếp tục chạy với tốc độ ốn định v0 cho đến hết thời gian t3

+ti 1: bàn máy chạy theo hành trình ngược với tốc độ Vng

+tỉ2: thời gian giảm tốc đến Vo , ở hành trình ngược đế chuẩn bị đảo

chiều.+t]3: bàn máy chạy ổn định ở vận tốc thấp v0 để chuẩn bị đảo chiều

+t14: đảo chiều sang hành trình thuận đế bắt đầu thực hiện một chukỳkhác

- Bàn dao được di chuyến bắt đầu từ thời điểm bàn máy đảo chiều từ hànhtrình ngược sang hành trình thuận và kết thúc di chuyến trước khi dao cắt vàochi tiết

- Tốc độ hành trình thuận được xác định tương ứng bởi chế độ cắt Thườngthì tốc độ thuận là: Vth =5 đến (75-ỉ-120 ) m/ph; vận tốc gia công max, min:Vmax=75-Ỉ-120 m/ph, Vmin=5 m/ph

- Đe nâng cao năng suất của máy ta chọn:Vn > Vth(Vn = 2 đến 3 Vth)

- Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thời

+ tđc là thời gian đảo chiêu của máy.

+ K là tỉ số vng/ Vth

=> Năng suất của máy phụ thuộc vào K( tỉ lệ thuận) và tđc Cụ thế:

+ Khi K tăng > 3 => năng suất tăng không đáng kế( do tđc tăng)

+ Khi Lb > 3 => tđc ít ảnh hưởng =>năng suất phụ thuộc chủ yếu vào K

=>Khi thiết kế truyền động chính cho MBG cần phấn đấu giảm thời gian quátrình quá độ

1.3 Một số loại truyền động CO’ bản của MBG.

1.3.1 Truyền động trục chính.

- Là chuyến động tịnh tiến qua lại của bàn máy.Hệ truyền động chính củamáy bào giường phải có đảo chiều vì có 2 hành trình thuận và ngược Đồng thờicũng phải có điều chỉnh tốc độ trong cả 2 hành trình vì hành trình thuận là hànhtrình cắt gọt có tải tốc độ nhỏ hơn hành trình ngược là hành trình không tải nhằmmục đích giảm thời gian chết không tải lâu

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ truyền động chính là tỷ số giữa tốc độ lớn nhấtcủa bàn máy (tốc độ lớn nhất trong hành trình ngược) và tốc độ nhỏ nhất của bànmáy (tốc độ thấp nhất trong hành trình thuận)

độ được thực hiện theo hai vùng:

+Thay đối điện áp phần ứng trong phạm vi

(5 +6)/l với mô men trên trục động cơ là hăng sô ứng với tôc độ bàn thayđối tù’ Vmin=(4-=-6) m/phút đến Vgh= (20-Ỉ-25) m/phút, khi đó lực kéo

Vì vậy thực tế người ta thường mở rộng phạm vi điều chỉnh điện áp, giảm phạm

vi điều chỉnh tù' thông, hoặc điều chỉnh tốc độ động cơ trong cả dải bằng thayđối điện áp phần ứng Trong trường hợp này công suất động cơ phải tăngVmax/Vgh lần ở chế độ xác lập, độ ốn định tốc độ không lớn hơn 5% khi phụ tảithay đối từ không đến định mức

- Quá trình quá độ khởi động, hãm yêu cầu xảy ra êm, tránh va đập trong

bộ truyền với tốc độ tác động cực đại

Đối với những máy bào giường:

+ Cỡ nhỏ (Lb < 3m; F K = 30 -ỉ- 50 kN; D = (3 -ỉ- 4)/l): hệ thống truyềnđộng chính thường là động cơ không đồng bộ-khớp li họp, động cơ không đồng

bộ rôto dây quấn hoặc động cơ một chiều kích từ độc lập và hộp tốc độ

+ Cỡ trung bình (Lb = 3-5- 5m; FK = 50 -ỉ- 70 kN; D = (6 -r 8)/1): hệ thốngtruyền động là F-Đ (máy phát một chiều-động cơ điện một chiều)

+ Cỡ nặng (Lb > 5m; FK > 70 kN; D = (8 -ỉ- 25)/1): hệ thống truyền động

là F-Đ có bộ khuyếch đại trung gian; hoặc hệ chỉnh lưu dùng Thyristor-động cơmột chiều

1.3.2 Truyền động ăn dao.

- Là chuyến động tịnh tiến theo phương vuông góc với chuyển động chính,

có tính rời rạc, xảy ra vào cuối hành trình thuận, đầu hành trình ngược

- Truyền động ăn dao làm việc có tính chất chu kỳ, trong mồi hành trìnhkép làm việc một lần (từ thời điểm đảo chiều từ hành trình ngược sang hànhtrình thuận và kết thúc trước khi dao cắt vào chi tiết)

cực đại có thể đạt tới (80 -ỉ-100)mm/hành trình kép

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

Hệ thống di chuyến đầu dao cần phải đảm bảo theo 2 chiều ở cả ché độ làm việc

và di chuyển nhanh

- Truyên động ăn dao thường được thực hiện băng động cơ không đông bộ

rô to lồng sóc và hộp tốc độ

- Truyền động ăn dao có thế thực hiện bằng nhiều hệ thống : cơ khí, điệnkhí, thuỷ lực khí nén v.v .Thông thường sử dụng rộng rãi động cơ: động cơđiện và hệ thống truyền động trục vít - êcu hoặc bánh răng - thanh răng

Đe thay đối tốc độ trục làm việc, ta có thế dùng nguyên tắc tốc độ điềuchỉnh tốc độ bản thân động cơ hoặc sử dụng hộp tốc độ nhiều cấp Nguyên tắcnày tuy phức tạp hơn nguyên tắc trên nhưng có thế giữ được thời gian làm việccủa truyền động như nhau vời các lượng ăn dao khác nhau

1.4 Kết luận.

Đặc điếm của truyền động chính của MBG là đảo chiều với tần số lớn, mômen khởi động, hãm êm, quá trình quá độ chiếm tỷ lệ đáng kể trong chu kỳ làmviệc, chiều dài hành trình càng giảm ảnh hưởng đến quá trình quá độ càng tăng

Vì vậy, muốn quá trình quá độ, khởi động, hãm yêu cầu xảy ra êm tránh vađập trong bộ truyền với độ tác động cực đại ta cần chọn các hệ thống truyềnđộng điện phù họp với từng loại máy

2 Giói thiệu công nghệ máy bào giưòng 7210.

2.1 Đặc điểm công nghệ MBG 7210.

MBG 7210 thuộc loại máy bào giường cỡ trung bình có hai trụ dùng đế

gia công các chi tiết cỡ tù' 3 5 m

- Động cơ truyền động chính cho máy bào giường 7210 là loại động cơ mộtchiều kích từ độc lập có công suất 75 Kw

2.2 Đặc điểm trang bị.

2.2.1 So' đồ điều khiển dạng đon giản.

Đe điều khiến cho MBG 7210 trước đây người ta sử dụng một sơ đồnguyên lí điều khiến đơn giản như hình vẽ :

+ Cuộn CK4 thực hiện phản hồi âm dòng có ngắt Tạo cho động cơ đặctính máy xúc Hạn chế dòng điện động cơ trong quá trình tĩnh cũng như quá độ.

- KĐ động cơ KĐB rôto lồng sóc để quay máy phát F

- F máy phát một chiều, nguồn cung cấp cho động cơ

- K máy phát một chiều, nguồn cung cấp cho mạch điều khiển và kích từcủa động cơ

-IV đến 4V là các Điode:

+ IV và 2V ngắt theo chiều thuận và ngược

+ 3V và 4V hạn chê cưỡng bức.

-BĐ là bóng đèn để duy trì cưỡng bức

-CB là cầu cân bằng đế hạn chế hiện tượng dao động máy phát Gồm:

+Nhánh 1 là cuộn dây cân bằng CKF

+Nhánh 3,4 là điện trở 2R-CKĐ, CK1, CKK, CKF: cuộn kích từ cho Đ, MKĐ, K, F

2.2.2 Nguyên lý hoạt động.

Trong sơ đồ này, động cơ được khởi động cưỡng bức Sau khi cho lệnhkhởi động điện áp chủ đạo được đưa vào mạch kích thích của KĐM ( cuộnCK1- CK2- CK3 ), còn sức điện động của động cơ EĐ = 0, nên điện áp tổng củacuộn CK1- CK2- CK3 là Ư13 có giá trị cực đại và động cơ được khởi độngcường bức ở giới hạn cho phép do trong sơ đồ dùng khâu điện trở phi tuyến gồmhai bóng đèn BĐ và khâu phân mạch 4V - 3R - 2V ( hoặc 3V - 3R - 1V ) Khi

Ui3 tăng =>điện trở BĐ tăng theo =>điện trở tống mạch của các cuộn dây CK2- CK3 tăng lên Mặt khác, khi điện áp trên các cuộn dây đó đủ lớn các van4V và 2V mở=> xuất hiện dòng phân mạch ip Dòng điện này càng lớn, khi điện

CK1-áp Ư13 càng lớn, nhờ vậy dòng điện trong cuộn CK1- CK2- CK3 được duy trì ởmức độ cho phép hầu như không đổi trong quá trình khởi động Trong thời giankhởi động khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt cũng có tác dụng hạn chế dòngđiện nhỏ hơn trị số dòng điện cho phép

- Đe khởi động động cơ ở chế độ tự động ta ấn nút MT hoặc MN Giả thiết,

ấn MT, các công tắc tơ(CTT) KL, T và rơle R tác động, biến trở BTN bị ngắnmạch, biến trở BTT được nối vào nguồn một chiều và nối các cuộn CK1- CK2-CK3 vào điện áp chủ đạo KĐM và F được kích từ cưỡng bức và động cơ Đđược khởi động cưỡng bức đưa bàn chạy theo chiều thuận, ở đầu hành trìnhthuận, công tắc hành trình 2KC bị ấn, rơle RC được tiếp điện Neu tốc độ cắt đãđược chọn lớn hơn 12*15 m/ ph- tốc độ vào dao) thì tiếp điểm RC phân mạchbiến trở BTT làm điện áp chủ đạo có có trị số tương ứng với tốc độ thấp củabàn Sau khi dao cắt vào chi tiết công tắc hành trình 2KC không bị ấn nữa, cáctiếp diêm của nó được phục hồi, rơle RC bị mất điện Tốc độ động cơ tiếp tụctăng lên trị số ứng với điện áp chủ đạo trên biến trở BTT Cuối hành trình thuận,chối tiếp xúc của tiếp điểm hành trình 1KFI được đẩy về phía trái, một phần biếntrở BTT bị ngăn mạch, Ucđ lại giảm xuống trị số điện áp tương ứng với tốc độ

Vo của bàn máy, dao ra khỏi chi tiêt Sau khi công tâc hành trình 1KC bị ân , cătđiện T, kết thúc hành trình thuận Mặt khác, công tắc to N tác động , ngắn mạchbiến trở BTT, đưa biến trở BTN vào mạch kích tù’ KĐM, máy phát được kích từtheo chiều ngược và động cơ bắt đầu quay ngược.

Khi bàn máy chạy ngược công tắc hành trình 1KC và sau là chối than tiếpxúc 1KH được trả về vị trí ban đầu đế chuẩn bị cho chu kì tiếp theo Gần cuốihành trình ngược, 2KH ngắn mạch một phần biến trở BTN làm cho tốc độ động

cơ giảm xuống trị số tương ứng với tốc độ bàn là 12^15 m/ ph Het hành trìnhngược 2KC bị ấn công tắc tơ N bị mất điện, bàn đảo chiều sang hành trình thuận

và tăng tốc độ đến 12 15 m/ ph

- Hãm máy xảy ra sau khi ấn nút D CTT KL, T hoặc N và rơle R mất điện.Điện áp chủ đảotên biến trở BTT hoặc BTN mất tác dụng, các cuộn dây CK1-CK2- CK3 được nối vào điện áp máy phát có dấu ngược với Ưcđ trước khi hãm,dòng điện trong các cuộn CK1- CK2- CK3 đảo chiều, động cơ được hãm táisinh Sau thời gian duy trì của rơle R, một phần của biến trở 1R bị ngắn mạch,điện áp phản hồi bị giảm đi, quá trình hãm tái sinh chuyển sang giai đoạn thứ haicho đến lúc dừng

2.3 Kết luận.

Với một sơ đồ đơn giản như trên, có rất nhiều hạn chế cho hoạt động củaMBG 7210: động cơ không làm việc được khi: không đủ điện áp, không đủ áplực dầu trong hệ thống bôi trơn, bàn máy di chuyển ra ngoài phạm vi cho phép,bảo đảm phạm vi điều chỉnh tốc độ thấp( 15/1, với độ sụt tốc độ không quá6%).Ngoài ra, sơ đồ này còn có nhược điếm là: có sự liên quan giữa mạch độnglực và mạch điều khiển nên khó khăn trong điều hành, sửa chữa và hiệu chỉnhcho hệ thống; Dùng nhiều động cơ nên hiệu suất thấp, cồng kềnh, ồn lớn, dễ xảy

ra sự cố( do sử dụng nhiều CTT)

=>Do vậy với những đặc điểm của MBG 7210 đòi hỏi phải có 1 sơ đồ mới(động lực và điều khiển) tối ưu hơn đế khắc phục những nhược điểm trên

Chương 2

PHÂN TÍCH VÀ LỤ A CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG.

Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của mộtcông nghệ sản xuất tụ’ động, hiện đại TĐ điện đóng vai trò quan trọng trongviệc nâng cao năng suất và chất lượng sản phấm Vì vậy, các hệ truyền độngđiện luôn luôn được quan tâm nghiên cứu nâng cao chất lượng để đáp ứng yêucầu công nghệ mới với mức độ tự động hoá cao Có hai hệ truyền động thườngđược sử dụng là đó là hệ truyền động máy phát - động cơ một chiều( F - Đ) và

hệ truyền động chỉnh lưu Thyristor - động cơ 1 chiều

+ Biên trở Rkk dùng đê điêu chỉnh dòng điện kích từ của máy phát tựkích K nghĩa là để điều chỉnh điện áp phát ra cấp cho các cuộn kích từ máy phátKTf và cuộn kích tù' động cơ KT

+Biến trở Rkf dùng để điều chỉnh dòng kích từ máy phát F do đó điềuchỉnh điện áp phát ra của máy phát F đặt vào phần ứng động cơ Đ

+ Biến trở Rkđ dùng để điều chỉnh dòng kích từ động cơ, do đó thay đổitốc độ động cơ nhờ thay đối từ thông

2.1.2 Các chế độ làm việc của hệ F - Đ.

Trong mạch lực của hệ F - Đ không có phần tủ' phi tuyến nào nên hệ có

những đặc tính động rất tốt, rất linh hoạtkhi chuyển các trạng thái làm việc.Động cơ chấp hành Đ có thế làm việc ở chế độ điều chỉnh được cả hai phía: kíchthích máy phát F, kích thích động cơ Đ Đảo chiều quay bằng đảo chiều dòngkích thích máy phát, hãm động năng khi I KTF = 0, hãm tái sinh khi đảo chiềuhoặc khi làm việc ốn định với mômen tải có tính chất thế năng

Hệ F - Đ có đặc tính cơ điền đầy cả 4 góc phần tư của mặt phẳng toạ độ (w,

M )

(hình vẽ đặc tính cơ)

- ở góc phân tư thứ I và góc phân tư thứ III tôc độ quay và mômen quayluôn luôn cùng chiều nhau Năng lượng được vận chuyển thuận chiều từ nguồn-> máy phát -> động cơ -> tải.

- Vùng hãm tái sinh nằm ở góc phần tư thứ II và thứ IV năng lượng vậnchuyến theo chiều từ tải ->động cơ ->máy phát -> nguồn Máy phát F và động cơ

Đ đối chức năng cho nhau Hãm tái sinh trong hệ F - Đ được khai thác triệt đếkhi giảm tốc độ, khi hãm để đảo chiều quay

- Vùng hãm ngược của động cơ trong hệ F - Đ được giới hạn bởiđặc tínhhãm động năng và trục mô men

Hình 7 - Đặc tính cơ hệ F - Đ trong chế độ hãm ngược

2.1.3 Đặc điểm của hệ F - Đ.

Các chỉ tiêu chất lượng của hệ F - Đ về cơ bản tương tự’ các chỉ tiêu của hệđiều áp dụng bộ biến đối nói chung

- Ưu điểm:

+ Phạm vi điều chỉnh tăng lên cỡ 30 + 1

+ Điều khiển tốc độ bằng phẳng trong phạm vi điều chỉnh, tổn hao nhỏ dotiến hành trên các mạch kích từ

+ Hệ điều chỉnh đơn giản

+ Trạng thái làm việc linh hoạt, khả năng quá tải lớn

+ Có thế thực hiện hãm một cách dễ dàng bằng nhiều cáchkhác nhau

- Nhược điểm:

+ Sử dụng nhiêu máy điện quay nên hiệu suât thâp (^ 70% ), công kênh,tón diện tích lắp đặt, gây ồn lớn.

+ Công suất đặt lớn

+ Vốn đầu tư ban đầu cao

+ Do tốc độ nhỏ nên điều chỉnh sâu tốc độ bị hạn chế

2.2 Hệ truyền động MKĐN - Đ.

2.2.1 Sơ đồ cấu tạo

Hình 9: Nguyên lý cấu tạo của máy điện khuếch đai từ trường ngang

MKĐN: thực chất cũng là một phát một chiều có cấu tạo đặc biệt gồm:

- Stato: có nhiều cuộn kích từ Trong đó: cuộn chủ đạo, cuộn phản hồi,

cuộn bù

- Roto: Có bốn chối than: Chổi 1 và 2 nối ngắn mạch với nhau => gọi làcặp chối than ngang trục Chổi 3 và 4 gọi là cặp chổi than dọc trục, cấp điện áp

ra của MKĐN

Hệ MKĐN đế điều chỉnh tốc độ động cơ ( Wđ ) qua việc điều chỉnh điện ápphần ứng uir MKĐN gồm 4 cuộn:

+ CKi! Cuộn chủ đạo ( hay cuộn điều khiển )

+ CK2: Cuộn phản hồi dương dòng

MKĐN lúc ban đầu ( vì banđầu Ư MKDN = 0 , F 3 = 0 = > Z F lớn ) Sau đó lại hạn

chế cường bức (vì ỵF giảm do F3 tăng theo U MKĐN ) và cuối cùng kết thúc quátrình cưỡng bức kích từ CK3 còn kết họp với CK2 đế ốn định tốc độ động cơCK4 liên hệ với Ura MKĐN (Ưư động cơ ) Qua biến áp ổn định BA Nếu

ƯMKĐN ốn định => BA không làm việc ốn định=> F4 = 0 Neu UMKĐN biến đối =>

từ thông ộ trong lõi từ BA biến đối => cuộn thứ cấp BA có điện và phản ánh

dao động của Ura MKĐN => FcK4 sẽ làm EF giảm khi MKĐN tăng, làm ZFkhi MKĐN giảm CK4 còn có tác dụng hạn chế hiện tượng quá điều chỉnh khi

có tín hiệu ( do hệ số khuếch đại K quá lớn

Khâu phản hôi dương dòng và âm áp được thay thê băng phản hôi âm tôcđộ

2.2.3: Đặc điểm hệ MKĐN - Đ.

- Ưu điểm: do hệ số khuyếch đại K lớn nên MKĐN được dùng nhiều trong

điều chỉnh tốc độ động cơ 1 chiều có phạm vi rộng với độ ổn định cao và quántính điện từ nhỏ

- Hệ có thay đối tốc độ và đảo chiều quay của động cơ Việc đảo chiềuquay được thực hiện bằng cách đảo chiều dòng điện kích từ I KT qua 2 bộ chỉnhlưu ba pha có điều khiển CƯ và CL2 được nối theo sơ đồ hình tia hay hình cầu.Cũng có thế dùng một bộ chỉnh lưu có điều khiển với các phương pháp đảo cựctính đầu ra băng các tiếp diêm của rơle thay cho 2 bộ chỉnh lưu CLi và CL2

Khi công suất kích tù’ nhỏ, có thế thay các bộ chỉnh lưu 3 pha CLi và CL2 bằngcác bộ chỉnh lưu Thyristor 1 pha

- Phương pháp đảo chiêu quay băng từ thông có một sô hạn chê do cuộncảm có hệ số tụ cảm lớn, làm tăng thời gian đảo chiều Khi dùng phương phápđảo chiều quay nhở đảo chiều dòng điện phần ứng thì sơ đồ khối như hình 12.

~3

k J

Hình 10: Hệ T - Đ đảo chiều quay nhờ đảo chiều điện áp phần ứng

k >

Hình 11: Hệ T - Đ đảo chiều quay nhờ đảo chiều điện áp phần ứng

- Động Cơ Đ được điều chỉnh tốc độ qua 2 vùng :

+ Vùng dưới tốc độ cơ bản: Nhờ thay đối điện áp đặt vào phần ứng động

cơ qua bộ chỉnh lưu 3 pha có điều khiển CL! (khi quay thuận) hoặc CL2 (khiquay ngược) Điện áp thay đôi luôn nhỏ hơn giá trị định mức uđm còn từ thông

là định mức ^đm

+ Vùng trên tốc độ cơ bản: Nhờ thay đổi dòng điện kích từ (tức là thayđối từ thông) xuống dưới giá trị định mức qua bộ chỉnh lưu có điều khiển CL3

2.3.2.1 Chê độ dòng điện liên tục.

- Dòng điện chỉnh lưu Id chính là dòng điệnphần ứng động cơ điện Sơ đồthay thế hệ chỉnh lưu Thyristor - động cơ 1 chiều:

- Thay đổi góc Cứ từ 0 - 7Ĩ , sđđ chỉnh lưu biến thiên từ Ed 0 đến phải của mặt

phang toạ độ [co, I ] do các van không cho dòng điện phần ứng đối chiều Các

đặc tính cơ của hệ CL - Đ mềm hơn các đặc tính cơ của hệ F - Đ bởi thành phầnsụt áp AUK do hiện tượng chuyến mạch giữa các van bán dẫn gây ra Khi góc

điều khiển biến thiên trong vùng 0 < a< 7ĩl 2 bọ biến đối làm việc ở chế độ

chỉnh lưu, động cơ có thế làm việc ở chế độ động cơ nếu sđđ E còn dương vàchế độ hãm ngược nếu sđđ E đổi chiều

- Khi tăng gốc điều khiển vùng 7ĩ! 2< a < a max và tải có tính chất thếnăng đế quay ngược chiều động cơ thì cả Sđđ Ed và E đều đối dấu Neu Sđđđộng cơ lớn hơn giá trị trung bình của sđđ của bộ BĐ thì dòng điện phần ứngvẫn chảy theo chiều cũ, động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh, dưới tác dụngcủa sđđ động cơ mà các van Thyristor sẽ dẫn dngf trong thời gian nửa chu kì âmcủa điện áp lưới Góc pha của dòng điện xoay chiều trở nên lớn hơn /r/ 2 bộBĐlàm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc, biến cơ năng của Thyristorải thànhđiện năng xoay chiều, cùng Thyristorần số lưới và trả về với lưới điện

2.3.3 Đặc điểm của hệ T - Đ.

- Ưu điểm:

+ ưu điểm nổi bật của hệ T - Đ là độ tác động nhanh, cao, không gây ồn

và dễ tự động hoádo các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất cao, điều đórất thuận lợi cho việc thiết lập các hệ tống tự động điều chỉnh nhiều vòng đểnâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và các đặc tính động của hệ thống

- Nhựơc điểm:

+ Do các van bán dẫn có tính phi tuyến dạng điện áp chỉnh lưu ra có biên

độ và ở các truyền động có công suất lớn làm xấu dạng điện áp của nguồn vàlưới xoay chiều hệ số công suất cos#? của hệ nói chung là thấp

3 Kết luận chung.

Với những ưu - nhược điểm của mình, hệ T - Đ là hệ truyền động điệnphù hợp nhất với đặc điếm công nghệ của MBG 7210 Vì MBG 7210 có côngsuất lớn (75 KW ), mà hệ F - Đ thì chỉ dùng cho những hệ có công suất vừa vànhỏ Còn hệ T - Đ thì có đặc điểm nổi bật là dùng cho những hệ có công suất lớn( do hệ số khuếch đại công suất lớn) Hơn nữa, giá thành đầu tư và sửa chữa của

hệ T - Đ rẻ hơn hệ F - Đ rất nhiều Và đặc biệt là ở hệ T - Đ có thế thiết lập điềuchỉnh nhiều vòng đế nâng cao chất lượng đặc tính tĩnh và động trong khi đó hệ F

- Đ thì không thể làm được như vậy

Chương 3

THIÊT KÊ Sơ ĐỜ NGUYÊN LY

3.1 Thiết kế mạch động lực

3.1.1 Lựa chọn mạch chỉnh lưu

Do yêu cầu truyền động bàn của máy bào giường là truyền động đảochiều với tần số cao, mô men khởi động lớn, quá trình quá độ chiếm đáng kếtrong quá trình làm việc Đe thoả mãn được yêu cầu đó cũng như yêu cầu cụ thểcủa đề tài ta có một số sơ đồ như sau

- Sơ đồ chỉnh lun hình tia 3 pha mắc song song ngược

- Sơ đồ chỉnh lưu hình cầu 3 pha mắc song song ngược

Đe chọn được sơ đồ chỉnh lưu hợp lý cho mạch động lực, ta phải xét đếntừng ưu nhược điểm của từng sơ đồ chỉnh lưu trên

- Sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha mắc song song ngược: có số van ít, chodòng qua van vừa phải, có sụt áp và tổn thất trên van ít hơn mạch chỉnh lưu hìnhcầu

+ Nhược điếm: dạng điện áp đầu ra xấu, chỉ áp dụng cho những động cơ

có công suất vừa và nhỏ

- Sơ đồ chỉnh lưu hình cầu 3 pha mắc song song ngược: có ưu điểm là dòngqua van chỉnh lưu nhỏ, ít bị quá dòng, dạng điện áp ra bằng phang hơn các sơ đồkhác Được áp dụng đối với các động cơ có công suất lớn

+ Nhược điểm của sơ đồ này là có sổ van lớn, đảo chiều phức tạp, giáthành cao

Qua so sánh ưu diểm và nhược điếm của các sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha,hình cầu 3 pha ta chọn mạch lực cho máy bào giường có công suất 75Kw là sơ

đồ hình cầu 3 pha vì nó đảm bảo được yêu cầu công nghệ của máy bào giường

Xét trường hợp L dx=00 dòng tải liên tục :

+ Từ Cớt = 0 -»cot = v0 và xừcot = v0-»Cởt = v6 hai van T4và T5 cùng dẫn dòng

3.1.2 Lựa chọn phương án đảo chiều

Do chỉnh lưu Thyristor dẫn dòng theo một chiều và chỉ điều khiến đượckhi mở, khóa theo điện áp lưới Nên T- Đ thực hiện điều chỉnh khó khăn vàphức tạp Điều khiến hệ T- Đ đảo chiều yêu cầu an toàn kĩ thuật cao Đe làmđược điều đó ta có hai phương pháp điều khiến sau:

- Giữ nguyên /ư và đảo chiêu /kt: không thích hợp với máy bào giường vìthời gian điều chỉnh lâu, thời gian quá độ lớn Khi đảo chiều dòng /ư lớn sinh ratia lửa điện trên chổi than và vành góp làm giảm tuổi thọ của máy điện.

- Giữ nguyên /kt và đổi chiều quay phần ứng với phương pháp này có một

số phương án đảo chiều sau:

+ Đảo chiều phần ứng bằng công tắc tơ chuyển mạch: quá trình điềuchỉnh lâu, tần số thấp Do sử dụng công tắc tơ nên sinh ra hồ quang

+ Đảo chiều phần ứng bằng hai sơ đồ chỉnh lưu đấu song song ngược.Đảo chiều với tần số cao, phù hợp với máy bào giường công suất lớn, thời gianquá độ do đảo chiều nhỏ

Qua phân tích các phương pháp đảo chiều, đế phù hợp với yêu cầu củamáy bào giường ta chọn phương án dùng hai sơ đồ chỉnh lưu mắc song songngược

3.1.3 Phương án điều chỉnh tốc độ

Trên phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưuđiếm hơn so với các loại động cơ khác, có cấu trúc mạch lực và mạch điều khiếnđơn giản hơn, đạt chất lượng điều chỉnh cao Thực tế đế điều chỉnh tốc độ động

cơ ta dùng phương pháp điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ

+ Khi điện áp giảm thì M nm ỉ nm của động cơ giảm và tốc độ động cơ cũng

giảm ứng với một phụ tải nhất định nên phương pháp này điều chỉnh trơn tôc độ

và hạn chế dòng khởi động

+ Vì từ thông của động cơ được giữ không đôi nên /?động cơ cũng không

đối Tốc độ không tải lý tưởng còn tùy thuộc vào giá trị điện áp U M của hệ

thống đồng thời p= const Do đó có thể nói phương pháp này là triệt đế.

+ Tốc độ lớn nhất và nhở nhất của dải điều chỉnh :