Thiết kế hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ Chỉnh lưu – động cơ một chiều

Cuộc cách mạng khoa học công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ đáp ứng được các yêu cầu đặt ra trong lĩnh vực hiện đại hóa các trang thiết bị máy móc phục vụ cho quá trình sản xuất.

Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Điện – trường Đại học SPKT Vinh đã dạy dỗ và trang bị cho em những

kiến thức chuyên ngành quý giá trong những năm học vừa qua Đặc biệt là Th.S

Vũ Anh Tuấn - Người đã trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đề tài này.

Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã giúp

đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình.

Do trình độ và thời gian nghiên cứu có hạn chế, nên không tránh khỏi những thiếu sót, nhược điểm Vì vậy, em rất mong nhận được sự quan tâm, đóng góp ý kiến một cách thẳng thắn, chân thành của các thầy, cô giáo trong Khoa và độc giả để đề tài ngày càng hoàn thiện, đầy đủ, có ý nghĩa cả trong lý luận và ngoài thực tiễn.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Thị Thắm

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN Hình 1-1: Hình dạng bên ngoài của máy doa 12

Hình1-2: Sơ đồ hệ thống truyền động ăn dao máy doa 2620……… 16

Hình 2-1: Hệ truyền động T – Đ đảo chiều bằng dòng kích từ 20

Hình 2-2: Sơ đồ khối của hệ thống T – Đ nhờ đảo chiều dòng phần ứng 21

Hình 2-3: Sơ đồ khối của hệ thống T – Đ 22

Hình 2-4: Sơ đồ đặc tính của hệ T – Đ 23

Hình 2-5: Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng 26

Hình 2-6: Phương án cấp xung chỉnh lưu cầu một pha 27

Hình 2-7: Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển không đối xứng 27

Hình 2-8: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL - Đ hình tia 3 pha và sơ đồ thay thế 28

Hình 2-9: Đồ thị chỉnh lưu Tiristor hình tia 3 pha 30

Hình 2-10: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL- Đ hình cầu 3 pha và sơ đồ thay thế 31

Hình 2-11: Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu ba pha 33

Hình 2-12: Sơ đồ mạch điều khiển riêng rẽ 37

Hình 2-13: Sơ đồ nối song song ngược của hệ thống CL – Đ 38

Hình 2-14: Mạch động lực các thiết bị bảo vệ 49

Hình 3-1: Sơ đồ khối khâu phát xung theo nguyên tắc pha đứng 53

Hình 3-2: Nguyên lý điều khển chỉnh lưu 55

Hình 3-3: Mạch tạo xung răng cưa và giản đồ thời gian 56

Hình 3-4: Mạch dùng hai Transitor 57

Hình 3-5: Đồ thị điện áp khâu tạo xung 58

Hình 3-6: Sơ đồ dùng IC khuếch đại thuật toán 59

Hình 3-7: Sơ đồ mạch tạo xung răng cưa 60

Hình 3-8: Sơ đồ mạch mạch so sánh 61

Hình 3-9: Giản đồ điện áp khâu so sánh 63

Hình 3-10: Sơ đồ nguyên lý mạch sửa xung 64

Hình 3-12: Sơ đồ nguyên lý mạch khuyếch đại và truyền xung 66

Hình 3-13: Giản đồ điện áp đầu ra của biến áp xung 67

Hình 3-14: Sơ đồ nguyên lý mạch truyền xung 68

Hình 3-15: Sơ đồ tổng hợp mạch điều khiển của hệ thống 69

Hình 3-16: Hình chiếu lõi biến áp xung 71

Hình 3-17: Sơ đồ mạch tạo nguồn nuôi 74

Hình 3-18: Sơ đồ khối tạo điện áp chủ đạo 74

Hình 3-19: Sơ đồ khối phản hồi âm dòng điện 75

Hình 3-20: Khâu phản hồi tốc độ 76

Hình 3-21: Sơ đồ tổng hợp mạch khuếch đại trung gian 77

Hình 3-22: Sơ đồ chân IC TL 084 78

Hình 5-1: Sơ đồ thay thế mạch chỉnh lưu điều khiển 86

Hình 5-2: Sơ đồ cấu trúc khâu chỉnh lưu 87

Hình 5-3: Sơ đồ thay thế động cơ điện một chiều 87

Hình 5-4: Sơ đồ cấu trúc động cơ điện một chiều 88

Hình 5-5: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống 89

Hình 7-1: Thư viện khối chuẩn của Simulink 100

Hình 7-2: Đồ thị mô tả phỏng bộ biến đổi của hệ thống 104

Hình 7-3: Kết quả mô phỏng hoạt động của động cơ điện một chiều……….105

Hình 7-4: Kết quả mô phỏng hoạt động của mạch vòng dòng điện 106

Hình 7-5: Kết quả mô phỏng khâu phản hồi tốc độ của hệ truyền động 106

Hình 7-6: Kết quả mô phỏng khâu phản hồi tác động 108

DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ MÁY DOA NGANG 2620A 10

1 Chức năng, công dụng của máy doa 10

2 Phân loại máy doa 10

3 Kết cấu của máy doa 2620A 11

4 Đặc điểm công nghệ 11

5 Yêu cầu đối với truyền động điện máy doa 12

5.1 Truyền động chính 12

5.2 Truyền động ăn dao 12

5.3 Thông số kỹ thuật 12

6 Các chế độ vận hành của máy 13

7 Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao của máy doa 2620A 13

7.1 Phạm vi điều chỉnh tốc độ 13

7.2 Độ trơn khi điều chỉnh 13

7.3 Độ ổn định tốc độ khi làm việc 13

7.4 Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ 14

7.5 Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải 14

7.6 Yêu cầu hãm dừng chính xác 15

7.7.Yêu cầu về đảo chiều……….15

7.8 Yêu cầu về kinh tế 15

8 Sơ đồ truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 15

PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG 19

I KHÁI QUÁT CHUNG 19

II HỆ THỐNG CHỈNH LƯU - ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 20

1 Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều 20

2 Một số hệ truyền động T – Đ 20

3 Sơ đồ khối hệ truyền động Tiristor – động cơ (T – Đ ) 21

3.1 Giới thiệu sơ đồ: 21

3.2 Nguyên lý làm việc 22

3.3 Họ đặc tính của hệ thống T – Đ 23

4 Đánh giá chất lượng của hệ thống T – Đ 24

4.1 Ưu điểm: 24

4.2 Nhược điểm: 24

III LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠCH CHỈNH LƯU 25

1 Mạch chỉnh lưu cầu một pha 26

1.1 Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng 26

1.1.1 Sơ đồ nguyên lý 26

1.1.2 Nguyên lý hoạt động 26

1.2 Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng 27

1.2.1 Sơ đồ nguyên lý 27

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.2.2 Nguyên lý hoạt động 27

2 Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha 28

2.1 Sơ đồ nối dây hình tia ba pha 28

2.2 Đặc điểm của sơ đồ hình tia ba pha 29

2.3 Nguyên lí làm việc 29

3 Sơ đồ hình cầu 31

3.1 Sơ đồ nguyên lý 31

3.2 Đặc điểm của sơ đồ chỉnh lưu cầu 32

3.3 Nguyên lí làm việc sơ đồ cầu 32

4 Kết luận 34

IV LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẢO CHIỀU 35

V PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN 37

1 Phương án điều khiển riêng rẽ (điều khiển độc lập) 37

2 Phương án điều khiển chung (phụ thuộc) 37

VI TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐỘNG LỰC 39

1 Chọn động cơ truyền động 39

2 Các thông số cơ bản còn lại của động cơ 39

3 Tính chọn van động lực 40

4 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu 42

5 Tính chọn cuộn kháng cân bằng 43

6 Tính chọn cuộn kháng san bằng 44

7 Tính chọn thiết bị mạch bảo vệ 46

7.1 Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn 46

7.2 Bảo vệ quá dòng điện cho van 47

7.3 Bảo vệ quá điện áp cho van 48

VII XÂY DỰNG SƠ ĐỒ MẠCH LỰC 48

1.Giới thiệu thiết bị trong sơ đồ: 50

2 Nguyên lý làm việc của mạch động lực 50

PHẦN III: THIẾT KẾ MẠCH PHÁT XUNG ĐIỀU KHIỂN 52

I KHÁI QUÁT CHUNG 52

II CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT XUNG ĐIỀU KHIỂN 52

1 Phương pháp phát xung điều khiển theo nguyên tắc pha đứng 52

2 Phương pháp phát xung điều khiển sử dụng điốt hai cực gốc (UJT ) 53

3 Phương pháp phát xung điều khiển theo pha ngang 53

III PHÁT XUNG ĐIỀU KHIỂN THEO NGUYÊN TẮC PHA ĐỨNG 53

1 Sơ đồ khối hệ thống điều khển theo nguyên tắc pha đứng 53

1.1 Giới thiệu sơ đồ 53

1.2 Nguyên lý làm việc 54

2 Các khâu cơ bản của một mạch phát xung điều khiển theo nguyên tắc pha đứng .55 2.1 Mạch đồng bộ hóa và phát xung răng cưa (khâu đồng pha) 55

2.1.1 Sơ đồ sử dụng Transitor và tụ điện 56

2.1.2 Sơ đồ dùng hai transistor 57

2.1.3 Sơ đồ dùng IC khuếch đại thuật toán 59

2.2 Khâu so sánh 60

2.3 Khâu tạo xung 63

2.3.1 Mạch sửa xung 64

2.3.2 Mạch khuếch đại và truyền xung 65

IV TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 69

1 Tính chọn BAX 69

2 Tính tầng khuếch đại cuối cùng 71

3 Tính chọn C 2 và R 11 71

4 Tính chọn tầng so sánh 72

5 Tính chọn khâu đồng pha (mạch đồng bộ hóa) 72

6 Tính chọn khâu tạo điện áp chủ đạo 72

V THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI TRUNG GIAN 72

1 Mạch tạo nguồn nuôi 73

2 Khối tạo điện áp chủ đạo 74

3 Khâu phản hồi âm dòng có ngắt 74

4 Khâu tổng hợp mạch vòng tốc độ 75

VI TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH KHUẾCH ĐẠI TRUNG GIAN 77

1 Tạo nguồn nuôi 77

2 Tính chọn các IC khuếch đại thuật toán 77

3 Tính chọn khâu phản hồi tốc độ 78

4 Tính chọn khâu phản hồi âm dòng điện 79

5 Hệ số khuếch đại của chỉnh lưu K 79

6 Hệ số khuếch đại động cơ K Đ 80

7 Hệ số khuếch đại trung gian K TG 80

PHẦN IV: XÂY DỰNG VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 83

1 Nguyên lý làm việc của mạch động lực 83

2 Nguyên lý làm việc của mạch điều khiển 83

2.1 Nguyên lý ổn định tốc độ và điều chỉnh tốc độ 83

2.2 Khả năng hạn chế phụ tải 84

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.3 Quá trình đảo chiều động cơ 84

2.4 Hãm dừng 84

PHẦN V: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG 85

I ĐẶT VẤN ĐỀ 85

II XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG 85

1 Mô tả toán học chỉnh lưu điều khiển 85

2 Mô tả toán học động cơ điện một chiều kích từ độc lập 86

3 Bộ khuyếch đại tỷ lệ và máy phát tốc 88

4 Xây dựng sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống kín với phản hồi 88

4.1 Khảo sát chế độ động của hệ thống 88

4.2 Xây dựng hàm truyền của hệ thống 89

III XÁC ĐỊNH HÀM TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG 91

1 Hàm truyền của khâu phản hồi tốc độ 91

2 Hàm truyền của khâu phản hồi âm dòng điện 91

3 Hàm truyền BBĐ của hệ thống 91

4 Hàm truyền động cơ một chiều 92

PHẦN VI: XÉT ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG 94

I XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG 94

1 Tiêu chuẩn ổn định đại số 94

1.1 Điều kiện cần để hệ thống ổn định: 94

1.2 Tiêu chuẩn ổn định Hurwitz 94

2 Xét tính ổn định của hệ thống 94

PHẦN VII: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG VÀ CHẠY TRÊN PHẦN MỀN MATLAB 96

I GIỚI THIỆU PHẦN MỀN MATLAB/SIMULINK 96

II THƯ VIỆN KHỐI CHUẨN CỦA SIMULINK 97

1 Thư viện các khối Sources (Khối phát tín hiệu): 97

2 Thư viện các khối Sinks 99

3 Thư viện các khối Continuous 100

4 Thư viện các khối Dicrete (tín hiệu rời rạc hay tín hiệu số Z) 101

5 Thư viện các khối Nonlinear (các khâu phi tuyến) 102

6 Thư viên khối Signal & System: 102

7 Thư viện chứa các khối toán học Math: 102

8 Thư viện chứa các khối Function & Tables: 104

9 Thư viện các khối mở rộng của Simulink: 104

III ỨNG DỤNG MATLAP KHẢO SÁT SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG 104

1 Mô phỏng bộ biến đổi của hệ thống 104

2 Mô phỏng hoạt động của động cơ điện một chiều 105

3 Mô phỏng hoạt động của mạch vòng dòng điện 105

4 Mô phỏng khâu phản hồi tốc độ của hệ truyền động 106

5 Mô phỏng hệ thống khi có hai khâu phản hồi tác động 107

Kết luận 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO 110

LỜI NÓI ĐẦU

Cuộc cách mạng khoa học công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ đáp ứng được các yêu cầu đặt ra trong lĩnh vực hiện đại hóa các trang thiết bị máy móc phục

vụ cho quá trình sản xuất Để đáp ứng được công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm được sức lao động và tiết kiệm chi phí,

hạ giá thành thì việc thiết kế, tính toán để chế tạo máy móc là một khâu rất quan

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

trọng đòi hỏi người thiết kế phải nắm vững quy trình sản xuất của từng loại máy.Đồng thời, dựa vào việc so sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương ánnhằm mục đích đảm bảo được các máy móc thiết bị khi chế tạo ra là tối ưu nhất

Chính vì vậy, qua đợt làm đồ án tốt nghiệp này là một lần nữa giúp em cóthêm cơ hội, thời gian để tìm hiểu và học tập một cách sâu hơn, cụ thể hơn về lýthuyết trang bị điện Đó chính là bài học kinh nghiệm quan trọng và vô cùng ýnghĩa đối với những kỹ sư tương lai như chúng em Nhận thức tầm quan trọng đó

em đã làm việc với tinh thần nghiêm túc, vận dụng những kiến thức của bản thân,những ý kiến đóng góp của bạn bè và đặc biệt là sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của

Th.S Vũ Anh Tuấn đã giúp em khắc phục được những thiếu sót và yếu điểm của

mình

Xuất phát từ những yêu cầu thực tế, bản đồ án này sẽ nghiên cứu “Thiết kế

hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ Chỉnh lưu – động cơ một chiều”

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán cụ thể như sau:

1 Giới thiệu về máy doa 2620A

2 Thiết kế mạch lực hệ truyền động

3 Thiết kế mạch phát xung điều khiển

4 Xây dựng và thuyết minh sơ đồ nguyên lý hệ truyền động

5 Xây dựng sơ đồ cấu trúc của hệ truyền động

6 Xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống

7 Mô phỏng hệ thống và chạy trên phần mềm Matlab

PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ MÁY DOA NGANG 2620A

1 Chức năng, công dụng của máy doa

Máy doa ngang 2620A nằm trong nhóm máy cắt gọt kim loại thứ ba Đây làloại máy có vai trò quan trọng trong nền công nghiệp Loại máy này có hệ thốngtrang bị điện hiện đại, nó có thể gia công được nhiều loại chi tiết khác nhau, khảnăng công nghệ của nó có thể dùng để doa, khoan, khoét, phay với các nguyêncông sau:

- Nguyên công doa: Thường doa các lỗ hình côn, hình trụ, các mặt phẳngvuông góc với nhau có độ định tâm cao.

- Nguyên công tiện: Khi nắp lưỡi dao tiện thì có thể tiện trong, cắt mặt đầu,cắt ren Với nguyên công cắt ren thì truyền động ăn dao được truyền từ trục chính

- Nguyên công khoan: Khi cần gia công các lỗ có độ định tâm cao ta có thểthực hiện trên máy doa, nguyên công này thường nặng nề nhất

- Nguyên công phay: Phay mặt đầu, phay mặt phẳng, phay mặt trong, phaymặt ngoài

2 Phân loại máy doa

Máy doa có nhiều loại khác nhau với kích cỡ, công dụng và mức độ chuyênmôn hoá khác nhau Ta có thể phân loại máy doa theo các cách sau:

- Phân loại theo chức năng, công dụng:

+ Máy khoan, khoét+ Máy doa

- Phân loại theo chuyển động:

+ Doa đứng: Dao quay theo phương thẳng đứng + Doa ngang: Dao quay theo phương nằm ngang

- Phân loại theo mức độ trang bị điện:

+ Loại đơn giản: Thường dùng động cơ KĐB không có điều chỉnh tốc

- Phân loại theo trọng lượng của máy ta có:

+ Loại nhỏ: Trọng lượng của máy nhỏ hơn 10 tấn

+ Loại trung bình: Trọng lượng của máy từ 10 - 100 tấn

+ Loại lớn: Trọng lượng máy lớn hơn 100 tấn

3 Kết cấu của máy doa 2620A

Thân máy: Là phần cố định so với bệ máy, có kết cấu hình chữ U, hai đầu có

hai ụ

Ụ chính: Nằm trên thân máy, có thể chuyển động tịnh tiến so với thân máy.

Động cơ trục chính được gắn vào thân máy cùng với hộp tốc độ, quá trình dichuyển được thực hiện nhờ trục chính hoặc động cơ chạy dao

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Ụ trục phụ: Nằm trên thân máy, có thể chuyển động tịnh tiến nhờ động cơ ăn

dao hoặc bằng tay Khi gia công chi tiết có đòi hỏi độ chính xác cao thì nó có tácdụng giữ dao

Bàn máy: Được bố trí giữa hai ụ, có thể di chuyển ngang, dọc, qua trái, qua phải.

Hình 1-1: Hình dạng bên ngoài của máy doa

Trên bệ máy 1 đặt trụ trước 6, trên đó có ụ trục chính 5 Trụ sau 2 có đặt giá

đỡ 3 để giữ trục dao trong quá trình gia công Bàn quay 4 gá chi tiết có thể dịchchuyển theo chiều ngang hoặc dọc bệ máy Ụ trục chính có thể chuyển động theochiều thẳng đứng cùng trục chính Bản thân trục chính có thể chuyển động theophương ngang

Chuyển động chính là chuyển động quay của dao doa (trục chính) Chuyểnđộng ăn dao có thể là chuyển động ngang, dọc của bàn máy mang chi tiết hay dichuyển dọc của trục chính mang đầu dao Chuyển động phụ là chuyển động thẳngđứng của ụ dao vv…

5 Yêu cầu đối với truyền động điện máy doa

5.1 Truyền động chính

Yêu cầu cần phải đảo chiều quay, phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 130/1 vớicông suất không đổi, độ trơn điều chỉnh  = 1,26 Hệ thống truyền động chính cầnphải hãm dừng nhanh

Hiện nay hệ truyền động chính máy doa thường sử dụng động cơ khôngđồng bộ Roto lồng sóc và hộp tốc độ (động cơ có một hay nhiều cấp tốc độ) Ở

những máy doa cỡ nặng có thể sử dụng động cơ điện 1 chiều, điều chỉnh tốc độtrơn trong phạm vi rộng Nhờ vậy có thể giảm kết cấu, mặt khác có thể hạn chếđược mômen ở vùng tốc độ thấp bằng phương pháp điều chỉnh tốc độ hai vùng.

5.2 Truyền động ăn dao

Phạm vi điều chỉnh tốc độ của truyền động ăn dao D = 1500/1

Lượng ăn dao được điều chỉnh trong phạm vi 2mm/ph  600mm/ph Khi dichuyển nhanh có thể đạt tới 2,5m/ph  3m/ph

Lượng ăn dao (mm/ph) ở những máy cỡ nặng yêu cầu được giữ không đổikhi tốc độ trục chính thay đổi

Đặc tính cơ cần có độ cứng cao, với độ ổn định tốc độ < 10%, hệ thốngtruyền động ăn dao phải đảm bảo độ tác động nhanh cao, dừng máy chính xác đảmbảo sự liền động với truyền động chính khi làm việc tự động

Ở những máy doa cỡ trung bình và nặng, hệ thống truyền động ăn dao sửdụng hệ thống khuếch đại máy điện - động cơ một chiều hoặc hệ thống T – Đ

Ngoài ra còn thực hiện một số nguyên công phụ khác như: khoan, phaybằng dao phay mặt đầu, gia công ren

Máy doa 2620A là máy có kích thước cỡ trung bình

Đường kính trục chính: 90 (mm)

Công suất truyền động chính: 10(kw)

Tốc độ quay trục chính điều chỉnh trong phạm vi: (12,5  1600) vg/ph

Công suất động cơ ăn dao: 2,1(kw)

Tốc độ ăn dao có thể điều chỉnh được trong phạm vi: (2,1  1500)vg/ph vàtốc độ lớn nhất có thể đạt tới 3000vg/ph

6 Các chế độ vận hành của máy

Truyền dộng ăn dao nhờ hai chế độ vận hành bằng tay hoặc tự động

Trong quá trình vận hành có thể thưc hiện chạy nhanh bàn dao bằng phươngpháp giảm từ thông động cơ Chỉnh định tọa độ của ụ, trục nhờ hệ kính phóng đạiquang học

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Điều khiển máy nhờ các nút bấm và tay gạt, chúng được bố trí trên hai ụmáy

7 Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao của máy doa 2620A

Trong máy doa ngang 2620A truyền động ăn dao là truyền động phức tạpnhất, nó đòi hỏi hệ thống trang bị điện có mức độ tự động hoá cao Truyền độngdùng động cơ một chiều kích từ độc lập có các yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng như:

7.2 Độ trơn khi điều chỉnh

Vì máy làm việc ở nhiều chế độ gia công khác nhau như doa lỗ có đườngkính lớn thì cần tốc độ nhỏ, còn khi phay thì cần tốc độ lớn Để đảm bảo chất lượnggia công bề mặt có độ bóng từ cấp 6 ÷ 9 thì tốc độ phải được điều chỉnh vô cấp

0

3 5 ( )%

7.4 Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ

Truyền động ăn dao của máy bao gồm các chuyển động tịnh tiến, nếu mômen cản MC do lực kéo ăn dao qui định thì nó phải đảm bảo phụ tải có mô men Mlớn nhất

Nếu yêu cầu mô men M = const thì Mmax này được xác định bởi lực ăn dao,bao gồm: lực kéo Fx, tổn hao ma sát trên gờ trượt của máy

Trong hầu hết phạm vi điều chỉnh ở vùng tốc độ thấp lực ăn dao bị hạn chếbởi chiều sâu cắt do Fx không đạt tới trị số cực đại mà phụ tải vào tốc độ ăn dao

Mà vùng tốc độ cao, lực ăn dao còn phụ thuộc vào công suất của truyền độngchính, vì những cấp ăn dao cực đại chỉ sử dụng với các cấp tốc độ chính xác cựcđại, do đó có thể dẫn tới quá tải và gây nguy hiểm cho truyền động chính Mặtkhác, cũng với cấp tốc độ này thường dùng để gia công tinh lên lực ăn dao không

cần lớn, nếu có kể đến sự biến đổi của lực ma sát trên gờ trượt ảnh hưởng tới tốc độthì lực kéo bàn là Qn và được biểu diễn như hình vẽ sau:

Ở vùng tốc độ gia công ta có:

M=const ; P tỉ lệ với U

Ở vùng chạy dao nhanh:

M P/n ; P=const

7.5 Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải

Trong quá trình làm việc thường xảy ra quá tải tĩnh và quá tải động Trongđó:

- Quá tải tĩnh: Là do vật liệu không đồng nhất, khi dao cắt đi vào vùng chaicứng hoặc khi nhiệt độ tăng quá làm cho công suất cắt tăng dẫn tới quá tải

- Quá tải động: Là các quá trình khởi động, hãm, đảo chiều Để rút ngắn thờigian quá tải động thì cần phải rút ngắn quá trình này

Các biện pháp hạn chế phụ tải:

+ Hạn chế phụ tải truyền động chính thông qua truyền động ăn dao

+ Hạn chế phụ tải tĩnh và động bằng phương pháp sử dụng khâu phản hồi âmdòng có ngắt

7.6 Yêu cầu hãm dừng chính xác

Việc dừng máy chính xác là một yêu cầu rất quan trọng Bởi vì khi dừngchính xác thì đảm bảo được chất lượng sản phẩm, tăng năng suất của máy, an toàncho thiết bị và người vận hành

Các biện pháp nâng cao chất lượng quá trình hãm (giảm thời gian hãm)

- Sử dụng những thiết bị khống chế

- Tăng gia tốc của hệ thống

- Sử dụng những vật liệu nhẹ để giảm thành phần mô men quán tính

q®mf

®m

0

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Hãm bằng điện, sử dụng một trong ba phương pháp:

+ Hãm ngược

+ Hãm động năng

+ Hãm tái sinh

- Giảm tốc độ bằng cách giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ

7.7 Yêu cầu về đảo chiều

Đặc điểm công nghệ của máy doa 2620A là có đảo chiều, để đảm bảo năngsuất cho máy thì việc yêu cầu về đảo chiều là rất quan trọng

7.8 Yêu cầu về kinh tế

Hệ thống thiết kế ra phải đảm bảo có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, thuận thiệncho vận hành và sửa chữa

Vốn đầu tư mua sắm thiết bị, chi phí vận hành phải hợp lý

Giá thành hệ thống thấp, trong khi phải thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật

8 Sơ đồ truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ thống máy điện khuếch đại – động cơ một chiều

Hệ thống truyền động ăn dao thực hiện theo hệ MĐKĐ có bộ khuếch đạiđiện tử trung gian, thực hiện theo hệ kín phản hồi âm tốc độ Tốc độ ăn dao đượcđiều chỉnh trong phạm vi (2,2 ÷ 1760)mm/ph Di chuyển nhanh đầu dao với tốc độ3780mm/ph chỉ bằng phương pháp điện khí Tốc độ ăn dao được thay đổi bằngcách chuyển đổi sức điện động của khuếch đại máy điện khi từ thông động cơ làđịnh mức, còn di chuyển nhanh đầu dao được thực hiện bằng cách giảm nhỏ từthông động cơ khi sức điện động của MĐKĐ là định mức

Hình 1-2: Sơ đồ hệ thống truyền động ăn dao máy doa 2620

Kích từ của MĐKĐ là hai cuộn 1CK và 2CK được cung cấp từ bộ khuếchđại điện tử hai tầng Tầng 1 là khuếch đại điện áp (đèn kép 1ĐT) và tầng hai là tầngkhuếch đại công suất (đèn 2ĐT và 3ĐT) Tín hiệu đặt vào tầng 1 là:

Uv1= Ucđ – γ.ω – Um2

Trong đó: Ucđ - điện áp chủ đạo lấy trên biến trở 1BT;

γω - điện áp phản hồi âm tốc độ động cơ, lấy trên FT

Um2- điện áp phản hồi mềm, tỷ lệ với gia tốc và đạo hàm gia tốc, lấy ởđầu ra của cuộn thứ cấp 2BO-2 và 2BO-3 của biến áp 2BO, cuộn sơ cấp của 2BO(2BO-1) nối tiếp với mạch R, C Do đó, dòng điện sơ cấp của biến áp vi phân 2B0-

1 gồm hai thành phần tỷ lệ với tốc độ và tỷ lệ với gia tốc của động cơ Như vậyđiện áp thứ cấp biến áp 2BO sẽ tỉ lệ với gia tốc và đạo hàm của gia tốc động cơ

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Điện áp đặt vào tầng khuếch đại 2 là Uv2 được xác định bằng biểu thức:

Uv2 = Ur1 – Um1

Trong đó: Ur1- điện áp đầu ra tầng 1, là điện áp rơi trên điện trở R8, R9

Um1- điện áp phản hồi mềm tỷ lệ với đạo hàm dòng điện mạch ngang,được lấy trên hai cuộn thứ cấp 1BO-2 và 1BO-3; cuộn sơ cấp 1BO-1 mắc nối tiếptrong mạch ngang của MĐKĐ

- Nguyên lý làm việc:

Khi điện áp chủ đạo bằng không, do sơ đồ bộ khuếch đại nối theo sơ đồ cânbằng nên dòng điện anôt hai nửa đèn 1ĐT là như nhau (IaP = IaT), điện áp rơi trênR8 và R9 bằng nhau, như vậy điện áp ra tầng 1 bằng không

Ur1 = (IaP - IaT).R8 = 0

và tương tự dòng điện anôt hai đèn 2ĐT và 3ĐT bằng nhau (Ia2 = Ia3), hai cuộndây 1CK và 2CK có điện trở và số vòng như nhau, sức từ động của chúng tác dụngngược chiều nhau nên sức từ động tổng của KĐMĐ bằng không

F∑ = F1CK – F2CK = (Ia2 – Ia3).W = 0Khi RT = 1, → Ucđ > 0, do sự phân cực của điện áp chủ đạo nên nửa đènphải thông yếu hơn nửa đèn bên trái của 1ĐT, điện áp trên R8 lớn hơn điện áp trên

R9, điện áp ra của tầng 1 có cực tính làm cho đèn 3ĐT thông mạnh hơn 2ĐT tức là

Ia3 > Ia2 hay I2CK > I1CK và sức từ động F∑ có dấu tương ứng với chiều quay thuận củađộng cơ Tốc độ động cơ lớn hay bé tuỳ thuộc vào điện áp chủ đạo

- Khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt:

Lợi dụng tính chất của MĐKĐ là khi có dòng điện phần ứng, điện áp ra của

nó sẽ giảm do tác dụng của phản ứng phần ứng Mạch phản hồi âm dòng điện cóngắt gồm có cuộn bù, cầu chỉnh lưu 1V và biến trở 2BT Khi dòng điện phần ứngcòn nhỏ và nhỏ hơn dòng điện ngắt (Iư< Ing), sụt áp trên cuộn bù nhỏ hơn điện áptrên biến trở 2BT(U0); cầu chỉnh lưu 1V không thông, và dòng điện cuộn bù hoàntoàn tương ứng với dòng điện phần ứng, MĐKĐ được bù đủ Với giả thiết Ib = Iư

từ động F12.

PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG

I KHÁI QUÁT CHUNG

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các máy sản xuấtngày một đa dạng dẫn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp và đòi hỏi sựchính xác và tin cậy cao Một hệ thống truyền động không những phải đảm bảođược yêu cầu công nghệ, mà còn phải ổn định Tuỳ theo loại máy công tác mà có

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

những yêu cầu khác nhau, rất cần thiết cho giữ ổn định tốc độ, mô men với độchính xác nào đó trước sự biến động về tải và các thông số nguồn Do đó bộ biếnđổi 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 hệthống máy phát, khuyếch đại từ, hệ thống van… Chúng được điều khiển theonhững nguyên tắc khác nhau với những ưu điểm khác nhau Do đó để có được mộtphương án phù hợp với từng loại công nghệ đòi hỏi các nhà thiết kế phải so sánhnhững chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật để đưa ra phương án tối ưu

Trong kỹ thuật, việc phân tích và lựa chọn bộ biến đổi dựa vào yêu cầu côngnghệ của quá trình sản xuất, yêu cầu của việc điều chỉnh và ổn định tốc độ, khảnăng làm việc của động cơ trong những trường hợp khác nhau đòi hỏi các đặc tính

kỹ thuật khác nhau Trên thực tế có nhiều loại bộ biến đổi như: bộ biến đổi xoaychiều – một chiều, bộ biến đổi một chiều – một chiều, bộ biến đổi xoay chiều –xoay chiều Căn cứ vào các thông số kỹ thuật cũng như các chỉ tiêu về năng lượng,việc điều chỉnh và ổn định tốc độ động cơ nên ở đây ta chọn bộ biến đổi xoay chiều– một chiều để biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện mộtchiều bằng việc sử dung tổ hợp máy phát – động cơ, dùng bộ biến đổi một phầnứng, dùng chỉnh lưu vv… Nhưng phổ biến nhất và có hiệu suất cao nhất là sử dụng

sơ đồ chỉnh lưu bằng các linh kiện bán dẫn Các sơ đồ chỉnh lưu ứng dụng tính dẫndòng một chiều của các dụng cụ điện tử hoặc bán dẫn để biến điện áp xoay chiềuthành điện áp một chiều một cách trực tiếp Hiện nay dụng cụ điện tử hầu nhưkhông còn được sử dụng rộng rãi vì kích thước lớn và quá cồng kềnh, hiệu suấtthấp Dụng cụ được sử dụng chủ yếu hiện nay là các đi ốt bán dẫn và các trisitor.Việc sử dụng các dụng cụ đó như thế nào còn dựa trên việc lựa chọn phương ántruyền động sẽ được trình bày sau đây

II HỆ THỐNG CHỈNH LƯU - ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

1 Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều

Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều là bộ chỉnh lưu liên hệ nguồnxoay chiều với tải một chiều, nghĩa là đổi điện áp xoay chiều của nguồn thành điện

áp một chiều trên phụ tải

Điện áp một chiều trên tải không được lý tưởng như điện áp của ắc quy mà

có chứa các thành phần xoay chiều cùng với một chiều

Đầu ra của các sơ đồ chỉnh lưu được coi là một chiều nhưng thực sự là điện

áp đập mạch

Hoạt động của mạch do nguồn điện xoay chiều quyết định vì nhờ đó mà cóthể thực hiện được các chuyện mạch dòng điện giữa các phần tử lực

Việc phân loại chỉnh lưu phụ thuộc nhiều yếu tố:

- Theo số pha có: Chỉnh lưu 1 pha, chỉnh lưu 3 pha

- Theo sơ đồ nối có: Chỉnh lưu nửa chu kỳ, chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ,chỉnh lưu hình cầu, chỉnh lưu hình tia

- Theo sự điều khiển có: Chỉnh lưu không điều khiển, chỉnh lưu cóđiều khiển, chỉnh lưu bán điều khiển

2 Một số hệ truyền động T – Đ

Hệ truyền động T – Đ là hệ truyền động động cơ một chiều kích từ độc lập,điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơhoặc thay đổi điện áp đặt vào phần cảm của động cơ thông qua các bộ biến đổichỉnh lưu dùng Tiristor

Hình 2-1: Hệ truyền động T – Đ đảo chiều bằng dòng kích từ.

Hệ có thể thay đổi tốc độ và đảo chiều quay của động cơ Việc đảo chiềuquay của động cơ được thực hiện bằng cách đảo chiều dòng điện kích từ IKT qua hai

bộ chỉnh lưu 3 pha có điều khiển CL1 và CL2 được nối theo hình tia hoặc hình cầu.Cũng có thể dùng một bộ chỉnh lưu có điều khiển với phương pháp đảo cực tínhđầu ra thay cho 2 bộ chỉnh lưu CL1 và CL2 (được trình bày ở mục III)

Khi công suất kích từ nhỏ, có thể thay các bộ chỉnh lưu 3 pha CL1 và CL2

bằng các bộ chỉnh lưu Tiristor một pha

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Phương pháp đảo chiều bằng từ thông có một hạn chế do công suất của cuộncảm có hệ số tự cảm lớn, làm tăng thời gian đảo chiều Vì vậy ta có thể đảo chiềuquay nhờ đảo chiều dòng phần ứng theo hình 2-2

Hình 2-2: Sơ đồ khối của hệ thống T – Đ nhờ đảo chiều dòng phần ứng.

Động cơ được điều chỉnh tốc độ qua 2 vùng:

- Vùng dưới tốc độ cơ bản: Nhờ thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơqua bộ chỉnh lưu 3 pha có điều khiển CL1 (quay thuận) hoặc CL2 (quay ngược).Điện áp thay đổi luôn nhỏ hơn giá trị định mức Uđm, còn từ thông là định mức Φđm

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

Độ cứng của đặc tính là:

K

dm

X R



3 Sơ đồ khối hệ truyền động Tiristor – động cơ (T – Đ )

3.1 Giới thiệu sơ đồ:

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

- CL: Bộ biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều

- TH & KĐ: Khâu tổng hợp và khuyếch đại trung gian có nhiệm vụ tổng hợp điện

áp chủ đạo Ucđvà tín hiệu phản hồi

U cđ

3 pha

- Ud: Điện áp một chiều sau khi đã chỉnh lưu

Hình 2-3:

Sơ đồ khối của hệ thống T – Đ

Trong quá trình làm việc, nếu do một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độđộng cơ n giảm thì ta thấy Uđk = Ucđ - .n, nên khi n giảm  Uđk tăng ( giảm Uđk

tăng)  n tăng tới điểm làm việc yêu cầu

Khi n tăng quá mức cho phép thì quá trình xảy ra ngược lại, nên khi n tăng

 Uđk giảm ( tăng  Uđk giảm)  n giảm tới điểm làm việc yêu cầu Đây chính

là qua trính ổn định tốc độ

3.3 Họ đặc tính của hệ thống T – Đ

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trong hệ thống T – Đ, nguồn cung cấp cho phần ứng động cơ là bộ CLTiristor Dòng điện chỉnh lưu cũng chính là dòng điện phần ứng động cơ Ta cóphương trình đặc tính cơ cho hệ T – Đ ở các chế độ dòng là:

 Chế độ dòng điện liên tục:

Dòng điện chỉnh lưu Id chính là dòng phần ứng

Dựa vào sơ đồ thay thế (hình 2.2) viết được sơ đồ đặc tính

I K

X R K

E n

dm

K dm

X R K

E n

dm

K dm

do

2

) (

cos



Xk : Đặc trưng cho sụt áp do chuyển mạch giữa các van

Thay đổi góc điều khiển:

- Khi  0    sđđ chỉnh lưu biến thiên từ Edo đến - Edo và ta được một họđặc tính song song nhau nằm ở nửa bên phải mặt phẳng toạ độ  ,M do các vankhông cho dòng điện phần ứng đổi chiều

Các đặc tính cơ của hệ T - Đ mềm hơn các đặc tính cơ của hệ F - Đ bởithành phần sụt áp U kdo hiện tượng chuyển mạch giữa các van bán dẫn gây nên

ABC

 = D

- Khi max





 : Bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc, biến

cơ năng của tải thành điện năng xoay chiều cùng tần số lưới và trả về lưới điện.Động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh khi tải có tính thế năng

Dòng điện trung bình của mạch phần ứng:

K

d

X R

E E I

E

dm

K dm

 Chế độ dòng điện gián đoạn:

Trong thực tế tính toán hệ T - Đ chỉ cần xác định biên giới vùng dòng điệngián đoạn, là đường phân cách giữa vùng dòng điện liên tục và dòng điện giánđoạn Trạng thái biên liên tục là trạng thái mà góc dẫn = 2  /p và góc chuyểnmạch   0

Đường biên liên tục gần là đường elip

Để giảm độ lớn của trục nhỏ elip, tăng số pha của chỉnh lưu Tuy nhiên khităng số pha chỉnh lưu sơ đồ sẽ phức tạp

4 Đánh giá chất lượng của hệ thống T – Đ

4.1 Ưu điểm:

- Ưu điểm nổi bật của hệ thống T – Đ là tác động nhanh, độ tin cậy cao, quántính nhỏ, hiệu suất lớn, không gây ồn và dễ 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 rẻ

- Hệ thống T – Đ có khả năng điều chỉnh độ trơn (φ ~1) với phạm vi điềuchỉnh rộng (D ~ 102 ÷ 103)

4.2 Nhược điểm:

- Nhược điểm chủ yếu của hệ thống T – Đ là do các van bán dẫn có tính phituyến, mạch điều khiển phức tạp, điện áp sau chỉnh lưu có biên độ đập mạch cao,gây tổn thất phụ đáng kể trong máy điện, và ở các truyền động có công suất lớn cònlàm xấu dạng điện áp của nguồn và lưới xoay chiều

- Hệ làm việc không linh hoạt, chuyển đổi làm việc khó khăn hơn do đườngđặc tính nằm trong ở mặt phẳng tọa độ Đặc tính làm việc ở góc phần tư thứ nhất vàthứ tư Các trạng thái làm việc của hệ phụ thuộc vào góc mở của Trisitor, đảo chiềucủa hệ phức tạp, trong quá trình đảo chiều có xuất hiện dòng điện xoay chiều làmnóng động cơ

- Trong thành phần của hệ biến đổi có máy biến áp nên hệ số cos thấp

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Do vai trò chỉ dẩn dòng một chiều nên việc chuyển đổi chế độ làm việc khókhăn đối với các hệ thống đảo chiều

Do có vùng làm việc gián đoạn của đặc tính nên không phù hợp truyền độngđộng cơ tải nhỏ

III LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠCH CHỈNH LƯU

Để cấp nguồn cho tải một chiều, chúng ta cần thiết kế các bộ chỉnh lưu vớimục đích biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành một chiều Các loại bộ biếnđổi này có thể là chỉnh lưu không điều khiển và chỉnh lưu có điêu khiển

Với mục đích giảm công suất vô công, người ta thường mắc song songngược với tải một chiều một diot (loại sơ đồ này được gọi là sơ đồ có diot ngược).Trong các sơ đồ chỉnh lưu có diot ngược, khi có và không có điều khiển, nănglượng được truyền từ phía lưới xoay chiều sang một chiều, nghĩa là các loại chỉnhlưu đó chỉ có thể làm việc ở chế độ chỉnh lưu Các bộ chỉnh lưu có điều khiển,không diot ngược có thể trao đổi năng lượng theo cả hai chiều Khi năng lượngtruyền từ lưới xoay chiều sang tải một chiều, bộ nguồn làm việc ở chế độ chỉnh lưu,khi năng lượng truyền theo chiều ngược lại (nghĩa là từ phía tải một chiều về lướixoay chiều) thì bộ nguồn làm việc ở chế độ nghịch lưu trả năng lượng về lưới

Theo dạng nguồn cấp xoay chiều, chúng ta có thể chia chỉnh lưu thành chỉnhlưu một pha hay chỉnh lưu ba pha Các thông số quan trọng của sơ đồ chỉnh lưu là:dòng điện và điện áp tải; dòng điện chạy trong cuộn dây thứ cấp biến áp; số lần đậpmạch trong một chu kỳ Dòng điện chạy trong cuộn dây thứ cấp biến áp có thể làmột chiều, hay xoay chiều, có thể phân loại thành sơ đồ có dòng điện biến áp mộtchiều hay, xoay chiều Số lần đập mạch trong một chu kỳ là quan hệ của tần sốsóng hài thấp nhất của điện áp chỉnh lưu với tần số điện áp xoay chiều

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 tuỳthuộc vào mục đích sử dụng Các nguồn điện áp một chiều nhà máy phát điện mộtchiều, các bộ biến đổi tĩnh (khuếch đại từ) có khá nhiều nhược điểm, trong đó cónhược điểm cơ bản là tổn thất riêng khá lớn Cùng với sự phát triển của kỹ thuậtbán dẫn và vi mạch điện tử thì việc sử dụng các bộ chỉnh lưu bán dẫn có điều khiểnngày càng được phổ biến và có nhiều ưu việt

Đểlựa chọn sơ đồ chỉnh lưu ta đưa ra 3 phương án sau:

- Mạch chỉnh lưu cầu một pha

- Mạch chỉnh lưu tia ba pha

- Mạch chỉnh lưu cầu ba pha

1 Mạch chỉnh lưu cầu một pha

1.1 Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng

áp lưới lên tải, điện áp tải một chiều còn bằng điện áp xoay chiều chừng nào cácTiristo còn dẫn (khoảng dẫn của các Tiristo phụ thuộc vào tính chất của tải) Đếnnửa bán kỳ sau, điện áp đổi dấu, anot của Tiristo T3 dương (+) (catot T4 âm (-)), nếu

có xung điều khiển cho cả hai van T3,T4 đồng thời thì các van này sẽ được mởthông, để đặt điện áp lưới lên tải, với điện áp một chiều trên tải có chiều trùng vớinửa bán kỳ trước

Chỉnh lưu cầu một pha hình 2-5 có chất lượng điện áp ra hoàn toàn giốngnhư chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có trung tính Trong sơ đồ này điện áp ngượcvan phải chịu nhỏ hơn: Unv = 2 2U2

Việc điều khiển đồng thời các Tiristo T1,T2 và T3,T4 có thể thực hiện bằngnhiều cách, một trong những cách đơn giản nhất là sử dụng biến áp xung có haicuộn thứ cấp như hình 2-6

Điều khiển các Tiristo trong sơ đồ hình 2-5, nhiều khi gặp khó khăn chotrong khi mở các van điều khiển, nhất là khi công suất xung không đủ lớn Để tránhviệc mở đồng thời các van như ở trên, mà chất lượng điện áp chừng mực nào đóvẫn có thể đáp ứng được, người ta có thể sử dụng chỉnh lưu cầu một pha điều khiểnkhông đối xứng

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2-6: Phương án cấp xung chỉnh lưu cầu một pha

Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển không đối xứng có thể thực hiện bằng haiphương án khác nhau như hình 2-7 Giống nhau ở hai sơ đồ này là: chúng đều cóhai Tiristo và hai diot; mỗi lần cấp xung điều khiển chỉ cần một xung; điện áp mộtchiều trên tải có trị số giống nhau; đường cong điện áp tải chỉ có phần điện ápdương nên sơ đồ không làm việc với tải có nghịch lưu trả năng lượng về lưới Sựkhác nhau giữa hai sơ đồ trên được thể hiện rõ rệt khi làm việc với tải điện cảm lớn,

lúc này dòng điện chạy qua các van điều khiển và không điều khiển sẽ khác nhau

1.2 Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng

1.2.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 2-7: Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển không đối xứng.

1.2.2 Nguyên lý hoạt động

Khi điện áp anot T1 dương và catot D1 âm có dòng điện tải chạy qua T1, D1

đến khi điện áp đổi dấu (với anot T2 dương) mà chưa có xung mở T2, năng lượngcủa cuộn dây tải L được xả ra qua D2, T1 Như vậy việc chuyển mạch của các vankhông điều khiển D1, D2 xảy ra khi điện áp bắt đầu đổi dấu Tiristo T1 sẽ bị khoákhi có xung mở T2, kết quả là chuyển mạch các van có điều khiển được thực hiệnbằng việc mở van kế tiếp Từ những giải thích trên chúng ta thấy rằng, các van bándẫn được dẫn thông trong một nửa chu kỳ (các diot dẫn từ đầu đến cuối bán kỳ điện

áp âm catot, còn các Tiristo được dẫn thông tại thời điểm có xung mở và bị khoábởi việc mở Tiristo ở nửa chu kỳ kế tiếp) Về trị số, thì dòng điện trung bình chạyqua van bằng Itb=(1/2) Id, dòng điện hiệu dụng của van Ihd = 0,71 Id

Nhìn chung các loại chỉnh lưu cầu một pha có chất lượng điện áp tươngđương như chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có trung tính, chất lượng điện một chiềunhư nhau, dòng điện làm việc của van bằng nhau, nên việc ứng dụng chúng cũngtương đương nhau Mặc dù vậy ở chỉnh lưu cầu một pha có ưu điểm hơn ở chỗ:điện áp ngược trên van bé hơn; biến áp dễ chế tạo và có hiệu suất cao hơn Thếnhưng chỉnh lưu cầu một pha có số lượng van nhiều gấp hai lần, làm giá thanh caohơn, sụt áp trên van lớn gấp hai lần, chỉnh lưu cầu điều khiển đối xứng thì việc điềukhiển phức tạp hơn.

Kết luận: Các sơ chỉnh lưu một pha cho ta điện áp với chất lượng chưa cao,

biên độ đập mạch điện áp quá lớn, thành phần hài bậc cao lớn điều này không đápứng được cho nhiều loại tải Muốn có chất lượng điện áp tốt hơn chúng ta phải sửdụng các sơ đồ có số pha nhiều hơn

2 Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha

2.1 Sơ đồ nối dây hình tia ba pha

Hình 2-8: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL - Đ hình tia 3 pha và sơ đồ thay thế

- BA: Là máy biến áp 3 pha dùng để cấp cho mạch chỉnh lưu

- T1, T2, T3: Các Tiristor dùng để biến điện áp xoay chiều 3 pha bên thứ cấp máybiến áp là ua, ub, uc, thành điện áp một chiều trên phụ tải

- Đ, L là thành phần phụ tải

2.2 Đặc điểm của sơ đồ hình tia ba pha

- Số van chỉnh lưu bằng số pha của nguồn cung cấp

- Các van có một điện cực cùng tên nối chung, điện cực còn lại nối với nguồnxoay chiều Nếu điện cực nối chung là katôt, ta có sơ đồ katôt chung, nếuđiện cực nối chung là anôt, ta có sơ đồ nối anôt chung

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Các cực cùng tên của các van được nối lại với nhau tạo thành 1 cực của điện

áp chỉnh lưu Cực còn lại là trung tính của nguồn

- Số đập mạch của điện áp chỉnh lưu bằng số pha của điện áp xung

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

điện cực còn lại của điện áp chỉnh lưu

2.3 Nguyên lí làm việc

Ở đây xét sơ đồ tia 3 pha katôt nối chung

Để một Tiristor 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 trên mà ta có thể điều khiển được thời điểm mở của các vanbán dẫn trong khoảng nửa chu kỳ điện áp dương đặt lên van

Với chỉnh lưu pha ở 1 thời điểm bất kỳ luôn có một van dẫn động đó là vannối với pha nào đó có thế dương nhất và có dòng điều khiển

Trong thời gian 1 chu kỳ, 1 pha sẽ lần lượt đạt giá trị cực đại dương cáchnhau 1 khoảng thời gian là 1/N chu kỳ, thời gian mở tối đa 1 van là 1/N chu kỳ điệnáp

Thời điểm mở tự nhiên của các van trong sơ đồ chỉnh lưu N pha được tính từthời điểm điện áp trên các van đang mở thấp hơn điện áp đặt lên van kế tiếp

Nếu tính từ thời điểm điện áp của 1 pha bắt đầu dương thì thời điểm mở tựnhiên của van được xác định theo công thức:    N

2

Nếu ta đưa xung điều khiển tới van chậm hơn so với thời điểm mở tự nhiêncủa van 1 góc  thì tất cả các van còn lại sẽ mở chậm hơn so với thời điểm mở tựnhiên 1 góc 

Đường cong của điện áp chỉnh lưu và trị số trung bình của điện áp chỉnh lưu

sẽ thay đổi và phụ thuộc vào thời gian mở của các van

Góc  là góc mở và  = 0 – 1800

Khi  = 0 thì hệ chỉnh lưu điều khiển làm việc như sơ đồ không

Do đặc điểm vừa nêu mà trong sơ đồ tia 3 pha các van chỉ mở trong một giớihạn nhất định

Hình 2-9: Đồ thị chỉnh lưu Tiristor hình tia 3 pha

Khi biến áp có ba pha đấu sao (Y) trên mỗi pha A,B,C ta nối một van nhưhình 2-8 ba catot đấu chung cho ta điện áp dương của tải, còn trung tính biến áp sẽ

là điện áp âm Ba pha điện áp A,B,C dịch pha nhau một góc là 1200 theo các đườngcong điện áp pha, chúng ta có điện áp của một pha dương hơn điện áp của hai phakia trong khoảng thời gian 1/3 chu kỳ (1200 ) Từ đó thấy rằng, tại mỗi thời điểmchỉ có điện áp của một pha dương hơn hai pha kia

Nguyên tắc mở thông và điều khiển các van ở đây là khi anot của van nàodương hơn van đó mới được kích mở Thời điểm hai điện áp của hai pha giao nhauđược coi là góc thông tự nhiên của các van bán dẫn Các Tiristior chỉ được mởthông với góc mở nhỏ nhất tại thời điểm góc thông tự nhiên (như vậy trong chỉnhlưu ba pha, góc mở nhỏ nhất  = 00 sẽ dịch pha so với điện áp pha một góc là 300)

Tại mỗi thời điểm nào đó chỉ có một van dẫn, như vậy mỗi van dẫn thôngtrong 1/3 chu kỳ nếu điện áp tải liên tục, còn nếu điện áp tải gián đoạn thì thời giandẫn thông của các van nhỏ hơn Tuy nhiên trong cả hai trường hợp dòng điện trungbình của các van đều bằng 1/3.Id Trong khoảng thời gian van dẫn dòng điện củavan bằng dòng điện tải, trong khoảng van khoá dòng điện van bằng 0 Điện áp củavan phải chịu bằng điện dây giữa pha có van khoá với pha có van đang dẫn

Ví dụ: Ở pha A, trong khoảngt = 0   → uA > 0

Tuy nhiên ở các khoảngt = 0  /6  uC > uA

và t = 5/6    uB > uA

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Như vậy van T1 nối vào pha A chỉ có thể mở trong khoảngt = /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 = t = /6 được gọi là thời điểm mở tự nhiên của sơ đồ chỉnhlưu 3 pha Nếu truyền tín hiệu mở van chậm hơn thời điểm mở tự nhiên một góc độđiện thì khoảng dẫn dòng của van sẽ thay đổi (nhỏ hơn 2/3) dẫn đến trị số trungbình của điện áp chỉnh lưu sẽ giảm đi Khi góc mở  càng lớn thì Ud càng nhỏ

Kết luận: So với chỉnh lưu một pha, thì chỉnh lưu tia ba pha có chất lượng

điện một chiều tốt hơn, biên độ điện áp đập mạch thấp hơn, thành phần sóng hàibậc cao bé hơn, việc điều khiển các van bán dẫn trong trường hợp này cũng tươngđối đơn giản Với việc dòng điện mỗi cuộn dây thứ cấp là dòng một chiều, nhờ cóbiến áp ba pha ba trụ mà từ thông lõi thép biến áp là từ thông xoay chiều không đốixứng làm cho công suất biến áp phải lớn

3 Sơ đồ hình cầu

3.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 2-10: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL- Đ hình cầu 3 pha và sơ đồ thay thế

- BA: Là máy biến áp 3 pha dùng để cấp cho mạch chỉnh lưu, trong sơ đồchỉnh lưu cầu 3 pha thì cũng không cần sử dụng BA nếu nguồn cung cấp có điện ápphù hợp với yêu cầu của sơ đồ và yêu cầu cách ly về điện giữa mạch động lực bộchỉnh lưu với nguồn xoay chiều

- Các van chỉnh lưu có điều khiển từ T1 ÷ T6 dùng để biến đổi điện áp xoaychiều 3 pha bên thứ cấp BA là Ua, Ub, Uc thành điện áp một chiều đặt lên phụ tải

- Đ là động cơ một chiều

3.2 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 nhómkatôt chung

- Điểm K nối chung của các van tạo thành cực dương của điện áp chỉnh lưu

- Điểm A nối chung của van tạo thành cực âm của điện áp chỉnh lưu Điện ápchỉnh lưu có 2 cực tính (+) và (-)

3.3 Nguyên lí làm việc sơ đồ cầu

Các van K nối chung mở trong nửa chu kỳ dương

Các van A nối chung mở trong nửa chu kỳ âm

Để tạo ra dòng điện chạy qua phụ tải tại 1 thời điểm phải có 2 van cùng mở(nhưng không cùng pha)

Thời điểm mở tự nhiên của các pha thuộc nhóm K nối chung cũng được tính

từ thời điểm điện áp trên van mở thấp hơn điện áp đặt lên các van kế tiếp

Trong 1 chu kỳ của điện áp đặt vào mỗi van dẫn dòng trong khoản 1/N chu

kỳ Sự chuyển mạch dòng từ van này sang van khác chỉ diễn ra với các van trongcùng 1 nhóm và độc lập với nhánh khác

Như vậy ở nhóm K nối chung van nào có thể dương nhất thì van đó sẽ mở.Còn nhóm A nói chung van nào âm nhất sẽ mở

Quy luật mở van:

- Các van cùng nhóm mở lệch nhau 1/3 chu kỳ

- Các van cùng pha mở lệch nhau 1/2 chu kỳ

- Các van kế tiếp mở lệch nhau 1/6 chu kỳ

Nếu thay đổi điện áp chỉnh lưu thì có thể thay đổi góc mở  tính từ thờiđiểm mở tự nhiên Thời gian gian mở tối đa của 1 van là 1/2 chu kỳ

Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng có thể coi như hai sơ đồchỉnh lưu tia ba pha mắc ngược chiều nhau, ba Tiristo T1,T3,T5 tạo thành một chỉnhlưu tia ba pha cho điện áp (+) tạo thành nhóm anot ; còn T2,T4,T6 là một chỉnh lưutia cho ta điện áp âm tạo thành nhóm catot, hai chỉnh lưu này ghép lại thành cầu bapha Nguyên lý làm việc của sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha tương tự như hai sơ đồchỉnh lưu hình tia 3 pha

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2-11: Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu ba pha

Từ kết cấu của sơ đồ chỉnh lưu cầu ta có nhận xét: Để có dòng qua phụ tảithì trong sơ đồ phải có ít nhất 2 van cùng thông, một ở nhóm anôt chung, một ởnhóm 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 chungnối với pha có điện áp âm nhất Thời điểm mở tự nhiên của sơ đồ cầu cũng đượcxác 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 thờiđiểm đưa xung điều khiển đến các cực điều khiển của các van, làm thay đổi khoảngdẫn 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 cácvan ứng với  (là khoảng thời gian khi một van nào đó đang ngừng làm việc vàvan tiếp sau đang bắt đầu làm việc) dòng điện phụ tải id bằng dòng điện trong vanđang 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 độsụt áp trên pha đó.

Ở sơ đồ cầu, bên ngoài chu kỳ chuyển mạch vẫn có hai van làm việc đồngthời Dòng điện phụ tải chạy liên tiếp qua hai van và hai pha của máy biến áp dướitác dụng của hiệu số sức điện động của các van tương ứng, nghĩa là dưới tác dụngcủa sức điện động dây Sau một chu kỳ biến thiên của điện áp xoay chiều cả sáuvan của bộ biến đổi đều tham gia làm việc

Trị số trung bình của sức điện động chỉnh lưu Ud ở trạng thái dòng điện liêntục được xác định như sau: Ud = Uđmcos

Trong đó: Uđm là trị số cực đại của sức điện động chỉnh lưu ứng với trườnghợp   0

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

Uđm1 =1,17U2f

Trong đó U2f là trị số hiệu dụng của s.đ.đ pha thứ cấp máy biến áp

Kết luận: Chỉnh lưu cầu ba pha hiện nay được sử dụng rất rộng rãi Đây là

sơ đồ chỉnh lưu có chất lượng điện áp ra tốt nhất và có hiệu suất sử dụng biến áp tốtnhất Tuy vậy, đây cũng là sơ đồ phức tạp nhất do phải mở đồng thời 2 Tiristor theođúng thứ tự pha do đó gây không ít khó khăn trong quá trình chế tạo, vận hành, sửachữa Giá thành cao và mạch điều khiển cũng phức tạp hơn

4 Kết luận

Có nhiều sơ đồ chỉnh lưu đáp ứng được yêu cầu công nghệ Tuy nhiên ở mỗi

sơ đồ có các chỉ tiêu về chất lượng khác nhau, giá thành khác nhau Vấn đề đặt ra làlựa chọn cho phù hợp

Các sơ đồ một pha tuy rẻ, song có chất lượng điện áp ra kém, nhất là khi góc

mở  lớn, truyền động có phạm vi điều chỉnh lớn do đó đòi hỏi góc mở  dao độngrộng và như vậy sơ đồ một pha khó đáp ứng được (khi góc  có nguy cơ hệ thốnglàm việc ở chế độ dòng gián đoạn) Vì những lẽ đó ta chỉ lựa chọn ở sơ đồ ba pha

Sơ đồ cầu ba pha tuy có chất lượng điện áp ra tốt hơn sơ đồ tia ba pha, song

nó có giá thành cao và mạch điều khiển cũng phức tạp hơn Sơ đồ tia ba pha có chấtlượng điện áp ra kém hơn (điều này có thể khắc phục bằng các cuộn kháng) Mặtkhác, do máy doa 2620A có công suất trung bình (P = 3kw) nên sơ đồ chỉnh lưuhình tia ba pha hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu công nghệ Mặt khác, khi ta sửdụng sơ đồ hình tia 3 pha thì có thể tránh lệch điện áp so với điện áp lưới

IV LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẢO CHIỀU

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Do chỉnh lưu Tiristor dẫn dòng theo một chiều và chỉ điều khiển được khichúng đang ở trạng thái mở, còn khóa theo điện áp lưới cho nên truyền động điệnthực hiện khó khăn và phức tạp hơn truyền động máy phát động cơ Cấu trúc mạchlực cũng như mạch điều khiển hệ truyền động T – Đ đảo chiều có yêu cầu an toàncao và có lôgic điều khiển chặt chẽ

Có 2 nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động T – Đ đảo chiều:

- Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ động cơ

- Giữ nguyên chiều dòng điện kích từ và đảo chiều dòng phần ứng động cơTrong thực tế, các sơ đồ truyền động T – Đ đảo chiều có rất nhiều, song đềuthực hiện theo 2 nguyên tắc trên và ta đưa ra 2 loại sơ đồ chính như sau:

Với nguyên tắc thứ nhất: Giữ nguyên dòng điện phần ứng và đảo chiều

dòng kích từ động cơ

Phương pháp này có ưu điểm là giá thành rẻ và đơn giản nhất, song cónhược điểm là thời hạn đảo chiều lớn bằng khoảng (0,5 - 2,5)s, (do hằng số thờigian của cuộn dây kích từ động cơ không lớn) không đáp ứng được yêu cầu củatruyền động Khi đảo chiều thì dòng điện phần ứng lớn sinh ra tia lửu điện ở chổithan, cổ góp làm giảm tuổi thọ máy

Với nguyên tắc thứ hai: Giữ nguyên dòng điện kích từ và đảo chiều dòng

phần ứng động cơ Phương pháp này có 2 trường hợp như sau:

+ Đảo chiều dòng điện phần ứng bằng cách sử dụng các tiếp điểm bằng cơ

Phương pháp này có ưu điểm là vốn đầu tư nhỏ dễ điều chỉnh Tuy có thờigian đảo chiều nhỏ hơn nhưng van không thể dưới 0,1s vì trong quá trình đảochiều, phải đảm bảo thứ tự tác động nhất định trong hệ thống điều khiển truyềnđộng điện Phát sinh hồ quang khi công tắc tơ đóng cắt Sử dụng cho truyền độngcông suất nhỏ, tần số đảo chiều thấp

+ Đảo chiều dòng điện phần ứng bằng cách sử dụng 2 BBĐ song song ngược

Đối với các hệ thống truyền động yêu cầu đảo chiều nhanh và cần có trạngthái 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 điệntheo một chiều nên bộ biến đổi có khả năng dẫn điện theo cả hai chiều Bộ biến đổinhư 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 chéohoặc sơ đồ song song ngược hoạt động tương tự như nhau Khi BBĐ này làm việcthì BBĐ kia nghỉ, khi đổi chế độ của BBĐ thì dòng điện qua tải được đổi chiều

Mọi loại sơ đồ đều có những ưu điểm riêng thích hợp với từng loại tải và yêucầu công nghệ Vấn đề đặt ra là người thiết kế phải chọn ra phương án phù hợp vớiyêu cầu công nghệ của từng loại máy

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Kết luận: Trên 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 nhómvan đều đựơc cung cấp từ một nhóm dây cuốn thứ cấp của máy biến áp

V PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN

Để điều khiển 2 BBĐ song song ngược có thể sử dụng 2 phương án sau:

1 Phương án điều khiển riêng rẽ (điều khiển độc lập)

Hình 2-12: Sơ đồ mạch điều khiển riêng rẽ

Là sử dụng 2 bộ phát xung độc lập nhau Khi bộ phát xung này làm việc(phát xung mở cho BBĐ) thì bộ phát xung kia nghỉ, do đó các van trong bộ biếnđổi còn lại không thể mở được Khi cần đảo chiều thì cho bộ này nghỉ, sau đó cho

bộ thứ 2 phát xung để mở các van của BBĐ 2

Sử dụng bộ biến đổi điều khiển riêng có ưu điểm là không có dòng điện cânbằng chạy qua 2 bộ chỉnh lưu nên không cần phải sử dụng cuộn kháng cân bằng.Làm việc an toàn, song cần một khoảng thời gian trễ trong đó dòng điện động cơbằng không

Ngoài ra phương pháp điều khiển riêng có nhược điểm là tần số đảo chiềukhông cao vì các van Tiristor cần có thời gian để khôi phục đặc tính khóa của nó

2 Phương án điều khiển chung (phụ thuộc)

Ở phương pháp điều khiển chung cả 2 bộ phát xung cùng phát xung đến cácBBĐ, trong đó một bộ làm việc ở chế độ chỉnh lưu, bộ còn lại làm việc ở chế độnghịch lưu chờ Khi sử dụng phương pháp này, sẽ có dòng điện không cân bằngchạy trong các BBĐ Để hạn chế dòng điện này người ta sử dụng các cuộn khángcân bằng

Khi cả 2 sơ đồ chỉnh lưu đồng thời làm việc thì giá trị của điện áp tức thờitrên đầu ra của 2 sơ đồ (lấy trước cuộn kháng cân bằng) thường không bằng nhau.Điều này tạo nên một sự chênh lệch điện thế và khi chúng tác động thuận chiều dẫndòng của các van trong 2 sơ đồ chỉnh lưu sẽ gây nên dòng điện khép vòng qua cácvan này và các pha nguồn cung cấp xoay chiều mà không đi qua tải của BBĐ, nóthường được gọi là dòng cân bằng Do tổng trở của nguồn rất nhỏ nên giá trị củadòng điện có thể rất lớn dẫn đến làm hỏng các van và phá hủy chế độ làm việc của

bộ biến đổi Do thành phần một chiều của dòng không cân bằng không có mà chỉ

có thành phần xoay chiều nên ta có thể sử dụng cuộn cảm cân bằng (CB1 ÷ CB4) đểhạn chế dòng điện cân bằng giữa hai bộ biến đổi Đặc điểm của điện cảm là hạn chếđược dòng điện xoay chiều nhưng lại cho dòng điện một chiều đi qua dễ dàng vàkhông nên tổn thất công suất tác dụng Giá trị đó thường lớn hơn 4 hay 5 lần điệncảm cuộn kháng cân bằng Điện áp của hai bộ biến đổi đều đặt lên tải

Ta thấy rằng điện áp cân bằng phụ thuộc rất nhiều vào góc điều khiển củacác sơ đồ chỉnh lưu Khi góc điều khiển của một sơ đồ thay đổi trong khoảng từ 00

÷ 600 thì điện áp cân bằng đập mạch 3 lần trong một chu kỳ của nguồn Còn khigóc điều khiển của một sơ đồ nằm trong vùng lớn hơn khoảng từ 600 ÷ 900 thì điện

áp cân bằng đập mạch 6 lần trong một chu kỳ của nguồn xoay chiều

Kết luận: Từ những phân tích trên ta thấy do tính chất dẫn dòng theo mộtchiều của chỉnh lưu và để phù hợp với truyền động có công suất đã chọn ta dùngphương 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 ngược Để điều khiển các bộ biếnđổi ta dùng phương pháp điều khiển chung Đây là phương pháp được dùng phổbiến trong các hệ truyền động đảo chiều tần số lớn mà còn giảm số lượng thiết bị

Hình 2-13: Sơ đồ nối song song ngược của hệ thống CL – Đ

có đảo chiều quay

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

hiệu suất của hệ thống Nếu tính chọn thiếu chính xác thì hệ thống có thể làm việckém chất lượng hoặc không làm việc được Vì vậy, việc tính chọn thiết bị phải đápứng được các yêu cầu sau:

- Về mặt kỹ thuật phải đảm bảo yêu câu công nghệ và các thông số phù hợpvới thiết bị

- Về mặt kinh tế, các thiết bị được chọn trong khi thoả mãn các yêu cầu kỹthuật phải đảm bảo có chi phí mua sắm hợp lý

2 Các thông số cơ bản còn lại của động cơ

- U2a,U2b,U2c: Sức điện động thứ cấp máy biến áp nguồn

- E: Sức điện động của động cơ

- R, L: Điện trở, điện cảm trong mạch

R = 2.Rba + Ru + Rk + Rdt

L = 2.Lab + Lu + Lk

- Rba, Lba: Điện trở, điện cảm của MBA qui đổi về thứ cấp

- Rk, Lk: Điện trở và điện cảm cuộn kháng lọc

- Điện trở mạch phần ứng động cơ được tính :

) ( ).

1 (

5 ,



udm

udm u