Đồ án Nghiên cứu thiết kế lắp đặt mạch điều khiển truyền động chính máy doa ngang 2620A

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 đứn

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ MÁY DOA NGANG 2620A 4

1 Chức năng, công dụng của máy doa 4

2 Phân loại máy doa 5

3 Kết cấu của máy doa 2620A 5

4 Đặc điểm công nghệ 5

5 Yêu cầu đối với truyền động điện máy doa 6

5.1 Truyền động chính 6

5.3 Thông số kỹ thuật 8

6 Các chế độ vận hành của máy 9

7 Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao của máy doa 2620A 9

7.1 Phạm vi điều chỉnh tốc độ 9

7.2 Độ trơn khi điều chỉnh 9

7.3 Độ ổn định tốc độ khi làm việc 9

7.4 Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ 10

7.5 Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải 10

7.6 Yêu cầu hãm dừng chính xác 11

7.7 Yêu cầu về đảo chiều 11

7.8 Yêu cầu về kinh tế 11

PHẦN 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN – MẠCH ĐỘNG LỰC 15

I Giới thiệu linh kiện 15

1.1 Công tắc tơ 15

1.2 Aptomat ba pha 16

1.4 Rơle trung gian 18

1.6 Công tắc hành trình 20

PHẦN II TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ 21

1 Chọn Động cơ 21

2 Tính toán vật liệu chọn Aptomat 22

3 Chọn công tắc tơ 24

4 Chọn Rơle thời gian 25

5 Chọn Rơle trung gian 26

6 Chọn Rơle nhiệt 26

7 Chọn dây dẫn 27

III.Thiết kế mạch điều khiển và mạch động lực 28

1.Sơ đồ truyền động chính máy doa ngang 2620 28

2 Nguyên lý hoạt động 31

PHẦN IV: MÔ PHỎNG CADe/SIMU 32

I Giới thiệu phần mềm mô phỏng CADe/SIMU 32

1 Giao diện chính của phần mềm: 32

2 Các thư viện trong cade simu 33

II MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÁY DOA NGANG 2620A 34

1 Sơ đồ mạch 34

2 Quá trính hoạt động 36

LỜI NÓI ĐẦU

Cuộc cách mạng khoa học công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ đápứng được các yêu cầu đặt ra trong lĩnh vực hiện đại hóa các trang thiết bị máymóc phục vụ cho quá trình sản xuất Hiện nay trong công cuộc công nghiệp hoáđất nước, yêu cầu tự động hoá trong máy sản xuất ngày càng cao, điều khiểnlinh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ và hiệu xuất sản xuất cao Mặt khác , với công nghệthông tin và công nghệ điện tử phát triển ngày càng cao và nhu cầu con ngườingày càng đòi hỏi ngững sản phẩm sản xuất ra đạt độ chính xác và độ thẩm mỹcao

Trong thời đại hiện nay các phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp cắt gọt kimloại luôn đòi hỏi những máy cắt gọt kim loại hiện đại như Có khả năng tự độnghoá cao, độ chính xác tuyệt đối Có khả năng điều chỉnh tốc độ trơn, rộng vàbằng phẳng, kết cấu gọn nhẹ, hiệu xuất cao và chi phí vận hành ít nhất nhưngđảm bảo tính kinh tế

Để đáp ứng được công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nâng cao chấtlượng sản phẩm, giảm được sức lao động và tiết kiệm chi phí, hạ giá thành thìviệc thiết kế, tính toán để chế tạo máy móc là một khâu rất quan trọng đòi hỏingười 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 án nhằm mụcđích đảm bảo được các máy móc thiết bị khi chế tạo ra là tối ưu nhất

Chính vì vậy, qua đợt làm đồ án môn học thiết kế hệ thống điện điện tử

này là một lần nữa giúp chúng em có thêm cơ hội, thời gian để tìm hiểu và họctập một cách sâu hơn, cụ thể hơn về lý thuyết trang bị điện Đó chính là bài họckinh nghiệm quan trọng và vô cùng ý nghĩa đối với những kỹ sư tương lai nhưchúng em

Nhận thức tầm quan trọng đó nhóm em đã làm việc với tinh thần nghiêmtúc, 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 Duy Hưng đã giúp

chúng em hoàn thiện đồ án môn học này

Tuy đã có nhiều cố gắng, song kiến thức rộng và thực tế còn hạn chế nênkhó tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự chỉ bảo của các Thầy Cô giáo

để đồ án nhóm em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày: 20/01/2016

Nhóm Sinh viên thực hiện:

Nhóm 2

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

cứu thiết kế, lắp đặt mạch điều khiển truyền động chính máy doa ngang

2620 ”

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

là loại máy có vai trò quan trọng trong nền công nghiệp Loại máy này có hệthống trang bị điện hiện đại, nó có thể gia công được nhiều loại chi tiết khácnhau, khả năng công nghệ của nó có thể dùng để doa, khoan, khoét, phay vớicác nguyên công 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 mặtđầu, cắt ren Với nguyên công cắt ren thì truyền động ăn dao được truyền

2 Phân loại máy doa

Máy doa có nhiều loại khác nhau với kích cỡ, công dụng và mức độchuyên môn 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 độ

về điện

+ Loại trung bình thường dùng động cơ KĐB điều chỉnh tốc độ bằng cáchthay đổi số đôi cực hoặc dùng động cơ một chiều nhưng là hệ thống hở

+ Loại phức tạp: Dùng động cơ một chiều kích từ độc lập điều khiển theo

có thể điều khiển theo chương trình Đây là loại máy doa gia công có độ chínhxác rất cao

- 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

di chuyển được thực hiện nhờ trục chính hoặc động cơ chạy dao

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 cótác dụng giữ dao

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

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

Chuyển động chính là chuyển động quay của dao doa (trục chính).Chuyển động ăn dao có thể là chuyển động ngang, dọc của bàn máy mang chitiết hay di chuyển dọc của trục chính mang đầu dao Chuyển động phụ là chuyểnđộng thẳng đứng 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 = 130/1với công suất không đổi, độ trơn điều chỉnh  = 1,26 Hệ thống truyền độngchính cần phải 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) Ởnhững 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

 Cơ cấu Truyền động chính

Trong truyền động chính của máy doa, lực cắt là lực hữu ích lò phụ thuộcvào chế độ cắt (t, s, v), vật liệu chi tiết và dao

Mô men trên trục chính của máy quay được xác định theo công thức:

M z=F d

d2(Nm)

Trong đó:

- Fz: lực cắt (N)

- d: đường kính của chi tiết gia công hoặc phôi m

Mô men hữu ích trên trục động cơ là:

M hi=M

I =F

d

2 i(Nm)

Với I Tỷ số truyền từ trục động cơ đến trục chính của máy

Đối với truyền động chính là chuyền động tinh tiến, mômen hữu ích trêntrục động cơ là:

 hiệu suất bộ truyền từ trục động cơ điện trục chính

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

di chuyển 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 xácđảm bảo 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

 Cơ cấu truyền động ăn dao:

F ad=k F x+F ms+F d ( N )

Trong đó:

k= 1,2  1.5 Hệ số dự trữ Fx: thành phần lực cắt theo phương di chuyển của bàn dao Fms: Lực ma sát của bàn ở hướng gờ trượt

Fd: Lực dính (đối với máy dao thì lấy trong phạm vi điều chỉnh tốc

- d tv: Đường kính trung bình của trục vít vô tận(mm):

-  góc lệch của đường ren trục ……(độ)

-  góc ma sát của đường ren vít (độ)

Góc lệch đường ren trục vít xác định bởi đường kính trục vít d tv và bướcren của đường ren trục vít:

 arc tag t / d

Mô men cản tĩnh trên trục động cơ được xác dịnh bởi công thức:

M= M0

i µ

Trong đó: i µ là tỷ số truyền và hiệu suất của bộ truyền

 Tổn hao trong máy:

Tổn hao trong máy phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố dạng và số lượng khâu động học, dạng ổ đỡ ( trượt hoặc lăn ) dạng và nhiệt độ dầu bôi trơn sự thay đổiphụ tải, tốc độ của máy…

Hiệu suất định mức của các cơ cấu là tích của tất cả các hiệu suất địnhmức của các khâu

Hệ suất của cơ cấu được xác định theo biểu thức:

Khi tính toán lấy giá trị trung bình x=1,5 ta sẽ có:

a=0,6(a đm+b đm)

b=0,4 (a đm+b đm)

Các giá trị a,b được sử dụng trong tính toán thực tế

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng thì hệ số tổn hao a không phụ thuộc vàotốc độ và có thể coi a phụ thuộc vào tuyến tính tốc độ Với a là hệ số tổn haokhông đối xứng với tốc độ định mức

5.3 Thông số kỹ thuật

Máy doa ngang 2620A là loại máy doa vạn năng dùng để gia công lỗ đãkhoan hoặc khoét mà kích thước giữa các tâm lỗ yêu cầu độ chính xác tuyệt đốicao từ cấp 9 đến cấp 7 và ra = 6,3 ÷ 1,25μm Với dao doa có chất lượng tốt, chọnchế độ cắt và để lượng dư phù hợp, doa có thể đạt độ chính xác cấp 6 Doa đạt

độ cứng vững cao, lưỡi cắt thường bố trí không đối xứng nên khắc phục được độrung động

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

và tốc 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 bằngphương pháp giảm từ thông động cơ Chỉnh định tọa độ của ụ, trục nhờ hệ kínhphóng đại quang học

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 lượngnhư:

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 chấtlượng gia công bề mặt có độ bóng từ cấp 6 ÷ 9 thì tốc độ phải được điều chỉnh

Để đảm bảo duy trì ổn định tốc độ đạt mức chính xác cao ngay cả khi tốc

độ truyền động chính thay đổi Khi phụ tải biến đổi từ 0  Mmax thì yêu cầu độ

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

M lớn nhất

Nếu yêu cầu mô men M = const thì Mmax này được xác định bởi lực ăndao, 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 hạnchế bởi chiều sâu cắt do Fx không đạt tới trị số cực đại mà phụ tải vào tốc độ ăndao Mà vùng tốc độ cao, lực ăn dao còn phụ thuộc vào công suất của truyềnđộng chính, vì những cấp ăn dao cực đại chỉ sử dụng với các cấp tốc độ chínhxác cực đại, do đó có thể dẫn tới quá tải và gây nguy hiểm cho truyền độngchính

Mặt khác, 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 ảnhhưởng tới tốc độ thì lực kéo bàn là Qn và được biểu diễn như hình vẽ sau:

Hình 2.Mối quan hệ giửa đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ

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.Trong đó:

- Quá tải tĩnh: Là do vật liệu không đồng nhất, khi dao cắt đi vào vùngchai cứng 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 ngắnthời gian 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

âm dòng 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, antoàn cho 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

- 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 bảonăng suất 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, thuậnthiện cho 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 daođược điều chỉnh trong phạm vi (2,2 ÷ 1760)mm/ph Di chuyển nhanh đầu daovới tốc độ 3780mm/ph chỉ bằng phương pháp điện khí

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

Tốc độ ăn dao được thay đổi bằng cách chuyển đổi sức điện động củakhuếch đại máy điện khi từ thông động cơ là định mức, còn di chuyển nhanhđầu dao được thực hiện bằng cách giảm nhỏ từ thông động cơ khi sức điệnđộng của MĐKĐ là định mức.

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 làtầng khuếch 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

ở đầu ra của cuộn thứ cấp 2BO-2 và 2BO-3 của biến áp 2BO, cuộn sơ cấp của2BO (2BO-1) nối tiếp với mạch R, C Do đó, dòng điện sơ cấp của biến áp viphân 2B0-1 gồm hai thành phần tỷ lệ với tốc độ và tỷ lệ với gia tốc của động cơ.Như vậy điện áp thứ cấp biến áp 2BO sẽ tỉ lệ với gia tốc và đạo hàm của gia tốcđộng cơ

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 nốitiếp trong mạch ngang của MĐKĐ

- Nguyên lý làm việc:

Khi điện áp chủ đạo bằng không, do sơ đồ bộ khuếch đại nối theo sơ đồcân bằng nên dòng điện anôt hai nửa đèn 1ĐT là như nhau (IaP = IaT), điện áp rơitrên R8 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), haicuộn dây 1CK và 2CK có điện trở và số vòng như nhau, sức từ động của chúngtác dụng ngược 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 áptrên R9, điện áp ra của tầng 1 có cực tính làm cho đèn 3ĐT thông mạnh hơn 2ĐTtức là Ia3 > Ia2 hay I2CK > I1CK và sức từ động F∑ có dấu tương ứng với chiều quaythuận của động 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 racủa nó sẽ giảm do tác dụng của phản ứng phần ứng Mạch phản hồi âm dòngđiện có ngắt gồm có cuộn bù, cầu chỉnh lưu 1V và biến trở 2BT Khi dòng điệnphần ứng còn nhỏ và nhỏ hơn dòng điện ngắt (Iư< Ing), sụt áp trên cuộn bù nhỏ

hơn điện áp trên biến trở 2BT(U0); cầu chỉnh lưu 1V không thông, và dòng điệncuộn bù hoàn toàn tương ứng với dòng điện phần ứng, MĐKĐ được bù đủ Vớigiả thiết Ib = Iư thì sức từ động của cuộn bù sẽ là:

PHẦN 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN – MẠCH ĐỘNG LỰC

I Giới thiệu linh kiện

Trong mạch có sử dụng một số linh kiện như: Công tắc tơ, aptomat 3 pha,Rơle nhiệt, Rơle trung gian, Rơle thời gian,…

Mạch động lực thiết kế theo yêu cầu sử dụng một động cơ truyền độngchính là động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha rôto lồng sóc hai cấp tốc độ:

1460 vòng/phút khi dây quấn Stato đấu () và 2890 vòng/phút khi dây quấnStato đấu 

1.1 Công tắc tơ

Công tắc tơ là khí cụ điện dùng để đóng

ngắt thường xuyên các mạch điện động lực, từ

xa bằng tay hay tự động

Việc đóng ngắt công tắc tơ có tiếp điểm

có thể được thực hiện bằng điện từ, thủy lực hay

khí nén Trong đó công tắc tơ điện từ được sử

dụng nhiều hơn cả

Khi đưa dòng điện vào cuộn dây của nam

châm điện sẽ tạo ra từ thông F và sinh ra lực hút

điện từ Fđt Do lực hút điện từ lớn hơn lực phản

lực làm cho nắp của nam châm điện bị hút về

phía mạch từ tĩnh

Các tiếp điểm thường mở của công tắc tơ

được đóng lại mạch điện thông

 Theo nguyên lý truyền động người ta chia công tắc tơ thành các loại sau:

+ Công tắc tơ đóng ngắt tiếp điểm bằng điện từ

+ Công tắc tơ đóng ngắt tiếp điểm bằng thủy lực

+ Công tắc tơ đóng ngắt tiếp điểm bằng khí nén

+ Công tắc tơ không tiếp điểm

 Theo dạng dòng điện trong mạch:

+ Công tắc tơ điện một chiều dùng để đóng ngắt mạch điện một chiều.Nam châm điện của nó là nam châm điện một chiều

+ Công tắc tơ điện xoay chiều dùng để đóng ngắt mạch điện xoaychiều Nam châm điện của nó là nam châm điện xoay chiều

Khi đóng mạch thì tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểmphụ, cuối cùng là tiếp điểm chính Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính

mở trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang Như vậy

hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính.Tiếp điểm phụ được sử dụng để tránh hồ quang cháy lan sang làm hỏng tiếp

- Móc bảo vệ kiểu rơ-le nhiệt

Kết cấu này rất đơn giản như rơ-le nhiệt bao gồm phần tử nung nóng mắc nối tiếp với mạch chính, tấm kim loại (bi-metal) giản nở nhả móc ngắt tiếp điểmkhi dòng điện qua thiết bị thiết bị lớn

Nhược điểm của loại này là quán tính nhiệt lớn

- Móc bảo vệ thấp áp

Cuộn hút mắc song song với mạch điện chính, khi điện áp thấp, lực hút của cuộn hút giảm yếu hơn lực lò xo 3, móc 4 bị kéo lên, lò xo 6 kéo tiếp điểm aptomat ra

 Các thông số kỹ thuật cơ bản:

- Điện áp định mức: là giá trị điện áp làm việc dài hạn của thiết bị điệnđược aptomat đóng ngắt

- Dòng điện định mức: là dòng điện làm việc lâu dài của aptomat, thườngdòng định mức của aptomat bằng 1.2-1.5 lần dòng định mức của thiết bị đượcbảo vệ

- Dòng điện tác động Itd: là dòng aptomat tác động, tuỳ thuộc loại phụ tải

mà tính chọn tác động khác nhau Với động cơ điện không đồng bộ pha rotorlồng sóc thì thường Itd=1.2-1.5 It, với It làaptomat bảo vệ được thiết bị thì đặctính A-s của aptomat phải thấp hơn đặc tính A-s của thiết bị

1.3 Rơle nhiệt

 Rơle nhiệt là loại khí cụ điện tự động đóng cắt tiếp điểm nhờ sự co dãn vìnhiệt của các thanh kim loại

 Nguyên lý làm việc của rơle nhiệt:

- Phần tử cơ bản rơle nhiệt là phiến kim loại kép (bimetal) cấu tạo

từ hai tấm kim loại, một tấm hệ số giãn nở bé (thường dung nvar có 36%

Ni, 64% Fe) một tấm hệ số giãn nở lớn

(thường là đồng thau hay thép crôm –

niken, như đồng thau giãn nở gấp 20 lần

invar) Hai phiến ghép lại với nhau thành

một tấm bằng phương pháp cán nóng hoặc

hàn

- Khi đốt nóng do dòng I phiến kimloại kép uốn về phía kim loại có hệ số giãn

nở nhỏ hơn, có thể dùng trực tiếp cho dòng

điện qua hoặc dây điện trở bao quanh Để

độ uốn cong lớn yêu cầu phiến kim loại

phải có chiều dài lớn và mỏng Nếu cần lực

đẩy mạnh thì chế tạo tấm phiến rộng, dày

và ngắn

1.4 Rơle trung gian.

Rơle trung gian làm chức năng thực hiện các theo tác trung gian, hoặc điđóng cắt cuộn dây khống chế của công tắc tơ, aptômat hoặc máy cắt điện Vìthế, rơle trung gian thường có nhiều tiếp điểm, kể cả tiếp điểm thường mở vàthường đóng

Thực chất của rơle trung gian chỉ là một nam châm điện có gắn hệ thốngtiếp điểm (hình) Nam châm điện gồm cuộn dây 1, lõi thép tĩnh 2 và lõi thépđộng 3 Lõi thép động được định vị nhờ vít điều chỉnh 4 và được găng bởi lò xo

12 Độ găng của lò xo điều chỉnh được nhờ vít điều chỉnh 5 Cuộn dây 1 có thể

là cuộn điện áp, cuộn cường độ, hoặc cả cuộn điện áp và cuộn cường độ

Hệ thống tiếp điểm gồm có tiếp điểm thuận 6 – 7 và tiếp điểm nghịch 10 – 11

Khi cuộn dây có điện, nó hút lõi thép 3 xuống, các đầu tiếp xúc động 7 và

10 được nâng lên, do đó tiếp điểm thuận 6-7 đóng lại, tiếp điểm nghịch 10-11

mỏ ra

Các vít 4 và ốc 5 để điều chỉnh điện áp (hay dòng điện) hút và nhả củanam châm điện

Loại rơle này thuộc loại tác động ngay, tức có điện thì nó đóng, mắt điện

nó nhả ngay Người ta còn chế tạo loại rơle trung gian nhả chậm (hình 2.12)

Điểm khác nhau giữa rơle thường và rơle nhả chậm, là trên mạch từ của rơle nhãchậm có lắp một ống ngắn mạch 3 thường làm bằng đồng

Khi cuộn dây 1 có điện, nó tạo ra từ thông trong mạch làm lá thép động bịhút xuống lá thép tĩnh, đóng tiếp điểm 8 Khi cuộn dây mất điện, từ thông ộbtrong mạch giảm, nên trong ống ngắn 3 sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng để tạo

ra từ thông bù lại sự giảm của từ thông ộb, theo định luật Lenxơ

Nhờ vậy, từ thông trong mạch

giảm chậm và lá thép động không bị

nhả ngay, giữ cho tiếp điểm 8 tiếp tục

đóng một thời gian sau khi cắt điện

vào cuộn hút Tiếp điểm 8 gọi là tiếp

điểm thường mở, mở có thời gian

Ngược lại, nếu rơle nhả chậm có lắp

ráp tiếp điểm nghịch, thì nó sẽ là tiếp

điểm thường đóng, đóng có thời gian

Ốc 5 để điều chỉnh độ găng của

lò xo 4, và do đó, làm thay đổi điện áp

cũng như thời gian nhả chậm Lá đồng

mỏng 7 để thay đổi khe hở giữa lá thép

6 và lõi thép tĩnh, sẽ làm thay đổi điện

áp nhả cũng như thời gian nhả chậm

Thời gian nhả chậm của rơle có thể đạt

tới 5 giây

1.5 Rơle thời gian

- Dùng để duy trì thời gian đóng chậm hoặc mở chậm của hệ thống tiếpđiểm so với thời điểm đưa tín hiệu tác động vào rơle Thời gian chậm này có thểvài phần giây cho đến hàng giờ

- Có rất nhiều loại rơle thời gian với nguyên lí, cấu tạo rất khác khác nhaunhư:

+ Rơle thời gian kiểu điện từ

+ Rơle thời gian kiểu thủy lực

+ Rơle thời gian kiểu đồng hồ

+ Rơle thời gian kiểu điện tử - bán dẫn

- Nguyên lí:

+ Trong quá trình đóng hay ngắt cuộn dây rơle thì ở trong vòng ngắnmạch (chính là ống lót bằng đồng 1) sẽ sinh ra sức điện động cảm ứng, dòngđiện do nó sinh ra sẽ tạo ra một từ thông chống lại sự biến thiên từ thông docuộn 7 dây sinh ra Do đó nó làm cho tốc độ thay đổi của từ thông chậm lại làmthời gian tác động của rơle chậm lại

+ Thay đổi thời gian tác động bằng cách thay đổi độ căng lò xo 3, điềuchỉnh vít 4 để điều chỉnh chiều rộng khe hở có miếng đệm 6 hoặc trị số dòngđiện

1.6 Công tắc hành trình.

Công tắc hành trình là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch dùng ở lưới điện

hạ áp Nó có tác dụng giống như nút ấn động tác ấn bằng tay được thay thếbằng động tác va chạm của các bộ phận cơ khí, làm cho quá trình chuyển động

cơ khí thành tín hiệu điện

Ký hiệu: bộ phận tiếp điểm của công tắc hành trình bao giờ cũng có 1 tiếpđiểm thường mở và 1 tiếp điểm thường đóng, trong đó tiếp điểm động là chung.Trong các sơ đồ điện thì tiếp điểm của công tắc hành trình được ký hiệu: Cấutạo công tắc hành trình Dùng để đóng ngắt mạch điện điều khiển trong truyềnđộng tự động hóa.tùy thuộc vị trí cữ gạt ở các cơ cấu chuyển động cơ khí nhằm

tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt điện ở cuối hành trình

để đảm bảo an toàn

PHẦN II TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ

1 Chọn Động cơ

Dựa theo yêu cầu bài toán và thông số Máy doa 2620A, Ta chọn động cơtương ứng thỏa mãn điều kiện:

- 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

Từ đó ta chọn Động cơ điện không đồng bộ ba pha roto lồng sóc 50hzkiểu 3K160S2 Các thông số của động cơ như sau:

Kiểu

3K160S

2

Côngsuất

Tốcđộ

Tỷ sốmôme

n cựcđại

Tỷ sốdòngkhởiđộng

Cấp bảovệ

Cấp cáchđiện

Chếđộlàmviệc

Khốilượng

M kđ

M dd

I kđ Idd

2 Tính toán vật liệu chọn Aptomat

Việc lựa chọn aptomat phụ thuộc vào thông số của động cơ trong đề tài đãchọn:

K mmnằm trong phạm vi (4~8) đối với động cơ Roto lồng sóc

Ta chọn K mm=4vì động cơ ở chế độ không tải nên:

I kđ=K mm I đm=4.19,97=79,88( A)

Do đó ta chọn aptomat 3pha hang LS sản xuất

có dòng định mức I đm=100 A