MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU5CHƯƠNG 16TỔNG QUAN KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ6I.TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ61.1Giới thiệu công nghệ61.2 Cấu tạo của máy61.3 Các truyền động của bàn71.4Phân tích đồ thị của tốc độ máy bào giường81.5 Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động máy bào giường111.5.1. Truyền động chính111.5.2. Truyền động ăn dao121.5.3 Đặc tính cơ131.6. Phân tích và lựa chọn phương án truyền động131.6.1. Khảo sát các phương án truyền động131.6.2. Hệ điều chỉnh công suất trượt động cơ141.6.3. Hệ điều chỉnh tần số động cơ KĐB181.6.4. Chọn phương pháp điều khiển18CHƯƠNG 221THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN, MẠCH LỰC212.1. THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC CHO HỆ THỐNG MÁY BÀO GIƯỜNG212.1.1. Phân tích chọn sơ đồ bộ biến đổi T Đ212.1.2 Chọn thiết bị phụ cho bộ biến đổi242.1.3 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực252.1.4 Nguyên lý làm việc của mạch động lực272.2. Thiết kế mạch điều khiển hệ thống truyền động282.3 Khối đông bộ hóa và phát sóng răng cưa (ĐBHFSRC)31TÍNH CHỌN THIẾT BỊ343.1.1. Chọn động cơ truyền động343.1.2.Tính chọn bộ nghịch lưu383.1.3.Tính chọn bộ chỉnh lưu433.1.4. Tính chọn RC bảo vệ tiristor trong mạch động lực433.2. Tính chọn các thiết bị mạch điều khiển453.2.1. Tính chọn biến áp xung (BAX)453.2.2. Tính chọn tầng khuếch đại cuối cùng453.2.3. Tính chọn máy biến áp đồng pha463.2.4. Chọn các Tranzitor ở mạch điều khiển463.2.5. Các vi mạch khuếch đại thuật toán trong mạch tích phân46CHƯƠNG 446KẾT QUẢ, KẾT LUẬN464.1. Tổng hợp hệ điều khiển464.1.1. Sơ đồ cấu trúc của mạch vòng dòng điện484.1.2. Sơ đồ cấu trúc mạch vòng tốc độ514.1.3. Tính các tham số cần dùng trong quá trình tổng hợp514.2.Tổng hợp các mạch vòng điều chỉnh534.2.1.Tổng hợp mạch vòng dòng điện53KẾT LUẬN54
Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 Ý KIẾN NHẬN XÉT …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………… GVHD_Nguyễn Đăng Khang Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1.5 Các yêu cầu hệ thống truyền động máy bào giường 1.5.1 Truyền động 1.5.3 Đặc tính 11 GVHD_Nguyễn Đăng Khang Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa C Trường ĐHCN Hà Nội 2016 LỜI NÓI ĐẦU ùng với phát triển đất nước, mục tiêu mà Đảng ta đặt trước thềm kỷ 21 Để thực mục tiêu Đảng nhà nước ta tiến hành nghiệp “Công nghiệp Hóa-Hiện đại hóa” phạm vi nước Công “Công nghiệp Hóa-Hiện đại hóa” thực chất cách mạng khoa họa kỹ thuật nhằm bước cải thiện trang thiết bị Điện điều kiện làm việc cho người lao động Từng bước thay lao động thủ công dây chuyền máy móc đại, nhằm mục đích cưới tạo nhiều sản phẩm có chất lượng cao cho xã hội Để nâng cao suất lao động yêu cầu tự động hóa hệ thống công nghiệp ngày trở nên cần thiết Lĩnh vực tự động hóa thừa hưởng thành tựu Điều khiển học, Tin học, công nghệ vật liệu mới… phát triển nhanh thời gian qua tạo công nghệ, dây chuyền sản xuất tự động với suất cao, chất lượng tốt Máy bào giường dây chuyền sản xuất vậy, suất dây chuyền phụ thuộc nhiều vào việc điều khiển Qua thời gian học tập trường với nỗ lực thân với giúp đỡ bạn bảo nhiệt tình thầy, cô em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đăng Khang người trực tiếp hướng dẫn đồ án nhóm em, em xin cảm ơn thầy, cô khoa Điện người giảng dạy lớp đưa bảo quý báu để giúp em hoàn thành đồ án Tuy nhiên kinh nghiệm thực tế, khả thân nhiều hạn chế, tài liệu tham khảo có hạn nên tránh khỏi sai sót trình thiết kế Em mong bảo, góp ý thầy, cô giáo để đồ án chúng em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! GVHD_Nguyễn Đăng Khang Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội Hà Nội, ngày…tháng 2016 năm 2014 Sinh viên thực Nguyễn Mạnh Cường Đoàn Ngọc Đức CHƯƠNG TỔNG QUAN KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG NGHÊ I TÌM HIỂU CÔNG NGHÊ 1.1 Giới thiệu công nghệ Máy bào giường sử dụng rộng rãi máy khí, dùng để gia công chi tiết kim loại lớn : bệ máy, thân máy, máy bào, máy tiện Máy cắt kim loại dùng để gia công chi tiết kim loại cách cắt bớt lớp kim loại thừa, để sau gia công chi tiết có hình dáng gần yêu cầu (gia công thô) thoả mãn hoàn toàn yêu cầu đặt hàng với độ xác định kích thước độ bóng cần thiết bề mặt gia công (gia công tinh) Tuỳ thuộc vào trình công nghệ đặc trưng phương pháp gia công, dạng dao, đặc tính chuyển động , máy cắt chia thành máy bản: tiện, phay, bào, khoan – doa, mài nhóm máy khác gia công răng, ren, vít Do yêu cầu đề thiết kế cho máy bào giường nên giới thiệu sơ qua đặc điểm công nghệ máy: Máy bào giường máy gia công chi tiết lớn, chiều dài bàn từ 1,5 đến 12m Tuỳ thuộc vào chiều dài bàn máy lực kéo phân máy bào giường thành ba loại : - Máy cỡ nhỏ : chiều dài bàn Lb5m , Fk >70k GVHD_Nguyễn Đăng Khang Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 1.2 Cấu tạo của máy Các phạn chủ yếu máy gồm có : Đế máy : Bàn máy : Giá chữ U : Xà ngang : Các bàn dao máy : Bộ phận chuyển động: 1.3 Các truyền động của bàn Truyền động bàn truyền động máy, truyền động máy, đặc điểm truyền động có tính chu kỳ lặp lại chu kỳ có hai hành trình + Hành trình thuận : hành trình gia công chi tiết, gồm nhiều giai đoạn, khởi động, ăn dao, vào chi tiết, cắt gọt ổn định, dao khỏi chi tiết gia công ứng với tốc độ khác + Hành trình ngược : trình máy chạy không tải để đưa bàn máy khỏi chi tiết vị trí ban đầu để chuẩn bị cho chu kì Tốc độ hành trình thuận thường nhỏ tốc độ hành trình ngược để nâng cao suất máy Chi tiết gia công kẹp chặt bàn máy chuyển động tịnh tiến qua lại Dao cắt kẹp chặt bàn dao đứng Bàn dao đươch kẹp chặt xà ngang cố định gia công Trong trình làm việc, bàn máy di chuyển qua lại theo chu kỳ lặp lặp lại, chu kỳ gồm hai hành trình thuận ngược Ở hành trình thuận, thực gia công chi tiết, nên gọi hành trình cắt gọt Ở hành trình ngược bàn máy chạy vị trí ban đầu ,không cắt gọt, nên gọi hành trình không tải Cứ sau kết thúc hành trình ngược bàn dao lại chuyển theo chiều ngang khoảng gọi lượng ăn dao s (mm/hành trình kép) Chuyển động tịnh tiến qua lại bàn máy gọi chuyển động Dịch chuyển bàn dao sau hành GVHD_Nguyễn Đăng Khang Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 trình kép chuyển động ăn dao Chuyển động phụ di chuyển nhanh xà, bàn dao, nâng đầu dao hành trình không tải 1.4 Phân tích đồ thị của tốc độ máy bào giường Đồ thị tốc độ: Phân tích: + Giai đoạn : giả thiết bàn máy điểm khởi đầu chu kỳ, bàn máy tăng tốc độ đến tốc độ vào dao V1 khoảng thời gian t1, + Giai đoạn : tăng tốc từ V1 đến tốc độ cắt gọt V2 khoảng thời gian t2 + Giai đoạn : giảm tốc độ từ V2 xuống V1 khoảng thời gian t3 + Giai đoạn : đảo chiều chuyển động bàn máy, bàn máy từ tốc độ thuận GVHD_Nguyễn Đăng Khang Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 V1 đảo chiều chuyển động tăng tới tốc độ ngược V3 khoảng thời gian t4 + Giai đoạn : giảm tốc độ ngược từ V3 V1 khoảng thời gian t5 + Giai đoạn : giảm tốc từ V1 0, trở lại vị trí ban đầu,kết thúc hành trình làm việc Qua việc phân chia giai đoạn hoạt động ta mô tả công nghệ máy bào giường sau : Sau ấn nút khởi động, máy bào giường chuyển động theo hành trình thuận với tốc độ nhỏ V1, giai đoạn kéo dài từ A tới B Kết thúc giai đoạn cần phải tăng tốc cho bàn máy chuyển động theo hành trình thuận với tốc độ cắt gọt V2>V1, giai đoạn kéo dài từ B tới C Đến C sau cắt gọt chi tiết xong bàn máy giảm tốc từ V2 xuống V1 chuẩn bị cho trình đảo chiều, giai đoạn kéo dài từ C tới D Trong trình đảo chiều để tăng suất, ta điều khiển cho bàn máy chạy với tốc độ V3 >V2 >V1 Bàn máy chuyển động ngược gặp A bắt đầu giảm tốc từ V3 xuống V1, tiếp tốc độ giảm bắt đầu chu kì làm việc Khi có tín hiệu dừng máy, bàn máy dừng đầu hành trình thuận đầu hành trình ngược Qua mô tả công nghệ ta thực yêu cầu công nghệ theo nguyên tắc hành trình Ta đặt A,B,C,D, cảm biến vị trí (thực chất công tắc tơ hành trình) Các tín hiệu cảm biến nhận từ công tắc tơ sử dụng để điều khiển cho phù hợp với công nghệ yêu cầu Đồ thị tốc độ bàn máy vẽ hình Trong thực tế có nhiều dạng đơn giản phức tạp Giả thiết bàn máy đầu hành trình thuận tăng tốc độ đến tốc độ V =5 ÷15 m/ph ( tốc độ vào dao) khoảng thời gian t1 Sau chạy ổn định với tốc độ V0 khoảng thời gian t2 dao cắt vào chi tiết (dao cắt vào chi tiết tốc độ thấp để tránh sứt dao chi tiết ) Bàn máy tiếp tục chạy ổn định với tốc độ V GVHD_Nguyễn Đăng Khang Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 hết thời gian t3 lại tăng tốc độ đến Vth (tốc độ cắt gọt ) Trong thời gian t5 bàn máy chuyển động với tốc độ Vth thực gia công chi tiết Gần hết hành trình thuận bàn máy sơ giảm tốc độ đến V 0, dao khỏi chi tiết tốc độ bàn V Sau bàn máy đảo chiều sang hành trình ngược đến tốc độ Vng> Vth thực hành trình không tải, đưa bàn máy vị trí ban đầu (khi dao đưa khỏi chi tiết ) Gần hết hành trình ngược bàn máy đảo sang hành trình thuận thực chu kỳ khác Bàn dao di chuyển thời điểm bàn máy đảo chiều từ hành trình ngược sang hành trình thuận kết thúc di chuyển trước dao cắt vào chi tiết : L=Lth+Lg.ht +Lh.th = Lng+Lg.ng +Lh.ng- chiều dài hành trình bàn máy k= Vng Vth - tỉ số tốc độ hành trình thuận hành trình ngược tđc - thời gian đảo chiều máy Từ (1- 4) ta thấy chọn tốc độ cắt Vth suất máy phụ thuộc vào hệ số k thời gian đảo chiều t đc Khi tăng K suất máy tăng k >3 suất máy tăng không đáng kể lúc thời gian đảo chiều lại tăng Nếu chiều dài bàn L>3m t đc ảnh hưởng đến suất mà chủ yếu k Khi Lb bé tốc độ thuận lớn Vth=(75÷120)m/ph tđc ảnh huởng nhiều đến suất Vì thiết kế máy bào giường phải làm giảm thời gian trình độ Một biện pháp xác định tỉ số truyền tối ưu cấu truyền động động đến trục làm việc, đảm bảo máy khởi động với gia tốc cao Ta có tỷ số truyền tối ưu: it.ư= Mc Mc Jm + ( )2 + M M Jd Trong đó: M : Momen động lúc khởi động,Nm GVHD_Nguyễn Đăng Khang Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 Mc :Momen cản trục làm việc,Nm Jm , Jd :Momen quán tính máy động cơ,kgm Nếu coi Mc= thì: itu= Jm Jd Việc lựa chọn tỷ số truyền tối ưu máy bào giường quan trọng Thời gian trình độ phụ thuộc vào mômen quán tính máy Mômen quán tính máy tỷ lệ với chiều dài máy Tuy nhiên thời gian trình độ giảm nhỏ bị hạn chế bởi: -Lực động phát sinh hệ thống -Thời gian trình độ phải đủ lớn để di chuyển đầu dao 1.5 Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động máy bào giường 1.5.1 Truyền động chính - Phạm vi điều chỉnh tốc độ truyền động tỉ số tốc độ lớn Vmax Vngmax = thấp bàn máy D = Vmin Vthmin Trong : Vngmax - tốc độ lớn bàn máy hành trình ngược Vthmin - tốc độ nhỏ bàn máy hành trình thuận Chọn Vthmin = 5m/ph Ta có: D= Vngmax Vthmin = 70 = 14 : - Độ trơn điều chỉnh tốc độ tỉ số hai giá trị kề tốc độ ϕ= ω i +1 ωi ω i , ω i +1 tốc độ cấp thứ i i+1 xác định công thức : GVHD_Nguyễn Đăng Khang Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa ϕ = z −1 Trường ĐHCN Hà Nội 2016 ω max z −1 = D ω z số cấp tốc độ máy yêu cầu đề ta có ϕ = 1.41 - Hệ thống truyền động hệ truyền động có đảo chiều quay làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại - Do máy bào giường có nhiệm vụ gia công thô bề mặt chi tiết ,không cần độ bóng, nhẵn nên độ xác yêu cầu không cao Thường chọn δ % < 5% δ % = 2% - Độ ổn định tốc độ: Tốc độ cần ổn định trường hợp gia công chi tiết, tức dao cắt cắt vào chi tiết để tránh làm sứt mẻ chi tiết dao cắt - Quá trình độ khởi động, hãm yêu cầu xảy êm, tránh va chạm truyền với tác động cực đại 1.5.2 Truyền động ăn dao Truyền động ăn dao làm vệc có tính chất chu kì, hành trình kép làm việc lần Phạm vi điều chỉnh lượng ăn dao D = ( 100 ÷ 200)/1 Lượng ăn dao cực đại đạt tới (80 ÷ 100) mm/hành trình kép Cơ cấu ăn dao yêu cầu làm việc với tần số lớn, đạt tới 1000 lần/giờ Hệ thống di chuyển đầu dao cần phải đảm bảo theo hai chiều chế độ di chuyển làm việc di chuyển nhanh Truyền động ăn dao thực nhiều hệ thống khí, điện khí, thuỷ lực, khí nén Thông thường sử dụng rộng rãi hệ thống điện : động điện hệ thống truyền động trục vít - ecu bánh - GVHD_Nguyễn Đăng Khang 10 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 Uf+ _ điện áp pha động động fmax=50Hz (Uf =220V) Do đó: U v = (1,3 + 1) 220 = 1239V Vậy ta chọn van có U ng max ≥ U v.thuc 1239 = = 1,6kV 0,7 0,7 Từ kết trên, tra sổ tay linh kiện ta chọn thyristor diode sử dụng sơ đồ có thông số sau: Thyristor loại DK-10 hãng Thomson chế tạo: Ihd Ui.m Ig Ug (V) (A) (kV) (A) 100 0,2 ÷ 0,15 toff du/dt di/dt (µs) (V/µs) (A/µs) 40 200 200 1,6 Diode loại 130EPS16S hãng Thomson chế tạo: Mã hiệu 130EPS1 Itb.,max Uim ∆U (A) (V) (V) 130 1800 1,1 Ir (A) Ith (A) Tcp (0C) 100 40 150 6S b.Chọn tụ chuyển mạch: Ta chọn giá trị tụ từ kết xét trình chuyển mạch dòng điện C max I f = 0,666 0,91 m U m f max U L + 0,202 m − L fn Im Trong đó: - fn: tần số định mức = 50Hz - fmax: tần số cực đại = 100Hz - Im: dòng từ hoá I m = I dm − (cos ϕ ) = 44.3 A GVHD_Nguyễn Đăng Khang 40 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 - L: điện cảm pha (rôto+stato) = 14,01.10-3H - Um: biên độ cực đại điện áp dây = 380V 44,3.50 380 = 0,6660,91 14,01.10 −3 + 0,202 − 14,01.10 −3 =7577 µ F 380.100 44,3.50 ⇒ C max Chọn cuộn kháng san bằng: + Trị hiệu dụng dòng vào nghịch lưu: I d = I st dm = 67 × 1,5 = 82.06 A + Trị hiệu dụng điện áp vào nghịch lưu (bỏ qua sụt áp van ảnh hưởng sóng hài bậc cao): Ud = U f cos ϕ π Trong đó: Uf1 trị dụng hài điện áp tải pha (U f1 =220V) ϕ góc lệch pha thành phần dòng điện thành phần điện áp tải Vì tải ta động nên cosϕ lấy cosϕ đm = 0,75 Do đó: Ud = 220.0,75 = 386V π + Giá trị cuộn kháng san tính công thức: π 0,134 .U d Ld = ω ∆I d Trong đó: ∆Id = (0,05 ÷ 0,1) Id =8.2A GVHD_Nguyễn Đăng Khang 41 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 ω =2π.nđm/60 (rad/s) π 0,134 .386 = 0,0895H Do đó: Ld = 2π 705.8,2 60 3.1.3.Tính chọn chỉnh lưu Từ kết tính Id = 82.06 A Ud =386V ta tiến hành tính chọn van chỉnh lưu cầu ba pha đối xứng sau: + Giá trị điện áp ngược lớn đặt lên van là: U ng max = π U d max = 1,05.U d max = 1,05 × 386 = 405,3V ⇒ Cần chọn van có giá trị điện áp ngược lớn thoả mãn: U ng max ≥ U ng 0,7 = 405 = 580V 0,7 + Trị trung bình lớn dòng qua van: I tb.van max = I d 82 = = 27.3 A 3 Vậy cần chọn van có trị trung bình dòng lớn thoả mãn: I tb.van ≥ I tb = 54,6 A ÷ 68,3 A (0,4 ÷ 0,5) Từ kết đó, tra catalog ta chọn thyristor dùng sơ đồ chỉnh lưu loại SF100 hãng Toshiba, Nhật Bản chế tạo có thông số sau: Mã hiệu I (A) Uim kV SF100 100 0,4 ÷ 1,6 toff (µs) 3.1.4 Tính chọn R-C bảo vệ tiristor mạch động lực Mạch R-C mắc song song vơi Tiristor có tác dụng để bảo vệ gia tốc du/dt cho tiristor xảy độ mạch Bảo vệ điện áp tích tụ điện tích chuyển mạch gây nên GVHD_Nguyễn Đăng Khang 42 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 Nếu điện áp thuận đặt vào cực A-K tiristor tăng trưởng đột ngột với tốc độ lớn mức điện áp cho phép du/dt, làm cho Tiristor tự động mở mà không cần điều khiển (i g = 0), cố không mong muốn, có loại nguyên nhân gây nên điện áp: - Nguyên nhân nội (xẩy trình chuyển đổi van) Đây tích tụ điện tích lớp bán dẫn - Nguyên nhân bên hường xẩy nhiều đóng cắt không tải máy bién áp đường dây, có xét đánh Mạch R-C mắc song song với tiristor tránh tượng mà không mong muốn nói bảo vệ điện áp nhiều nguyên nhân gay Theo luật đóng mở điện áp đột biến tăng biến thiên liên tục thời điểm xây độ qua tụ C, mà có tốc độ tăng trưởng điện áp lốn điện áp Anôt tiritor (so với katot)không bị tăng đột ngột Tính toán phần tử R-C Năng lượng tích luỹ quận cảm Wk = (Lư + Lkk).Ixm Trong IΣ dòng điện gia tốc mạch thường lấy theo dong tải, ta có: Ixm = Iđm = 38,2 (A)→ Wk = (6,53.10-3 + 0,01).38,22 = 12,039 (T) Tụ C thường chọn theo công thức kinh nghiệm wk 2.wk 10 −3 C≥ ;Trong đó: Kw = wc K w U th2 max Wc lượng phản kháng tụ C, thường lấy Kw = 0,4 2.12,039.10 −3 = 0,000446.10 −3 (F) C≥ 0,4.( 6.150) Hiệu ngăn chặn cố mạch bảo vệ R-C đặc trưng tỷ số GVHD_Nguyễn Đăng Khang 43 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa ξ= Theo kinh nghiệm Trường ĐHCN Hà Nội 2016 R L.K ζ = 0,63 tốt Trong L=Lư+LinhT 0,00653+ 0,001= 0,00753(H) từ ta tính R=2.3 0.0073 L =2.065 =166.3(Ω) 0,000446.10 −3 C 3.2 Tính chọn thiết bị mạch điều khiển 3.2.1 Tính chọn biến áp xung (BAX) Yêu cầu BAX phải tạo xung theo yêu cầu, cách ly mạch điều khiển mạch động lực, dễ dàng phân bố xung tới cực điều khiển Tiristor - Chọn tỷ số biến áp BAX: Thông thường BAX thiết kế có tỷ số biến áp n =2÷ chọn n=2 - Tính toán với BAX có n=2 Các xung cần ttaoj có thông số Ig=0,42 (A), Ug =10 (V), độ rộng xung điều khiển: T x = 600 (µs) =6.10- 4(s) Mạch từ BAX chọn vật liệu ∋330, loại chữ E, có trụ làm việc phần đặc tính từ hóa ∆B=0,7(T) 3.2.2 Tính chọn tầng khuếch đại cuối Tầng khuếch đại xung sử dụn Tranzitor ngược mắc theo cầu Dalingtor chọn dựa theo thông số biến áp xung: u 1=20 (v), I1=I2=0,21 (A) Tranzitor Tr1= làm việc chế độ xung, chọn loại π605 có thông số kỹ thuật sau VCE= 40 (v), ICmax = 1,5(A), β =20÷ 40, Pm= 3(w), tmax = 850c Ta chon β =20 ⇒ IB1=IC/β =0,21/20 =0,01(A) =10 (mA) Nên cho dòng IB nhỏ xung đối xứng chọn thêm tầng khuếch đại trung gian Tr2 làm việc chế độ khuếch đại, loại Mπ25 có thông số kỹ thuật sau VCE=40 (v), ICmax= 300(mA), β =13÷ 25, chọn Tr2 có hệ số β =15 GVHD_Nguyễn Đăng Khang 44 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 3.2.3 Tính chọn máy biến áp đồng pha Máy biến áp đồng pha (BAĐ) sử dụng máy biến áp pha trụ, sơ đồi nối Y/Y0 đặt vào điện áp lưới xoay chiều 380 (v) phí sơ cấp, phía thứ cấp nối Y0 có điện áp hiệu dụng u2=20 (v) 3.2.4 Chọn Tranzitor mạch điều khiển Ở mạch tạo xung chữ nhật đồng pha khóa khống chế mạch tích phân Tranzitor mạch sửa xung chọn loại KT201A có thông số kỹ thuật sau VCE = 20 (v), VVE = 20 (v), Ic = 30 (mA), β = 20 ÷ 60, công suất tiêu tán p = 0,15 (w) 3.2.5 Các vi mạch khuếch đại thuật toán mạch tích phân Tạo điện áp cưa mạch so sánh sử dụng loại µA741 có thông số kỹ thuật phần trước trình bầy Tụ tạo điện áp cưa mạch tích phân C =4,7 µF (v) CHƯƠNG KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 4.1 Tổng hợp hệ điều khiển Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển tần số động KĐB qua quan hệ I1 (f2) GVHD_Nguyễn Đăng Khang 45 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 - Sơ đồ cấu trúc điều khiển gồm hai kênh điều khiển: * Kênh điều khiển biên độ bao gồm hai mạch vòng điều chỉnh: mạch vòng điều chỉnh tốc độ mạch vòng điều chỉnh dòng điện Tín hiệu đầu điều khiển tốc độ Rω tín hiệu đặt mạch vòng điều chỉnh dòng điện Tín hiệu điều chỉnh dòng điện tín hiệu điều khiển biên độ a dòng Id * Kênh điều khiển tần số thực quan hệ: f = ±f + f m Trongđó fm: tần số quay ω r; f2: tần số trượt Tín hiệu tỉ lệ với dòng điện lấy từ đầu điều chỉnh tốc độ R ω đưa qua khâu đạo hàm phi tuyến I d = f ( f ) → f Ta có quan hệ: I1 = + f2 * ϕ2 + σ ϕ 22 f 2*2 GVHD_Nguyễn Đăng Khang ϕ2 = ω1dm L R2 L2m σ = 1− L1 L 46 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 - Để đơn giản việc tổng hợp điều chỉnh dòng điện R i tốc độ Rω ta giả thiết rằng: Kênh điều chỉnh tần số phần cứng đảm nhiệm đề cập đến chương Vì ta tiến hành tổng hợp điều chỉnh dòng điện R i điều chỉnh tốc độ Rω theo kênh Căn vào biểu thức tính toán mômen dòng điện ta thành lập sơ đồ cấu trúc hệ thống: IS = M = Ψrdm + Tr2 ω s2 = Fi (ω s ) Lm 2.M th 2.M th ω ≈ ω 2th ω ω 2th + ω ω 2th p L2m I s ; Mà M th = Lr ω = K f I s => M ≈ K I s3 p.L2m p L2m K f = Kf K = ω 2th Lr 2.ω 2th Lr 4.1.1 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện GVHD_Nguyễn Đăng Khang 47 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 Việc tổng hợp xác mạch vòng dòng điện stato gặp nhiều khó khăn thông số đối tượng tồng trở động cơ, hắng số thời gian điện từ biến thiên theo mạch tải Nếu coi khe hở không khí stato roto đều, biến thiên tải phản ánh điện trở tương đương mạch roto dây quấn stato nối hình vào sơ đồ thay động KĐB ta có mô sau, chứa thông số mạch lọc GVHD_Nguyễn Đăng Khang 48 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 Trong Ld, Rd: điện cảm, điện trở cuộn kháng lọc L2, R2: điện cảm tản, điện trở pha stato E đặc trưng cho mạch roto s: hệ số trượt * Ta có hàm truyền đạt lưu Wcr +dk = Ud K CL = Ud: điện áp đầu CL U dk + pTCL Udk: điện ạp điều khiển lưu KCL, TCL: hệ số điều khiển số thời gian Một cách gần ta bỏ qua thành phần điện trở điện kháng tán Ta được: Ta có: R∑ = Rd + R1 L∑ = Ld + L1t Id = / R∑ L Ud = U d T∑ = ∑ R∑ + pL∑ + pT∑ R∑ Vậy hàm truyền mạch lọc mạch stato GVHD_Nguyễn Đăng Khang 49 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa S ( p) = Trường ĐHCN Hà Nội 2016 / R∑ + pT∑ => Sơ đồ cấu trúc dạng khai triển mạch vòng dòng điện 4.1.2 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng tốc độ Sơ đồ cấu trúc dạng khai triển mạch vòng dòng điện, tốc độ GVHD_Nguyễn Đăng Khang 50 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 4.1.3 Tính tham số cần dùng trình tổng hợp Hệ số máy biến dòng điện (đo dòng chiều) K = Ui 10 = = 0,122 I ddm 82,06 Máy phát tốc Ftt ( p ) = Kω = Kω 0,07 = + p.Tω + 0,001 p 10 10.60 = = 0.07 ω max 2.2.π n Khâu chỉnh lưu WCL = K CL + pTCL : K CL = Ud 386 = = 38,6 ; TCL=0,005s U cCL 10 Mạch lọc mạch stato: Ir = 1/ R Σ Ud + pTΣ ; R Σ = R d + 2R L Σ = L d + 2L1δ RΣ = R1 = × 0,141 = 0,282Ω; LΣ = Ld + L1σ = 0,0895 + × 0,00068 = 0,091 T∑ = L∑ = 0,32 R∑ ⇒ WT = / R∑ K CL 38,6 3,55 = × + pTCL + pT∑ + 0,005 p + 0,32 p Tính hệ số Kf : Kf = ω sdm I sdm Isdm: dòng điện stato định mức Isđm = 67 A GVHD_Nguyễn Đăng Khang 51 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 ω sdm = ω e − ω dm = Sω e 2πf ωe = = 78,5rad / s n 705 ω dm = = = 73,8rad / s 9,55 9,55 ⇒ ω sdm = 78,5 − 73,8 = 4,67rad / s biến tần sử dụng biến tần nguồn dòng, đại lượng điền chỉnh dòng điện mạch chiều Id nên quan hệ Is(f2) phải đổi thành Id(f2) Kf = 4,67 = 0,057 82,06 Tính hệ số K : p.L2m K f p L2m 3.4.0,0056 K= K f = = 0,057 = 0,0322 ω 2th Lr 2.ω 2th Lr 2.0,52.0,00064 ω sth = ω1 sth = 0,52 4.2.Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh 4.2.1 Tổng hợp mạch vòng dòng điện Ta có sơ đồ tổng hợp điều chỉnh dòng điện Rr Với K i = K CL K = 16,7 2.R1 GVHD_Nguyễn Đăng Khang 52 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 => Hàm truyền đối tượng điều chỉnh: Wir = Ki 16,7 = (1 + pTCL ) (1 + pT∑ ) (1 + p.0,005)(1 + p.0,32) * Áp dụng tiêu chuẩn môdun tối ưu với hàm truyền: WKi (p) = 1 + 2Ts p + 2T22 p => Hàm truyền đạt điều chỉnh dòng điện R i khâu tỉ lệ tích phân (PI): Wir = T∑ + pT∑ 0,32 + 0,32 p = K i TCL pT∑ × 16,7.0,005 0,32 p Wir = 1,92 + 0,32 p = 1,92 + 0,32 p 0,167 p + 0,32 p ; Ts = min(TCL , T∑ ) = 0,005 Vậy hàm truyền Ri ( p) = 1,92 , 32 p => Hàm truyền mạch vòng dòng điện: S KI ( p) = 1 + 2.0,005 p + 2.0,005 p KẾT LUẬN Kết trình bày đồ án môn học kết bước đầu việc khám phá điều mẻ lĩnh vực đầy thú vị Trong nội dung nghiên cứu đồ án này, em thực nhiệm vụ sau: Tìm hiểu công nghệ yêu cầu cảu máy bào giường Lựa chọn thiết bị chấp hành, thiết bị điều khiển bảo vệ hệ thống Tổng hợp hiệu chỉnh mạch vòng nối cấp hệ thống GVHD_Nguyễn Đăng Khang 53 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống Qua thời gian thực với nỗ lực thân bảo nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Đăng Khang giúp em hoàn thành đồ án thời hạn Tuy nhiên với lĩnh vực tương đối khó đòi hỏi độ xác cao mà tiếp xúc thời gian ngắn chắn báo cáo nhiều điều thiếu sót, em mong tiếp tục nhận ý kiến đóng góp thầy, cô giáo để đồ án chúng em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! GVHD_Nguyễn Đăng Khang 54 [...]... 2 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN, MẠCH LỰC 2.1 THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC CHO HÊ THỐNG MÁY BÀO GIƯỜNG Qua phân tích trên ta thấy bộ biến đổi Tiristor - Động cơ (T - Đ) có ưu điểm hơn cả, vì hệ thống gọn nhẹ, chắc chắn, phạm vi điều chỉnh rộng, độ tin cậy cao suy ra hệ thống phù hợp với yêu cầu công nghệ của máy bào giường Vì vậy ta chọn bộ biến đổi Tirristor - động cơ (T-Đ) làm bộ biến đổi cho. .. thành cơ năng truyền động cho phụ tải yêu cầu - CKĐ: Là cuộn dây kích từ của động cơ Đ, có chức năng cung cấp từ thông kích từ cho động cơ 1 chiều kích từ độc lập Đ T1T÷ T6T: Là các tiristor chức năng biến đổi nguồn điện xoay chièu thành nguồn một chiều (có thể thay đổi được chỉ số) để cung cấp cho động cơ Đ, phục vụ cho động cơ quay thuận T1N ÷ T6N: Là các tiristor phục vụ cho động cơ Đ quay theo chiều... Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 Hình III-3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỀU KHIỂN - BA: Là máy biến áp động lực, đây là máy biến áp 3 pha 3 trụ có sơ đồ đấu dây ψ/ψ.Nhiệm vụ biến điện áp của lưới thành điiện áp phù hợp với yêu cầu của bộ chỉnh lưu để cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu (cho cả hai bộ biến đổi làm việc ở chế độ quay thuận và ngược) sao cho sau chỉnh lưu nhận được điện áp phù hợp với điện áp phần... dừng hẳn thì ấn nút dừng trong mạch khống chế để mở các nút thường hở k, cắt nguồn xoay chiều cung cấp cho các bộ biến đổi Đồng thời khi K mở thì tiếp điểm H đóng lại đưa điện trở hãm RH vào để hãm động năng, cắt máy biến áp BA ra khỏi lươi điện bằng áptômát AB 2.2 Thiết kế mạch điều khiển hệ thống truyền động Để các van của bộ chỉnh lưu có thể mở tại một thời điểm nào đó thì khi đó van phải... 2016 (2-12) Như vậy, điều chỉnh chu kỳ đóng ngắt của S ta thay đổi được ρ và từ đó thay đổi được Rf Cho ρ=0 ÷ 1, ta dựng được họ các đặc tính cơ tương ứng quét gần như mặt phẳng giới hạn bởi đặc tính tự nhiên và đặc tính cơ có điện trở phụ Rf=R0/2 1.6.3 Hệ điều chỉnh tần số động cơ KĐB + Nguyên lý điều chỉnh Theo lý thuyết máy điện ta có biểu thức: ω1 = 2πf 1 ⇒ điều đó có p nghĩa là thay đổi tần... phương điện áp Vì lý do này mà phương pháp này ít được dùng cho động cơ KĐB roto lồng sóc mà thường kết hợp với việc điều chỉnh mạch roto đối với động cơ KĐB roto dây quấn nhằm mở rộng dải điều chỉnh 1.6.2 Hệ điều chỉnh công suất trượt động cơ GVHD_Nguyễn Đăng Khang 12 Đồ án chuyên môn Tự Động Hóa Trường ĐHCN Hà Nội 2016 + Nguyên lý điều chỉnh: Theo kết quả nghiên cứu máy điện không đồng... động thì đóng mạch vào nguồn(lưới điện) theo trình tự sau Đóng áptômát AB để cấp điện cho sơ cấp máy biến áp BA sau đó ấn nút khởi động ở mạch khống chế để đóng các tiếp điểm thường mở K cấp điện cho các bộ chỉnh lưu Bộ chỉnh lưu dùng tiristor cấp nguồn cho phần ứng động cơ và bộ chỉnh lưu đi ốt cấp nguồn 1 chiều cho cuộn dây kích từ CKĐ Tuỳ thuộc vào tín hiệu chủ đạo ở mạch khuếch đại trung gian mà... việc giảm về = 0 thì nó mớ cho tổ van thứ hai mở Với ưu điểm làm việc an toàn, không có dòng cân bằng giữa các bộ biến đổi, tuy cần phải có một khoảng thời gian trễ ( khoảng thời gian này đảm bảo bởi các xung có độ rộng không đổi ) Vậy ta chọn phương pháp điều khiển riêng (hay còn gọi điều khiển độc lập) để điều khiển truyền động điện cho máy bào giường 2.1.2 Chọn thiết bị phụ cho bộ biến đổi - Máy biến... còn hay mất tín hiệu điều khiển đều không ảnh hưởng đến dòng qua van Vì vậy để hạn cho công suất của mạch tín hiệu điều khiển và giảm tổn thất trên vùng điện cực điều khiển thì người ta thường tạo ra các tín hiệu diều khiển dạng xung, do đó mạch còn được gọi là mạch phát xung điều khiển a Chức năng điều khiển của mạch điều khiển: Tạo ra các xung đủ điều kiện: Công suất, biên độ, thời gian tồn tại... đổi - Cuộn kháng san bằng: Dùng để lọc thành phần sóng hài bậc cao của điện áp ra bộ biến đổi - Mạch R-C: Dùng để bảo vệ qua áp cho các van tiristor trong quá trình chuyển mạch - Áptômát AB: Dùng để đóng, cắt điện và bỏ vệ sự cố cho máy biến áp - Công tắc tơ: Dùng để đóng ngắt cho bộ biến đổi Từ các thiết kế ở trên ta được sơ đồ mạch động lực như hình II-3 GVHD_Nguyễn Đăng Khang 23 Đồ án chuyên môn