Thiết kế hệ truyền động cho động cơ quay chi tiết máy mài tròn

Đặc điểm truyền động của máy mài Một đặc điểm quan trọng trong hệ thống máy mài đó là hệ thống thựchiện nhiều truyền động cùng một lúc,đó là các truyền động: 1 Các truyền động trong máy

trờng đại học bách khoa hà nội

bộ môn tự động hoá xncn

****o0o****

Đồ án môn học tổng hợp hệ điện cơ

Đề tài:

Thiết kế hệ truyền động cho động cơ quay chi tiết máy mài tròn

Số liệu ban đầu:

-Tốc độ quay chi tiết(n) 1001000[vòng/phút]

-Mô men quán tính cơ cấu(J) 0,007[kg/s2]

Nội dung tính toán:

-Các yêu cầu công nghệ và truyền động máy mài tròn

-Lựa chọn phơng án truyền động.Tính chọn công suất động cơ -Xây dựng cấu trúc tổng hợp hệ

-Thiết kế mạch lực và mạch điều khiển

-Mô phỏng (Simulink)

yêu cầu về công nghệ và truyền động

I Tổng quan về máy mài

Trong sản xuất cơ khí cũng nh trong các lĩnh vực sản xuất khác sản phẩm

đợc tạo ra ở giai đoạn cuối cùng của một quá trình sản xuất, tuy nhiên để tạo

ra sản phẩm cuối cùng cần phải tiến hành qua rất nhiều khâu, từ chỗ lànguyên vật liệu cho đến sản phẩm thờng đợc tiến hành liên tục theo một quytrình công nghệ nào đó hình thành một hệ thống gọi là dây chuyền sản xuất,

tuỳ theo mức độ phức tạp của sản phẩm mà dây chuyền sản xuất cũng có độ

phức tạp tơng ứng.Trong sản xuất cơ khí thì mài thuộc giai đoạn gia công chi

tiết để tạo ra một sản phẩm có bề mặt đạt các yêu cầu về kỹ thuật Máy mài

để gia công tinh với lợng d bé, bề mặt trớc khi mài đã đợc gia công thô hoặc

tinh trên các máy khác (nh máy tiện, phay, bào ) cũng nh các loại máy

chuyên để mài thô dùng trong phân xởng chuẩn bị phôi với lợng d hàng mm(

mài các phôi thép đúc, vỏ hộp gang đúc )

Trên máy mài ta có thể mài đợc các mặt trụ ngoài, trong, mặt côn, mặt

định hình, mài răng, ren, mài sắc và mài cắt.Mài đóng vai trò quan trọng

trong gia công lần cuối nên đợc dùng rộng rãi trong các nhà máy và phân

x-ởng cơ khí

Hiện nay máy mài có hai loại chính: máy mài tròn và máy mài phẳng

ngoài ra còn có các loại máy mài khác nhau nh: máy mài vô tâm, máy mài

rãnh, máy mài cắt, máy mài răng v.v Thơng trên máy mài có ụ chi tiết hoặc

bàn, trên đó kẹp chi tiết và ụđá mài Cả hai ụ đều đặt trên một bệ máy

Sơ đồ sau cho ta một mô hình tổng quan về máy mài

Trong đó máy mài tròn có hai loại:máy mài tròn ngoài (hình 1-1a), và

máy mài tròn trong (Hình 1-1b).

Máy mài công nghiệp

Máy mài tròn

Máy mài tròn ngoài

Máy mài tròn trong

Ngoài ra ta cũng cần chú ý tới các yếu tố ảnh hởng tới chất lợng mài : _ Chọn đá mài : Để đảm bảo chất lợng sản phẩm và nâng cao năng suất khichọn đá mài ta cần chú ý tới các điều sau :

+) Vật liệu mài

+) Chất kết dính đá mài

+) Độ cứng đá mài

+) Kế cấu đá m i ài

Nhữngđiều trên quy định trong công nghệ cắt

_ Chọn chế độ cắt : chọn chế độ mài là chon chế độ quay của đá tốc độquay cua chi tiết lợng chạy dao ngang và chiều sâu cắt Ví dụ nh :

+) Tốc độ quay của đá quá chậm sẽ tăng lực cắt chong mòn đá Nếu tốcquá cao lực li tâm lớn sẽ gây gẫy trục vỡ đá

+) Tốc độ vật mài phụ thuộc vào yêu ccầu kĩ thuật độ bóng bề mặt giacông Mài tinh hay mài thô tuỳ thuộc vào lợng chạy dao có tốc độ mài hơplý

II Đặc điểm truyền động của máy mài

Một đặc điểm quan trọng trong hệ thống máy mài đó là hệ thống thựchiện nhiều truyền động cùng một lúc,đó là các truyền động:

1) Các truyền động trong máy mài

a) Truyền động chính

Trên máy mài tròn truyền động chính là truyền động quay của đá mài, vớivận tốc đợc tính theo biểu thức:

1000

60

n D

π

=

Trong đó: Dd -đờng kính của đá mài

nd -số vòng quay trục chính mang đá(vòng/phút)

Trong các truyền động của đá mài, thì truyền động quay đá mài có yêucầu phải đảm bảo một tốc độ tơng đối ổn định, do vậy trong các thiết kế ngời

ta thờng sử dụng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc, tuy nhiên ở các máymài nặng, để duy trì tốc độ cắt không đổi khi mòn đá hay khi kích thớc giacông thay đổi thì ngời ta thờng sử dụng động cơ có phạm vi điều chỉnh tốc

độ là D =2  4/1 với công suất là không đổi

ở đá mài trung bình và nhỏ tốc độ quay của đá mài v = 50  80 m/s nên

đá mài có đờng kính lớn thì tốc độ quay đá vào khoảng 1000 v/p, ở nhữngmáy mài có đờng kính nhỏ, tốc độ quay của đá rất cao.Động cơ truyền động

là các động cơ đặc biệt, đá mài gắn trên trục động cơ, với tốc độ vào khoảng(24000  48000) v/p, hoặc có thể lên tới (150000  200000)

vg/ph.Nguồn của động cơ là các bộ biến tần, có thể là các máy phát tần sốcao (BBT quay), hoặc là các bộ biến tần tĩnh (BBT bằng thyristor)

Mômen cản tĩnh trên trục động cơ thờng là 15  20 % mômen địnhmức.Mômen quán tính của đá và cơ cấu truyền lực lại lớn: 500  600%mômen quán tính của động cơ, do đó cần hãm cỡng bức động cơ quay

đá.Không yêu cầu đảo chiều động cơ quay đá

b) Truyền động ăn dao

ở máy mài tròn cỡ nhỏ, truyền động quay chi tiết dùng động cơ không

đồng bộ nhiều cấp tốc độ(điều chỉnh số đôi cực p) với vùng điều chỉnh tốc độ

D = (2  4 )/1.ở các máy cỡ lớn thì dùng hệ thống bộ biến đổi- động cơ

điện một chiều (BBĐ-ĐM), hệ KĐT-ĐM có vùng điều chỉnh tốc độ D =10/1với điều chỉnh điện áp phần ứng

Truyền động ăn dao dọc của bàn máy mài tròn cỡ lớn thực hiện theo hệBBĐ-ĐM với vùng điều chỉnh tốc độ D =(20  25)/1

Truyền động ăn dao ngang sử dụng máy thuỷ lực

_ Mở máy có tải mô men mở máy từ 150 -200 Mđm

_ Mô men quán tính có thể lớn gấp 7-8 lần mô men quán tính trục

động cơ

Do những đặc điểm trên đối với máy mài cỡ nặng ngời ta dùng động cơ

điện 1 chiều (F-Đ hoặc T-Đ) Còn đối với những máy mài cỡ nhỏ ngời tadùng động cơ lồng sóc nhiều cấp tốc độ

ch ơng iI lựa chọn phơng án truyền động

Sau khi đã nêu đợc các yêu cầu về công nghệ ta tiến hành lựa chọn phơng

án truyền động cho hệ thống, đây là khâu hết sức quan trọng trong thiết kế truyền động cho một hệ thống, mọi chỉ tiêu chất lợng về kinh tế, kỹ thuật đợc

đánh giá rất cao ở phần này.Lựa chọn phơng án truyền động tức là ta phải xác định đợc loại động cơ thực hiện, cũng nh phơng án truyền động.Để lựa chọn đợc phơng án truyền động phù hợp với yêu cầu cộng nghệ đặt ra ta phảitiến hành phân tích kỹ những tính năng cũng nh nhữngđặc tính kỹ thuật của cơ cấu sản xuất và đặc điểm truyền động của từng phơng án tơng ứng với mỗi loại động cơ nhất định từ đó có quyết định lựa chọn đợc phơng án truyền

động phù hợp với yêu cầu đặt ra về mặt kỹ thuật cũng nh tối u về mặt kinh tế

I Đặc điểm chuyển động quay chi tiết máy mài tròn.

Trong truyền động máy mài tròn thì truyền động quay chi tiết có những

đặc điểm sau:

_ Phạm vi điều chỉnh tốc độ yêu cầu khoảng (8  25)/1

_ Khi mở máy có tải: Mômen mở máy có thể bằng (150  200)%momen định mức

_ Momen quán tính của hệ thống có thể lớn gấp 7  8 lần momen địnhmức của roto động cơ

Trong thiết kế lựa chọn phơng án sử dụng một động cơ để truyền lực chomột cơ cấu sản xuất thì một trong các yêu cầu là đặc tính cơ của động cơcàng gần đặc tính cơ của cơ cấu sản xuất thì càng tốt vì động cơ sẽ đáp ứngtốt đòi hỏi của cơ cấu sản xuất khi momen cản thay đổi

Trong truyền động, đặc tính cơ của cơ cấu sản xuất đợc khái quát bằngbiểu thức kinh nghiệm sau:

cdm co

k- Số mũ đặc trng cho phụ tải, k

Với cơ cấu ăn dao trong truyền động của máy mài thì hệ số tải k = 0, do

đó phơng trình đặc tính cơ đợc viết nh sau:

Mc = Mcđm = const

Nh vậy căn cứ vào đặc điểm trên trong truyền động quay chi tiết máy màithì động cơ đợc sử dụng là động cơ điện một chiều.Xét về về phơng diện

điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều tỏ ra có rất nhiều u việt so với các

động cơ khác thứ nhất đó là sự đơn giản trong thiết kế về cấu trúc mạch lực,mạch điều khiển, thứ nữa đó là độ chính xác và chất lợng điều khiển có thể

đạt đợc rất cao và giá thành có thể chấp nhận đợc

Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều theo hai vùng

Từ đặc điểm cấu tạo của động cơ điện một chiều, thực tế hiện nay phổbiến có 2 phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều đó là:

u điểm rất lớn dòng điện đợc giữ không đổi nên mômen ổn định

Tuỳ thuộc vào yêu cầu truyền động, tính chất của quá trình công nghệ mà

ta có thể chọn một trong hai phơng pháp nêu trên.Về cấu trúc mạch lực của

hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bao giờ cũng cần

có bộ biến đổi, bộ biến đổi có chức năng điều chỉnh điện áp cấp cho phầnứng động cơ hoặc mạch kích từ tuỳ thuộc và phơng pháp điều khiển.Cho đếnnay trong công nghiệp sử dụng 4 loại bộ biến đổi chính:

_ Bộ biến đổi máy điện gồm:Động cơ sơ cấp kéo máy phát một chiều

hoặc máy điện khuếch đại(MĐKĐ)

_ Bộ biến đổi điện từ:Khuếch đại từ(KĐT)

_ Bộ biến đổi chỉnh lu bán dẫn:Chỉnh lu thysistor(CLT)

_ Bộ biến đổi xung áp một chiều:thysistor hoặc transistor(BBĐXA)

Tơng ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi ta có các hệ truyền động nh:

_ Hệ truyền động máy phát-động cơ(F-Đ)

_ Hệ truyền động máy điện khuếch đại-động cơ(MĐKĐ-Đ)

_ Hệ truyền động khuếch đại từ-động cơ(KĐT-Đ)

_ Hệ truyền động chỉnh lu thysistor- động cơ(T-Đ)

_ Hệ truyền động xung áp-động cơ(XA-Đ)

Theo cấu trúc mạch điều khiển các hệ truyền động, điều chỉnh tốc độ

động cơ một chiều có loại điều khiển theo mạch kín(ta có hệ truyền động

điều chỉnh tự động) và có loại điều khiển theo mạch hở(hệ truyền động điều

khiển “hở”) Hệ truyền động điều chỉnh tự động có cấu trúc phức tạp, nhng

có chất lợng điều chỉnh cao và dải điều chỉnh rộng so với hệ điều chỉnh “hở”

Ngoài ra các hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều còn

đ-ợc phân loại theo truyền động có đảo chiều quay và không đảo chiều quay

Đồng thời tuỳ thuộc vào các phơng pháp hãm, đảo chiều mà ta có truyền

động làm việc ở một góc phần t, hai góc phần t và 4 góc phần t

II.Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều.

1) Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng

Trong phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều, bộ biến đổi

cung cấp điện áp cho mạch phần ứng.Vì nguồn có công suất hữu hạn nên các

bộ biến đổi có điện trở trong Rb và điện cảm Lb khác không

Hình 2-2 là sơ độ thay thế nguyên lý

điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ điện

một chiều, trong đó thành phần Eb(Uđk) đợc

tạo ra bởi bộ biến đổi và phụ thuộc vào Uđk

Trong chế độ xác lập ta có các phơng

trình đặc tính nh sau:

) (

k

R k

E

m m

k M

b

* Nhận xét :

1.Vì từ thông động cơ đợc giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng

đ-ợc giữ không đổi, còn tốc độ không tải tuỳ thuộc vào điện áp Uđk của hệ

thống, do đó có thể nói phơng pháp điều chỉnh này có độ cứngđạt đợc rất tối

.

max

Với một cơ cấu máy cụ thể thì các giá trị 0max,Mđm,kM là xác định vì vậy

phạm vi điều chỉnh D phụ thuộc tuyến tính vào độ cứng .Khi điều chỉnh

điện áp phần ứng động cơ bằng các thiết bị nguồn điều khiển thì tổng trở

mạch phần ứng gấp khoảng hai lần điện trở phần ứng động cơ, do đó có thể

tính sơ bộ đợc

0max.||.Mđm ≤ 10 Vì thế với tải có đặc tính momen không đổi thì giá trị phạm vi điều chỉnh

tốc độ không vợt quá 10.Do vậy với hệ truyền động đòi hỏi phạm vi điều

chỉnh tốc độ lớn thì ta không thể sử dụng các hệ thống hở nh trên

2) Nguyên lý điều chỉnh từ thông động cơ

Khi thực hiện điều chỉnh tốc độ theo nguyên lý điều chỉnh từ thông động

cơ tức là ta điều chỉnh dòng điện kích từ của động cơ và trong trờng hợp này

điện áp phần ứng đợc giữ không đổi, điều chỉnh dòng kích từ tức là điều

chỉnh momen điện từ động cơ M = KI và sức điện động quay của động cơ

E =k.Ta có phơng trình

dt

d r

r

e

b k

k k

rk-điện trở dây quấn kích từ

rb-điện trở nguồn điện áp kích thích

-số vòng dây của cuộn dây kích thích,

Trong chế độ xác lập thì:

; r r

e i

k b

k k

nhiên), tuy nhiên tốc độ lớn nhất của giải điều chỉnh

bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp

2.Khi điều chỉnh giảm từ thông để mở rộng vùng điều chỉnh tốc độ thì tathấy độ cứng của đặc tính cơ giảm rõ rệt, do vậy với những cơ cấu yêu cầu

độ cứng điều chỉnh cao thì phơng pháp này gặp phải khó khăn

Với phơng án điều chỉnh tốc độ bằng điều chỉnh điện áp phần ứng và giữ

từ thông động cơ không đổi thì ta có các phơng án truyền động sau:

_ Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một chiều (Hệ F-Đ)

_ Hệ thống truyền động chỉnh lu điều khiển thyristor- động cơ mộtchiều ( Hệ T-Đ)

_ Hệ thống điều chỉnh xung áp - động cơ một chiều ( Hệ XA-Đ)

Trong truyền động chi tiết máy mài không ai sử dụng F-D làm hệ truyền

động do phừc tạp gây ồn giá thanh lắp đặt cao hệ F-D dùng cho hệ công suấtkhá lớn dải đièu chỉnh rộng đòi hỏi yeu cầu cao Điều chỉnh xung áp mômentới hạn lớn làm việc nhịp nhàng ở góc nhần t thứ 1 ,3 rất phù hợp cho cơ cấunâng hạ Hiệu suất sẽ rất nhỏ khi dải điều chỉnh lớn,an toàn tin cậy kém tồntại trong sách vở nhiều hởn trong thực tế Không nên sử dụng trong truyền

động quay chi tiết máy mài có dải điều chinh rất lớn.Cũng có thể sử dụngbiến tần trong hệ truyền đọnh này Nhng đối với hệ công suất nhỏ này sửdụng chỉnh lu T-D đơn giản hiệu quả tin cậy hơn cả ở đây theo yêu cầuthiết kế ta nên sử dụng phơng pháp chỉnh lu điều khiển thyristor-động cơ mộtchiều

 Quyết định sử dụng hệ truyền động T-Đ không đảo chiều điều khiểnmáy mài theo nguyên tắc điều khiển điện áp phần ứng động cơ điện Điềunày rất thuận tiện trong các truyền động có mô men tải không đổi

3) Hệ thống chỉnh l u-động cơ điện một chiều

Hệ truyền động T-Đ là hệ truyền động động cơ điện một chiều kích từ

độc lập, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phầnứng hoặc thay đổi điện áp đặt vào phần kích từ của động cơ thông qua các

bộ biến đổi chỉnh lu dùng thyristor

a)Đặc tính cơ của hệ T-Đ

Hệ truyền động T_Đ tuỳ theo công việc cụ thể của truyền động mà có thểdùng các sơ đồ cụ thể thích hợp Ngời ta phân biệt chúng căn cứ vào dấuhiệu sau:

Đối với hệ truyền động trong thiết kế này do không yêu cầu đảo chiều

đồng thời công suất toàn hệ là nhỏ nên đặc tính cơ của hệ có những chú ý

sau

Trong hệ T-Đ, nguồn cấp cho phần ứng động cơ là bộ chỉnh lu thyristor.Dòng điện chỉnh lu cũng chính là dòng điện phần ứng động cơ Chế độ làmviệc của chỉnh lu phụ thuộc vào phơng thức điều khiển và các tính chất củatải Trong truyền động điện, tải của chỉnh lu thờng là cuộn kích từ (L-R)hoặc mạch phần ứng động cơ (L-R-E)

Phơng trình đặc tính cơ cho hệ T-Đ ở chế độ dòng điện chỉnh lu liên tục:

M

) k (

R k

cos E

2 dm dm

Tốc độ không tải lý tởng phụ thuộc vào góc điều khiển :

dm

do o

k

cos E









Tuy nhiên, tốc độ không tải lý tởng này chỉ là giao điểm cảu trục tung với

đoạn thẳng của đặc tính cơ kéo dài Thực tế, do có vùng dòng điện gián

đoạn, tốc độ không tải lý tởng của đặc tính là lớn hơn

Họ đặc tính cơ của hệ thống trong trờng hợp này

nh trên hình 4-3 khi điều chỉnh ở vùng dới tốc độ định

mức Các đặc tính cơ của hệ truyền động T-Đ mềm

hơn hệ F-Đ vì có sụt áp do hiện tợng chuyển mạch

giữa các thyristor Góc điều khiển  càng lớn thì điện

nằm trong vùng gạch chéo) Đó là vùng dòng điện

gián đoạn Góc điều khiển càng lớn (khi điều chỉnh

sâu) thì vùng dòng điện gián đoạn càng rộng và việc

điện liên tục và gián đoạn Biên giới giữa vùng dòng điện gián đoạn và liêntục có dạng đờng ellip với các trục là các trục toạ độ của đặc tính cơ:

1 ) p

cos p sin U

IL (

) p sin p U

E

m 2

e 2

m 2

đoạn tăng Tại thời điểm dòng điện I = 0 mô men điện từ động cơ M = 0 làgiảm tốc động cơ Tốc độ giảm đồng nghĩa với việc E giảm góc dẫn  tự

động tăng làm giảm quá trình gián đoạn trong mạch Vì lý do đó mà đặc tínhcơ của hệ T-Đ rất dốc trong vùng dòng điện gián đoạn

Dễ dàng nhận thấy độ rộng của vùng dòng điện gián đoạn sẽ giảm nếu tatăng giá trị điện cảm L và tăng số pha chỉnh lu p Song khi tăng số xung p thìmạch lực chỉnh lu cũng tăng độ phức tạp và cả mạch điều khiển cũng phứctạp hơn Còn khi tăng trị số L sẽ dẫn tới làm xấu quá trình qúa độ (tăng thờigian quá độ) và làm tăng trọng lợng, kích thớc của hệ thống Biên giới này đ-

ợc mô tả bởi đờng cong nét đứt trên hình 4-3

b Đặc điểm của hệ T-Đ:

Ưu điểm nổi bật nhất của hệ T-Đ là điều chỉnh tốc độ êm, phạm vi điềuchỉnh lớn, có thể mở máy và hãm máy liên tục ở dải công suất trung bình,ngoài ra nó còn có độ tác động nhanh cao, không gây ồn và dễ tự động hoá

do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất rất cao Điều đó rất thuậntiện cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnh nhiều vòng để nângcao chất lợng các đặc tính tĩnh và các đặc tính động của hệ thống Hệ thốngT-Đ có khả năng điều chỉnh trơn với phạm vi điều chỉnh rộng Hệ có độ tincậy cao, quán tính nhỏ, hiệu suất lớn

Nhợc điểm chủ yêu của hệ T-Đ là do các van bán dẫn là phần tử phituyến, dạng điện áp chỉnh lu ra có biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụtrong máy điện và ở các truyền động có công suất lớn còn làm xấu dạng điện

áp của nguồn và lới xoay chiều Hệ số công suất cos của hệ nói chung làthấp nhất là khi điều chỉnh sâu

Ch ơng III Thiết kế mạch lực

I) Tính chọn công suất động cơ

1) Các thông số động cơ

Theo yêu cầu kỹ thuật của đề bài ta phải thiết kế hệ truyền động với độngcơ có các thông số kỹ thuật sau:

_ Mômen cực đại (Mmax): 35[Nm]

_ Tốc độ quay chi tiết (n): 100 1000 [Vòng/phút]

hệ thống cả về mặt kinh tế và kỹ thuật phụ thuộc rất mạch mẽ vào động cơ

đ-ợc chọn truyền động và nhiều khi nó còn ảnh hởng đến sự hoạt động chungcủa các hệ thống khác.Động cơ đợc chọn phải yêu cầu đáp ứng đợc các chỉtiêu kỹ thuật sau:

_ Động cơ phải có đủ công suất để có thể thực hiện đợc yêu cầu củatruyền động

_ Có tốc độ, phạm vi điều chỉnh tốc độ phù hợp yêu cầu với một phơng ántruyền động tơng ứng

_ Thoả mãn các yêu cầu về mở máy và hãm động cơ

Ngoài ra còn một số yêu cầu khác nh phù hợp với nguồn điện năng tiêuthụ cũng nh thích hợp với điều kiện làm việc, tính gọn nhẹ trong sử dụngv.v

Theo số liệu đầu bài, ta có:





=10 : 1 Hiệu suất  = 0,7

R+rcp[] []Rcks dm[mVb] [A]Iktdm [kgmJ 2] 2p

H

b)Tính toán các thông số của động cơ

1. Điện cảm phần ứng:

3000 2 5 , 37

220

6 , 5

.

.

dm dm

58 , 0 5 , 37 220

 dm

dm

dm I R U

0,63

58 , 0

0055 , 0

U

2 2

ư

) 63 , 0 (

58 , 0 63 , 0

220 )

U

63 , 0

58 , 0 63 , 0

Sơ đồ chỉnh lu một pha nửa chu kỳ

Sơ đồ chỉnh lu hai pha nửa chu kỳ

Sơ đồ chỉnh lu ba pha hình tia

Sơ đồ chỉnh lu cầu ba pha điều khiển hoàn toàn

Công suất hệ truyền động là là trung bình nên sơ đồ chỉnh lu 3 pha là phùhợp nhất đối với hệ truyền động máy mài có công suất tính toán tới 6,5(kW))

Hệ số tiếp điện  = 100%

Phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 1000 : 100 = 10:1

1)Tính chọn thyristor

Trớc hết chọn điều kiện làm việc của van là có cánh tản nhiệt và đầy đủ

diện tích tỏa nhiệt, có quạt đối lu không khí Việc chọn thyristor dựa vào cácthông số cơ bản là dòng tải, điện áp làm việc của van, và điện áp ngợc đặt lên

U

= * 220 3

Điện áp ngợc van cần chọn :

Unv = Kdtu.Unmax = 1,8.230,3 = 414,54 (V)

Trong đó Kdtu là hệ số dự trữ điện áp , chọn Kdtu = 1,8

Dòng điện làm việc của van tính theo dòng hiệu dụng :

Ilv =

3 d I

=

3

5 , 37

= 21,65(A) Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh tản nhiệt và đầy đủ diện tíchtoả nhiệt: Không có đối lu không khí, với điều kiện đó dòng định mức củavan cần chọn:

Iđm = Ki.Ilv = 3,2.21,65 = 69,28(A);

Trong đó Ki là hệ số dự trữ dòng điện, chọn Ki = 3,2

Trên cơ sở tính đợc Unv, Iđmv ta chọn 6 tiristor loại HTS80/06UG1 có cácthông số sau :

Điện áp ngợc cực đại của van (max): Un = 600 (V)

Dòng điện định mức của van (max): Iđm = 80(A)

Đỉnh xung dòng điện (max): Ipik = 1300 (A)

Dòng điện của xung điều khiển (max): Iđk = 0,15 (A)

Điện áp của xung điều khiển (max): Uđk = 3 (V)

Dòng điện rò (max) : Ir = 10 (mA)

Sụt áp lớn nhất của Thyristor ở trạng thái dẫn là : U = 2,13 (V)

Tốc độ biến thiên điện áp :

dt

dU

= 200 (V/s) Thời gian chuyển mạch : tcm = 20 (s)

Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép :Tmax = 125 oC

2)Tính toán sơ bộ MBA chỉnh l u

Sơ đồ đợc biểu diễn trên hình dới đây :

§C

a.TÝnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n

Chọn MBA 3 pha, 3 trụ sơ đồ đấu dây Y/Y làm mát bằng không khí tựnhiên

- Điện áp pha sơ cấp MBA:U1 = 220(V)

- Điện áp pha thứ cấp MBA

Phơng trình cân bằng điện áp khi có tải

Udocosmin=Ud + 2U v + U dn  U ba

 min=10 0 là góc dự trữ khi có suy giảm diện áp lới

Uv = 2,13(V):sụt áp trên van

Udn=0: sụt áp trên dây nối

Uba U r  U x sụt áp trên điện trở và điện kháng MBA

Chọn sơ bộ :

Uba=6.220 =13,2(V)

Thay số ta có :

) ( 12 , 241 10

cos

2 , 13 0 13 , 2 2 220 cos

2

0 min

6 3

12 , 241

) ( 62 , 30 5 , 37 3

1 , 103

1

2 2

U

U I K

f - Tần số nguồn xoay chiều f = 50(hz)

Thay số:

Qfe= 6 47 , 73 ( )

50 3

1 ,

Vậy chọn chiều cao trụ 19 (cm)

c.Tính toán dây quấn

- Số vòng dây mỗi pha sơ cấp MBA

W)1=4,44 . 4,44.50.47220,73.10 4.1 207,6

T

fe B Q f

U

(vòng)  Lấy W)1= 208 (vòng)

- Số vòng dây mỗi pha thứ cấp MBA

W)2=

5 , 97 208 220

1 , 103 1

- Tiết diện dây dẫn sơ cấp MBA

S1=

) ( 2 , 5 75 , 2

35 ,

Kích thớc dây có kể cách điện : S1cd = a1.b1 = 1,3.4(mm2)

* Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp

2 , 5

35 ,

62 ,

Kích thớc dây có kể cách điện ; S2cd = a2.b2 = 2.5,6(mm2)

*Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp

2 , 734 ( / )

2 , 11

62 ,

Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trụ

-Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp

e

g

k b

h h

1 11

kc- Hệ số ép chặt; ke= 0,95Thay số

38 95 , 0 4 , 0

5 , 1 2 19

-Tính sơ bộ lớp dây ở cuộn sơ cấp

5 , 5 38

Chọn số lớp n11 = 6 (lớp) Nh vậy chia thành 6 (lớp) mỗi lớp có 35 (vòng)

- Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp

) ( 7 , 14 95 , 0

4 0 35

11

k

b W h

54 , 11 10 2

1 11

e.KÕt cÊu d©y quÊn thø cÊp

-Chän s¬ bé chiÒu cao cuén thø cÊp

h1 = h2 = 14,7(cm)

-TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn mét líp

25 95 , 0 56 , 0

7 , 14

, 0

56 , 0 25 2

k

b W h

Chän bÒ dµy c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp d©y ë cuén thø cÊp :cd22= 0,1(mm)

BÒ dÇy cuèn thø cÊp

36 , 13 77 , 12 2

2 2

- Điện trở trong của cuộn sơ cấp MBA ở 750C

) 29 , 0 ) ( 2 , 5

) ( 38 , 70 02133 ,

l

) / (

02133 ,

) ( 33 , 40 02133 ,

l

-Điện trở của máy biến áp quy đổi về thứ cấp

) ( 14 , 0 ) 208

98 (

29 , 0 07 , 0 )

1

2 1



W

W R R

-Sụt áp trên điện trở biến áp

) ( 3 , 4 62 , 30 14 , 0

1 2

2

3 ).(

.(

) ( 8

B B a h

r W

X

3

294 , 0 77 , 0 01 , 0 (

3 , 13

2 / 72 , 12

154 ,

3

- Khi góc mở nhỏ nhất   minthì điện áp trên tải là max

ddm d

U max  0cos min 

tơng ứng với tốc độ động cơ sẽ lớn nhất nmax=nđm

- Khi góc mở lớn nhất   maxthì điện áp trên tải sẽ nhỏ nhất

U dmin U d0 cos  max

tơng ứng với tốc độ động cơ là nhỏ nhất nmin

0

min max

min max

d

d do

d

U

U U

nmax = Uđ đm – IđmR

nmin = Uđ min – IđmR

D

D R I U U

R I U

R I U

d u

udm d

u udm

min min

) 1 10 ( 58 , 0 5 , 37 10 cos 1 , 103 34

,

2

) 1 ( cos

34

,

2

0 min

min 2

min

V U

D

D R I U

U

d

u ddm d

min

1 , 103 34 , 2

3 , 43 arccos(

Ngoài tác dụng hạn chế thành phần sóng hài bậc cao, cuộn kháng lọccòn có tác dụng hạn chế vùng dòng điện gián đoạn

Điện kháng lọc còn đợc tính khi góc mở  =max

Trong các thành phần xoay chiều bậc cao, thì thành phần sóng bậck=1 có mức độ lớn nhất gần đúng ta có :

2

6

1

 0,1 IđmSuy ra

L 

dm

m

I f

U

1 , 0 2 6

1



 = 6 là số xung đập mạch trong một chu kì điện áp