Đồ án tốt nghiệp trang bị điện cho máy bào giường

Ngày nay trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân, cơ khí hoá có liên quan chặt chẽ đến điện khí hoá và tự động hoá. Hai yếu tố sau cho phép đơn giản kết cấu của phần cơ khí của máy sản xuất, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng kỹ thuật của quá trình sản xuất và giảm nhẹ cường độ lao động.Việc tăng năng suất của máy và giảm giá thành thiết bị điện của máy là hai yêu cầu chủ yếu đối với hệ thống truyền động điện và tự động hoá nhưng chúng mâu thuẫn nhau. Một bên đòi hỏi sử dụng các hệ thống phức tạp, một bên lại là yêu cầu hạn chế số lượng thiết bị chung trên máy và số thiết bị cao cấp. Vậy việc lựa chọn một hệ thống truyền động điện và tự động hoá thích hợp cho một máy là một bài toán khó.Môn học “Trang bị điện” đề cập đến phần điện của các máy gia công kim loại là những chủ yếu và quan trọng trong công nghiệp nặng của nền kinh tế quốc dân.

Lời nói đầu Ngày nay trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân, cơ khí hoá có liên

quan chặt chẽ đến điện khí hoá và tự động hoá Hai yếu tố sau cho phép đơn giản kếtcấu của phần cơ khí của máy sản xuất, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng

kỹ thuật của quá trình sản xuất và giảm nhẹ cường độ lao động

Việc tăng năng suất của máy và giảm giá thành thiết bị điện của máy là haiyêu cầu chủ yếu đối với hệ thống truyền động điện và tự động hoá nhưng chúngmâu thuẫn nhau Một bên đòi hỏi sử dụng các hệ thống phức tạp, một bên lại làyêu cầu hạn chế số lượng thiết bị chung trên máy và số thiết bị cao cấp Vậy việclựa chọn một hệ thống truyền động điện và tự động hoá thích hợp cho một máy làmột bài toán khó

Môn học “Trang bị điện” đề cập đến phần điện của các máy gia công kimloại là những chủ yếu và quan trọng trong công nghiệp nặng của nền kinh tế quốcdân

Ở mỗi loại máy thì có đặc điểm làm việc phương pháp xác định phụ tảicông suất động cơ truyền động cho máy và các đặc điểm, yêu cầu đối với hệ thốngtrang bị điện, điện tử của máy, các khâu điển hình và cơ sở điều khiển riêng biệt

Đối với em là một sinh viên khoa điện sau khi học tập và nghiên cứu vềmôn trang bị điện, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy cùng với nội dung yêu cầucủa môn học và nội dung đề tài đã được giao Em rất mong được sự giúp đỡ củacác thầy cô giáo trong khoa điện cũng như giáo viên của trường ĐHSP kỹ thuật

để cho em hoàn thành tốt đồ án môn học Trang bị điện

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện:

Mục lục

1- Giới thiệu chung về máy bào giường

Chương 2 Tính chọn công suất động cơ cho truyền động trục

chính máy bào gường

7

1 Phương pháp chọn công suất động cơ truyền động chính của máy

bào giường

13

1 Nội dung phương án

2 Ý nghĩa của viêc lựa chọn

1 Hệ truyền động máy phát -Động cơ: (F-D)

III Chọn phương án truyền động

1 Các sơ đồ nối dây của bộ chỉnh lưu có điều khiển 25

2 Nguyên lý làm việc của BBĐ xoay chiều - một chiều 26

3 Dòng điện chỉnh lưu trên phụ tải một chiều 29

1 Giới thiệu chung về máy bào giường.

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

từ 1,5  12m Tuỳ thuộc vào chiều dài bàn máy và lực kéo có thể phân máy bàogiường thành ba loại:

- Máy cỡ nhỏ: chiều dài bàn Lb < 3m, lực kéo Fk = 30  50 kN;

- Máy cỡ trung bình: Lb = 4  5m, Fk = 50  70 kN;

- Máy cỡ nặng: Lb > 5m, Fk > 70 kN

3

Hình 1: Hình dạng bên ngoài máy bào giường

1- Chi tiết cần gia công 5- Xà ngang

2- Bàn máy 6- Trụ máy

3- Dao cắt 7- Thân máy

4- Bàn dao 8- Hộp điều khiển

2 Các chuyển động cơ bản của máy bào giường.

- Đặc điểm của chuyển động chính máy bào giường là đảo chiều với tần sốlớn Phạm vi điều chỉnh tốc độ di chuyển bàn máy nằm trong dải rộng và ổn địnhtrong suốt quá trình gia công chi tiết (đặc tính cơ cứng)

- Quá trình quá độ chiếm tỉ lệ đáng kể trong chu kỳ làm việc, chiều dài bànmáy càng lớn thì quá trình quá độ ảnh hưởng càng lớn Để thấy rõ, ta xét đồ thị tốc

độ bàn máy như sau:

Hình 2: Đồ thị tốc độ của bàn máy bào giường.

Đây là dạng đồ thị thường gặp, trong thực tế còn có nhiều dạng khác đơngiản hoặc phức tạp hơn Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và được tăngtốc đến tốc độ Vo = 5  15m/ph (tốc độ vào dao) trong khoảng thời gian t1 Sau khichạy ổn định với tốc độ Vo trong khoảng thời gian t2 thì dao cắt vào chi tiết (dao cắtvào chi tiết ở tốc độ thấp để tránh sứt dao hoặc hư hỏng chi tiết) Bàn máy tiếp tụcchạy với tốc độ ổn định Vo cho đến hết thời gian t3 thì lại tăng tốc đến tốc độ vth (tốc

độ cắt gọt) Trong thời gian t5 bàn máy chuyển động với tốc độ Vth và thực hiện giacông chi tiết Gần hết hành trình thuận, bàn máy sơ bộ giảm tốc đến tốc độ vo, daođược đưa ra khỏi chi tiết khi tốc độ bàn là Vo Sau đó bàn máy đảo chiều sang hànhtrình ngược đến tốc độ Vng, thực hiện hành trình không tải, đưa bàn máy về vị trí banđầu Gần hết hành trình ngược bàn máy giảm tốc độ sơ bộ đến v0, đảo chiều sanghành trình thuận, thực hiện một chu kỳ khác Bàn dao được di chuyển bắt đầu từthời điểm bàn máy từ hành trình ngược sang hành trình thuận và kết thúc di chuyểntrước khi dao cắt vào chi tiết

Tốc độ hành trình thuận được xác định tương ứng bởi chế độ cắt; thườngVth= 5  (75  120) m/ph; tốc độ gia công lớn nhất có thể đạt Vmax = (75  120) m/

ph Để tăng năng suất của máy, tốc độ hành trình ngược thường chọn lớn hơn tốc độhành trình thuận; Vng = k.Vth (thường k = 2  3)

Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thờigian:

Trong đó:

TCK: thời gian của một chu kì làm việc của bàn máy, [s];

tth: thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình thuận, [s];

tng: thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình ngược, [s];

Giả sử tốc độ của bàn máy lúc tăng và giảm tốc độ là không đổi thì:

Trong đó: Lth, Lng: chiều dài hành trình của bàn máy ứng với tốc độ ổn định Vth , Vng

ở hành trình thuận, ngược;

Lg.th, Lh.th: chiều dài hành trình bàn máy trong quá trình tăng tốc (gia tốc) và quá trình giảm tốc (hãm) ở hành trình thuận;

Lg.ng, Lh.ng: chiều dài hành trình bàn máy trong quá trình tăng tốc (gia tốc) và quá trình giảm tốc (hãm) ở hành trình ngược;

Vth , Vng: tốc độ hành trình thuận, ngược của bàn máy

Thay tth (1 - 2) và tng(1 - 3) vào (1 - 1) ta có:

Trong đó:

L = Lth + Lg.th + Lh.th = Lng + Lg.th + Lh ng : là chiều dài hành trình của bàn máy;

k = Vth/Vng: là tỷ số giữa tốc độ hành trình ngược và hành trình thuận;

tđc: thời gian đảo chiều của bàn máy

Từ (1 - 4) ta thấy: khi đã chọn tốc độ cắt Vth thì năng suất của máy phụ thuộcvào hệ số k và thời gian đảo chiều tđc Khi tăng k thì năng suất của máy tăng, nhưngkhi k > 3 thì năng suất của máy tăng không đáng kể vì lúc đó thời gian đảo chiều tđclại tăng Nếu chiều dài bàn Lb > 3m thì tđc ít ảnh hưởng đến năng suất máy mà chủyếu là k Khi Lb bé, nhất là khi tốc độ thuận lớn Vth = (75  120) m/ph thì tđc ảnhhưởng nhiều đến năng suất Vì vậy một trong các điều cần chú ý khi thiết kế truyềnđộng chính máy bào giường là phấn đấu giảm thời gian quá trình quá độ

b) Chuyển động ăn dao.

Dịch chuyển của bàn dao sau mỗi một hành trình kép của chuyển động chính

là chuyển động ăn dao Cứ sau khi kết thúc 1 hành trình ngược thì bàn dao lại dịch

chuyển theo chiều ngang 1 khoảng gọi là lượng ăn dao

Truyền động ăn dao làm việc có tính chất chu kỳ, trong mỗi hành trình képlàm việc một lần (từ thời điểm đảo chiều từ hành trình ngược sang hành trình thuận,

và kết thúc trước khi dao cắt vào chi tiết)

Phạm vi điều chỉnh lượng ăn dao là D = (100  200)/1 Lượng ăn dao cựcđại có thể đạt tới (80  100) mm/hành trình kép

Cơ cấu ăn dao làm việc với tần số lớn (có thể đạt tới 1000 lần/giờ)

Hệ thống di chuyển đầu dao cần phải đảm bảo theo hai chiều ở cả chế độ dichuyển làm việc và di chuyển nhanh

Truyền động ăn dao có thể thực hiện bằng nhiều hệ thống: cơ khí, điện khí,thuỷ lực, khí nén v.v Nhưng thông thường sử dụng rộng rãi hệ thống điện cơ: động

cơ điện và hệ thống trục vít - êcu hoặc bánh răng - thanh răng

Lượng ăn dao trong một hành trình kép khi truyền động bằng hệ trục vít –êcu được tính như sau:

S = tv.t.T

Và đối với hệ truyền động bánh răng – thanh răng:

S = br.z.t.TTrong đó:

tv ,br - tốc độ góc của trục vít, bánh răng, 1/s;

z - số răng của bánh răng;

t - bước răng của trục vít hoặc thanh răng, mm;

T - thời gian làm việc của trục vít hoặc thanh răng, s

Từ biểu thức trên ta thấy: đề chỉnh lượng ăn giao s bằng cách thay đổi thờigian có thể sử dụng nguyên tắc hành trình (dùng các công tắc hành trình) hoặcnguyên tắc thời gian (dùng các rơle thời gian) Các nguyên tắc này đơn giản nhưngnăng suất máy thường bị hạn chế Lí do là lượng ăn giao lớn, thời gian làm việcphải dài, nghĩa là thời gian đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngượcphải dài, mà trường hợp này không cho phép

Để thay đổi tốc độ trục làm việc, ta có thể dùng nguyên tắc tốc độ, điềuchỉnh tốc độ bản thân động cơ hoặc sử dụng hộp tốc độ nhiều cấp Nguyên tắc nàytuy phức tạp hơn nguyên tắc trên nhưng có thể giữ được thời gian làm việc củatruyền động như nhau với các lượng ăn giao khác nhau

- Chuyển động chạy nhanh bàn giao, xà máy

- Chuyển động nâng đầu dao trong hành trình ngược

- Các chuyển động hút (gạt), phoi, bơm dầu, quạt mát v.v

- Thông thường các chuyển động này được thực hiện bởi động cơ KĐB

~ 3 pha và nam châm điện v.v

3 Phụ tải của truyền động chính.

Phụ tải của truyền động chính (truyền động bàn máy) được xác định bởi lựckéo tổng Nó là tổng của hai thành phần lực cắt và lực ma sát:

Fk = FZ + Fms (1 - 5)Trong đó: Fz – lực cắt, [N];

: là hệ số ma sát giữa bàn máy và gờ trươt (0,05 - 0,08).

Fy: Thành phần thẳng đứng của lực cắt (Fy = 0,4Fz) (N)

Gct: Trọng lượng của chi tiết (N)

Gb: Trọng lượng của bàn máy (N)

Lực cắt : Fz=9,81*CF*txF*SyF*Vn (1 - 7)

( Các hệ số cF,xF,yF,n được tra ở bảng )

Lực kéo tổng được xác định như công thức (1 - 5)

b) Ở chế độ không tải (hành trình ngược) do thành phần lực cắt bằng không

nên lực ma sát bằng:

Fz= 0l; Fms=G  ct G b (1 - 8)

Khi đó lực kéo tổng hợp là: Fk=Fms=G  ct G b (1 - 9) Quá trình bào chi tiết ở máy bào giường được tiến hành với công suất gầnnhư không đổi P=const Nghĩa là lực cắt lớn ứng với tốc độ nhỏ và ngược lại Tuynhiên ở những máy cở nặng thì đồ thị phụ tải có sơ đồ dạng

Hình 3 Đồ thị phụ tải của truyền độngchính máy bào giường

+ Ở vùng 0<V<Vgh: lực cắt là hằng số, công suất cắt biến đổi

+ Ở vùng Vng<V<Vmax: lực cắt biến đổi, công suất cắt là hằng số

CHƯƠNG II TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO TRUYỀN ĐỘNG TRỤC

CHÍNH MÁY BÀO GIƯỜNG

A CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ

Việc chọn đúng công suất động cơ truyền động là hết sức quan trọng kể cả

về kỹ thuật cũng như về kinh tế Nếu chọn công suất có động cơ lớn hơn công suấtyêu cầu thì động cơ luôn làm việc ở chế độ non tải làm cho hiệu suất và hệ sốcông suất thấp, vốn đầu tư lớn v.v nên có hiệu quả kinh tế thấp Nếu chọn động cơ

có công suất nhỏ hơn công suất yêu cầu thì động cơ luôn làm việc trong tình trạngquá tải nên làm giảm tuổi thọ của động cơ, không đảm bảo năng suất cần thiết, chiphí vận hành tăng do phải sữa chữa và thay thế nhiều nên hiệu quả kinh tế cũngthấp Vì vậy việc chọn đúng công suất cho động cơ truyền động sẽ đáp ứng đượccác yêu cầu về kinh tế kỹ thuật cũng như năng suất của máy

1 PHƯƠNG PHÁP CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNGCHÍNH CỦA MÁY BÀO GIƯỜNG

Đặc điểm của truyền động chính của máy bào giường là tần số đảo chiềulớn, mômen khởi động và hãm lớn Quá trình quá độ chiếm tỷ lệ lớn trong quátrình làm việc Chiều dài hành trình của bàn máy càng giảm thì tỷ lệ quá độ càngtăng

Vì vậy khi chọn công suất động cơ truyền động chính cho máy bào giường

ta cần phải xem xét đến cả phụ tải tĩnh và phụ tải động

Các bước chọn công suất động cơ

1.1 Tập hợp số liệu ban đầu:

J ct

- Các chế độ cắt điển hình trên máy, ứng với mỗi chế độ thì chỉ có mộtthông số cắt nhất định: V, Fz khi cắt với tốc độ cắt Vth = (6-20) m/ph thì lực cắt làcực đại và là hằng số (Fz = Fmax = const) Khi cắt với tốc độ cắt Vth > 20 m/ph thìlực cắt giảm và công suất cắt là hằng số.

- Trong hành trình ngược để tăng năng suất máy thì phải thiết kế để choVng = (2  3).Vth m/ph

- Trọng lượng của bàn máy và chi tiết gia công Gb+Gct (N)

- Bán kính quy đổi lực cắt về trục động cơ



 (m) (1 - 10)

- Hiệu suất định mức của cơ cấu: 

- Hệ số ma sát giữa bàn máy và gờ trượt: 

- Chiều dài hành trình bàn Lb (m)

- Mômen quán tính của các bộ phận chuyển động (kể cả chi tiết) (Nm)

- Hệ số truyền động điện và phương pháp điều chỉnh tốc độ: Hệ truyềnđộng sử dụng trong hệ truyền động chính của máy bào giường thường là hệ F-Đhoặc hệ thống T-Đ điều chỉnh tốc độ 1 vùng hoặc 2 vùng

* 60

Ta phải có: Ptt = Pth = 60*F1000*V th*

(kw) (1 - 14)

1.3 Xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần và kiểm nghiện động cơ đã chọn:

Để kiểm nghiện động cơ đã chọn có thoả mãn với điều kiện làm việc haykhông ta có thể kiểm nghiệm theo diều kiện phát nóng của động cơ Muốn vậy ta

phải xây dựng được đồ thị phụ tải toàn phần I=f(t) Trong đó xét đến các chế độquá độ và chế độ làm việc xác lập.

Phương pháp được tiến hành như sau: Chia đồ thị vận tốc của động cơtruyền động chính (đồ thị vận tốc bàn máy) thành 14 khoảng thời gian Trong đó:

- Khoảng t1: Bàn máy tăng tốc đến tốc độ V0 không tiến hành cắt gọt (ứngvới vận tốc của động cơ là 1

- Khoảng t2: Động cơ làm việc ổn định với tốc độ 1 (không tải)

- Khoảng t3: Lúc dao cắt bắt đầu ăn vào chi tiết, động cơ làm việc ổn định

ở tốc độ 1(có tải)

- Khoảng t4: Động cơ tăng tốc từ 1lên đến th

- Khoàng t5: Động cơ làm việc ổn định ở tốc độ th ( thời gian cắt gọtchính)

- Khoảng t6: Động cơ giảm tốc độ từ th xuống 1(có tải)

- Khoảng t7: Động cơ làm việc ổn định ở tốc độ 1 (có tải)

- Khoảng t8: Động cơ làm việc ở tốc độ 1dao ra khỏi chi tiết

- Khoảng t9: Động cơ thực hiện hãm ngược

- Khoảng t10: Động cơ đảo chiều quay và tăng tốc lên đến tốc độ ng

- Khoảng t11: Động cơ làm việc ổn định tại tốc độ ng

- Khoảng t12: Động cơ giảm tốc độ xuống tốc độ 1

- Khoảng t13: Động cơ làm việc ổn định tại tốc độ 1

- Khoảng t14: Động cơ thực hiện hãm ngược để chuẩn bị đảo chiều quayngược chiều thuận để thực hiện chu kỳ tiếp theo

Như vậy, trong một chu kỳ làm việc động cơ làm việc ổn định ở tốc độ 1trong các khoảng thời gian t2, t8, t13 và có tải ứng với các khoảng thời gian t3, t7.Động cơ làm việc ổn định ở tốc độ th trong khoảng thời gian t5 ổn định tốc độ

ng

 trong khoảng thời gian t11 Động cơ làm việc ở chế độ quá độ trong khoảngthời gian t1 ,t4, t6 ,t9, t10 ,t12, t14 Điều cần thiết là ta phải xác định được các khoảngthời gian này sẽ ứng với dòng điện giá trị là bao nhiêu

1.3.1 Xác định dòng điện trong chế độ làm việc ổn định:

Để xác định được dòng điện trong các khoảng thời gian làm việc ổn định tacần xác định được công suất đầu trục của động cơ Pt sau đó xác định được momenđiện từ của động cơ Mđt và dòng điện trong các khoảng thời gian đó (It) Trình tựtiến hành như sau:

- Xác định công suất đầu trục động cơ khi không tải ở hành trình thuận:

 



*1000

*

b ct

Với:





* 60

th th

P I k

Trong đó: K*dm,Pđm,Iđm: là các thông số định mức của động cơ

- Xác định công suất của động cơ trong hành trình ngược khi dùng phươngpháp điều chỉnh điện áp trong cả dải tốc độ là:

PDng =

th

ng th

P



3 * 10

1.3.2 Xác định dòng điện trong chế độ làm việc quá độ:

Thời gian quá độ được xác định theo công thức gần đúng:

Trong đó: Mqđ,Iqđ: Mômen, dòng điện phụ tải của động cơ trong quá trình qua độ

Mc ,Ic: Mômen, dòng điện phụ tải của động cơ

 1 ,  2: là vận tốc của động cơ ở đầu đầu và đầu cuối quá trìnhqua độ

- Từ công thức (1 - 25) ta xác định được giá trị của các khoảng thời gian t1,t4, t6, t9, t10, t12, t14

- Các khoảng thời gian t2, t3, t7, t8, t13 được xác định theo kinh nghiệm vậnhành: t2=t8, t3=t7, t2+t3 = 1,5.t1 = t13

- Thời gian làm việc ổn định ở hành trình thuận:

L: Chiều dài hành trình bàn máy trong hành trình thuận.

 Li: Chiều dài hành trình bàn trong các khoảng thời gian quá độ vàthời gian làm việc với tốc độ V0 ở hành trình thuận

Nếu xem trong quá trình quá độ bàn máy dịch chuyển với tốc độ trungbình không đổi thì: Li=Vi*ti (1 - 28)

Trong đó:

Vi,ti: Vận tốc, thời gian của đoạn thứ i

Tương tự ta xác định được t11 theo biểu thức: t11=

ng

V

L11

(1 - 29)

1.3.3 Xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần:

Từ các số liệu đã tính toán trong các khoảng thời gian từ t1 = t14 ta dựng đồthị phụ tải toàn phần I = f(t)

Hình 4: Đồ thị vận tốc và dòng điện toàn phần máy bào giường 1.3.4 Kiểm nghiệm động cơ:

a) Theo điều kiện phát nóng.

Ta dùng phương pháp dòng điện đẳng trị:

Idt=

,

2 14 1

.

ck

i i i

T

t T

ck

T : là thời gian của một chu kỳ làm việc có tính đến hiện tượng toả nhiệt

do tốc độ thấp và quá trình quá độ (động cơ tự thông gió) Nếu động cơ thông gióđộc lập thì T ck, T ck Động cơ đã chọn phải có dòng điện định mức thoả mãn yêucầu IdmIdt

b) Theo điều kiện quá tải về mômen:

2 TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ

2.1 Chọn công suất động cơ truyền động chính:

a) số liệu ban đầu:

- Tốc độ cắt phụ thuộc vật liệu gia công, vật liệu dao, kích thước dao, dạnggia công, điều kiện làm mát v.v được xác định theo biểu thức kinh nghiệm sau:

)

/( t s m ph T

C v

v

v y x m v

18

8 , 0 2 , 0 2 , 0

18

8 , 0 2 , 0 2 , 0

4 , 1 20 60

18

8 , 0 2 , 0 2 , 0

81 , 9

 z

z2 F

).

( 3 10 52 , 52 75 , 0 , 1 1 20 208 81 ,

 z3 F

=> FK1 = 41,77 + (15 + 70 + 16,708).0,06 = 47,87 (kN) FK2 = 44,23 + (15 + 70 + 17,692).0,06 = 50,39 (kN) FK3 = 52,52 + (15 + 70 + 21,008).0,06 = 58,88 (kN).

- Cụng suất đầu trục động cơ khi cắt: chớnh là cụng suất động cơ trong hànhtrỡnh thuận

Ta cú:



1000 60

. K th th

V F

75 , 0 10 60

13 10 87 , 47 3

13 10 39 , 50 3

13 10 88 , 58 3

Công suất động cơ đợc chọn phải thoả mãn: Pđm  Pttmax

Cỏc số liệu tớnh toỏn được ghi trong bảng sau (số liệu ghi để chọn cụng suất động cơ):

Trọng lượng chi tiết Gct (N)

Lực kộo

Fk (N)

Cụng suất đầu trục Pth (kW)

Cụng suất tớnh toỏn Ptt (kW) Vth Vng

1 13 26 41,77.103 16,708.103 70.103 47,87.103 13,83 27,66

2 13 26 44,23.103 17,692.103 70.103 50,39.103 14,56 29,12

3 13 26 52,52.103 21,008.103 70.103 58,88.103 17 34

Động cơ cần chọn cú cụng suất: Pđm  Pttmax = 34(kW)

Do đú dựa vào bảng thụng số cỏc động cơ điện một chiều ta chọn được động cơcho truyền động chớnh bàn mỏy bào giường là động cơ 1 chiều kớch từ độc lập Cú cỏc sốliệu như sau:

th

ng th

V P

P 

(kW) (V) (A) (V/ph) () () 2a (Vb) (kg.m2)290



c) xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần và kiểm nghiệm động cơ đã chọn:

+ Xác định dòng điện trong chế độ làm việc ổn định.

Để xác định dòng điện động cơ trong các khoảng thời gian làm việc ổn

định, ta xác định công suất trên trục động cơ, sau đó xác định moomen điện từ của

động cơ và dòng điện trong các khoảng đó theo giản đồ sau:

P(t)  M(t)  I(t)với P(t), M(t), I(t) là công suất, moomen, dòng điện trong các khoảng thời

gian làm việc ổn định

Vận tốc góc của động cơ:

8 , 62 60

600 14 , 3 2 60

2

, 62

0225 , 0 223 220 ) (

vb r

r I U k

đm

p u đm đm

1  0 , 6 17 1 0 , 75 2 , 76

6 , 0

06 , 0 13 10 15 10 70 1000

60

 P0th  P0th  P p  2 , 76  1 , 105 ,  3 , 865(kw)

- Mo men động cơ không tại

10 42 223 42 , 3 10

*

3 3

P I k

10 94 , 10 8 /

10 10

th

V

P M

58 , 89

- Xác định dòng điện lúc đầy tải:

42 , 3

27 , 105

0 3

ng

Dng ng

Dng

V

P M

10

* 52 ,

12 , 92





dm k

+ Xác định thời gian của các khoảng làm việc:

- Thời gian quá độ:

* )





J = Jpu + Jqđ =12 + 1,224= 13,224 (kg/m2)

Mqd , Iqd: Mômen, dòng điện động cơ trong quá trình quá độ

Mc , Ic: Mômen, dòng điện phụ tải của động cơ

 1 ,  2: Tốc độ động cơ ở cuối và đầu quá trình quá độ Ic=0, Iqđ=557,5 (A)

Từ đó ta xác định được các khoảng thời gian:

) ( 00171 , 0 67 , 2 42 , 3 5 , 557

224 , 1 14

* 5 , 557

224 , 1 6

Với: 1 0  2 , 67 , 2  th  18

023 , 0 36 42 , 3

* 5 , 557

224 , 1

* 5 , 557

224 , 1

Với 1  0  0 , 23 , 2  ng  36:

Thời gian làm việc ở tốc độ V0:

Theo kinh nghiệm vận hành ta có:

00256 , 0 00171 , 0

* 5 , 1

* 5 ,

00064 , 0 00256 , 0

* 4

1

* 4

1

* 4 1

* 3

;

;

;

13 13

7 3

3 2

13 3 2 8 2 7

t t

t t

t t t t t t

t

(s)

0019 , 0 00256 , 0

* 4

3

* 4

3

13 8

V L

* 2

*

V t V V t

* 2

36 023 , 0

* 2

+ Xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần I = f(t):

Thời gian làm việc của một chu kỳ:

Tck=t i  21 , 33 (s)

+ Kiểm nghiệm động cơ:

- Theo điều kiện phát nóng

)(066,47)(

)(

)(

*

14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

7 5 3

2 13 11 8 2

2 0 14 12 10 9 6 4 1

t t t t t t t t t t t t t

t t t I t t t t I t t t t t t t

Động cơ đã được chọn phải có dòng điện định mức: Iđm  Iđt.

Ta có Idt < Idm do đó động cơ đã chọn phù hợp với yêu cầu của công nghệ Vậy động cơ đã chọn phù hợp với yêu cầu

- Theo điều kiện quá tải về mômen:

Điều kiện kiểm nghiệm:



lvm dm

M

Với   (  2 4 )là hệ số quá tải động cơ

Mômen cực đại của động cơ: Mlvmax kdm*I qd;M dm kdm*I udm

Do Iqd=2,5Idm nên Mlvmax=2,5Mđm

Vậy động cơ đã chọn phù hợp với yêu cầu công nghệ của MBG

CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG

I KHÁI NIỆM CHUNG :

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẻ của khoa học kỹ thuật, các máy sản xuất

ngày một đa dạng dẩn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp và đòi hỏi sự

chính xác và tin cậy cao Một hệ thống truyền động không những phải đảm bảo

đ-ược yêu cầu công nghệ, mà còn phải ổn định Tuỳ theo loại máy công tác mà cónhững yêu cầu khác nhau, rất cần thiết cho giữ ổn định tốc độ, mô men với độchính xác nào đó trứơc 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 rộngrải.

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

1 Nội dung phương án :

Trên thực tế, có rất nhiều phương án để giải quyết Tuy nhiên mổi phương án

có những ưu nhược điểm của nó Nhiệm vụ của nhà thiết kế phải chọn ra phương

Như vậy, để chọn được hệ thống truyền động phù hợp thì chúng ta phải dựavào công nghệ của máy, công suất làm việc để đưa ra những phương án cụ thể đểđáp ứng yêu cầu của nó Để chọn đợc phương án tốt nhất trong các phương án đa

ra thì cần phải so sánh về kỹ thuật và kinh tế

Đối với truyền động của động cơ điện một chiều thì bộ biến đổi rất quan trọng, nóquyết định đến chất lượng hệ thống Do vậy việc lựa chọn phương án và lựa chọn

bộ biến đổi thông qua việc xét các hệ thống

2 Ý nghĩa của việc lựa chọn :

Việc lựa chọn phương án hợp lý có một ý nghĩa đặc biệt quan trọng, nó

được thể hiện qua các mặt

+ Đảm bảo được yêu cầu công nghệ máy sản xuất

+ Đảm bảo được sự làm việc lâu dài, tin cậy

+ Giảm giá thành sản phẩm, tăng năng suất

+ Dể dàng sữa chữa, thay thế khi xẩy ra sự cố

II CÁC PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG:

1 Hệ truyền động máy phát - Động cơ : (F - Đ)

Trong hệ truyền động máy phát - Động cơ (F - Đ) nguồn cung cấp phần ứngđộng cơ là bộ biến đổi máy điện (máy phát điều khiển kích từ độc lập)

Sơ đồ nguyên lý :

Động cơ Đ truyền động cho máy sản xuất, máy sản xuất được cấp điện phần ứng

từ máy phát F Động cơ sơ cấp kéo máy phát F và động cơ một chiều KĐB ĐK,động cơ ĐK củng kéo máy phát tự kích từ K để cấp điện kích từ cho động cơ Đ

và máy phát F

Biến trở RKK dùng để điều chỉnh dòng điện kích từ của máy phát tự kích từ F.

Nghĩa là để điều chỉnh điện áp phát ra cấp cho các cuộn kích từ máy phát KTF vàcuộn dây động cơ KT Đ Biến trở RKF dùng để điều chỉnh dòng kích từ máyphát F, do đó điện áp phát ra của máy phát F đặt vào phần ứng động cơ Đ Biếntrở RK Đ dùng để điều chỉnh dòng kích từ động cơ, do đó thay đổi tốc độ động cơnhờ thay đổi từ thông

Phương trình đặc tính cơ của động cơ của động cơ Đ

d

u u

R I k

uE uD

d

I k

R R

k

F E

Từ phương trình đặc tính cơ của hệ F

-Đ ta có họ đặc tính cơ của hệ là những

đường thẳng song song nằm ở cả bốn

góc phần tư của mặt phẳng tọa độ với

+ Có thể đảo chiều động cơ một cách dể dàng

+ Có khả năng quá tải cao

+ Đặc tính quá độ tốt, thời gian quá độ ngắn

+ Điện áp đầu ra của máy phát bằng phẳng có lợi cho động cơ

+ Có khả năng giử cho đặc tính cơ của động cơ cao và không đổi trong quá trìnhlàm việc

- Nhược điểm :

+ Hệ thống sử dụng nhiều máy điện quay cho nên gây ồn, kết cấu cơ khí cồngkềnh chiếm nhiều diện tích

+ Tổng công suất đặt lớn

+ Vốn đầu tư ban đầu lớn

+ Máy điện một chiều thường có từ dư lớn, đặc tính từ hóa có trể nên khó điềuchỉnh sâu tốc độ

2 Hệ truyền động tiristo - Động cơ (T - Đ):

Sơ đồ gồm :

- FT : Máy phát tốc dùng để phản hồi âm tốc độ phần ứng của động cơ

- BBĐ : Bộ biến đổi dùng tiristor biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp mộtchiều cấp cho động cơ

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

- TH&KĐ : Khâu tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu

- UCd : tín hiệu đặt vào

- .n : tín hiệu phản hồi âm tốc độ.

* Nguyên lý làm việc của hệ thống :

Giả thiết ban đầu hệ thống đã được đóng vào lưới điện với điện áp thích hợp , lúcnày động cơ vẩn chưa làm việc Khi đặt vào hệ thống một điện áp ứng với một tốc

độ nào đó của động cơ thông qua khâu tổng hợp khuyếch đại và mạch phát xung(FX) sẻ xuất hiện các xung đưa tới cực điều khiển của các van bộ biến đổi Nênlúc này các van đó đang đặt điện áp thuận thì van đó sẻ mở Đầu ra của BBĐ cóđiện áp UCd đặt lên phần ứng của động cơ dẫn đến động cơ quay, tốc độ của nóứng với UCd ban đầu

Trong quá trình làm việc, nếu một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độ động cơgiảm thì ta thấy :

Uđk = Ucd - .n , nên khi n giảm  Uđk tăng   giảm  Uđ tăng  n tăng tớiđiểm làm việc yêu cầu Khi n tăng quá mức cho phép thì quá trình xẩy ra ngợc lại,chính là qua trính ổn định tốc độ

* Họ đặc tính của hệ thống

Sức điện động của BBĐ

Eb = Ebm cos = Ub (Ub = U đầu ra của bộ biến đổi)

Eb = Kđk = Ucđ Kb (Uđ - .n)   = arc cos.

bm

d b dk E

n U K

K (   )

Phương trình đặc tính cơ của hệ thống :

d d

u b

d d

d b dk

d d

u b

n U K K K

R R K

).(







u b dk

u b

b dk

d b

K K

R R K

K

U K

K

1

1

+ 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

II CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG :

Qua quá trình phân tích hai hệ thông F - Đ và T- Đ ta thấy chúng có những ưuđiểm nhựơc điểm nhất định Cả hai hệ thống đều đáp ứng được yêu cầu công nghệđặt ra

Nhưng xét về chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật thì mổi hệ thống đạt được những đặcđiểm khác nhau Cụ thể ta thấy hệ F - Đ dể điều chỉnh tốc độ, chuyển đổi trạngthái hoạt động linh hoạt vì đặc tính hệ thống năm đều bốn góc phần tư Với hệthống F - Đ khi lắp đặt chiếm diện tích lớn, cồng kềnh nhưng hiệu suất lại khôngcao Khi làm việc lại gây ồn ào, rung động mạnh, công lắp đặt lớn, vốn đằu tư cao.Trong giai đoạn CNH – HĐH ngày nay với xu thế chung hướng tới mục tiêu yêucầu tối ưu nhất đảm bảo tính khoa học, gọn nhẹ không gây ồn, ít ảnh hưởng đếnmôi trường xung quanh Với hệ truyền động F - Đ mặc dù có nhiều ưu điểm nhưngcòn nhiều hạn chế chưa đáp ứng được yêu cầu CNH – HĐH hiện nay

Ngày nay với nền công nghiệp hiện đại người ta đang dần tiền hành thay thế hệthống truyền động F - Đ bằng các hệ truyền động khác Với hệ truyền động T - Đ

có hệ số khuyếch đại lớn, dể tự động hoá do tác động nhanh chính xác, công suấttổn hao nhỏ Kích thước nhỏ và gọn nhẹ

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẻ của khoa học công nghệ xu hướng tự độnghoá các hệ thống tự động, gia công chính xác, nên điều khiển hệ thống được thựchiện bằng cách lắp ghép hệ thống với các bộ điều khiển tự động như PLC, vi xửlý…

Nhìn chung hệ thống T - Đ đáp ứng được yêu cầu đặt ra Với những ưu điểm vànhững đặc điểm phù hợp cách truyền động Vậy em quyết định chọn phương ántruyền động T - Đ

Bởi vì hệ T-Đ có chế độ tác động nhanh và dễ tự động hoá , phù hợp với yêu cầucủa sự phát triển khoa học kỹ thuật đó là tối ưu hoá, tự động hoá gia công chi tiếtchính xác, độ tin cậy cao giảm được sức lao động và tăng năng suất, kích thươc cơkhí gọn nên phần cơ khí của máy gọn tạo nên tính thẩm mỹ của hệ thống

Vì kinh tế vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp hơn nhiều so với hệ truyền độngF-Đ

III CHỌN SƠ BỘ MẠCH ĐỘNG LỰC

1 Các sơ đồ nối dây của bộ chỉnh lưu có điều khiển :

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 tuỳ

thuộc mục đích sử dụng Các nguồn điện áp một chiều nhà máy phát điện một

chiều, các bộ biến đổi tĩnh (Khuyếch 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 điềukhiển ngày càng được phổ biến và có nhiều ưu việt

a) Sơ đồ nối dây hình tia:

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

Đặc điểm của sơ đồ nối dây hình tia:

Số van chỉnh lưu bằng số pha của nguồncung cấp

Các van có một điện cực cùng tên nốichung, điện cực còn lại nối với nguồn xoaychiều Nếu điện cực nối chung là katôt, ta có

sơ đồ catôt chung, nếu điện cực nối chung là anôt, ta có sơ đồ nối anôt chung

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

tính nguồn là điện cực còn lại của điện áp chỉnh lưu

b) Sơ đồ hình cầu:

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

Xét sơ đồ tia 3 pha katôt nối chung

Để một Thyristor 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 vừa nêu mà trong sơ đồ tia 3 pha

các van chỉ mở trong một giới hạn nhất định

Ví dụ: ở pha A, trong khoảng wt = 0 áp uA > 0

Tuy nhiên ở các khoảng wt = 0 áp / 6 đ uC > uA

và wt = 5p/6 á p đ ub > uA

Như vậy van T1 nối vào pha A chỉ có thể mở trong khoảng wt = p/6 á 5p/6 Trongkhoảng này nếu tín hiệu đến cực điều khiển của T1 thì T1 mở Tương tự với T2 vàT3

Thời điểm a0 = wt = p/6 đợc gọi là thời điểm mở tự nhiên của sơ đồ chỉnh lưu 3pha Nếu truyền tín hiệu mở van chậm hơn thời điểm mở tự nhiên một góc độ điệnthì khoảng dẫn dòng cuả van sẽ thay đổi (nhỏ hơn 2p/3) dẫn đến trị số trung bìnhcủa điện áp chỉnh lưu sẽ giảm đi Khi góc mở a càng lớn thì Ud càng nhỏ

b) Sơ đồ cầu: Từ kết cấu của sơ đồ chỉnh lưu cầu ta có nhận xét: Để có dòng qua

phụ tải thì trong sơ đồ phải có ít nhất 2 van cùng thông, một ở nhóm anôt chung,một ở nhóm 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 điềukhiển: Van ở nhóm katôt chung nối với pha có điện áp dương nhất và van ở nhómanôt chung nối với pha có điện áp âm nhất Thời điểm mở tự nhiên của sơ đồ cầucũng được xác định như đối với sơ đồ tia có số pha tương ứng: