Thiết kế mạch điện tự động khống chế nhóm mày khoan cần

Chương I : Giới thiệu chung về nhóm máy Đặc điểm công nghê của nhóm máy khoan cần Đặc điểm và yêu cầu về truyền động điện và trang bị điện của nhóm máy Chương II Phần tích phạm vi đề tài

UBND THÀNH PHỐ HÀ NỘITRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN

Giáo viên hướng dẫn: Bùi Chính Minh

Sinh viên thực tập;

Lớp ;

Hà Nội, tháng 11

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Giáo viên hướng dẫn

Chương I : Giới thiệu chung về nhóm máy

Đặc điểm công nghê của nhóm máy khoan cần

Đặc điểm và yêu cầu về truyền động điện và trang bị điện của nhóm máy

Chương II Phần tích phạm vi đề tài

2.1Giới thiệu đề tài

2.2 Lựa chọn các phương án truyền động , điều khiển cho các quá trình

2.3 Lựa chọn nguyên tắc điều khiển

Chương III: Thiết kế sơ đồ mạch điện của máy

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây nền KHKT của thế giới phát triển mạnh mẽtrong các nghành công nghiệp nói chung và ngành điện nói riêng vì nghành điện

là tiền để phát triển của các ngành nghề khác

Còn ở Việt Nam thì chỉ những năm 80 trở lại đây chúng ta mới chú ý đếnviệc phát triển ngành điện,chính vì vậy ngành điện của nước ta vẫn còn rất nhiềuhạn chế Để thực hiện mục tiêu CNH-HĐH đất nước chúng ta cần phải đẩy mạnhhơn nữa việc phát triển ngành điện vì đây là then chốt này làm tiền phát triển chocác ngành công nghiệp khác

Ngành điện đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển chomọi ngành kinh tế quốc dân khác Để phục vụ cho việc phát triển của ngành điệnhiện nay chúng ta cần đẩy mạnh việc đào tạo đội cán bộ ngũ kĩ thuật có đủ trình

độ chuyên môn cao về ngành điện để đáp ứng nhu cầu cấp thiết của xã hội

Đối với mỗi sinh viên nói chung và cá nhân e nói riêng thì việc làm đồ ántrang bị điện là rất cần thiết mỗi khi ra trường Việc làm đồ án giúp chúng e gảiquyết nhiều vấn đề tổng hợp về vấn để tổng hợp về ngành học của mình Làmquen với việc sử dụng tài liệu tiêu chuẩn , tập hợp và so sánh những kiến thức đãhọc với thực tế sản xuất Trong quá trình làm đồ án với để tài : “ Thiết kế mạchđiện tự động khống chế nhóm mày khoan cần “ được sự giúp đỡ tận tình của giáo

viên hướng dẫn : Thầy Bùi Chính Minh và các thầy cô giáo trong khoa điện

trong khoa điện e hoàn thành đồ án trang bị điện

Mặc dù đã hoàn thành đồ án đúng thời gian và yêu cầu xong không tránhkhỏi những sai xót nhất định , do trình độ và kinh nghiệm của e còn rất nhiều hạnchế Kính mong các thầy cô giáo khoa điện chỉ bảo cho em thêm kinh nghiệm đểsau khi ra trường , em có thể làm việc thật tốt ở các nhà máy , xí nghiệp khôngphụ long mong mỏi của các thầy cô , xứng đáng là sinh viên trường CAO ĐẲNGNGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI của chúng ta

Em xin trân thành cảm ơn!

1.1:Đặc điểm công nghệ của nhóm máy khoan

Chương I Giới thiệu chung về nhóm máy

1.1.2 Phân loại

-Máy khoan gồm các loại

+ Máy khoan đứng 1 trục , máy khoan đứng nhiều trục :

Dùng để gia công các chi tiết trung bình Trong quá trình gia công ta phải xê dịchchi tiết sao cho trục mũi khoan trùng với lỗ cần khoan

+ Máy khoan cần : Được dùng rộng rãi để khoan các lỗ trên chi tiết có kích thướclớn Trong quá trình gia công , chi tiết có đặt cố định còn hộp trục chính khoan sẽ

di động tịnh tiến dọc cần khoan và quay xung quanh trụ cần khoan để tới vị trí lỗkhoan

Hình 0.3 máy khoan cần -Máy khoan nhiều trục chính : tăng năng suất lao

+Máy khoan ngang đẻ khoan lỗ sâu

+Máy khoan tâm để khoan các lỗ tâm trên các mặt đầu phôi

-Độ chính xác lỗ khoan thường đạt cấp 3

-Việc phân loại máy khoan còn dựa theo yêu cầu công nghệ của chi tiết cần giacông

1.1.3 Các chuyển động trên máy

-Chuyển động của truyền động chính là chuyển động quay tròn của mũi khoan -Chuyển động của truyền động ăn dao là chuyển động tịnh tiến lên của mũi khoan -Chuyển động của truyền động phụ là tất cả các chuyển động còn lại trên máy ,như chuyển động của bàn dao, chuyển động cho quá trình xiết nới của máy ,chuyển động bơm dầu…

1.2 Đặc điểm , yêu cầu về truyền động điện và trang bị điện của nhóm máy

1.2.1 Đối với truyền động chính

- Yêu cầu về truyền động điện :

+Có yêu cầu về mở máy động cơ

+Có yêu cầu về điều chỉnh tốc độ

+có yêu cầu về đảo chiều quay

+Có yêu cầu hãm dừng nhanh

-Yêu cầu về trang bị điện :

+Động cơ thường dùng cho truyền động chính là động cơ không đồng bộ ro tolồng sóc 1 hoặc nhiều cấp tốc độ và có thể dùng động cơ 1 chiều trong truyềnđộng chính

+Tất cả các động cơ trong truyền động chính đều có bảo vệ bằng rơ le nhiệt vàcầu chỉ ngắn mạch

+Được điều khiển khống chế bằng các bộ điều khiển như : công tắc tơ công tắc ,nút ấn …

1.2.2 Đối với truyền động ăn dao

- Yêu cầu về truyền động điện :

+có yêu cầu về mở máy

+ có yêu cầu đảo chiều quay

+ có yêu cầu điều chỉnh tốc độ

+ có yêu cầu về hãm

-Yêu cầu về trang bị điện

+Truyền đông ăn dao thường được thực hiện từ động cơ truyền động chính

1.2.3Đối với truyền động phụ

-Yêu cầu về truyền động điện :

+Đới với động cơ di chuyển cần khoan và giũ cần khoan trên trụ , động cơ thựchiện truyền động kẹp cần khoan và đầu khoan đều có yêu cầu về đảo chiều quay

và hãm dững nhanh động cơ

+Chuyển động bơm dầu chỉ làm việc khi cần yêu cầu Cho nên không có yêu cầunào về truyền động điện

-Yêu cầu về trang bị điện

+Tất cả các động cơ thực hiện cho truyền động phụ đều được bảo vệ bằng cầu chìngắn mach và ro le nhiệt bảo vệ quá tải

+Được điều khiển khống chế bằng các bộ điều khiển như : công tắc tơ , công tắc ,nút ấn …

=>Từ đặc điểm , yêu cầu truyền động điện và trang bị điện của nhóm máy khoan ,

em đưa ra trình tự của các truyền động :

Truyền động phụ => Truyền động chính => Truyền động ăn dao

Chương II

Phân tích phạm vi đề tài

2.1 Phân tích đề tài

- Thiết kế mạch điện tự đống khống chế đáp ứng được yêu cầu công nghệ ,yêu cầutruyền động của nhóm máy khoan cần Động cơ di chuyển cần khoan trên trụđước hạn chế hành trình làm việc Động cơ chính phải có biện pháp mở máy theonguyên tắc dòng điện Sự phân tích giữa 2 phương án truyền động cũng như thiết

bị điều khiển , bảo vệ Phân xưởng sử dụng lưới 380V/220V

-Truyền động chính và ăn dao sử dụng động cơ điện 1 chiều :

2.2 Lựa chọn các phương án truyền động

=>Từ nội dung của yêu cầu chúng em sẽ đưa ra các phương án truyền động cho 3truyền động chính – truyền động ăn dao – truyển động phụ

Trong các quá trình thường bao gồm : mở máy , đảo chiều quay , điềuchỉnh tốc độ , hãm dừng nhanh và trình tự làm việc

2.2.1 Đối với động cơ truyền động chính : Động cơ sử dụng cho truyền độngchính là động cơ 1 chiều

Imm=Udm/Rư và rất lớn = (20÷25)Idm

gian khởi động lâu và gây sụt điện áp trên lưới điện làm ảnh hưởng đến các thiết

bị khác Vì vaayu cần phải dùng các biện pháp để giảm dòng điện khởi động Cóthế dùng cá biện pháp như Rư và Uư

Phương pháp giảm Uư được dùng trong mạch có bộ biến đổi (van bán dẫn ,máy biến áp ….)

+Ưu điểm :dễ dàng điều khiển

+Nhược điểm:do pahri dùng các bộ biến đổi nên mạch phức tạp

Có 2 phương pháp :đảo chiều dòng điện kích từ hoặc đảo chiều cực tính điện ápphần cứng  đổi chiều động cơ

+Cả 2 phương pháp trên đều có ưu nhược điểm như nhau

Có yêu cầu điều chỉnh tốc độ

Việc điều chỉnh tốc độ chỉ thực hiện ngoài thao tác fua công

Điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều được thực hiện bằng cách :

Thay đổi diện áp phần ứng :ф=cosφ

Chỉ được giảm U , điều chỉnh dưới tốc độ định mức

(Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ bằng giảm Uư)

 Nhận xét :Điện áp phần ứng càng giảm thì tốc độ đông cơ càng giảm

+Điều chỉnh trơn trong toàn bộ dải điều chỉnh

+Độ cứng đặc tính cơ không đổi trong toàn bộ dải điều chỉnh

+Chỉ thay đổi tốc độ dưới tốc độ định mức

+Cần bộ nguồn có thể thay đổi điện áp ra

*Thay đổi từ thông : Bằng cách giảm Ikt (ta mắc thêm điện trở phụ vào mạch kích

từ )

Chỉ thay dổi tốc độ định mức

Độ cúng giảm dần khi từ thông giảm

(Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ điện (a) và đặc tính cơ điện (b)của động cơ điện 1chiều kích từ độc lập khi giảm từ thông )

Nhận xét :từ thông càng giảm thì tốc dook không tải lý tưởng càng lớn , tốc độđộng cơ càng lớn

+ Có thể điều chỉnh trơn trong dải điều chỉnh

+ Phương pháp điều chỉnh này tất kinh tế vì việc điều chỉnh thực hiện ở mạch kích

từ nên tồn hao điều chỉnh thấp

*Thay đổi mạch phần ứng :

Sơ đồ mạch điện và đặc tính cơ động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập khi điêuchỉnh tốc độ bằng các thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng

Nhận xét :chỉ thay đổi tốc độ động cơ theo hướng giảm dần dưới tốc độ địnhmức

+Điện trở mạch cảm ứng càng tăng tốc độ dốc đặc tính cơ càng lớn , để ổn địnhtốc độ càng khiến sai số tốc độ lớn

+Vì thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng nên tổn hao công suất dưới dạng nhiệttrên điện trở khi điều chỉnh khá lớn

+Dải điều chỉnh phụ thuộc vào Momen tải Tải càng nhỏ thì dải điều chỉnh càngnhỏ

Có yêu cầu hãm đối với dộng cơ điện 1 chiều ta có 3 phương pháp hãm :

-Hãm tái sinh

-Hãm động năng

-Hãm ngược

Trong đó

*Phương pháp hãm tái sinh là hãm có hoàn trả năng lượng điện về lưới

-Hãm tái sinh xảy ra tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng.Khi ω= ω0(U>E) Iư<0 Vậy dòng điện phần ứng phải chiều trả lại lưới điện Lúcnày momen cũng đổi dấu

M =kф Iư<0 nên tác dụng hãm chuyển động của động cơ

Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ của trạng thái hãm tái sinh động cơ điện 1 chiềukích từ độc lập

-Động cơ đang làm việc ổn định tại thời điêm A trên đường đặc tính cơ tự nhiên

Để giảm tốc độ ta hạ điện áp cấp cho phần ứng Đông cơ chuyển sang làm viếctrên đặc tính cơ 2 (ω02<) do quán tính vẫn quay với tốc độ lớn ωA < ω02 .Đoạn BC

là đặc tính cơ khi hãm tái sinh

Ưu điểm là có tính kinh tế cao vì động cơ sinh ra điện năng hữu ích

Nhược điểm là chỉ áp dụng cho động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập và động cơđiên KDDB 3pha

*Phương pháp hãm động năng :

-Là phương pháp mà trạng thái đông cơ làm việc như 1 máy ohats mà năng cơ họccủa động cơ đã tích lũy được trong quá trình làm việc trước đó biến thành điệnnăng tiêu tán trong mạch hãm dưới dạng nhiệt

-Hãm động năng kích từ độc lập  kích từ do nguồn ngoại

Khi động cơ đang quay muốn thực hiện hãm động năng kích từ độc lập ta cắtphần ứng của động cơ điện 1 chiều và đóng vào 2 điện trở hãm còn mạch kích từvẫn giũ nguyên nguồn cũ Mạch điện động cơ khi hãm động năng và đặc tính cơhãm :

Sơ đồ điện và đặc tính cơ hãm động năng kích từ độc lập của động cơ điện 1 chiềukích từ độc lập

Ưu điểm : công suất tiêu tán nhỏ ( 1÷1,5)Pdm

Nhược điểm : là nếu mất điện lưới thì không thực hiện hãm được do cuôn dâykích từ vẫn phải nối tới nguồn

-Hãm động năng kích từ do chính dòng điện cảm ứng của động cơ khi hãm Hãm động năng tự kích từ xảy ra khi động cơ đang quay ta cắt cả phần ứng lẫncuộn kích từ ra khỏi lưới điện để đóng vào 1 điện trờ hãm Chú ý chiều của dòngđiện kích từ vẫn phải giữ không đổi

Sơ đồ :

Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ hãm động năng kích từ của động cơ điện 1 chiềukích từ độc lập

Ưu điểm : khác phục được tình trạng của hãm động năng kích từ

*Hãm ngược :

Trạng thái hãm ngược xảy ra khi phần ứng dưới tác dụng của động năng tích lũytrong các bộ phận chuyển động hoặc do momen thế năng quay ngược chiều vớimomen điện từ của động cơ Momen sinh ra bởi động cơ , khi đó chống lại sựchuyển động của cơ cấu sãn xuất Có 2 trường hợp hãm ngược

-Khi thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng

-Khi đổi cực tính điện áp phần ứng

 Sau khi phân tích các phương án truyền động , phân tích ưu nhược điểm củaphương án trên e đưa ra phương án truyền động cho động cơ truyền động chính :+Mở máy bằng phương pháp : Thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng

+Đảo chiều quay động cơ :đảo chiều dòng kích từ ư

+Điều chỉnh tốc độ động cơ :thay đổi điện áp phần ứng

+Hãm động cơ bằng phương pháp hãm động năng

2.2.2 Đối với truyền động ăn dao

Vì truyền động ăn dao được thực hiện từ động co truyền động chính cho nên cũng

có những yêu cầu về truyền động điện và trang bị điện như truyền động chính 2.2.3Đối với truyền động phụ

- Là chuyển động của động cơ truyền động bàn dao , động cơ kẹp cần khoan vàđầu khoan , động cơ bơm dầu …………

-Động cơ di chuyển cần khoan và giũ cẫn khoan trên trụ và động cơ kẹp cầnkhoan và đầu khoan đều là động cơ KDB 3 pha roto long sóc

-Và tát cả các chuyển động của truyền động phụ đều có yêu cầu về truyền độngđiện như nhau

-Dều có yêu cầu về đảo chiều quay , hãm dừng nhanh

Yêu cầu đảo chiều quay

Khi đảo 2 trong 3 pha sẽ sinh ra từ trường ngược sinh ra momen cản Khimimen cản > momen quay  đảo chiều động cơ

-Đặc tính cơ khi ta đảo chiều nẳm ở góc phần tư thứ 3

Đặc tính cơ khi đảo chiều

 có yêu cầu hãm dừng nhanh :

Có 3 phương án hãm động cơ KDB 3pha roto long sóc

-Những động cơ KĐB điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp biến đổi tần số hoặcthay đổi số đôi cực thì khi giảm tốc độ có thể thực hiễn hãm tái sinh

Đặc tính cơ hãm tái sinh của động cơ KĐB Đặc tính cơ hãm tái sinh của động

Khi giảm tốc độ bằng thay đổi tần số tái sinh của động cơ KDB với tải

Đặc tính cơ khi hãm động năng kích từ Dộc lập Đặc tính cơ khi hãm động năng tự kích từ

*Hãm ngược động cơ KDB 3 pha bằng cách đưa thêm điện trở phụ vào mạch rotoĐặc tính cơ khi hãm là biến trở

Áp dụng cho động cơ KĐB 3pha dây quấn

*Hãm bằng phanh điện từ :

Có tác dụng nhanh và dừng nhanh động cơ thời gian tác động ngắn

sau khi phân tích các phương pháp truyền động và kết hợp với yêu cầu truyềnđộng , phân tích ưu nhược điểm kết hợp với các thông số của động cơ điện e đưa

ra các phương án truyền động cho động cơ di chuyển cần khoan và giữ cần khoantrên trụ , động cơ kẹp cần khoan và đầu khoan như sau :

-Đối với động cơ di chuyển cần khoan và giũ cần khoan trên trụ :

+Đảo chiều quay bằng phương pháp đảo 2 trong 3 pha

+Hãm động cơ bằng phương pháp hãm phanh điện từ

+ Đảo chiều quay bằng phương pháp đảo 2 trong 3 pha

+Hãm động cơ bằng phương pháp hãm động năng

2.4 Lựa chọn nguyên tắc điều khiển

Trong quá trình điều khiển , vận hành động cơ đều tuân theo các nguyêntắc điều khiển

Có 4 nguyên tắc điều khiển truyền động điện như sau :

+Phương pháp điều khiển tự động theo nguyên tắc hành trình

+ Phương pháp điều khiển tự động theo nguyên tắc thời gian

+ Phương pháp điều khiển tự động theo nguyên tắc dòng điện

+ Phương pháp điều khiển tự động theo nguyên tắc tốc độ

*Đối với nguyên tắc điều khiển theo hành trình

Đây là dạng tự động hóa được sử dụng nhiều tùy mức độ chính xác khôngcao lắm nhưng đơn giản nên được ứng dụng phổ biến ở nhà máy công cụ nhưmáy phay , máy bảo , máy mài, máy tiện … Để hạn chế hành trình của bộ phậnnày qui định mức độ giới hạn làm việc nhằm đảm bảo an toàn , thiết bị chínhtrong mạch tự động hóa theo hành trình là công tắc hành trình

Ưu điểm : đơn giản

Nhược điểm : độ chính xác không cao

*Đới với nguyên tắc điều khiển theo thời gian

Đây là tự động khống chế theo nguyên tắc thời gian thường sử dụng trongcác trường hợp mở máy , hãm máy , khởi động động cơ qua cấp điện trở đổi nôisao – tam giác , khống chế các chuyển động trong 1 máy truyền đông ăn dao Thiết bị dùng để khống chế là role thời gian

Ưu điểm :có thể chỉ định được thời gian theo tính toán và độc lập với thông

số mạch động lực

Thiết bị của sơ đồ đơn giản , làm việc tin cậy cao ngay cả khi phụ tải thayđổi

Tính kinh tế cao vì role thời gian có thể dùng cho bất kỳ CSDC nào

Thường được dùng nhiều trong các quá trình mở máy , hãm máy đảo chiềuquay , được dùng nhiều ở mạch điều khiển tự động

*Đối với nguyên tắc điều khiển theo tốc độ

Thiết bị chủ yêu được dùng là role tốc độ được dùng phổ biến ở trường hợphãm ngược động cơ điện Đối với các máy khoan khi nâng xà phải phù hợp , chặtchẽ thì tốc độ động cơ chậm lại , tiếp điểm của role tốc độ mở ra để cắt điện vàođộng cơ

Ưu điểm :đơn giản , rẻ tiền , có thể dung công tắc tơ không cần role

Nhược điểm : thời gian mở máy hãm phụ thuộc vào momen cản MC