ĐỒ án thiết kế truyện động điện cho máy bào giường

Thiết kế truyền động cho trục chính của máy tiện sử dụng hệ chỉnh lưu – động cơ một chiều sử dụng matlad để thiết kế mạch chính cho truyện động của máy bào, máy bào giường là thiết bị dùng công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử

1 Tên đề tài: Thiết kế truyền động cho trục chính của máy tiện sử dụng hệ chỉnh

lưu – động cơ một chiều.

Bảo vệ quá tải bằng phản hồi âm dòng có ngắt vớ Ing = 2Idm

2 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

2.1 Tổng quan về máy bào giường

2.2 Giới thiệu về hệ truyền động Chỉnh lưu – động cơ một chiều

2.3 Thiết kế mạch lực hệ truyền động

2.4 Thiết kế mạch phát xung điều khiển

2.5 Xây dựng và thuyết minh sơ đồ nguyên lý hệ truyền động

2.6 Xây dựng đặc tính tĩnh của hệ truyền động

2.7 Đánh giá chất lượng tĩnh và động của hệ thống

2.8 Bản vẽ và biểu đồ

Các bản vẽ sơ đồ nguyên lý của hệ thống, sơ đồ mạch phát xung điều khiển

3 Ngày giao đề tài

Chương 1: TỔNG QUAN MÁY BÀO GIƯỜNG

1 Khái niệm chung

Máy bào mặt phẳng hay còn gọi là máy bào giường hiện nay được sử dụng rộng rãi.Trong các loại máy cơ khí, nó được dùng để gia công bề mặt các chi tiết kim loại cóbiến dạng lớn Ngoài ra máy bào mặt phẳng còn được dùng để xẻ rãnh hình T, V, đuôi

én Máy bào có thể gia công bề mặt các chi tiết ở mức độ thô hoặc tinh khác nhau.Truyền động chính trong máy bào mặt phẳng là chuyển động tịnh tiến của bàn máy,bàn máy được kéo bằng một động cơ điện Chất lượng và năng suất của máy bào mặtphẳng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tốc độ bàn máy, lực cắt, mô men cắt của dao…

Vì vậy việc điều khiển động cơ truyền động cho bàn máy là hết sức quan trọng mà tacần nghiên cứu và giải quyết

2 Phân loại

Máy bào mặt phẳng hiện nay có nhiều chủng loại, dựa vào kiểu phân loại ta chiathành các nhóm máy bào mặt phẳng như sau:

*Dựa vào số trụ phân ra :

Máy bào một trụ : ví dụ như các kiểu máy 710 ; 71120 ; 7116

Máy bào hai trụ : ví dụ như các kiểu máy 7210 ; 7212 ; 7216

*Dựa vào chiều dài (Lb) của bàn máy và lực kéo bàn (Fk) ta phân ra:

Máy cỡ nhỏ: Chiều dài bàn Lb < 3 (m) ; Lực kéo Fk = 30  50 (KN)

Máy cỡ trung bình: Chiều dài bàn Lb = 4  5 (m) ; Lực kéo Fk = 50  70 (KN) Máy cỡ nặng (lớn): Chiều dài bàn Lb > 5 (m) ; Lực kéo Fk > 70 (KN)

3 Kết cấu máy bào mặt phẳng

Máy bào giường được cấu tạo từ nhiều chi tiết phức tạp, nhiều khối khác nhau Ởđây ta chỉ mô tả kết cấu bên ngoài và các bộ phận chủ yếu của máy

Hình 1.1 Hình dáng bên ngoài của máy bào giường hai trụ

*Đế máy (thân máy)

Được làm bằng gang đúc để đỡ bàn và trụ máy để có khối thế tạo vững chắc chomáy Đế được xẻ rãnh hình chữ nhật và chữ V để cho bàn máy chuyển động dọc theo

đế máy

*Bàn máy

Được làm bằng gang đúc dùng để mang chi tiết gia công Trên bàn máy có 5 rãnhchữ T để gá lắp chi tiết cần gia công Bàn máy được kéo tịnh tiến trên đế máy nhờ lựckéo của động cơ truyền động

*Giá chữ U

Được cấu tạo từ hai trụ thép vững chắc và có một dầm ngang trên cùng Trong dầmđặt một động cơ để di chuyển xà ngang lên xuống, dọc theo trục có xẻ rãnh, có trục vítnâng hạ và dao động để di chuyển xà

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ HỆ TUYỀN ĐỘNG CHỈNH LƯU- ĐỘNG CƠ

MỘT CHIỀU

1 Truyền động chính của bàn máy

Truyền động của bàn là truyền động chính của máy, đây là kiểu chuyển động tịnhtiến và có tính chất chu kỳ lặp lại, mỗi chu kỳ có hai hành trình là hành trình thuận vàhành trình ngược

1.1 Hành trình thuận

Là hành trình gia công chi tiết nên còn gọi là hành trình cắt gọt Ở hành trình này

có nhiều giai đoạn khác nhau như khởi động, ăn dao, vào chi tiết, cắt gọt ổn định, dao

ra khỏi chi tiết Ứng với mỗi giai đoạn là một tốc độ yêu cầu khác nhau phụ thuộc vàocác yếu tố của chế độ cắt gọt

1.2 Hành trình ngược

Sau khi kết thúc hành trình thuận, bàn máy được đảo chiều và bắt đầu hành trìnhngược Hành trình này bàn máy chạy không tải trở về vị trí ban đầu để chuẩn bị chochu kỳ làm việc tiếp theo Tốc độ của bàn máy ở hành trình ngược thường lớn hơn ởhành trình thuận (khoảng 23 lần) để nâng cao năng suất làm việc của máy

Truyền động của bàn được thực hiện bằng một động cơ điện qua hộp giảm tốc truyềnđộng tới trục vít thanh răng biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển độngtịnh tiến của bàn Tốc độ bàn máy được biểu diễn theo thời gian trong một chu kỳ giacông như hình 1.2

Hình 1.2 Đồ thị tốc độ bàn máy theo thời gian trong một chu kỳ

Do đặc điểm chuyển động của bàn máy là đảo chiều với tần số làm việc lớn nênquá trình quá độ chiếm thời gian khá lớn trong một chu kỳ làm việc Chiều dài hànhtrình (hay chiều dài bàn) càng lớn thì quá trình quá độ chiếm tỷ lệ càng nhỏ Năng suấtcủa máy được xác định là số hành trình kép trên một đơn vị thời gian, vậy muốn đảmbảo năng suất của máy ta cần tìm hiểu về tốc độ yêu cầu của máy theo thời gian làmviệc trong một chu kỳ:

tốc V0 trong thời gian t1 Thường thì vận tốc V0 = 515(m/phút) gọi là tốc độvào dao

Sau khi chạy ổn định với tốc độ V0 trong khoảng thời gian t21 thì dao cắt bắt đầuvào chi tiết Dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp nhằm mục đích tránh sứt mẻ daohoặc chi tiết.

t22dao cắt vào chi tiết và cắt với tốc độ V0 cho đến hết thời gian t22

t3 là khoảng thời gian bàn máy tăng tốc từ tốc độ V0 đến tốc độ Vth gọi là tốc độcắt gọt

t4 là khoảng thời gian gia công chi tiết với tốc độ cắt gọt Vth không đổi

t5Gần hết hành trình thuận, bàn máy sơ bộ giảm tốc độ từ tốc độ cắt gọt về tốc độ

V0 trong khoảng thời gian t5

t61 là thời gian tiếp tục gia công nhưng ở tốc độ V0

t62 là khoảng thời gian dao được đưa ra khỏi chi tiết nhưng bàn máy vẫn chạy vớitốc độ V0

t7 là thời gian bàn máy được giảm tốc về 0 để đảo chiều sang hành trình ngược

t8 là thời gian bàn máy tăng tốc nhanh sau khi đảo chiều sang hành trình ngượcđến tốc độ Vng gọi là tốc độ không tải

t9 là khoảng thời gian bàn máy chạy ngược ở tốc độ Vng không đổi

t10Gần hết hành trình ngược, bàn máy được giảm tốc về tốc độ V0 trong khoảngthời gian t10

t11 là khoảng thời gian bàn máy vẫn chạy ngược với tốc độ V0 và bắt đầu giảm tốc

về 0 để đảo chiều

t12là thời gian vận tốc giảm về 0 và đảo chiều để kết thúc một chu kỳ làm việc

và chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo

Bàn dao được di chuyển bắt đầu từ thời điểm bàn máy đảo chiều từ hành trình thuậnsang hành trình ngược và kết thúc di chuyển trước khi dao cắt vào chi tiết Tổng thờigian từ khi bắt đầu hành trình thuận cho đến hết hành trình ngược gọi là chu kỳ làmviệc của máy bào giường TCK

Tốc độ hành trình thuận được xác định tương ứng với chế độ cắt gọt, thường thì Vth

= 5120 m/ph Tốc độ bàn máy lớn nhất có thể đạt Vmax = 75120 m/ph Để tăngnăng suất máy, tốc độ hành trình ngược chọn lớn hơn tốc độ hành trình thuận Vng =k.Vth và thường thì k = 2  3

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

 TCK – thời gian một chu kỳ 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 gia tốc bàn máy lúc tăng hay giảm tốc độ là không đổi thì ta có:

g.th h.th th

th

L t

 Lth , Lng : là chiều dài hành trình của bàn máy tương ứng với tốc độ ổn định Vth,

Vng của hành trình thuận và hành trình ngược

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

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

V là tỷ số giữa tốc độ hành trình ngược và hành trình thuận.

 tđc là thời gian đảo chiều của bàn máy

Từ công thức (1-3) ta thấy rằng khi đã chọn tốc độ cắt gọt ở hành trình thuận là Vth

thì năng suất của máy phụ thuộc vào hệ số k và thời gian đảo chiều tđc Khi k tăng thì

Vng tăng nên năng suất của máy tăng, tuy nhiên khi k > 3 thì năng suất của máy tăngkhông đáng kể vì lúc đó thời gian đảo chiều tđc lại tăng Nếu chiều dài bàn máy Lb > 3

m thì thời gian tđc ít ảnh hưởng đến năng suất mà chủ yếu là hệ số k Khi chiều dài bàn

Lb bé và nhất là khi tốc độ V= Vmax = 75120 (m/ph) thì tđc ảnh hưởng nhiều đến năngsuất của máy Vì vậy một trong các điều kiện cần chú ý khi thiết kế truyền động

cho bàn máy của máy bào giường là cần giảm thời gian quá trình quá độ càng nhỏcàng tốt

Một trong những biện pháp giảm thời gian quá trình quá độ là xác định tỷ sốtruyền tối ưu của cơ cấu truyền động từ động cơ đến trục làm việc, đảm bảo máy làmviệc với gia tốc cao nhất

*Kết luận:Từ những phân tích ở trên ta rút ra các yêu cầu về truyền động chính của

máy bào giường như sau:

*Phạm vi điều chỉnh tốc độ: D =

ngmax max

min thmin

V V

 Vthmin : là tốc độ nhỏ nhất của bàn máy ở hành trình thuận, thường Vthmin = 46(m/ph).

Như vậy phạm vi điều chỉnh tốc độ nằm trong khoảng D = (12,530)/1

* Đặc tính phụ tải của truyền động chính:

Thông thường, để đảm bảo cho công suất đặt là nhỏ nhất cho động cơ truyền động(thường là động cơ một chiều) thì hệ truyền động thường được điều khiển theo haivùng điều chỉnh, ta có đặc tính của đồ thị phụ tải như sau:

Hình 1.3 Đặc tính của phụ tải máy bào giường

*Vùng I: Là vùng thay đổi điện áp phần ứng trong dải điều chỉnh D = (56)/1 vớimômen trên trục động cơ không đổi ứng với tốc độ bàn máy thay đổi từ Vmin = (46)m/ph đến Vgh = (2025) m/ph Khi đó lực kéo bàn máy là không đổi và công suất kéo

Pc tăng dần lên

*Vùng II: Là vùng điều chỉnh bằng cách giảm từ thông động cơ trong phạm vi

D = (45)/1 khi thay đổi tốc độ từ Vgh đến Vmax = (75120) m/ph Khi đó công suấtkéo PC gần như không đổi còn lực kéo thì giảm dần

Tuy nhiên, việc thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi từ thông sẽ làm giảm năng suất củamáy vì thời gian quá trình quá độ tăng do hằng số thời gian mạch kích từ lớn (tức doquán tính của cuộn kích từ lớn) Vì vậy thực tế người ta mở rộng phạm vi điều chỉnhđiện áp và giảm phạm vi điều chỉnh từ thông, hoặc điều chỉnh tốc độ động cơ trong cảdải bằng cách thay đổi điện áp phần ứng, trong trường hợp này thì công suất động cơphải tăng Vmax/Vgh

Độ ổn định tĩnh: Ở chế độ làm việc xác lập, độ ổn định tốc độ không được vượtquá 5% (s  5%) khi phụ tải thay đổi từ 0 đến giá trị định mức

Ở quá trình quá độ hay quá trình khởi động và hãm yêu cầu xảy ra êm, tránh vađập trong bộ truyền động với độ tác động cực đại

Đối với những máy bào giường cỡ nhỏ (Lb< 3m; FK = 3050KN) thì D = (34)/1với hệ thống truyền động chính thường là động cơ không đồng bộ - khớp ly hợp điệntừ; động cơ không đồng bộ roto dây quấn hoặc động cơ điện một chiều kích từ độc lập

D = (68)/1 với hệ thống truyền động là hệ F - Đ (máy phát điện một chiều cấp điệncho động cơ một chiều) Đối với máy cỡ nặng (Lb>5 m; FK>70 KN) thì D = (825)/1,

hệ truyền động là F-Đ có bộ khuếch đại trung gian hoặc hệ truyền động T-Đ là hệchỉnh lưu cấp điện cho động cơ một chiều và điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnhgóc mở của thyristor

2.Truyền động ăn dao

Truyền động ăn dao cũng làm việc có tính chất chu kỳ, trong mỗi hành trình képlàm việc một lần thời gian truyền động ăn dao được thực hiện từ thời điểm đảo chiều

từ hành trình thuận sang hành trình ngược và kết thúc trước khi dao cắt bắt đầu vào chitiết

Phạm vi điều chỉnh lượng ăn dao là D = (100200)/1 với lượng ăn dao cực đại cóthể đạt tới (80100) mm/1 hành trình kép

Cơ cấu ăn dao yêu cầu làm việc với tần số lớn, có thể đạt 1000 lần/giờ Hệ thống dichuyển đầu dao cần phải đảm bảo theo hai chiều ở cả chế độ di chuyển làm việc và dichuyển nhanh Truyền động ăn dao có thể thực hiện bằng nhiều hệ thống như: cơ khí,điện khí, thủy lực, khí nén…, thông thường sử dụng rộng rãi hệ thống điện cơ, đó làđộng cơ điện và hệ thống truyền động trục vít - êcu hoặc bánh

răng - thanh răng

Lượng ăn dao trong một hành trình kép khi truyền động bằng hệ trục vít - êcu đượctính như sau: s = tv.t T

Và đối với hệ bánh răng - thanh răng là: s = tv.Z.t T

*Trong đó : tv; tv là vận tốc góc của trục vít; bánh răng (rad/s);

Z là số bánh răng;

t là bước răng của trục vít hoặc thanh răng (mm);

T là thời gian làm việc của trục vít hoặc thanh răng (s)

Từ hai biểu thức trên, ta có thể điều chỉnh lượng ăn dao s bằng cách thay đổi thờigian sử dụng nguyên tắc hành trình (sử dụng công tắc hành trình) hoặc nguyên tắc thờigian (sử dụng rơle thời gian) Các nguyên tắc này đơn giản nhưng năng suất máythường bị hạn chế, lý do là lượng ăn dao lớn thì thời gian làm việc phải dài, nghĩa làthời gian đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngược phải dài và trong nhiềutrường hợp thì điều này không cho phép Để thay đổi tốc độ trục làm việc, ta có thểdùng nguyên tắc tốc độ, điều chỉnh tốc độ bản thân động cơ hoặc dùng hộp tốc độnhiều cấp Nguyên tắc này phức tạp hơn nguyên tắc trên nhưng có thể giữ được thờigian làm việc của truyền động như nhau với các lượng ăn dao khác nhau

từ động cơ xoay chiều.

6 Quạt gió

Động cơ quạt gió là động cơ xoay chiều đảm bảo cho hoạt động của máy làm việcvới nhiệt độ cho phép

Nói chung, máy bào giường có công nghệ phức tạp, truyền động chính yêu cầu phải

có độ chính xác khá cao và có nhiều truyền động phụ Các truyền động bàn và truyềnđộng ăn dao có thể được điều khiển ở chế độ hiệu chỉnh hoặc tự động với trang thiết bịhợp lý, hiện đại Nếu điều khiển chính xác, đáp ứng được các yêu cầu về truyền độngthì máy bào giường có thể gia công ở chế độ tinh với độ chính xác cao

1 Tập hợp số liệu ban đầu

Gb + Gct

(N)

Lức kéomax

Fk(N)

Côngsuấtđầu trục

Pth (KW)

Công suấttính toán

Để kiểm nghiệm động cơ đã chọn ta tiến hành như sau :

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

176, 2

87,62

đt đm

M k

dtth

dm

M

A k  

- Công suất động cơ trong hành trình ngược khi dùng phương pháp điều chỉnh điện

áp ở cả dải tốc độ:

PDng=P0th*

40

3, 74 * 7, 4820

ng th

dtng

M

k dm   (A)

- Dòng điện quá độ: Iqđ=2*Idm=2*165=330 (A)

- Xác định các khoảng thời gian làm việc:

- Thời gian quá độ :

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

 Mc , Ic: momen, dòng điện phụ tải của động cơ

Từ đó ta xác định được các khoảng thời gian:

14,6

*10 0,3( )(330 87,6) * 2

Với: ω1= ω0=10,ω2= ωth=33, 33 ; I

c= 160,9(A) 10

14,6

* 66,67 1,87( )(330 69) * 2

Vậy : L5= 11,4 (m)

Vậy ta có:

5 5

11, 4

0,57( ) 34, 2( )20

i i i

- Điều kiện kiểm nghiệm :

M dm≥M lvm

λ

Với λ=(2÷4) là hệ số quá tải động cơ

Momen cực đại của động cơ : Mlvmax=kφdm∗ Iqd; Mdm= kφdm∗ Iudm

Do Iqd=2Idm nên Mlvmax=2Mdm

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

kW

Uđm,(v)

Iđm,A

n đm, (V/ph)

Chương 3: THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG

Để thiết kế hệ truyền động cho một đối tượng ta phải căn cứ vào đặc điểm côngnghệ của nó, căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng mà ta đưa ra phương án hơp lý Với mỗiđối tượng có thể có nhiều phương án truyền động khác nhau, mỗi phương án đều có ưunhược điểm của nó Nói chung phương án đưa ra phải đảm bảo phần lớn các yêu cầucủa đối tượng như chỉ tiêu kỹ thuật, chỉ tiêu kinh tế, tính thẩm mỹ,.… trong đó chỉ tiêu

kỹ thuật phải đặt lên hàng đầu Thông thường phương án đảm bảo tốt các chỉ tiêu kỹthuật thì tốn kém hơn về mặt kinh tế và ngược lại Do vậy tùy thuộc vào chất lượng và

độ chính xác của sản phẩm mà ta nên chọn phương án hợp lý nhất Để làm được việc

đó, ta cần đưa ra nhiều phương án khác nhau và sau đó phân tích ưu nhược điểm củatừng phương án trên tất cả các phương diện và rút ra phương án cuối cùng là đảm bảo

về mặt kỹ thuật với phí thấp nhất có thể

Việc lựa chọn phương án truyền động có ý nghĩa rất quan trọng, nó liên quan đếnchất lượng sản phẩm cũng như hiệu quả kinh tế của sản suất

1 Giới thiệu động cơ một chiều

Việc lựa chọn động cơ một cách hợp lý là rất quan trọng trong việc thiết kế hệtruyền động Động cơ lựa chọn phải đảm bảo các điều kiện công nghệ yêu cầu, đồngthời phải thõa mãn các yếu tố như dễ điều khiển, tổn hao ít, vận hành tin cậy, giá thành

hạ, dễ sữa chữa, lắp đặt, bảo dưỡng, dễ thay thế, chi phí hàng năm thấp

Trong nền sản suất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được được sử dụng rộng rãi dođộng cơ một chiều có nhiều ưu điểm như khả năng điều chỉnh tốc độ rất tốt bằng cácthiết bị không quá phức tạp, khả năng mở máy dễ dàng và đặc biệt là khả năng chịuquá tải lớn Chính vì vây mà động cơ một chiều được sử dụng nhiều trong các ngànhcông nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ như cắt gọt kim loại, cán thép, hầm

mỏ, giao thông vận tải Tuy nhiên động cơ một chiều vẫn có những nhược điểm của nó

so với máy xoay chiều như: giá thành cao hơn, chế tạo và bảo quản cổ góp điện khó khăn, phức tạp do động cơ một chiều dễ phát sinh tia lửa điện, kích thước và trọnglượng nặng hơn so với động cơ không đồng bộ ở cùng cấp công suất, làm việc kém tincậy hơn, khó sữa chữa và bảo dưỡng

Động cơ điện có 4 loại là : kích từ độc lập, kích từ song song, kích từ nối tiếp vàkích từ hỗn hợp Động cơ một chiều kích từ nối tiếp, song song, hỗn hợp thường ítdùng để điều chỉnh tốc độ, mặt khác đặc tính cơ của các động cơ loại này không tốtbằng động cơ kích từ độc lập Vì vậy mà khi công suất động cơ lớn chủ yếu người tadùng động cơ một chiều kích từ độc lập để dễ dàng điều chỉnh tốc độ và kinh tế hơn

u f 2

Hình 2.2 Đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc lập

Ta thấy rằng đặc tính cơ của động cơ điện một chiều là tuyến tính nên dễ dàng điềukhiển tốc độ, để điều khiển tốc độ ta có thể điều chỉnh điện áp nguồn cấp cho phần ứng

U, từ thông hay dòng kích từ It và điện trở phần ứng Về việc đảo chiều động cơ ta

có thể đảo chiều dòng phần ứng Iư hoặc đảo chiều dòng kích từ If

Về phương diện điều chỉnh tốc độ thì động cơ một chiều có nhiều ưu việt hơn cácloại động cơ khác, không những thế động cơ một chiều có cấu trúc mạch động lực và

sơ đồ mạch điều khiển đơn giản hơn, đồng thời lại đạt được chất lượng điều chỉnh cao

do đặc tính cơ điều chỉnh là tuyến tính, dải điều chỉnh tốc độ rộng Đặc biệt động cơmột chiều có khả năng tự động hóa điều chỉnh cao thích hợp cho việc sử dụng để kéomáy sản suất cần ổn định tốc độ lớn

Với máy bào giường thì việc giữ ổn định tốc độ bàn máy là điều quan trọng đầu tiên

để đảm bảo chất lượng của chi tiết gia công, do đó nhóm xin đề xuất chọn động cơ mộtchiều kích từ độc lập để truyền động cho bàn máy của máy bào giường

2 Lựa chọn phương pháp đảo chiều cho đông cơ

2.1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phần ứng

Khi điều chỉnh mạch phần ứng thì điện áp U = Uđm và từ thông  hay dòng kích từ

Ikt = Iktđm được giữ không đổi và ta chỉ điều chỉnh Rf trong mạch phần ứng Khi điềuchỉnh điện trở phần ứng thì tốc độ không tải lý tưởng là không đổi 0

U K

ođm

Mđm

∆

R f3

R f2

R f1 TN

 

Hình 2.3 Đặc tính cơ của động cơ một chiều khi thay đổi điện trở phần ứng Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phần ứng có một số đặcđiểm sau:

-Điện trở mạch phần ứng càng tăng độ dốc đặc tính càng lớn và tốc độ càng giảm,phương pháp này chỉ điều chỉnh tốc độ dưới tốc độ định mức do chỉ có thể tăng điệntrở phần ứng

-Tổn hao công suất của hệ lớn do nhiệt phát sinh trên điện trở khi điều chỉnh

-Dải điều chỉnh phụ thuộc vào trị số mô men tải, tải càng lớn thì dải điều chỉnh cànglớn

-Điều chỉnh theo phương pháp này thường chỉ điều chỉnh theo cấp bằng cách đóngcắt các cấp điện trở phụ dùng tiếp điểm congtactor

2.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông

Để điều chỉnh từ thông ta thay đổi dòng điện kích từ trong mạch phần cảm It , giữnguyên điện áp cấp cho mạch phần ứng U = Uđm = const và điện trở phần ứng Rư =const Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy khi thay đổi từ thông  thì tốc độ không tải

và độ cứng đều thay đổi

(K ) R



 

= var Khi giảm từ thông  thì tốc độ không tải 0 tăng nhưng độ cứng  lại giảm và tađược họ đặc tính cơ thể hiện trên hình 2.4

Hình 2.4 Đặc tính cơ của động cơ một chiều khi thay đổi từ thông mạch kích từ

Nhưng do cấu trúc của máy một chiều mà ta chỉ có thể điểu chỉnh giảm từ thông,tuy nhiên khi từ thông giảm nhỏ quá thì tốc độ động cơ tăng quá lớn và vượt quá giớihạn cho phép hoặc làm điều kiện chuyển mạch xấu đi do dòng phần ứng tăng cao Đểchuyển mạch xảy ra bình thường thì cần giảm dòng phần ứng và như vậy sẽ làm chomômen cho phép trên trục động cơ giảm đi rất nhanh, dẫn đến động cơ bị quá tải Khiđiều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông sẽ có họ đặc tính và một số đặc điểmsau:

-Phương pháp này chỉ điều chỉnh chỉ có thể giảm từ thông, chỉ có thể tăng tốc độđộng cơ với dải điều chỉnh trơn trong khoảng D = 3:1

-Độ cứng của đặc tính cơ giảm khi từ thông giảm, các đặc tính cơ cắt nhau nên thực

tế phương pháp này chỉ sử dụng ở vùng tải không quá lớn so vởi định mức

-Phương pháp này rất kinh tế vì việc điều chỉnh thực hiện ở mạch kích từ nhỏ nêntổn thất công suất khi điều chỉnh bé

-Nhược điểm chỉnh của việc điều chỉnh từ thông là hằng số thời gian của cuộn kích

từ Tk lớn, đặc tính từ hóa phi tuyến mạnh và phạm vi điều chỉnh tốc độ hẹp

-Chịu tác động nhiều của nhiễu phụ tải, ngoài ra từ dư của động cơ có ảnh hưởngxấu đến các hệ truyền động có đảo chiều bằng kích từ

2.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng

Để thực hiện việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng đặt lênđộng cơ ta phải giữ nguyên  ®m và điện trở phần ứng Rư = const

Hình 2.5 Sơ đồ điều khiển tốc độ bằng cách điều chỉnh điện áp phần ứng

E

Khi điện áp thay đổi thì tốc độ không tải lý tưởng 0

U K

 

 thay đổi và độ cứng không đổi, do đó ta được họ đặc tính cơ song song với nhau như hình vẽ

Hình 2.6 Đặc tính cơ của động cơ một chiều khi thay đổi điện áp

Đặc điểm của phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng là :

-Điện áp U càng giảm thì tốc độ càng nhỏ và chỉ có thể điều chỉnh tốc độ dưới tốc độđịnh mức

-Độ sụt tốc trên toàn dải điều chỉnh ứng với một mômen là như nhau Độ sụt tốc lớnnhất tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh, do vậy sai số tốc độ tương đối (sai sốtĩnh) không vượt quá sai số cho phép thì hệ làm việc ổn định trong toàn dải điều chỉnh -Dải điều chỉnh tốc độ phương pháp này tương đối lớn D  10/ 1

-Nhược điểm của việc điều khiển điện áp là dùng bộ biến đổi khá phức tạp

*Tiểu kết: Qua 3 phương pháp điều khiển tốc độ trên ta thấy rằng việc điều khiển tốc

độ bằng phương pháp thay đổi điện áp phần ứng Uư có chất lượng điều chỉnh tốt nhất,trước hết nó có khả năng điều chỉnh triệt để trong bất kỳ vùng tải nào Đặc tính cơ của

nó mềm hơn đặc tính cơ tự nhiên và cứng hơn đặc tính cơ biến trở Vì vậy, phươngpháp này đảm bảo sai số tốc độ nhỏ, khả năng quá tải lớn, dải điều chỉnh rộng và tổnthất năng lượng không cao Mặt khác, vì phần tử điểu chỉnh đặt trong mạch điều khiểnnên độ tinh điều chỉnh cao, thao tác nhẹ nhàng và có khả năng cải thiện thành hệ tựđộng vòng kín để tăng chất lượng điều khiển

3 Giới thiệu bộ biến đổi cho động cơ

Để thay đổi điện áp phần ứng động cơ thì mạch lực phải cần một bộ biến đổi, bộbiến đổi (BĐ) có nhiệm vụ biến điện áp xoay chiều của lưới thành điện áp một chiều

và có thể điều chỉnh suất điện động Eb theo yêu cầu để cấp cho phần ứng động cơ Sơ

đồ cấu trúc hệ chỉnh lưu điều khiển điện áp như hình 2.7

EbUvar

UđkBB§

Hình 2.7 Cấu trúc của hệ điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều

Để thay đổi điện áp đặt lên động cơ ta điều chỉnh Uđk, phương trình đặc tính cơ của hệthống:

Eb : là sức điện động bộ biến đổi

Rb : là điện trở trong của bộ biến đổi

Ứng với một mômen tải nào đó, khi thay đổi điện áp phần ứng ta sẽ được những giá trịtốc độ khác nhau Để xác định dải điều chỉnh của hệ ta xác định giá trị tốc độ lớn nhất

và nhỏ nhất tại trị số mômen tải định mức

1 M

Với Km làhệ số quá tải về mômen

Trong suốt quá trình điều chỉnh điện áp thì từ thông kích từ được giữ không đổi do

đó mômen tải cho phép của hệ được giữ không đổi nên đảm bảo được yêu cầu trongquá trình gia công: Mccp = KΦđm.Iđm = Mđm

Để điều chỉnh điện áp phần ứng có nhiều hệ biến đổi như hệ khuếch đại từ, hệmáy phát - động cơ (F-Đ), hệ điều chỉnh xung áp, hệ chỉnh lưu - động cơ (T-Đ) nhưng

hệ chỉnh lưu một chiều nên chọn hệ truyền động tiristor-động cơ một chiều(T-Đ)

*.Hệ truyền động triristor - động cơ một chiều (T - Đ)

Hệ điều chỉnh T - Đ là hệ điều chỉnh điện áp gồm một bộ chỉnh lưu có điều khiển, đólài chỉnh lưu tiristor Bộ chỉnh lưu biến đổi điện áp xoay chiều lấy từ lưới thành điện

áp một chiều cấp cho động cơ và để điều chỉnh điện áp phần ứng nó sử dụng một bộđiểu khiển để điều khiển góc mở cho tiristors

Sơ đồ nguyên lý hệ T - Đ được chỉ trên hình 2.9

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý hệ điều chỉnh T-Đ

Hệ T-Đ có một số đặc điểm là: độ tác động nhanh, tin cậy; phạm vi điều chỉnh rộng;không gây ồn và dễ tự động, do các van có hệ số khuếch đại cao nên có thể thiết lập hệ

tự động vòng kín để mở rộng dải điều chỉnh nâng cao chất lượng điều chỉnh; hệ T-Đkinh tế hơn hệ F-Đ rất nhiều Tuy nhiên, hệ T-Đ cũng có những nhược điểm là: cácvan bán dẫn có tính phi tuyến, dạng điện áp chỉnh lưu có biên độ đập mạch cao gây tổnthất phụ trong máy điện và ở các hệ có công suất lớn còn làm ảnh hưởng đến dạngđiện áp lưới xoay chiều; ngoài ra khả năng linh hoạt chuyển đổi trạng thái làm việckhông cao, hệ đảo chiều phức tạp, hệ số quá tải về dòng và áp của các van kém Do cónhững ưu điểm nỗi trội nên hệ T-Đ hiện nay được sử dụng khá rộng rãi

4.Lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu

Tùy theo yêu cầu cụ thể của tải, yêu cầu chất lượng, tính kinh tế mà ta cần lựa chọn

sơ đồ chỉnh lưu cho phù hợp Một số chỉnh lưu thông dụng hiện nay là: chỉnh lưu cầu

1 pha, chỉnh lưu tia 3 pha, chỉnh lưu cầu không đối xứng, chỉnh lưu cầu 3 pha khôngđối xứng, chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng

Với máy bào giường có thông số như trên thì lực kéo Fk là khá lớn nên công suất động

cơ một chiều phải lớn, vì vậy mà ta không thể chọn chỉnh lưu cầu một pha được

4.1 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển

varU

T1

T3

Đồ thị dạng sóng :

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý và đồ thị dạng sóng của mạch chỉnh lưu tia

ba pha có điều khiển

-Giá trị trung bình của điện áp tải :

63td.tsin.U.2

-Giá trị điện áp điện áp ngược đặt lên Tiristor :

d BA

U.23,12

SS

Cuộn dây thứ cấp máy biến áp phải đấu sao, với bốn đầu dây nối ra ngoài và dây trungtính phải lớn gấp đôi dây pha

Ud

t

U

4.2 Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng.

Sơ đồ nguyên lí :

Đồ thị dạng sóng :

Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý và đồ thị dạng sóng của mạch chỉnh lưu cầu

ba pha điều khiển đối xứng

-Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu :

6

2 2

Id

T4

cT2

t

UN max  2 3.U2  6.U2

-Công suất máy biến áp :

SBA S1 BA S2 BA 1,05.Ud.Id

 Nhận xét :

Hiệu suất sử dụng máy biến áp của chỉnh lưu này cao

Điện áp chỉnh lưu có số lần đập mạch trong một chu kì gấp đôi số lần đập mạch củachỉnh lưu tia ba pha Cụ thể, có n = 6 lần đập mạch trong một chu kì Dòng điện trongcác Tiristor có dạng chữ nhật nhưng dòng điện qua thứ cấp máy biến áp hoàn toàn đốixứng và không có thành phần một chiều nên ít làm lõi thép bị phát nóng

5 Lựa chọn phương án đảo chiều động cơ

Để đáp ứng yêu cầu đảo chiều quay của bàn máy thì hệ Chỉnh lưu - động cơ cầnphải có yêu cầu về đảo chiều Muốn đảo chiều động cơ một chiều có 3 phương pháplà: đảo chiều dòng điện kích từ It , đảo chiều dòng phần ứng Iư bằng tiếp điểm và đảochiều dòng phần ứng bằng bộ chỉnh lưu kép đấu song song ngược

Đảo chiều dòng kích từ tuy đơn giản về mặt thiết bị, giá thành hạ nhưng do quán tínhđiện từ của mạch kích từ lớn (có nhiều vòng dây), thời gian đảo chiều lớn nên khôngđáp ứng được máy yêu cầu đảo chiều nhanh, mặt khác sự biến thiên dòng kích từ làmxuất hiện sức điện động cảm ứng trong cuộn dây kích từ rất lớn và có thể cháy cuộnkích từ nên không dùng vào hệ truyền động chính máy bào dường

5.1 Phương án sử dụng các công tắc tơ đảo chiều.

Hình2.12 Sơ đồ sử dụng các công tắc tơ đảo chiều

Khi dùng cầu tiếp điểm thì kém bền vì hệ thống của ta khi làm việc thườngxuyên đảo chiều, mỗi lần đảo chiều dòng hồ quang một chiều sẽ làm mòn tiếp điểm.Mặt khác, khi đó vùng hãm tái sinh nhỏ, vùng hãm ngược lớn, gây giật và quá trìnhhãm ngược còn làm dòng phần ứng lớn

5.2 Phương án dùng hai BBD đấu song song ngược

Để đảo chiều có hai phương pháp điều khiển bộ chỉnh lưu kép là: phương pháp điềukhiển chung và phương pháp điều khiển riêng

TNNT

L

KTDC

2= 0 1= 0 (2) 30 (1) 60

90 uc2 uc1 120

150

1=180 2= 150

180

5.2.1.Phương pháp điều khiển chung

Cả 2 bộ phát xung cùng phát xung đến các BBĐ, trong đó một bộ làm việc ở chế

độ chỉnh lưu, bộ còn lại làm việc ở chế độ nghịch lưu chờ Khi sử dụng phương phápnày, sẽ có dòng điện không cân bằng chạy trong các BBĐ Để hạn chế dòng này ng-ười ta sử dụng các cuộn kháng cân bằng

a.Nguyên tắc :

Tại cùng một thời điểm cả hai bộ biến đổi đều nhận được xung điều khiển, nhưngchỉ có một bộ biến đổi làm việc cấp dòng cho tải còn bộ biến đổi kia làm việc ở chế độđợi Như vậy lúc nào hai bộ cũng đồng thời chạy do đó mà nó không còn thời gianchết trong quá trình đảo chiều dòng điện, vì vậy độ tác động là nhanh nhất Tuy nhiên

do hai bộ đều chạy nên sẽ có khẳ năng có dòng điện xuyên qua hai bộ gây ngắn mạchnguồn cho nên ta phải đưa thêm các cuộn kháng cân bằng để chống dòng ngắn mạchnày

-Bộ biến đổi I(BĐI) làm việc ở

I + II = 180 (Luật phối hợp điều khiển )

Từ luật phối hợp điều khiển ta thấy rằng khi I < 90  II = 180 - I > 90 do đó bộbiến đổi I(BBĐI) làm việc ở chế độ chỉnh lưu còn bộ biến đổi II(BBĐII) sẽ làm việc ởchế độ nghịch lưu

Vậy khi bộ I chạy ở chế độ chỉnh lưu thì bộ II bao giờ cũng chạy ở chế độ nghịchlưu nhưng không có dòng chảy, bộ nghịch lưu không chạy nên quá trình nghịch lưuchỉ chạy khi bắt đầu giảm dòng, giảm tốc độ, đảo chiều với tải sức điện động Ed nhưđộng cơ điện một chiều

*Ưu điểm của phương pháp điều khiển chung:

-Tốc độ đảo chiều rất nhanh cho phép đảo chiều với tần số cao Đ

*Nhược điểm :

- Khó đảm bảo luật điều khiển vì vậy dễ xẩy ra sự cố

- Cần phải có hai cuộn kháng cân bằng làm tăng kích thước của thiết bị, nếu cuộnkháng thiết kế không chính xác thì cũng sẽ gây ra sự cố trong quá trình làm việc nhưcháy van, cháy cuộn kháng

5.2.2 Phương pháp điều khiển riêng

Đặc điểm của phương pháp này là các bộ chỉnh lưu làm việc không đồng thời vớimỗi chiều của điện áp ra chỉ có một bộ chỉnh lưu được phát xung và chạy ở chế độchỉnh lưu, còn bộ kia nghỉ tức không được phát xung điều khiển Như vậy giữa hai bộbiến đổi không thể xuất hiện dòng cân bằng nên không cần có cuộn kháng Tuy nhiên,điều này dẫn đến khả năng có thể cả hai bộ có thể đồng thời hoạt động, vì vậy lâp tức

sẽ xuất hiện dòng ngắn mạch gây sự cố cho thiết bị Để đảo chiều xảy ra an toàn thìphải đảm bảo quy tắc phát xung chặt chẽ, cần có các cảm biến không dòng điện theodõi dòng phần ứng và phải có một mạch logic khống chế thời điểm phát xung, vì vậy

mà quá trình đảo chiều cần mất một khoảng thời gian chết để các van của bộ chỉnh lưukhóa chắc chắn để không còn dòng chảy trong động cơ id = 0

Vậy ta thấy phương pháp điều khiển riêng có tốc độ đảo chiều thấp hơn phươngpháp điều khiển chung, vì vậy khi không có yêu cầu về độ tác động nhanh hoặc tầnsuất đảo chiều thấp người ta thường dùng phương pháp điều khiển riêng

*Kết luận: Chiều điều Ưu điểm nổi bật của hệ T - Đ là tốc độ tác động nhanh cao,

không gây ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuyếch đại công suấtrất cao, điều đó rất thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnhnhiều vòng để nâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và các đặc tính động của hệthống

Nhược điểm chủ yếu là do các van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng điện áp chỉnhlưu ra có biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụ trong máy điện, và ở các truyềnđộng có công suất lớn còn làm xấu dạng điện áp của nguồn và lưới xoay chiều Hệ

số công suất của hệ nói chung là thấp Ngoài ra trong hệ truyền động van đảo chiềuđiều khiển chung có ưu điểm là không có khoảng thời gian trễ và tốc độ đảo chiềunhanh, cho phép đảo chiều với tần số cao

6 SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG

II TÍNH TOÁN THIẾT BỊ MẠCH ĐỘNG LỰC

*Các thông số cơ bản của động cơ bản của động cơ :

ĐC

CC K

-Dòng điện định mức ở cuộn dây phần ứng động cơ :

32000

191 0,76.220

uddm u

udm

2200,5.(1 ) 0,5.(1 0,76) 0,14

U

() -Điện cảm mạch phần ứng động cơ được xác định theo công thức Umanxki – Lindvit

dm u

a Điện áp ngược lớn nhất mà Tiristor phải chịu

KdtU = 1,7 là hệ số dự trữ điện áp, với KdtU = (1,6  2)

c Dòng điện làm việc của van

1 .191 110,3

Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh tản nhiệt và có đủ diện tính tản nhiệt,không có quạt gió đối lưu không khí, ứng với điều kiện này thì dòng điện định mứccủa van cần chọn là :

Idmv K I i lv 4.110,3 441, 2 (A)

Ta lấy Iđmv = 441,2 (A)

*Trong đó :

Ki - hệ số dự trữ dòng điện Với điều kiện làm việc của van ta đã chọn như trên thì

Ilv = (10  30 )%.Iđmv Do vậy ta chọn Ilv = 25%.Iđmv, suy ra Ki = 4

d Chọn Tiristor

Từ các thông số Unv, Iđmv đã xác định ở trên, để van bán dẫn làm việc an toàn, không

bị chọc thủng về nhiệt, nên ta chọn van có cánh tản nhiệt với đầy đủ diện tích tỏanhiệt Tra bảng phụ lục 2 [1], ta chọn 12 Tiristor loại DCR645PR44DS có các thông sốnhư sau :

-Sụt áp lớn nhất trên Tiristor ở trạng thái dẫn : Umax = 2 (V)

2 Tính chọn máy biến áp

Chọn kiểu máy biến áp là máy biến áp khô 3 pha, 3 trụ có sơ đồ đấu dây ∆/Υ, là mátbằng không khí tự nhiên Việc chọn sơ cấp đấu ∆ có tác dụng sẽ triệt tiêu được sóngđiều hòa bậc 3 nên dạng sóng điện áp sẽ sine hơn Dựa vào các thông số của tải và bộchỉnh lưu ta tính được các thông số cơ bản của máy biến áp

*Công suất biểu kiến của máy biến áp Sba

Sba = Ks.Pdmax (2.5)

Trong đó: - Ks là hệ số công suất của máy biến áp;với cầu 3 pha thì

Ks = 1,05

Pdmax = Uđm .Id =220 191 = 42020 (W) là công suất cực đại của tải

Thay vào (2.5) ta được: Sba = 1,05 42020 = 44121 (W) = 44,121 (KVA)

Vậy ta chọn công suất thiết kế của máy: Sba = 45 (KVA)

*Điện áp pha sơ cấp U1f

U1f = Ulưới = 380 (V) ; do sơ cấp được đấu ∆

*Điện áp pha thứ cấp U2f

Với Udo =

dm

U cos ; U2f = Uđm + 2∆Uv + ∆Uba + ∆Udn

Trong đó:

∆Uv = 2 V – là sụt áp trên mỗi tiristor

∆Uba – là sụt áp trên máy biến áp, chọn

k2 – là hệ số dòng hiệu dụng thứ cấp; với cầu 3 pha k2 = 2 / 3

*Dòng điện hiệu dụng sơ cấp I1

I1 = Kba.I2 =

2f 1f

KQ – là hệ số phụ thuộc vào phương thức làm mát, với máy biến áp khô thì

KQ = 56 , vậy chọn KQ = 6 ; m = 3 – là số trụ ; f = 50 Hz là tần số điện lưới Thay vào (2.6) ta được: QFe = 6

3

45.10 3.50 =104 (cm2)

biến áp là loại máy biến áp khô nên ta chọn tôn có bề dày δ = 0,35 mm và mật độ tựcảm trong trụ là BT = 1,3 T Sở dĩ ta chọn BT bé là do trong thứ cấp máy biến áp cóthành phần một chiều của chỉnh lưu nên mạch từ dễ bị bão hòa.

*Chiều cao cửa sổ mạch từ h

Hệ số hình dáng m = h/d tối ưu trong khoảng từ 23; chọn m = 3

Vậy chiều cao cửa sổ mạch từ là: h = m.d = 3 12 = 36(cm)

W1 =

1

Fe T

U 4,44.f.Q B (2-7)

380 4,44.50.104.10 1,3

*Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp

Với dây dẫn bằng đồng trong máy biến áp khô thì mât độ dòng điện cho phép nằmtrong khoảng (2  2,75) A/mm2 ;

*Tiết diện dây quấn thứ cấp S2

S

mm

   Mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp là:

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

-Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp w1

w11 =

g c 1

kc= 0,95 là hệ số ép chặt

h = 36 cm là chiều cao trụ

hg là khoảng cách từ gông đến cuộn sơ cấp; chọn sơ bộ hg = 1,5 cm

-Tính số lớp dây của cuộn sơ cấp và bố trí lại số vòng dây

-Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dày δ01= 0,1 cm

-Chọn khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp: a01 = 1 cm

-Đường kính trong của cuộn sơ cấp Dt1

Dt1 = dFe + 2.a01 = 12 + 2 1 = 14 (cm)

-Chọn bề dày cách điện giữa hai lớp cuộn sơ cấp là δ21 = 0,1 mm

-Bề dày cuộn sơ cấp Bd1

*Kết cấu dây quấn thứ cấp

-Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp

h

.k 2.d =

36 0,95

a01

hG

Hình2 14: Các kích thước của cuộn dây và khoảng cách cánh điện -Số lớp dây quấn của cuộn thứ cấp

ρ75 = 0,02133 (Ω.mm2/m) là điện trở suất của đồng ở 750

*Điện trở của cuộn thứ cấp ở 750

c

cp max

Với các bộ nguồn một chiều thì độ nhấp nhô của điện áp là chỉ tiêu quan trọng nhất

để đánh giá chất lượng Đối với bộ nguồn một chiều dùng chỉnh lưu có điều khiển thìđiện áp ra có tính chu kì Điện áp này có thể phân tích thành tổng của điện áp không đổi và các điện áp điều hòa tần số cao Chính vì vậy, sẽ xuất hiện thành phần xoaychiều chạy trong mạch gây ảnh hưởng không tốt cho thiết bị điện một chiều Để hạnchế ảnh hưởng của thành phần xoay chiều thì ta phải đưa vào mạch tải những bộ lọcthành phần xoay chiều, thông thường là dùng cuộn điện kháng để lọc thành phần xoaychiều

*Xác định góc mở cực tiểu và góc mở cực đại

Chọn góc mở cực tiểu min =100 Với góc mở min là góc mở dự trữ có thể bù được

sự suy giảm điện áp lưới

-Khi góc mở nhỏ nhất = min thì điện áp trên tải là lớn nhất :

Udmax = Udo.cosmin = Udđm ;

và Udmax tương ứng với tốc độ động cơ là lớn nhất : n = nmax = nđm

-Khi góc mở lớn nhất = max thì điện áp trên tải là nhỏ nhất :Udmin = Udo.cosmax ;

và Ud min tương ứng với tốc độ động cơ nhỏ nhất : n = nmin

2,34

3 6

+ Tốc độ góc định mức :

dm max dm



(Wb) -Mômen định mức :

Theo lí thuyết chuỗi Furier thì điện áp chu kì có thể khai triển thành tổng của điện

áp một chiều và các thành phần điện áp điều hòa có tần số khác nhau, công thức khaitriển như sau :

ao – điện áp của thành phần một chiều;

ak, bk – biên dộ điện áp của sóng điều hòa bậc k;

a Xác định điện cảm của cuộn kháng lọc

Từ những phân tích ở trên, ta nhận thấy rằng khi góc mở càng tăng thì biên độ củasóng hài càng lớn, nghĩa là độ đập mạch của điện áp và dòng điện sẽ tăng lên Chính

sự đập mạch đó sẽ làm xấu đi chế độ chuyển mạch của vành góp, đồng thời gây ra tổnhao phụ dưới dạng nhiệt trong động cơ Để hạn chế sự đập mạch này thì ta phải mắcnối tiếp với phần ứng của động cơ điện một cuộn kháng lọc đủ lớn để có IK  0,1.Iưđm Ngoài tác dụng hạn chế thành phần sóng hài bậc cao, thì cuộn kháng còn có tácdụng hạn chế vùng làm việc gián đoạn

Ta cần xác định giá trị điện kháng lọc ứng với khi  = max, vì lúc này trên tải cósóng hài bậc cao lớn nhất

Ta có phương trình cân bằng điện áp :

L



(H)

LBA – điện cảm của máy biến áp.

b Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc

Các thông số ban đầu :

Điện cảm yêu cầu của cuộn kháng lọc : LK = 2,36 (mH);

Dòng điện định mức chạy qua cuộn kháng : Im = Iưđm = 191 (A);

Biên độ dòng điện xoay chiều bậc 1:

4.1 Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn

Khi làm việc với dòng điện chạy qua van thì trên van có sụt áp, do vậy sẽ có tổn haocông suất trên van P, tổn hao này sinh ra nhiệt đốt nóng van bán dẫn Mặt khác vìvan bán dẫn chỉ được phép làm việc dưới nhiệt độ cho phép Tcp, nếu quá nhiệt độ chophép thì van bán dẫn sẽ bị phá hỏng Để van bán dẫn làm việc an toàn, không bị chọcthủng về nhiệt thì ta phải tính chọn và thiết kế hệ thống cánh tản nhiệt để làm mát vanbán dẫn

*Tổn thất công suất trên một Tiristor :

0,69 8.40

m

M

P S

K 



(m2) Trong đó :

P – tổn hao công suất trên van, (W);

KM – hệ số tỏa nhiệt bằng đối lưu và bức xạ, chọn KM = 8 (Wm2.0C);

 - độ chênh nhiệt độ so với môi trường Chọn nhiệt độ môi trường

Tmt = 40 0C Nhiệt độ làm việc cho phép của Tiristor là Tcp = 125 0C Chọn nhiệt

(Chọn theo trang tài liệu [2] )

Vậy tổng diện tích tản nhiệt của cánh là :

S = 12.2 b h1=12 2.10.8,5=2040 (cm2) = 0,204 (m2)

4.2 Bảo vệ quá điện áp cho van

Bảo vệ quá điện áp do quá trình đóng cắt Tiristor được thực hiện bằng cách mắc R,

C song song với Tiristor Khi có sự chuyển mạch, các điện tích tích tụ trong lớp bán

2.15 Hình dáng và kích thước cánh tản nhiệt của một van bán dẫn

a

b