KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾT HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU TRUYỀN ĐỘNG ĂN DAO MÁY DOA NGANG 2620 - Bao cao đồ án tốt nghiệp chuyên ngành tự động hóa BKHN (16)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾT HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU TRUYỀN ĐỘNG ĂN DAO MÁY DOA NGANG 2620 Trưởng môn : TS Trần Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn : Th.S Tạ Duy Hà Sinh viên thực : Vũ Tú Linh Lớp : TĐH 04 – K58 MSSV : 20132334 Hà nội, 6-2018 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: Khảo sát thiết kết hệ truyền động chiều truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo Th.S Tạ Duy Hà Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành đồ án em sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày 08 tháng 06 năm 2018 Sinh viên thực Vũ Tú Linh MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU iv iv LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TÌM HIỂU MÁY DOA NGANG 2620 1.1 Giới thiệu máy doa 1.1.1 Chức công dụng máy doa 1.1.2 Phân loại máy doa 2 1.1.3 Kết cấu máy doa 1.1.4 Đặc điểm công nghệ 1.2 Yêu cầu truyền động điện máy doa 1.2.1 Truyền động 1.2.2 Truyền động ăn dao 1.3 Thông số kĩ thuật 1.4 Các chế độ vận hành máy 1.5 Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao máy doa 2620A 1.5.1 Phạm vi điều chỉnh tốc độ 1.5.2 Độ trơn điều chỉnh tốc độ 1.5.3 Độ ổn định tốc độ làm việc 4 5 5 6 1.5.4 Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải 1.5.5 Yêu cầu hãm dừng xác 1.6 Sơ đồ truyền động máy doa ngang 2620A dùng hệ thống máy điện khuếch đại – động chiều 1.7 Lựa chọn động cho hệ truyền động ăn dao máy doa ngang 2620A 10 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 11 2.1 Cơ sở lý thuyết động điện chiều 11 2.1.1 Tổng quan động điện chiều 11 2.1.2 Khái quát điều khiển động điện chiều 12 2.2 Sơ phương pháp chỉnh lưu có điều khiển điện áp chiều 2.2.1 Các phương án chỉnh lưu 2.2.2 Lựa chọn phương án đảo chiều điện áp 2.3 Tính tốn lựa chọn thiết bị mạch lực 2.3.1 Sơ đồ mạch lực 19 19 25 26 26 2.3.2 Tính tốn giá trị động 28 2.3.2 Tính tốn van lực 2.3.3 Tính tốn máy biến áp lực 2.3.6 Tính tốn mạch bảo vệ 29 31 33 2.3.5 Tính điện trở hãm mạch điều khiển đóng ngắt động 35 2.3.6 Chọn thiết bị mạch điều khiển đóng ngắt động 37 2.4 Mô mạch phần mềm PSIM CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 3.1 Phương pháp phát xung 37 42 42 3.1.1 Chọn phương pháp phát xung 3.1.2 Một số yêu cầu mạch điều khiển 42 43 3.1.2 Sơ đồ tổng quát 44 3.2 Thiết kế lựa chọn mạch phát xung 3.2.1 Khối đồng phát xung cưa 46 46 3.2.2 Khối so sánh 3.2.3 Khối tạo xung chùm 3.2.4 Khâu trộn xung 3.2.5 Khối khuếch đại biến áp xung 3.2.6 Khâu tách xung 49 49 50 50 52 3.2.8 Sơ đồ mạch phát xung điều khiển 3.3 Kết mô mạch tạo xung phầm mềm PSIM 53 54 CHƯƠNG TỔNG HỢP MẠCH VÒNG DỊNG ĐIỆN VÀ TỐC ĐỘ 56 4.1 Xây dựng mơ hình động chiều 56 4.2 Tổng hợp mạch vòng dòng điện 57 4.2.1 Khái niệm mạch vòng điều chỉnh dòng điện 57 4.2.2 Tổng hợp mạch vòng dòng điện bỏ qua sức điện động mômen cản Mc động 58 4.3 Tổng hợp hệ mạch vòng tốc độ 59 4.3.1 Cấu trúc mạch vòng tốc độ 59 4.3.2 Cấu trúc điều chỉnh 59 4.4 Tính tốn mơ tả tốn học khâu 4.4.1 Hàm truyền phần ứng 4.4.2 Hàm truyền biến đổi 4.4.3 Hàm truyền phản hồi dòng điện 4.4.4 Hàm truyền phản hồi đổi tốc độ 4.4.5 Hàm truyền khâu học 60 60 60 61 62 62 4.4.6 Hàm truyền điều chỉnh tốc độ dòng điện 4.5 Mơ kết tính tốn Matlab-Simulink 4.5.1 Mạch vòng điều chỉnh dòng điện động chiều Simulink 4.5.2 Mạch vòng điều chỉnh tốc độ 62 63 63 64 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC 69 Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hình dạng bên ngồi máy doa ngang Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 Hình 2.1 Cấu tạo bên động điện chiều 11 Hình 2.2 Sơ đồ thay động chiều kích từ độc lập 12 Hình 2.3 Đặc tính điện động chiều kích từ độc lập 14 Hình 2.4 Đồ thị đặc tính động chiều thay đổi điện trở phần ứng 15 Hình 2.5 Đặc tính động điện chiều thay đổi từ thơng 16 Hình 2.6 Đường đặc tính động chiều thay đổi điện áp phần ứng 17 Hình 2.7 Phương pháp chỉnh lưu động điện chiều 19 Hình 2.8 Sơ đồ chỉnh lưu hình tia ba pha 20 Hình 2.9 Dạng điện áp đầu mạch chỉnh lưu xung điều khiển 21 Hình 2.10 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha 22 Hình 2.11 Dạng điện áp đầu xung điều khiển thyristor 24 Hình 2.12 Sở đồ chỉnh lưu cầu ba pha đảo chiều dùng điều khiển chung 26 Hình 2.14 Sơ đồ mạch lực 27 Hình 2.15 Bảo vệ q áp ngắt khơng tải máy biến áp lực 33 Hình 2.16 Mạch bảo vệ áp van Thyristor 35 Hình 2.17 Sơ đồ hãm động 35 Hình 2.18 Đường đặc tính động với điện trở hãm khác 36 Hình 2.19 Sơ đồ mạch lực mơ PSIM 38 Hình 2.20 Sơ đồ mạch chỉnh góc mở alpha mơ 38 Hình 2.21 Kết mơ trường hợp khơng có cuộn san 39 Hình 2.22 Kết mơ có cuộn san 40 Hình 2.23 Kết mơ dạng điện áp dịng điện đảo chiều 40 Hình 3.1 Phương pháp tạo xung điều khiển theo phương pháp khống chế pha đứng 42 Hình 3.2 Sơ đồ cấu trúc điều khiển 44 Hình 3.3 Mạch đồng mạch tạo xung cưa 46 Hình 3.4 Sơ đồ khâu so sánh 49 Danh mục hình vẽ Hình 3.5 Sơ đồ khối tạo xung dao động đa hài 49 Hình 3.6 Khối gộp xung 50 Hình 3.7 Khối khuếch đại xung biến áp xung 50 Hình 3.8 Khâu tách xung 52 Hình 3.9 Sơ đồ mạch điều khiển 53 Hình 3.10 Kết mơ dạng điện áp khâu mạch điều khiển 55 Hình 4.1 Sơ đồ cấu trúc điều khiển tốc độ động từ thơng khơng đổi 56 Hình 4.2 Các sơ đồ cấu trúc thu gọn: 57 Hình 4.3 Sơ đồ khối mạch vịng dịng điện 58 Hình 4.4 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng tốc độ với tham số 59 Hình 4.5 Sơ đồ mơ mạch vịng dịng điện 63 Hình 4.6 Dạng dịng điện phản hồi 64 Hình 4.7 Sơ đồ mơ mạch vịng tốc độ 64 Hình 4.8 Tín hiệu tốc độ 65 Hình Tín hiệu phản hồi dịng điện 65 Hình 4.10 Dạng điện áp đảo chiều tín hiệu đặt 66 Danh mục hình vẽ DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 1.1 Các thông số động 10 Bảng 2.1 Giá trị tham số mạch chỉnh lưu 20 Bảng 2.2 Bảng mô tả thời điểm mở khóa van 23 Bảng 2.3 Thông số van Thyristor 31 Danh mục từ viết tắt DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Đ Động ĐC Động BBĐ Bộ biến đổi STĐ Sức từ động T-Đ Thyristor – Động F-Đ Máy phát động KĐB Không đồng CK Cuộn kháng ĐT Đèn điện tử FT Phát tốc BT Biến trở BA Biến áp BAX Biến áp xung KĐMĐ Khuếch đại máy điện KĐTG Khuếch đại trung gian KĐTT Khuếch đại tht tốn Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Kinh tế nước ta ngày phát triển, yêu cầu giải phóng sức lao động, nâng cao suất lao động đặt hầu hết lĩnh vực sản xuất kinh tế quốc dân Để giải phóng sức lao động thơng qua tự động hóa đại cơng cụ, trang thiết bị cơng nghệ sản xuất có vai trị quan trọng Một nhóm máy móc sử dụng rộng rãi góp phần vào nâng cao suất lao động cho cơng nghiệp nhóm máy cắt gọt kim loại Nhóm máy thiết bị quan giúp tạo máy móc khác, nâng cao hiệu lao động lên nhiều lần Trong nhóm máy có lẽ khơng thể khơng kể đến nhóm máy doa Nắm bắt vai trò quan trọng thiết bị máy cắt này, em xin làm đề tài tìm hiểu máy cắt kim loại cụ thể máy doa ngang 2620 để nắm kiến thức nhóm máy hơn, tạo tiền đề để bọn em phát triển ý tưởng khác, phục vụ cho công việc sau Trong trình làm đồ án, kiến thức cịn hạn chế nên em khơng thể tránh khỏi thiếu sót cịn mắc phải Bởi vậy, em mong nhận bảo thầy cô bạn Nhân đây, em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội mơn Tự động hóa cơng nghiệp – Viện Điện tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Th.S Tạ Duy Hà quan tâm, nhiệt tình thầy trình em thực đồ án Nội dung đồ án gồm có chương lớn: Chương 1: Tìm hiểu máy doa 2620 Chương 2: Thiết kế mạch động lực Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển Chương 4: Tính tốn mạch vịng dịng điện mạch vịng tốc độ, mô Matlab-Simulink Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, Ngày 08 tháng 06 năm 2018 Sinh viên thực Vũ Tú Linh Chương Tính tốn thiết kết mạch điều khiển Hình 10 Kết mô dạng điện áp khâu mạch điều khiển Nhận xét: xung điều khiển tạo so với tính tốn lý thuyết 55 Chương Tổng hợp điều chỉnh hai mạch vòng CHƯƠNG TỔNG HỢP MẠCH VÒNG DÒNG ĐIỆN VÀ TỐC ĐỘ 4.1 Xây dựng mơ hình động chiều Chế độ độ động điện chiều kích từ độc lập Khi từ thơng kích từ khơng đổi, dịng điện kích từ khơng đổi, động kích thích nam châm vĩnh cửu từ thơng kích từ số: KΦ = const = Cu U(p) = R I(p) (1 + p Tư ) + Cu ω(p) (4.1) Cu I(p) − Mc (p) = J pω(p) (4.2) Cu -Eư(p) 1/Rư Uư(p) 1+p.Tư M Iư(p) Cu (p) Jp - Mc Hình 4.1 Sơ đồ cấu trúc điều khiển tốc độ động từ thông không đổi Sơ đồ cấu trúc động từ thông không đổi thể (hình 4.1.) Bằng phương pháp đại số sơ đồ cấu trúc ta có sơ đồ thu gọn (hình - 7), đặt: Kđ = 1/ Cu - hệ số khuếch đại động cơ; Tc = Rư Cu - số thời gian học.[2] (4.3) Theo [1] ta có: U(p)p Tc Mc (p) + Rư Cu I(p) = Tư Tc p + Tc p + 56 (4.4) Chương Tổng hợp điều chỉnh hai mạch vòng Uư(p) 𝑇ư 𝑇𝑐 𝑝2 (p) 𝐾đ + 𝑇𝑐 𝑝 + 𝑅ư (1 + 𝑇ư 𝑝) 𝐶𝑢2 𝑇ư 𝑇𝑐 𝑝2 + 𝑇𝑐 𝑝 + a) U 𝑇𝑐 Iđg 𝑅ư 𝑝 𝑇ư 𝑇𝑐 𝑝2 + 𝑇𝑐 𝑝 + Iư(p) 𝐾đ 𝑇ư 𝑇𝑐 𝑝2 + 𝑇𝑐 𝑝 + b) Hình 4.2 Các sơ đồ cấu trúc thu gọn: a) Theo tốc độ; b) Theo động 4.2 Tổng hợp mạch vòng dòng điện 4.2.1 Khái niệm mạch vòng điều chỉnh dòng điện Trong hệ thống truyền động tự động hệ chấp hành mạch vòng điều chỉnh dòng điện mạch vòng Chức mạch vòng dòng điện hệ thống truyền động chiều xoay chiều trực tiếp gián tiếp xác định mô men kéo động cơ, ngồi cịn có chức bảo vệ, điều chỉnh gia tốc… Mạch vòng dòng điện mạch vịng có đại lượng điều chỉnh dòng điện Mạch vòng dòng điện mạch vòng hệ tự động truyền động điện vì: − Nó trực tiếp gián tiếp xác định momen quay động − Có chức điều khiển gia tốc hệ − Có chức bảo vệ khống chế dòng khởi động 57 Chương Tổng hợp điều chỉnh hai mạch vòng 4.2.2 Tổng hợp mạch vòng dịng điện bỏ qua sức điện động mơmen cản M c động Sơ đồ khối mạch vịng điều chỉnh dịng điện hình sau Ri điều chỉnh dòng điện, BĐ biến đổi chiều, Si xenxơ dòng điện BĐ -E Uiđ (1 + p Tdk ) (1 + p Tvo) 𝑅𝑖 -Ui 𝐾𝑖 + 𝑝 𝑇𝑖 δ Ud δα 1⁄R + p Tư Iư Si Hình 4.3 Sơ đồ khối mạch vịng dịng điện Trong đó: Tđk, Tvo, Tư, Ti số thời gian mạch lọc, mạch điều khiển chỉnh lưu, chuyển mạch chỉnh lưu, phần ứng sensor dòng điện Rư: điện trở mạch phần ứng δ.Ud δα : hệ số khuếch đại chỉnh lưu Trong trình điều chỉnh tốc độ quay động ta coi ảnh hưởng sức điện động E khơng ảnh hưởng đến q trình điều chỉnh tốt độ quay thay đổi chậm ( hệ có mơmen qn tính lớn, số thời gian học Tc >> Tư – số thời gian điện từ mạch phần ứng) (tức coi E = E = 0) Hàm truyền mạch dòng điện (hàm truyền đối tượng điều chỉnh) sau theo [2]: 𝑆𝑜𝑖(𝑝) = 𝐾𝑐𝑙 𝐾𝑖 ⁄𝑅ư (1 + 𝑝 𝑇𝑓 )(1 + 𝑝 𝑇𝑑𝑘 )(1 + 𝑝 𝑇𝑣𝑜 )(1 + 𝑝 𝑇ư )(1 + 𝑝 𝑇𝑖 ) (4.5) Trong số thời gian TĐk, Tvo, Ti nhỏ so với số thời gian điện từ Tư Đặt Ts = TĐk + Tvo + Ti viết lại: 𝑆𝑜𝑖(𝑝) = 𝐾𝑐𝑙 𝐾𝑖 ⁄𝑅ư (1 + 𝑝 𝑇𝑠 )(1 + 𝑝 𝑇ư ) Trong Ts