II. Hóm động năng cho động cơ một chiều quay 1 Mạch động lực (sơ đồ nhất thứ)
b. Nguyờn lý hoạt động
1.1 Trang bị điện cho mỏy tiện
1.1.1. Cấu tạo mỏy tiện
Nhúm mỏy tiện rất đa dạng, gồm cỏc mỏy tiện đơn giản, mỏy tiện vạn năng,chuyờn dựng, mỏy tiện đứng…Trờn mỏy tiện cú thể thực hiện được nhiều cụng nghệ tiện khỏc nhau: tiện trụ ngoài, tiện trụ trong, tiờn mặt đầu, tiện cụn, tiện định hỡnh. Trờn mỏy tiện cũng cú thể thực hiện doa, khoan và tiện ren bằng cỏc dao cắt, dao doa, tarụ ren…Kớch thước gia cụng trờn mỏy tiện cú thể từ cỡ vài mili đến hàng chục một
Mụ đum: Trang bị điện Page 81
Dạng bờn ngoài của mỏy tiện như hỡnh 3.1. Trờn thõn mỏy 1 đặt ụ trước 2, trong đú cú trục chớnh quay chi tiết. Trờn gờ trượt đặt bàn dao 3 và ụ sau 4. Bàn dao thực hiện sự di chuyển dao cắt dọc và ngang so với chi tiết. Ở ụ sau đặt mũi chống tõm dựng để giữ chặt chi tiết dài trong quỏ trỡnh gia cụng, hoặc để giỏ mũi khoan, mũi doa khi khoan, doa chi tiết. Ở mỏy tiện, chuyển động quay chi tiết với tốc độ gúc ωct là chuyển động chớnh, chuyển động di chuyển của dao 2 là chuyển động ăn dao. Chuyển động ăn dao cú thể là ăn dao dọc, nếu dao di chuyển dọc chi tiết (tiện dọc) hoặc ăn dao ngang, nếu dao di chuyển ngang (hướng kớnh) chi tiết. Chuyển động phụ gồm cú xiết nới xà, trụ, di chuyển nhanh của dao, bơm nước, hỳt phụi.
Hỡnh 3.1. hỡnh dạng bờn ngũai mỏy tiện
1.1.2. Nguyờn lý vận hành mỏy tiện
Cỏc mỏy tiện đứng và mỏy tiện cỡ nặng cú một trong cỏc chế độ làm việc cơ bản là tiện mặt đầu. Để đạt được năng suất lớn nhất ứng với cỏc thụng số của chế độ cắt tối ưu, yờu cầu phải duy trỡ tốc độ cắt khụng đổi. Để đạt được điều đú, khi đường kớnh D của chi tiết giảm dần, cần phải điều chỉnh tốc độ gúc của chi tiết ωct theo luật hyperbol: ωct.D = const. Sau đõy ta xột một số sơ đồ điều khiển điển hỡnh.
Mụ đum: Trang bị điện Page 82
Hỡnh 3.2. cỏc sơ đồ điều khiển duy trỡ tốc độ cắt là hằng số. Đattric đường kớnh chi tiết gia cụng khi tiện mặt đầu là biến trở DD. Con trượt của nú liờn hệ với bàn dao qua bộ điều tốc P. Phạm vi di chuyển lớn nhất của con trượt sẽ tương ứng với đường kớnh lớn nhất của chi tiết gia cụng trờn mặt mỏy. Điện ỏp đặt lờn biến trở RD được lấy từ mỏy phỏt tốc FT1 tỉ lệ với tốc độ gúc của chi tiết, vỡ vậy UD~ ωct D. Điện ỏp đặt lờn biến trở RV là điện ỏp ổn định. Điện ỏp lấy ở con trượt của RV sẽ tỉ lệ với tốc độ cắt. Hỡnh 3.2. Cỏc sơ đồ điều khiển duy trỡ tốc độ cắt là hằng số (v = const)
Hiệu điện ỏp ở cỏc đầu con trượt của biến trở RV và RD là UV-UD được đặt vào rơle 3 vị trớ RTr2. Rơ le này sẽ điều khiển động cơ ĐX đặt tốc độ quay của động cơ chớnh ĐC. Khi khởi động, biến trở Rc ở vị trớ tương ứng với tốc độ gúc mõm cặp
nhỏ nhất, cũn UD = 0. Sau khi khởi động, động cơ chớnh (rơle KT hoặc KN tỏc động), do tiếp điểm RTr2(T) kớn nờn rơle RT tỏc động, động cơ ĐX quay theo chiều thuận ứng với sự tăng tốc của động cơ chớnh và điện ỏp mỏy phỏt tốc FT1. Khi điện ỏp UD=Uv, rơle RTr2 mất điện nờn RT ngắt nờn động cơ ĐX dừng được hóm động năng. Tốc độ của động cơ chớnh sẽ tương ứng với tốc độ cắt
Mụ đum: Trang bị điện Page 83
đặt trước và vị trớ bàn dao khi bắt đầu gia cụng. Khi gia cụng, bàn dao di chuyển tới tõm, con trượt của biến trở di chuyển về hướng giảm UD, do đú rơle RTr2, RT lại tỏc động; động cơ ĐX lại quay theo chiều tăng tốc độ động cơ trục chớnh, như vậy duy trỡ được điện ỏp UD~ωct.D là hằng số. Khi tốc độ gúc động cơ chớnh đạt giỏ trị lớn nhất, cụngtắc hành trỡnh 1BK tỏc động, động cơ ĐX dừng quay. Khi dừng mõm cặp, rơle RTr2 tỏc động tương ứng với tiếp điểm RTr2 (N) đúng và động cơ ĐX quay theo chiều giảm tốc độ động cơ chớnh, con trượt biến trở Rc được di chuyển về vị trớ ban đầu, cụng tắc hành trỡnh 2BK sẽ bị tỏc động dừng động cơ ĐX. Tốc độ cắt được duy trỡ khụng đổi với độ chớnh xỏc phụ thuộc độ chớnh xỏc chế tạo bộ phận liờn hệ giữa bàn dao và biến trở RD, mức độ tuyến tớnh của đặc tớnh biến trở RD và phỏt tốc, độ nhạy điểm khụng của rơle cực tớnh RTr2, và độ ổn định của cỏc thụng số của sơ đồ khi nhiệt độ và điện ỏp lưới
thay đổi.
Trờn hỡnh 3.2.b. là sơ đồ điều khiển tốc độ quay của động cơ ĐC theo hàm của đường kớnh chi tiết gia cụng theo nguyờn lý Ucđ ≈ Uph ≈ ωD. Điện ỏp chủ đạo Ucđ tỉ lệ với tốc độ cắt được đặt bằng biến trở RV. Điện ỏp phản hồi Uph ≈ ωD . Nếu hệ thống điều chỉnh cú bộ điều chỉnh PI thỡ luụn luụn cú:
Ucđ ≈ Uph ≈ ωD nghĩa là Vz = ωD
Trờn hỡnh 3.2.c là sơ đồ điều khiển duy trỡ tốc độ cắt là hằng số thực hiện bằng cỏc đattric đường kớnh và tốc độ kiểu khụng tiếp điểm. Điện ỏp phỏt ra của đattric X31 tỉ lệ với tốc độ dài Vz. Điện ỏp phản hồi lấy từ mỏy phỏt tốc FT, cuộn dõy kớch từ phỏt tốc được cấp từ đattric X32 qua cầu chỉnh lưuCL2 tỉ lệ với đường kớnh của chi tiết UCL2 = K1D; như vậy điện ỏp phỏt tốc UFT = K2ωD. Sơ đồ điều khiển đảm bảo Ucđ= Uph = K2 ωD và điều khiển ω.D = const Độ chớnh xỏc duy trỡ tốc độ cắt phụ thuộc vào những yếu tố: Đặc tớnh phi tuyến của đattric X32 và phỏt tốc, đường cong từ trễ của phỏt tốc. Để thực hiện phộp nhõn cỏc tớn hiệu tỉ lệ với ω và D, cú thể dựng bộ nhõn bằng điện tử thay cho mỏy phỏt tốc. Ưu điểm của nú là điều chỉnh trơn, độ tin cậy cao. Nhược điểm là khú chỉnh định mạch sao cho quỏ trỡnh quỏ độ tối ưu trong toàn bộ điều chỉnh. Một yờu cầu đặc biệt đối với mỏy tiện cỡ nặng và mỏy tiện đứng là duy trỡ lượng ăn dao khụng đổi. Điều đú cú thể thực hiện bằng sơ đồ 3.3. Điện ỏp chủ đạo của hệ thống truyền động ăn dao được lấy từ mỏy phỏt tốc FT1 nối cứng với trục động cơ truyền động chớnh ĐC. Khi đú UcdD = K 1ωD = K 2ωC và
ωD/ ωc= const. Chiết ỏp RD sẽ đặt lượng ăn dao
Mụ đum: Trang bị điện Page 84
1.1.3. Trang bị điện trong một số mỏy tiện
1. Sơ đồ điều khiển truyền động chớnh mỏy tiện nặng 1A660
Mỏy tiện năng 1A660 đươc dựng để gia cụng chi tiết bằng gang hoặc thộp cú trọng lượng 250N, đường kớnh chi tiết lớn nhất cú thể gia cụng trờn mỏy là 1,25m. Động cơ truyền động chớnh cú cụng suất 55kW. Tốc độ trục chớnh được điều chỉnh trong phạm vi 125/1 với cụng suất khụng đổi, trong đú phạm vi điều chỉnh tốc độ động cơ là 5/1 nhờ thay đổi từ thụng động cơ. Tốc độ trục chớnh ứng với 3 cấp của hộp tốc độ cú giỏ trị như sau:
cấp 1: ntc = 1,6 ữ 8 vũng / phỳt cấp 2: ntc = 8 ữ 40 vũng/ phỳt cấp 3: ntc = 40 ữ 200 vũng/ phỳt
Truyền động ăn dao được thực hiện từ động cơ truyền động chớnh. Lượng ăn dao được điều chỉnh trong phạm vi 0,064 ữ 26,08 mm/vg Truyền động chớnh được thực hiện từ hệ thống F-Đ. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cỏch thay đổi dũng điện kớch từ của động cơ, cũn sức điện động của mỏy phỏt giữ khụng đổi.
a/ Mạch động lực Động cơ Đ quay truyền động chớnh được cấp điện từ mỏy phỏt F. Động cơ sơ cấp quay mỏy phỏt F khụng thể hiện trờn sơ đồ. Kớch từ của động cơ Đ là cuộn CKĐ(2). Kớch từ của mỏy phỏt là cuộn CKF(9).Để động cơ Đ làm việc được cần ĐG(đl) = 1, nối điện ỏp mỏy phỏt với động cơ đồng thời K2 (đl) = 0, để giải phúng mạch hóm động năng. Cuộn kớch từ CKĐ(2) được cấp đủ điện để đảm bảo từ thụng ФĐ và cuộn kớch từ mỏy phỏt CKF(9) cú điện để tạo từ thụng ФF làm cho mỏy phỏt F tạo ra điện ỏp UF. Rơle RC(đl) bảo vệ quỏ dũng cú tiếp điểm là RC(27). Khi dũng điện qua động cơ lớn hơn giỏ trị cho phộp, RC(đl) = 1, → RC(9) = 0, → cắt điện mạch điều khiển ( dũng 27) Rơle RH(đl) và RCB(đl) cú giỏ trị tỏc động khỏc nhau. Gớa trị tỏc động của RCB bằng giỏ trị định mức của điện ỏp mỏy phỏt; cũn giỏ trị tỏc động của RH bằng 10% giỏ trị định mức của điện ỏp mỏy phỏt. RG1 và RD1 là hai cuộn dũng của rợle RG và RD. Hai cuộn ỏp tương ứng là RG2(9) và RD2(8). Hai cuộn dũng và ỏp nối ngược cực tớnh nhau. Bỡnh thường khi cuộn ỏp cú điện sẽ làm cho tiếp điểm của rơle tương ứng đúng lại. Nều dũng điện trong động cơ lớn hơn giỏ trị cho phộp thỡ cuộn dũng sẽ tạo ra lực đẩy lớn hơn lực hỳt của cuộn ỏp làm cho tiếp điểm của nú
mở ra. Cụ thể khi:
RG(9) = 1, → RG(8) = 1; nếu IĐ> Icf1 → Fđẩy RG1> FhỳtRG2 → RG(8) = 0;
RD(8) = 1, → RD(4) = 1, nếu IĐ> Icf2 → Fđẩy RD>Fhỳt RD2→ RD(4) = 0, b/ Mạch kớch từ động cơ
Mụ đum: Trang bị điện Page 85
Cuộn CKĐ(2) là cuộn kớch từ của động cơ Đ được cấp từ nguồn một chiều cựng nguồn với cuộn CKF(9) và là nguồn cấp cho mạch khống chế. Biến trở ĐKT(2) nối tiếp với cuộn CKĐ để thay đổi dũng điện chạy qua nú,làm thay đổi từ thụng ФĐ để thay đổi tốc độ động cơ trờn tốc độ cơ bản. Khi RKT(2) và Rđ(2) bị nối tắt thỡ dũng CKĐ bằng định mức. Rơle dũng RT(2) cú giỏ trị tỏc động bằng dũng định mức của CKĐ. Rơle dũng RTT(2) là rơle bảo vệ thiếu từ thụng ФĐ. Giỏ trị tỏc động của nú nhỏ thua dũng CKĐ nhỏ nhất để tạo ra tốc độ lớn nhất của động cơ.
c/Mạch kớch từ mỏy phỏt
Cuộn CKF(9) là cuộn kớch từ mỏy phỏt được cấp điện bởi cầu tiếp điểm T,N(6) và N,T(10). Khi T(6) = 1, và T(10) = 1, tương ứng với chiều quay thuận của động cơ. Khi N(6) = 1, và N(10) = 1, tương ứng với chiều quay ngược của động cơ. Điện trở Rf nối tiếp với cuộn CKF(9) nhằm giảm dũng qua nú, kết quả điện ỏp của mỏy phỏt giảm nhằm làm giảm dũng trong động cơ. d/Cỏc điều kiện làm việc của mỏy
1. Phải đủ dũng kớch từ cho động cơ → RTT(1) = 1,
2. Phải đủ dũng bụi trơn → DBT(36) = 1, → K4(36) = 1, → K4(29) = 1, 3. Cỏc bỏnh răng đó ăn khớp: 1KBR(39) = 1, 2KBR(39) = 1,
3KBR(39) = 1, 4KBR(39) = 1, → 4RLĐ(39) = 1, → 4RLĐ(29) = 1, 4. Trị số tốc độ đó được chọn → TĐ(29) = 1,
Mụ đum: Trang bị điện Page 86
5. Chiều quay đó được chọn: chọn động cơ quay thuận → CTC1(37) = 1, 1RLĐ(37) = 1, → 1RLĐ(17) = 1 và 1RLĐ(19) = 1; chọn quay ngược → CTC2(38) = 1, 2RLĐ(38) = 1, 2RLĐ(18) = 1 và 2RLĐ(20) = 1, e/ Khởi động (khởi động thuận)
Cỏc điều kiện làm việc đó đủ. Chiều quay đó được chọn.
Ấn nỳt M1(22) → LĐT(22) = 1, → LĐT(17) = 1, + LĐT(22,23) = 1, + LĐT(29) = 1, → K1(29) = 1, K1(30) = 1, + K1(34) = 1, + K1(17) = 1, → T(17) = 1, → T(16) = 1, + T(20) = 0, + T((30) = 1, → ĐG(31) = 1, → ĐG(32) = 1, → K2(32) = 1, → K2(30) = 1, nối với K1(30) tạo ra mạch duy trỡ cho K1(29). Kết quả khi ấn nỳt M1, cỏc phần tử sau đõy cú điện: K1, T, ĐG và K2.
Mụ đum: Trang bị điện Page 87
Trờn mạch động lực, ĐG(đl) = 1, nối F với Đ; K2(đl) = 1, giải phúng mạch hóm động năng.
K2(1) = 1, → Rđ(2) bị nối tắt; ĐG(3) = 1, → ĐKT(2) bị nối tắt; → ICKĐ = đm → ФĐ = đm.
K2(8) = 1, + T(6) = 1, + T(10) = 1, → RG2(9) = 1, → RG(8) = 1, → Rf bị nối tắt nờn ICKF = đm → UF nhanh chúng tăng đến giỏ trị định mức. Động cơ khởi động cưỡng bức làm cho tốc độ tăng nhanh nhưng dũng điện cú thể vượt quỏ giỏ trị cho phộp.
Nếu IĐ>Icf1→ FđRG1>FhRG2→ RG(8)= 0, Rf+CKF → ICKF↓ → UF↓ → IĐ↓
Khi IĐ<Icf1→ FđRG1<FhRG2→ RG(8)= 1, Rf = 0, → ICKF ↑ → UF↑ → IĐ↑
Nếu IĐ vẫn cũn lớn hơn giỏ trị cho phộp thỡ quỏ trỡnh trờn được lặp lại nghĩa là dũng điện trong động cơ khụng thể vượt qua giỏ trị cho phộp và được gọi là hạn chế dũng theo nguyờn tắc rung. Mặc dầu cú sự thay đổi dũng điện trong động cơ nhưng tốc độ động cơ
vẫn cứ tăng do quỏn tớnh. Khi tốc độ tăng thỡ dũng điện trong động cơ giảm dần; đến lỳc IĐ<Icf1 thỡ quỏ trỡnh rung chấm dứt. Khi điện ỏp mỏy phỏt đạt giỏ trị định mức (ổn định) thỡ rơle RCB(đl) = 1,
→ RCB(34) = 1, → K3(34) = 1, → K3(20) = 1, + K3(3) = 0, ĐKT + CKĐ → ICKĐ ↓ → ФĐ ↓ → ωĐ ↑ . Dịch ĐKT qua phải, động cơ tăng tốc; dịch ĐKT qua trỏi, động cơ giảm tốc.
Khởi động ngược bằng cỏch ấn M2 – (người đọc tự nghiờn cứu). f/ Hóm mỏy khi động cơ đang quay thuận
Cỏc phần tử K1, T, ĐG, K2, K3, RCB, RH cú điện khi động cơ đang quay thuận. Muốn dừng, ấn nỳt dừng D(27) → K1(29) = 0, K1(34) = 0, nhưng K3(34) = 1, do RT(35) = 1, và K1(17) = 0, nhưng T(17) = 1, do K3(20) = 1; K1(8) = 1, → RD2 = 1, → RD(4) = 1, + K1(4) = 1, nờn ĐKT(2) bị nối tắt → ICKĐ tăng về giỏ trị định mức → động cơ hóm tỏi sinh giảm tốc về giỏ trị cơ bản. Trong quỏ trỡnh hóm này, nếu IĐ< Icf2 thỡ rơle RD thực hiện việc hạn chế dũng theo nguyờn tắc rung tương tự như RG.Khi dũng điện trong cuộn kớch từ ICKĐ = đm thỡ rơle RT(2) = 1, →
RT(35) = 0, → K3(34) = 0, → K3(20) = 0, → T(17) = 0, → T(6) = 0, + T(10) = 0, → ICKF = 0, → UF giảm về Udư → động cơ hóm tỏi sinh giảm tốc. Khi UF ≤ Udư → RH(đl) = 0, → RH(29) = 0, + T(30) = 0, → ĐG(31) = 0, → ĐG(32) = 0, + RH(33) = 0, → K2(32) = 0. Trờn mạch động lực ĐG(đl) = 0, K2(đl) = 1, → động cơ hóm tỏi sinh giảm tốc về khụng. Hóm mỏy khi động cơ đang quay ngược -(người đọc tự nghiờn cứu).
g/ Thử mỏy
Cỏc điều kiện làm việc đó đủ, chiều quay đó được chọn; giả sử chọn chiều quay thuận. Ấn TT(18) hoặc TN(19) → T(17) = 1, → T(30) = 1, ĐG(31) = 1, → ĐG(32) = 1, → K2(32) = 1. Kết quả ta cú T, ĐG, K2 cú điện.
Mụ đum: Trang bị điện Page 88
Việc khởi động diễn ra tương tự như đó mụ tả như khi ấn nỳt M1 nhưng khụng cú duy trỡ (do khụng cú K1). Dũng ICKĐ= đm → RT(2) = 1, → RT(35) = 1 nờn K3 khụng thể cú điện → ĐKT luụn luụn bị nối tắt → động cơ chỉ tăng tốc đến tốc độ cơ bản. Khi thả nỳt ấn, động cơ thực hiện việc hóm tỏi sinh do giảm điện ỏp mỏy
phỏt và hóm động năng. Thử ngược - (người đọc tự nghiờn cứu). h/ Điều khiển tốc độ từ xa
Sử dụng động cơ xec vụ (servomotor) Đ1(12) để quay biến trở ĐKT(2). Muốn tăng tốc, ấn M1(22) hoặc M2(25) → LĐT(22) = 1, hoặc LĐN(25) = 1, → LĐT(22,23) = 1, hoặc LĐN(23,24) = 1, → KT(26) = 1, KT(11) = 1 và KT(13) = 1, → Đ1(12) = 1, → quay ĐKT về phớa phải để tăng tốc động cơ và 1KX(26) là cụng tắc giới hạn hành trỡnh của ĐKT ở bờn phải.
Muốn giảm tốc, ấn M3(27) → KN(27) = 1, → KN(11) = 1, + KN(13) = 1, Đ1(12) = 1, quay ĐKT(2) về phớa trỏi làm giảm tốc động cơ và 2KX(27) là cụng tắc giới hạn hành trỡnh của ĐKT ở bờn trỏi.
j/ Mạch tớn hiệu
Đốn ĐH1(14) sỏng bỏo hiệu đủ dầu bụi trơn. Đốn ĐH2(15) sỏng bỏo hiệu thiếu dầu bụi trơn
Cũi C(16) kờu bỏo hiệu thiếu dầu bụi trơn khi đang làm việc. 2.Sơ đồ điều khiển truyền động chớnh mỏy tiện đứng 1540
Mụ đum: Trang bị điện Page 90
Động cơ Đ1 là động cơ truyền động chớnh cú cụng suất 70kW; điện ỏp phần ứng 440V. Phạm vi điều chỉnh tốc độ bằng điều chỉnh điện ỏp phần ứng là Du = 6,7/1 và điều chỉnh từ thụng là DΦ= 3/1.
a/ Mạch động lực:
Động cơ Đ quay truyền động chớnh được cấp điện từ bộ biến đổi BBĐ1. BBĐ1 gồm bộ chỉnh lưu cầu 3 pha dựng Thyristor, khụng cú mỏy biến ỏp nờn phải sử dụng cuộn khỏng Lk để chống tốc độ tăng dũng anốt và hệ thống phỏt xung điều khiển cho Thyristor. Điện ỏp Uđk được đặt vào khõu so sỏnh của hệ thống phỏt xung điều khiển. Khi Uđk thay đổi sẽ làm cho gúc mở α thay đổi để thay đổi điện ỏp ra của bộ BBĐ1 nhằm thay đổi tốc độ động cơ dưới tốc độ cơ bản. Điện ỏp Uđk là đầu ra của bộ khuếch đại một chiều KĐ; đầu vào của KĐ gồm cú hai kờnh:
- kờnh 1: đặt vào chõn 21-23 của KĐ là hiệu số của 2 giỏ trị điện ỏp: điện ỏp chủ đạo Ucđ lấy trờn điện trở Rω(5-9) và điện ỏp phản hổi õm tốc độ lấy trờn mỏy phỏt tốc FT(45- 49). Do đú
Uđk = k(Ucđ – UFT) với k là hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại KĐ
- kờnh 2: là khõu hạn chế dũng điện trong động cơ gồm 3 biến ỏp BA3, BA4, BA5 cú cuộn sơ cấp nối song song với cuộn khỏng Lk; cuộn thứ cấp nối với chỉnh lưu CL3 cú điện ỏp đầu ra đặt lờn điện trở r1, nối với điụt ĐO1 và transistor Tr. Khi dũng điện trong động cơ Đ lớn hơn giỏ trị cho phộp thỡ điện ỏp rơi trờn Lk lớn → điện ỏp trờn CL1 cũng như trờn r1 đủ lớn để cho ĐO1 thụng làm cho transistor Tr mở. Kết quả là điện ỏp ra của bộ khuếch