Tải bản đầy đủ

Đồ án trang bị điện TRANG BI điện CHO máy mài 3a130

ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

SVTT: PHẠM THANH SANG

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

1


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN
TRANG BI ĐIỆN CHO MÁY MÀI 3A130


GVHD: LÊ THẾ HUÂN
SVTH: PHẠM THANH SANG
LỚP: 11CĐ-Đ3

TPHCM 6/2014
LỜI NÓI ĐẦU
SVTT: PHẠM THANH SANG

2


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

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 hóa. Hai yếu tố sau cho phép đơn giản kết cấu
cơ khí của máy sản xuất, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng kĩ thuật của quá
trình sản xuất và giảm nhẹ quá trình lao động.
Việc tăng năng suất lao động 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 yêu cầu hạn chế
số lượng thiết bị chung trên máy và số thiết bị cao cấp.

MỤC LỤC
SVTT: PHẠM THANH SANG

3


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY MÀI 3A130
A. Đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện cho máy mài
B. Máy mài 3A130

CHƯƠNG II: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, SƠ ĐỒ MẠCH
A. Sơ đồ mạch động lực

B. Sơ đồ mạch điều khiển
C. Nguyên lý hoạt động
a. Nguyên lý khởi động
b. Nguyên lý làm việc
c. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ
d. Nguyên lý ổn định tốc độ
D. Liên động và bảo vệ
E. Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống

truyền động khuếch đại từ-động cơ
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ TRUYỂN ĐỘNG
A. Giới thiệu phương án truyền động
B. Tính chọn mạch động lực

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN
I. Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển
II.
Thiết kế mạch phát xung điều khiển

KẾT LUẬN

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY MÀI
SVTT: PHẠM THANH SANG

4


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

Máy mài có hai loại chính: Máy mài tròn và máy mài phẳng. Ngoài ra còn có
các máy khác như: máy mài vô tâm, máy mài rãnh, máy mài cắt, máy mài răng v.v…
Thường trên máy mài có ụ chi tiết hoặc bàn, trên đó kẹp chi tiết và ụ đá mài, trên đó có
trục chính với đá mài. Cả hai ụ đều đặt trên bệ máy.
Máy mài tròn có hai loại: máy mài tròn ngoài, máy mài tròn trong .
Trên máy mài tròn chuyển động chính là chuyển động quay của đá mài; chuyển động
ăn dao là di chuyển tịnh tiến của ụ đá dọc trục (ăn dao dọc trục) hoặc di chuyển tịnh
tiến theo hướng ngang trục (ăn dao ngang) hoặc chuyển động quay của chi tiết (ăn dao
vòng). Chuyển động phụ là di chuyển nhanh ụ đá hoặc chi tiết v.v…
A. Đặc điểm về truyền động điện
1. Truyền động chính

Thông thường máy không yêu cầu điều chỉnh tốc độ, nên sử dụng động cơ không
đồng bộ rôto lồng sóc. Ở các máy mài cỡ nặng, để duy trì tốc độ cắt là không đổi khi mòn
đá hay kích thước chi tiết gia công thay đổi.
Ở máy mài trung bình và nhỏ v = 50 ÷ 80 m/s nên đá mài có đường kính lớn thì tốc độ
quay đá khoảng 1000vg/ph. Ở những máy có đường kính nhỏ, tốc độ đá rất cao. Động cơ
truyền động là các động cơ đặc biêt, đá mài gắn trên trục động cơ, động cơ có tốc độ
(24000 ÷ 48000) vg/ph, hoặc có thể lên tới (150000 ÷ 200000) vg/ph. Nguồn của động cơ
là các bộ biến tần, có thể là các máy phát tần số cao (BBT quay) hoặc là các bộ biến tần
tĩnh bằng Tiristor.
Mô men cản tĩnh trên trục động cơ thường là 15 ÷ 20% momen định mức. Mô
men quán tính của đá và cơ cấu truyền lực lại lớn: 500 ÷ 600% momen quán tính của
động cơ, do đó cần hãm cưỡng bức động cơ quay đá. Không yêu cầu đảo chiều quay đá. .
2. Truyền động ăn dao

Ở máy cỡ nhỏ, truyền động quay chi tiết dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ
(điều chỉnh số đôi cực). Ở các máy lớn thì dùng hệ thống biến đổi - động cơ một chiều
điều chỉnh điện áp phần ứng.
Truyền động ăn dao dọc của bàn máy tròn cỡ lớn thực hiện theo hệ BBĐ-ĐM với D =
(20 ÷ 25)/1.
SVTT: PHẠM THANH SANG

5


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

3. Truyền động phụ:
Truyền động phụ trong máy mài và truyền động ăn di chuyển nhanh đầu mài, bơm dầu

của hệ thống bôi trơn, bơm nước làm mát thường dùng hệ truyền động xoay chiều với
động cơ không đồng bộ roto lồng sóc.
B. Trang bị điện cho máy mài

Máy mài 3A130
Thiết bị của máy mài
Trên máy có 6 động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc cấp điện áp ∆/Y-220/380V và
một động cơ một chiều quay chi tiết mài.
+ Động cơ ĐMN quay đá mài tròn ngoài kiểu A051-4 công suất 4,5kW, tốc độ 1440
vòng/phút.
+ Động cơ ĐT bơm thủy lực kiểu A042-6, (1,7kW-930 v/p).
+ Động cơ ĐML quay đá mài lỗ kiểu A0

Π

31-2, (1kW-2680 v/p).

+ Động cơ ĐD bơm dầu bôi trơn ở trục đá kiểu A0
+ Động cơ ĐM bơm chất lỏng làm mát kiểu

Π

Π

012-4, (0,08kW-1400 v/p).

A22, (0,15kW-2800 v/p).

Π

+ Động cơ ĐG để gạt phoi kiểu A0 012-4, (0,08kW-1400v/p).
+ Động cơ ĐC quay chi tiết mài; công suất 0,75kW; số vòng quay định mức là 2500
vòng/phút.
Mạch điều khiển máy cấp điện áp 127V, mạch chiếu sáng cục bộ 36V.
Trong công nghiệp gia công chi tiết kim loại, máy mài dùng để gia công láng sau khi gia
công trên máy tiện, máy phay, máy bào, vì lượng thừa trên gia công máy mài rất ít, phạm
vi lượng thừa cũng vài phần 10 ly. Gia công những chi tiết tôi mà nhiều máy khác không
làm nổi. Máy mài gia công đạt độ chính xác cao do lực cắt tương đối lớn đặc biệt độ dày
của lát mài mỏng vì thế không thể mài một lần mà sử dụng nhiều lần mài.

SVTT: PHẠM THANH SANG

6


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN



GVHD: LÊ THẾ HUÂN

Mạch động lực

Bao gồm:
+ Aptomat AP dùng để đống cắt nguồn điện, bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực.
+ Máy biến áp động lực BA. Làm nhiệm vụ cung cấp điện áp phù hợp cho chỉnh lưu
đồng thời đảm bảo cách ly giữa mạch động lực và lưới điện để an toàn cho vận hành và
sửa chữa.
+ Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha gồm 4 tiristor nhận năng lượng từ máy biến ápvà chỉnh lưu điện
áp xoay chiều thành một chiều cung cấp cho động cơ.
+ Các R-C bảo vệ quá áp cho tiristor.
+ Máy phát tốc: để láy tín hiệu phản hồi tốc độ cho mạch khuếch đại trung gian phục vụ
quá trình duy trì và ổn định tốc độ động cơ.
+ Động cơ một chiều Đ : động cơ một chiều kích từ độc lập dùng để quay chi tiết mài
+ Mạch hãm (Rh) dùng để hãm động năng.


Mạch điều khiển

Bao gồm:
+ Mạch khuếch đại trung gian: Làm nhiệm tổng hợp và khuếch đại mạch điều khiển làm
tăng độ nhạy, độ ổn định, độ rộng phạm vi điều chỉnhcủa hệ thống ( thay đổi Uđk và thay
đổi Udc => thay đổi góc mở α ). Đầu vào tổng hợp tín hiệu là tín hiệu chủ đạo và tín
hiệu phản hồi âm tốc độ láy từ máy phát tốc, mạch tổng hợp tín hiệu và khuếch đại trung
gian sử dụng IC khuếch đại thuật toán và tiristor.
+ Mạch tạo sóng răng cưa: Là mạch so sánh tín hiệu điện áp răng cưa và tín hiệu điện áp
điều khiển mạch bao gồm các tiristor, tụ và các điện trở.
+ Mạch so sánh: tín hiệu răng cưa và tín hiệu điều khiển được đưa vào mạch so sánh
nhằm tạo ra thời điểm phát xung, mạch sử dụng IC khuếch đậi thuật toán.

SVTT: PHẠM THANH SANG

7


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

+ Mạch sửa xung và khếch đại xung: Tạo ra xung điều khiển tiristor. Máy biến áp đồng
bộ tạo ra tín hiệu đồng bộ cung cấp cho các khuếch đại điều khiển, Mạch sử dụng IC
khuếch đại thuật toán, tụ tranzito và các điện trở.
+ Mạch nguồn: Sử dụng các IC ổn áp một chiều (+12V & -12V) cung cấp cho mạch điều
khiển các tụ lọc tín hiệu xoay chiều và sóng hài.

SVTT: PHẠM THANH SANG

8


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

CHƯƠNG II:

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG, SƠ ĐỒ MẠCH

Sơ đồ máy mài 3A130

SVTT: PHẠM THANH SANG

9


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

C. Nguyên lý làm việc
a. Nguyên lý khởi động

Muốn khởi động ta dặt Ucd và đóng hệ thống vào lưới điện thông qua Aptomat AP và
công tắc tơ K
Khi đó đầu vào bộ khuếch đại Uv = Ucd , có giá trị lớn nhất làm cho hệ thống khuếch đại
bão hòa vì vậy Ura = Udk, có trị số lớn nhất làm cho sức điện động bộ biến đổi Ebbđ,
điện áp Uư có giá trị lớn vì vậy dòng

Id =

Ebbd
Rbbd + Ru

Khi đó dòng Id >>Ic nên

có giá trị lớn nhất ( Iư = Id)
du
dt

> 0 tốc độ động cơ bắt đầu tăng do quán tính của động cơ,

mức tăng của tốc độ quay không thể rất nhanh, cho nên trị số chênh lệch điện áp đầu vào
của bộ điều chỉnh tốc độ là khá lớn -> đầu ra của nó nhanh đạt đến giá trị biên dòng điện
cưỡng bức nhanh chóng tăng. Lúc Id = Im thì do tác dụng của bộ điều chỉnh dòng điện
làm cho Id không thể tiếp tục tăng mạnh. Trong giai đoạn này bộ điều chỉnh tôc độ trạng
thái không bão hòa đã nhanh chóng bão hòa, còn bộ điều chỉnh dòng điện không bão hòa
để bảo đảm tác dụng điều chỉnh dòng điện.

Iư =

Ebbd − Eu
Ibbd − Iu

Quá trình cứ tiếp diễn tốc độ tăng thì dòng lại giảm nên đặc tính hở đến khi tốc độ đạt giá
trị nào đó (mà Uv = Ucd – r.n < Uvbb ) độ khuếch đại thoát khỏi vòng bão hòa, và làm
việc trong vùng khếch đại tuyến tính, lúc này phản hồi âm tốc độ bắt đầu tham gia điều
khiển hệ nên hệ chuyển sang khởi động theo trạng thái đặc tính hệ kín, tốc độ tiếp tục

SVTT: PHẠM THANH SANG

10


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

tăng, dòng tiếp tục giảm, khi dòng giảm đến giá trị Iư =Ic thì gia tốc
có tốc độ không đổi làm việc ổn định quá trình khởi động kết thúc

du
=0
dt

=> động cơ

b. Nguyên lý làm việc

Đóng các aptomat A1, A2, A3. Ấn nút khởi động M1 khởi động từ KT tác động,
động cơ bơm thủy lực và động cơ bơm dầu bôi trơn làm việc. Chọn chế độ mài tròn
ngoài. Khi mài tròn ngoài, tiếp điểm HC139- 41 đóng, ấn nút khởi động M2, khởi động
từ KMN tác động, động cơ quay đá mài ngoài làm việc. Khi mài lỗ, tiếp điểm HC139- 45
đóng, ấn nút M2 khởi động từ KMT tác động, động cơ quay đá mài lỗ làm việc.
Động cơ quay chi tiết ĐC có hai chế độlàm việc:
Làm việc không tự động: Tiếp điểm của công tắc CT 49-51 đóng. Khống chế sự làm
việc của động cơ quay chi tiết ĐC bằng nút ấn khởi động MĐ và ngừng làm việc của
động cơ ĐC bằng nút dừng DĐ.
Làm việc tự động: Tiếp điểm của công tắc CT 51-53 đóng. Khống chế sự làm việc của
động cơ quay chi tiết bằng hãm cắt HC2. Khi ụ đá mài tiến vào chi tiết, tiếp điểm hãm
cắt HC235-53 đóng, rơle trung gian RTG tác động kéo theo khởi động từ KĐC tác động,
động cơ quay chi tiết làm việc. Cùng lúc đó khởi động từ KH làm việc, động cơ bơm chất
lỏng làm mát ĐM và động cơ tách phoi ĐG quay. Khi ụ đá lùi vềphía sau, tiếp điểm của
hãm cắt HC2mởra, rơle trung gian RTG, khởi động từKĐC, KH bị cắt điện làm cho động
cơ ĐC ngừng làm việc.
Để dừng nhanh động cơ ĐC, thực hiện quá trình hãm động năng, trong lúc máy
làm việc các tiếp điểm thường kín RTG 35-61 và KĐC61-63 mở ra, khởi động từ H
không làm việc. Khi ấn nút dừng D để dừng toàn bộ máy hoặc khi ấn nút dừng DĐ hay
chuyển tay gạt thủy lực đưa ụ đá lùi về phía sau, hãm cắt HC235-53 rơle RTG và công
tắc tơ KĐC mất điện. Khởi động từ H tác động, tiếp điểm H 50-56 đóng lại khép mạc
phần ứng động cơ vào điện trở hãm Rh để hãm động năng.
Hệ thống khuếch đại động cơ có tác dụng điều chỉnh vô cấp tốc độ động cơ H.
Thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Điện áp
phần Uư trên phần ứng động cơ tỷ lệ với hiệu số điện áp theo công thức
SVTT: PHẠM THANH SANG

11


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

Un– Uw1= Uư
Trong đó Un là điện áp phụ thuộc vào lưới điện.
Uw1là điện áp trên cuộn dây công tác W1 của khuếch đại từ.
Muốn thay đổi Uư phải thay đổi Uw1 tức là thay đổi từ hóa lỗi thép của khuếch
đại từ. Cuộn dây khống chế w2 làm nhiệm vụ thay đổi mức độ từ hóa lõi thép. Trên cuộn
dây w2 có ba thành phần điện áp tác dụng :
- Điện áp trên phần ứng động cơ H là Uư.

c. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ

- Tăng tốc: Muốn tăng tốc ta tăng Ucd khi đó tốc độ chưa tăng kịp, vì vậy
Uv = Ucd - ‫ﻻ‬n sẽ tăng.
- Nếu Uv tăng ( Uvph) thì phản hồi âm tốc độ vẫn tham gia và khi Uv tăng làm cho Uđk

tăng và Ebbđ tăng. Vì vậy Iư sẽ tăng do đó Iư – Ic >0 =>

du
.>0
dt

=> động cơ chuyển

sang làm việc có điểm Iư lớn hơn mà tốc độ chưa kịp tăng và bắt đầu n tăng từ điểm ấy,

khi n tăng dòng lại giảm đến khi Iư = Ic, gia tốc

du
=0
dt

hệ làm việc ổn định với tốc độ

mới cao hơn.
- Nếu tăng nhiều Ucd thì Uv > Uvph => hệ chuyển sang tốc độ trên đặc tính hệ hở và khi

Uv tăng thì Iư tăng, gia tốc dương
đến giá trị Uv



du
.>0
dt

, khi tốc độ tăng => Uv giảm đến khi tốc độ đặt

Uvph thì phản hồi âm tốc độ bắt đầu tham gia, hệ bắt đầu chuyển sang

trạng thái khởi động trên đặc tính hệ kín, n tăng dòng giảm đến khi Iư = Ic hệ làm việc ổn
định với tốc độ mới cao hơn trước nhiều.

SVTT: PHẠM THANH SANG

12


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

- Giảm tốc độ : muốn giảm tốc đọ giảm Ucd, nên giảm nhỏ Ucd thì Uv = Ucd - ‫ﻻ‬n giảm,
khi đó U đk giảm, góc

α

tăng vì vậy Ebbđ giảm nên

Iư = Ebbđ – Eđ giảm
Trong trường hợp này ta xét với việc giảm Ucd sao cho dòng Iư không đảo dấu, khi đó Iư
sẽ giảm làm cho Iư – Ic <0 nên gia tốc sẽ âm chuyển sang làm việc trên đặc tính thấp hơn
nhưng đồng thời không đảo chiều và tốc độ giảm từ điểm tốc độ cố định theo đường đặc
tính, khi tốc độ giảm thì dòng tăng đến khi Iư = Ic hệ làm việc ổn định ở tốc độ thấp.
α
Khi giảm nhiều Ucd khi đó góc có giá trị lớnlàm cho Ebbđ giảm đến mức khi đó dòng
Iư có xu hướng đảo chiều, nhưng bộ biến đổi chỉ cho phép dẫn dòng một chiều, cứ như

vậy bộ biến đổi khóa, Iư = 0, vì vậy Mkg = Km(Iư – Ic) = Km ( 0- Ic ) <0 =>

du
.>0
dt

. Vì

vậy tốc độ sẽ giảm, quá trình này xảy ra do hãm tự dodọc theo trục tung, khi tốc độ giảm
đến giá trị mà Ebbđ > Ken giảm từ dòng Tư bắt đầu tăng không theo chiều ctrên đường
đặc tính ứng với Ucđ đã giảm và tốc độ làm giảm thì dòng lại tăng đến khi Iư tăng đến
giá trị Iư = Ic => hệ lại làm việc ổn định với tốc độ thấp hơn rất nhiều.

d. Nguyên lý ổn định tốc độ

Sở dĩ tốc độ động cơ được ổn định ở một tốc độ đặt nào đó vì tín hiệu điều khiển Uđk =
Ucđ – γ.n Giá thiết động cơ đang làm việc ở một chế độ đặt nào đó với một điện áp Ucđ
nhất định nào đó. Nếu vì một lý do nào đó tốc độ động cơ giảm xuống dẫn đến (Ucđ – γn )
tăng lên tới Uđk tăng góc mở α giảm dần xuống một giá trị nào đó dẫn đến các Tiristor mở
sớm hơn nên điện áp chỉnh lưu tăng lên nên động cơ tăng tốc độ. Khi (U cđ – γn ) giảm
dẫn đến Uđk giảm góc mở α tăng nên tốc độ tăng lên nên các Tiristor mở muộn hơn do đó
điện áp đặt lên phần ứng động cơ Ud giảm xuống nên tốc độ động cơ giảm xuống
D. Liên động và bảo vệ.

Bảo vệ quá tải các động cơ bằng các rơle nhiệt.
Bảo vệ ngắn mạch bằng các aptomat và cầu chì.
SVTT: PHẠM THANH SANG

13


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

Bảo vệ mất kích từ động cơ H bằng rơle PO. Khi động cơ có kích từ hệ thống khuếch đại
từ động cơ mới làm việc.
Liên động giữa chế độ mài tròn và mài lỗ bằng hãm cắt KB.
E. Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống truyền động khuếch đại từ - động cơ

a. Ưu điểm
+Khả năng khởi động và làm việc tin cậy.
+Thực hiện điều khiển một cách tuyến tính.
+Sơ đồ thực hiện điều chỉnh bộ khuếch đại từ tương đối đơn giản…
b. Nhược điểm:
+ Tổn hao riêng tương đối lớn, hiệu suất thấp
+Phạm vi điều chỉnh hẹp
+ Độ chính xác không cao, tính trễ lớn

+ Kết cấu của sơ đồ còn cồng kềnh, chi phí đắt, không phổ biến
Vậy để khắc phục được những nhược điểm trên mà vẫn đảm bảo yêu cầu của công nghệ
của máy ta phải thay thế bởi phương án truyền động mới.

SVTT: PHẠM THANH SANG

14


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG
A. Giới thiệu phương án truyền động dùng hệ Truyền Động ( T-Đ )

Hệ T- Đ động cơ một chiều là hệ truyền động mà bộ biến đổi điện là các mạch chỉnh lưu
tirsistor dùng để làm nguồn điều chỉnh điện áp để cấp cho phần ứng hoặc cho cuộn kích
từ của động cơ.
Điện áp được điều chỉnh bằng cách biến đổi thời gian làm việc của van trong khoảng
thông. Trong thực tế ta dùng các loại van có điều khiển hạn chế, nghĩa là có thể điều
chỉnh thời điểm đầu của khoảng thông, nhưng không thể ngắt mạch khi dòng điện chưa
giảm về không. Do đó việc điều chỉnh điện áp bộ biến đổi van được thực hiện bằng cách
biến đổi thời điểm thông van. Việc rút ngắn thời hạn trạng thái thông của van trong
những khoảng dẫn được đặc trưng bởi góc thông α.
1. Nguyên lý để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

SVTT: PHẠM THANH SANG

15


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều là bộ chỉnh lưu liên hệ nguồn xoay chiều
với tải một chiều, nghĩa là đổi điện áp xoay chiều của nguồn thành điện áp một chiều trên
phụ tải.
Sơ đồ nguyên lý:

Sơ đồ khối hệ truyền động
Thay đổi điện áp điều khiển Uđk trên đầu vào của khối tạo xung, thời điểm tạo xung sẽ
thay đổi dẫn đến góc mở α thay đổi dẫn đến điện áp ra của chỉnh lưu đặt lên phần ứng
động cơ Ud thay đổi dẫn đến thay đổi được thông số đầu ra của động cơ

2. Đặc tính cơ của hệ thống
a. Chế độ dòng liện tục

Phương trình đặc tính cơ

ω=

U cl
R + Rcl
U do .Cosα R + Rcl

.
M
=

.M
2
K e .Φ K e .Kµ Φ
KeΦ
K e .Kµ Φ

Thay đổi góc điều khiển α= ( 0÷π) điện áp của chỉnh lưu và ta được đặc tính họ song
song nằm 1/2 bên phải hệ tọa độ (M0ω). Những đặc tính đó không thuộc nửa bên trái là
do các van không cho dòng điện phản ứng đổi chiều.
Khi đó tốc độ không tải lý tưởng tùy thuộc vào góc điều khiển α.
SVTT: PHẠM THANH SANG

16


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

ω0 =

β=
Và độ cứng đặc tính cơ :

U do . cos α
K e Φ m

( kφdm ) 2
R + Rcl

b. Chế độ dòng gián đoạn

Phương trình đặc tính cơ :

ω=

1 U 2 m .Cosγ . sin(α o − γ ) Sin (α o − γ + λ ) exp(λ cot gγ )
.
KΦ  m
1 − exp(λ cot gγ)

Khi làm việc ở chế độ dòng gián đoạn đường đặc tính cơ không là đường thẳng mà là
đường cong có độ cứng thấp hơn.

B. Tính chọn mạch động lực
1. Lựa chọn sơ đồ nối dây mạch động lực của bộ chỉnh lưu

Trong hệ thống truyền động chỉnh lưu điều khiển - động cơ một chiều , bộ biến đổi điện
là các mạch chỉnh lưu điều khiển có suất điện động Ed phụ thuộc vào giá trị của pha xung
điều khiển (góc điều khiển). Chỉnh lưu có thể dùng làm nguồn điều chỉnh điện áp phần
ứng hoặc dòng điện kích thích động cơ. Tùy theo yêu cầu cụ thể của truyền động mà có
thể dùng các sơ đồ chỉnh lưu thích hợp. Đối với truyền động ăn dao máy mài tròn có
công suất nhỏ, nguồn cấp là lưới điện một pha nên ta chỉ xét sơ đồ cầu một pha và sơ đồ
chỉnh lưu hai nữa chu kỳ có biến áp trung tính
a. Sơ đồ chỉnh lưu của hai nữa chu kỳ có biến áp trung tính

Sơ đồ mạch điện

SVTT: PHẠM THANH
L SANG

L
R

L
17

L


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

Sơ đồ chỉnh lưu hai nữa chu kỳ với biến áp trung tính
Biến áp phải có hai cuộn dây thứ cấp với thông số giống hệt nhau, có thể coi đây là sơ đồ
chỉnh lưu một nữa chu kỳ hoạt động dịch pha nhau 1800 . Ở mỗi chu kỳ có một van dẫn
cho dòng điện chạy qua. Cho nên cả hai nữa chu kỳ sóng điện áp tải trùng với điện áp
cuộn dây có van dẫn. điện áp tải đập mạch trong hai nữa chu kỳ, có tần số đập mạch bằng
hai lần tần số điện áp xoay chiều.

b. Sơ đồ cầu một pha

Sơ đồ mạch điện:

U2
T1

T2

T3

T4
R

SVTT: PHẠM THANH SANG

L
18


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển đối xứng
Trong nữa chu kỳ UAB> 0, điện áp anot của Tiristor T 1 dương (catot T2 âm), nếu có xung
điều khiển cho cả hai van T1, T 2 đồng thời, thì các van này sẽ được dẫn để đặt điện áp
lưới lên tải. Điện áp tải một chiều còn trùng với điện áp xoay chiều chừng nào các
Tiristor còn dẫn (khoảng dẫn của Tiristor tùy thuộc vào tính chất của tải). Đến nữa chu kỳ
sau, điện áp đổi dấu (UAB<0), anot của Tiristor T3 dương, catot T4 âm, nếu có xung điều
khiển cho cả hai van T3,T4 đồng thời thì các van này sẽ được dẫn để đặt điện áp lưới lên
tải, với điện áp một chiều trên tải có chiều trùng với nữa chu kỳ trước.
2. Lựa chọn phương án mạch lực và tính chọn các thiết bị cho mạch lực

Đối với máy mài 3A130 động cơ một chiều quay chi tiết không yêu cầu đảo chiều quay
và có các cấp tốc độ khác nhau với công suất nhỏ 0,75 kw, so sánh ưu nhược điểm của
các bộ chỉnh lưu hai nữa chu kỳ với biến áp trung tính và sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha
nên ta chọn sơ đồ nối dây của bộ biến đổi là sơ đồ chỉnh lưu cầu có điều khiển một pha.

A. Sơ đồ động lực

KC
T1

T2

T3

T4

D0

SVTT: PHẠM THANH SANG
CK

19

Rh

KC
ÐC


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

Sơ đồ mạch động lực
Diốt D0 có tác dụng : giảm độ nhấp nhô của điện áp và dòng điện tải; tăng hiệu
suất của bộ chỉnh lưu; không cho phép chế độ nghịch lưu phụ thuộc.

Tính chọn các thiết bị mạch lực
Sơ đồ nguyên lý mạch lực:

U1
U2
T1

T2

T3

T4

E
SVTT: PHẠM THANH SANG

R

L
20


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

Các thông số của động cơ một chiều quay chi tiết :
Pđm= 0,75 kW, nđm= 2500 (v/p), U d max = U dm = 220(V )

Id = Iđm =

Pđm
η .U đm

750
0,85 .220

=

= 4,01 ( A )

Điện trở mạch phần ứng động cơ được tính gần đúng như sau :
Ru = 0,5.(1 − η ).

U uddm
220
= 0,5.(1 − 0,81).
= 4,11
I udm
4,01

(Ω)

Tính chọn các thiết bị bảo vệ
Các tiristor là các linh kiện bán dẫn công suất lớn nên cần được bảo vệ tốt khi chúng làm
việc trong mạch điện, chống các sự cố bất ngờ. Đối với các hệ thống dùng tiristor có 2
loại bảo vệ:
- Bảo vệ các tiristor khỏi bị hỏng. Đó là các bảo vệ khỏi quá tải, ngắn mạch khỏi quá áp
và độ tăng trưởng dòng quá mức.
- Bảo vệ hệ tiristor không bị ảnh hưởng của nhiễu bên ngoài cũng như không gây nhiễu
du
cho các hệ thống khác. Đó là các bảo vệ khỏi độ tăng trưởng điện áp dt quá mức và

chống nhiễu cho radio.
Bảo vệ quá điện áp
Mạch R – C thường được dùng để bảo vệ quá điện áp nhờ quá trình nạp tụ C. Mạch R –
C mắc song song với tiristor để chống quá áp khi dịch chuyển.

SVTT: PHẠM THANH SANG

21


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

Sơ đồ bảo vệ quá điện áp

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN
I.

Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển

Điều khiển tiristor trong sơ đồ chỉnh lưu hiện nay thường gặp là điều khiển theo nguyên
tắc thẳng đứng tuyến tính. Nội dung của phương pháp này có thể mô tả theo sơ đồ hình
3.1 như sau.
Khi điện áp xoay chiều hình sin đặt vào anod của tiristor, để có thể điều khiển được góc
mở α của tiristor trong vùng điện áp + anod, ta cần tạo một điện áp tựa tam giác, ta
thường gọi điện áp tựa là điện áp răng cưa U RC. Như vậy điện áp tựa cần có trong vùng
điện áp dương anod.
SVTT: PHẠM THANH SANG

22


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

Dùng điện áp một chiều UĐK so sánh với điện áp tựa. Tại thời điểm ( t1, t4 ) điện áp tựa
bằng điện áp điều khiển bằng nhau ( URC = UĐK ), trong vùng điện áp dương anod thì phát
xung điều khiển Xđk. Tiristor được mở từ thời điểm có xung điều khiển ( t1, t4 ) cho tới
cuối bán chu kỳ ( hoặc cho tới khi dòng điện bằng 0 )

Hình 3.1 : nguyên lý điều khiển chỉnh lưu
Hình 3.1 : nguyên lý điều khiển chỉnh lưu

1.

Yêu cầu của mạch phát xung điều khiển.

Tạo ra các xung vào ở những thời điểm mong muốn để mở các van động lực của bộ chỉnh
lưu.
Tiristor chỉ mở cho dòng điện chảy qua khi có điện áp dương đặt trên Anốt và có xung áp
dương đặt vào cực điều khiển không còn tác dụng.
Chức năng của mạch điều khiển :
Điều chỉnh được vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ dương của điện áp đặt
trên anot – catot của tiristor.
Tạo ra được các xung đủ điều kiện mở tiristor, xung điều khiển thường có biên độ từ 2 –
10 V, độ rộng xung tx = 20 – 100 (µs).

SVTT: PHẠM THANH SANG

23


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN
tx =

Biểu thức độ rộng xung:
Trong đó:

I dt
di
dt

Iđt là dòng duy trì của tiristor.

di/dt : tốc độ tăng trưởng của dòng tải.
Đối tượng cần điều khiển được đặc trưng bởi đại lượng điều khiển là góc α.
2. Cấu trúc mạch điều khiển theo pha đứng

Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển
Khối 1: là khối đồng bộ hoá và phát xung răng cưa, khối này có nhiệm vụ lấy tín
hiệu đồng bộ và phát ra điện áp hình răng cưa.
Khối 2: là khối so sánh, có nhiệm vụ so sánh hai tín hiệu điện áp Urc và Uđk để
phát ra xung điện áp đưa tới mạch phát xung
Khối 3 : là khối tạo xung có nhiệm vụ tạo ra xung điều khiển đưa tới các cực điều
khiển tiristor.
U : là điện áp lưới xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu
Uđk: Điện áp điều khiển, đây là điện áp một chiều được đưa từ ngoài vào dùng để
điều khiển giá trị góc α.
UđkT : Điện áp điều khiển tiristor là chuỗi xung điều khiển lấy từ đầu ra hệ thống
điều khiển (cũng là đầu ra của khâu truyền xung) và được truyền đến điện cực điều khiển
G và K của tiristor.
3. Nguyên lý làm việc

SVTT: PHẠM THANH SANG

24


ĐỒ ÁN: TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ THẾ HUÂN

Điện áp cấp cho mạch động lực được đưa đến mạch đồng bộ hoá và phát xung răng cưa
của khối 1. Đầu ra của mạch đồng bộ hoá có điện áp hình sin cùng tần số với điện áp
nguồn cung cấp và được gọi là điện áp đồng bộ. Điện áp đồng bộ được đưa vào mạch
phát xung răng cưa để tạo ra điện áp răng cưa cùng tần số với điện áp cung cấp. Điện áp
răng cưa và điện áp điều khiển ( thay đổi được trị số ) đưa vào mạch so sánh sao cho cực
tính của chúng ngược nhau. Tại thời điểm trị số hai điện áp này bằng nhau thì đầu ra của
mạch so sánh thay đổi trạng thái, xuất hiện xung điện áp. Nhu vậy xung điện áp có tần số
xuất hiện bằng với tần số xung răng cưa, bằng tần số nguồn cung cấp. Thay đổi trị số
nguồn điều khiển sẽ làm thay đổi thời điểm xuất hiện xung ra của mạch so sánh, xung
này được đưa đến cực điều khiển Tristor để mở van. Do xung đầu ra của mạch so sánh
không đủ độ rộng và biên độ mở van, vì vậy phải sử dụng thêm mạch khuyếch đại và
truyền xung. Nhờ đó mà các xung ra của mạch này đủ điều khiển mở chắc chắn các
Tristor.

II. Thiết kế mạch phát xung điều khiển
1. Mạch đồng bộ hoá và phát xung răng cưa.

Nhiệm vụ: Tạo ra 1 hệ thống các xung có dạng răng cưa tuyến tính xuất hiện lặp đi lặp
lại với chu kỳ bằng chu kỳ nguồn xoay chiều cấp cho sơ đồ chỉnh lưu.
Khâu đồng bộ hoá:
Để tạo ra điện áp đồng bộ với điện áp xoay chiều cấp cho mạch chỉnh lưu. Ta có thể sử
dụng các mạch phân áp bằng điện trở hay kết hợp giữa điện trở và điện dung, điện cảm.
Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là không cách ly được điện áp cao giữa
mạch điều khiển và mạch động lực, do vậy ít được sử dụng.

SVTT: PHẠM THANH SANG

25


x

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×