Đồ án tổng hợp hệ điện trờng đại học bách khoa hà nội môn tự động hoá xncn ****o0o**** Đồ án môn học tổng hợp hệ điện Đề tài: Thiết kế hệ truyền động cho động quay chi tiết máy mài tròn Số liệu ban đầu: -Mô men cực đại 35[Nm] -Tốc độ quay chi tiết(n) 100ữ1000[vòng/phút] -Tỉ số truyền(l) -Hiệu suất() 0,7 -Mô men quán tính cấu(J) 0,007[kg/s2] Nội dung tính toán: -Các yêu cầu công nghệ truyền động máy mài tròn -Lựa chọn phơng án truyền động.Tính chọn công suất động -Xây dựng cấu trúc tổng hợp hệ -Thiết kế mạch lực mạch điều khiển -Mô (Simulink) chơng i yêu cầu công nghệ truyền động I Tổng quan máy mài Trong sản xuất khí nh lĩnh vực sản xuất khác sản phẩm đợc tạo giai đoạn cuối trình sản xuất, nhiên để tạo sản phẩm cuối cần phải tiến hành qua nhiều khâu, từ chỗ nguyên vật liệu sản phẩm thờng đợc tiến hành liên tục theo quy Đồ án tổng hợp hệ điện trình công nghệ hình thành hệ thống gọi dây chuyền sản xuất, tuỳ theo mức độ phức tạp sản phẩm mà dây chuyền sản xuất có độ phức tạp tơng ứng.Trong sản xuất khí mài thuộc giai đoạn gia công chi tiết để tạo sản phẩm có bề mặt đạt yêu cầu kỹ thuật Máy mài để gia công tinh với lợng d bé, bề mặt trớc mài đợc gia công thô tinh máy khác (nh máy tiện, phay, bào ) nh loại máy chuyên để mài thô dùng phân xởng chuẩn bị phôi với lợng d hàng mm( mài phôi thép đúc, vỏ hộp gang đúc ) Trên máy mài ta mài đợc mặt trụ ngoài, trong, mặt côn, mặt định hình, mài răng, ren, mài sắc mài cắt.Mài đóng vai trò quan trọng gia công lần cuối nên đợc dùng rộng rãi nhà máy phân xởng khí Hiện máy mài có hai loại chính: máy mài tròn máy mài phẳng có loại máy mài khác nh: máy mài vô tâm, máy mài rãnh, máy mài cắt, máy mài v.v Thơng máy mài có ụ chi tiết bàn, kẹp chi tiết ụđá mài Cả hai ụ đặt bệ máy Sơ đồ sau cho ta mô hình tổng quan máy mài Máy mài công nghiệp Máy mài tròn Trong máy mài tròn có hai loại:máy mài tròn (hình 1-1a), máy mài tròn (Hình 1-1b) Máy mài Máy mài tròn Máy mài cắt Máy mài mặt đầu Các loại khác Máy mài rnh Máy mài biên đá Máy mài tròn Máy mài vô tâm Máy mài phẳng Đồ án tổng hợp hệ điện Ngoài ta cần ý tới yếu tố ảnh hởng tới chất lợng mài : _ Chọn đá mài : Để đảm bảo chất lợng sản phẩm nâng cao suất chọn đá mài ta cần ý tới điều sau : +) Vật liệu mài +) Chất kết dính đá mài +) Độ cứng đá mài +) Kế cấu đá mi Nhữngđiều quy định công nghệ cắt _ Chọn chế độ cắt : chọn chế độ mài chon chế độ quay đá tốc độ quay cua chi tiết lợng chạy dao ngang chiều sâu cắt Ví dụ nh : +) Tốc độ quay đá chậm tăng lực cắt chong mòn đá Nếu tốc cao lực li tâm lớn gây gẫy trục vỡ đá +) Tốc độ vật mài phụ thuộc vào yêu ccầu kĩ thuật độ bóng bề mặt gia công Mài tinh hay mài thô tuỳ thuộc vào lợng chạy dao có tốc độ mài hơp lý II Đặc điểm truyền động máy mài Một đặc điểm quan trọng hệ thống máy mài hệ thống thực nhiều truyền động lúc,đó truyền động: 1) Các truyền động máy mài a) Truyền động Trên máy mài tròn truyền động truyền động quay đá mài, với vận tốc đợc tính theo biểu thức: v= D d n d 60.1000 Trong đó: (m/s) Dd -đờng kính đá mài nd -số vòng quay trục mang đá(vòng/phút) Trong truyền động đá mài, truyền động quay đá mài có yêu cầu phải đảm bảo tốc độ tơng đối ổn định, thiết kế ngời Đồ án tổng hợp hệ điện ta thờng sử dụng động không đồng roto lồng sóc, nhiên máy mài nặng, để trì tốc độ cắt không đổi mòn đá hay kích thớc gia công thay đổi ngời ta thờng sử dụng động có phạm vi điều chỉnh tốc độ D =2 ữ 4/1 với công suất không đổi đá mài trung bình nhỏ tốc độ quay đá mài v = 50 ữ 80 m/s nên đá mài có đờng kính lớn tốc độ quay đá vào khoảng 1000 v/p, máy mài có đờng kính nhỏ, tốc độ quay đá cao.Động truyền động động đặc biệt, đá mài gắn trục động cơ, với tốc độ vào khoảng (24000 ữ 48000) v/p, lên tới (150000 ữ 200000) vg/ph.Nguồn động biến tần, máy phát tần số cao (BBT quay), biến tần tĩnh (BBT thyristor) Mômen cản tĩnh trục động thờng 15 ữ 20 % mômen định mức.Mômen quán tính đá cấu truyền lực lại lớn: 500 ữ 600% mômen quán tính động cơ, cần hãm cỡng động quay đá.Không yêu cầu đảo chiều động quay đá b) Truyền động ăn dao máy mài tròn cỡ nhỏ, truyền động quay chi tiết dùng động không đồng nhiều cấp tốc độ(điều chỉnh số đôi cực p) với vùng điều chỉnh tốc độ D = (2 ữ )/1.ở máy cỡ lớn dùng hệ thống biến đổi- động điện chiều (BBĐ-ĐM), hệ KĐT-ĐM có vùng điều chỉnh tốc độ D =10/1 với điều chỉnh điện áp phần ứng Truyền động ăn dao dọc bàn máy mài tròn cỡ lớn thực theo hệ BBĐ-ĐM với vùng điều chỉnh tốc độ D =(20 ữ 25)/1 Truyền động ăn dao ngang sử dụng máy thuỷ lực c) Truyền động phụ Sử dụng động không đồng roto lồng sóc d) Truyền động quay chi tiết máy mài _ Phạm vi điều tốc độ 8-50/1 _ Mở máy có tải mô men mở máy từ 150 -200% Mđm _ Mô men quán tính lớn gấp 7-8 lần mô men quán tính trục động Do đặc điểm máy mài cỡ nặng ngời ta dùng động điện chiều (F-Đ T-Đ) Còn máy mài cỡ nhỏ ngời ta dùng động lồng sóc nhiều cấp tốc độ Đồ án tổng hợp hệ điện chơng iI lựa chọn phơng án truyền động Sau nêu đợc yêu cầu công nghệ ta tiến hành lựa chọn phơng án truyền động cho hệ thống, khâu quan trọng thiết kế truyền động cho hệ thống, tiêu chất lợng kinh tế, kỹ thuật đợc đánh giá cao phần này.Lựa chọn phơng án truyền động tức ta phải xác định đợc loại động thực hiện, nh phơng án truyền động.Để lựa chọn đợc phơng án truyền động phù hợp với yêu cầu cộng nghệ đặt ta phải tiến hành phân tích kỹ tính nh nhữngđặc tính kỹ thuật cấu sản xuất đặc điểm truyền động phơng án tơng ứng với loại động định từ có định lựa chọn đợc phơng án truyền động phù hợp với yêu cầu đặt mặt kỹ thuật nh tối u mặt kinh tế I Đặc điểm chuyển động quay chi tiết máy mài tròn Trong truyền động máy mài tròn truyền động quay chi tiết có đặc điểm sau: _ Phạm vi điều chỉnh tốc độ yêu cầu khoảng (8 ữ 25)/1 _ Khi mở máy có tải: Mômen mở máy (150 ữ 200)% momen định mức _ Momen quán tính hệ thống lớn gấp ữ lần momen định mức roto động Trong thiết kế lựa chọn phơng án sử dụng động để truyền lực cho cấu sản xuất yêu cầu đặc tính động gần đặc tính cấu sản xuất tốt động đáp ứng tốt đòi hỏi cấu sản xuất momen cản thay đổi Trong truyền động, đặc tính cấu sản xuất đợc khái quát biểu thức kinh nghiệm sau: k M c = M co + ( M cdm - M co )( ) m Trong đó: Mc-Mômen cản cấu sản xuất tốc độ Mco-Mômen cản cấu sản xuất tốc độ =0 Mcđm-Mômen cản cấu sản xuất tốc độ =đm Đồ án tổng hợp hệ điện k- Số mũ đặc trng cho phụ tải, k Với cấu ăn dao truyền động máy mài hệ số tải k = 0, phơng trình đặc tính đợc viết nh sau: Mc = Mcđm = const Nh vào đặc điểm truyền động quay chi tiết máy mài động đợc sử dụng động điện chiều.Xét về phơng diện điều chỉnh tốc độ động điện chiều tỏ có nhiều u việt so với động khác thứ đơn giản thiết kế cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển, thứ độ xác chất lợng điều khiển đạt đợc cao giá thành chấp nhận đợc Điều chỉnh tốc độ động chiều theo hai vùng Từ đặc điểm cấu tạo động điện chiều, thực tế phổ biến có phơng pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều là: 1) Điều chỉnh đổi Trong vùng < điều chỉnh điện áp giữ từ thông không Trong vùng > điều chỉnh từ thông giữ điện áp không đổi Cách đợc sử dụng rộng rãi máy CNC gia công cắt gọt kim loại Hình vẽ sau mô tả hai trình trên: 2) Điều chỉnh đồng thời Điều chỉnh đồng thời điện áp lẫn từ thông dòng điện đợc giữ không đổi Quá trình đòi hỏi điều khiển khó khăn nhng bù lại có u điểm lớn dòng điện đợc giữ không đổi nên mômen ổn định Tuỳ thuộc vào yêu cầu truyền động, tính chất trình công nghệ mà ta chọn hai phơng pháp nêu trên.Về cấu trúc mạch lực Đồ án tổng hợp hệ điện hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động điện chiều cần có biến đổi, biến đổi có chức điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động mạch kích từ tuỳ thuộc phơng pháp điều khiển.Cho đến công nghiệp sử dụng loại biến đổi chính: _ Bộ biến đổi máy điện gồm:Động sơ cấp kéo máy phát chiều máy điện khuếch đại(MĐKĐ) _ Bộ biến đổi điện từ:Khuếch đại từ(KĐT) _ Bộ biến đổi chỉnh lu bán dẫn:Chỉnh lu thysistor(CLT) _ Bộ biến đổi xung áp chiều:thysistor transistor(BBĐXA) Tơng ứng với việc sử dụng biến đổi ta có hệ truyền động nh: _ Hệ truyền động máy phát-động cơ(F-Đ) _ Hệ truyền động máy điện khuếch đại-động cơ(MĐKĐ-Đ) _ Hệ truyền động khuếch đại từ-động cơ(KĐT-Đ) _ Hệ truyền động chỉnh lu thysistor- động cơ(T-Đ) _ Hệ truyền động xung áp-động cơ(XA-Đ) Theo cấu trúc mạch điều khiển hệ truyền động, điều chỉnh tốc độ động chiều có loại điều khiển theo mạch kín(ta có hệ truyền động điều chỉnh tự động) có loại điều khiển theo mạch hở(hệ truyền động điều khiển hở) Hệ truyền động điều chỉnh tự động có cấu trúc phức tạp, nhng có chất lợng điều chỉnh cao dải điều chỉnh rộng so với hệ điều chỉnh hở Ngoài hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động chiều đợc phân loại theo truyền động có đảo chiều quay không đảo chiều quay Đồng thời tuỳ thuộc vào phơng pháp hãm, đảo chiều mà ta có truyền động làm việc góc phần t, hai góc phần t góc phần t II.Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động điện chiều 1) Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng Trong phơng pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều, biến đổi cung cấp điện áp cho mạch phần ứng.Vì nguồn có công suất hữu hạn nên biến đổi có điện trở Rb điện cảm Lb khác không Hình 2-2 sơ độ thay nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng động điện chiều, thành phần Eb(Uđk) đợc tạo biến đổi phụ thuộc vào Uđk Trong chế độ xác lập ta có phơng E b (U dk ) trình đặc tính nh sau: E b - E = I (R b + R ) = R + Rư Eb - b Iư k m k m Rb R I d U Hình 2-2.Sơ đồ điều chỉnh điện áp phần ứng động điện MC E Đồ án tổng hợp hệ điện = o ( U k ) - M M ( k dm ) = = R b + R * Nhận xét : 1.Vì từ thông động đợc giữ không đổi nên độ cứng đặc tính đợc giữ không đổi, tốc độ không tải tuỳ thuộc vào điện áp U đk hệ thống, nói phơng pháp điều chỉnh có độ cứngđạt đợc tối u 2.Từ phơng trình ta tính đợc phạm vi điều chỉnh tốc độ phơng pháp điều chỉnh điện áp phần ứng, giữ từ thông không đổi max D= M dm k 1 Với cấu máy cụ thể giá trị 0max,Mđm,kM xác định phạm vi điều chỉnh D phụ thuộc tuyến tính vào độ cứng .Khi điều chỉnh điện áp phần ứng động thiết bị nguồn điều khiển tổng trở mạch phần ứng gấp khoảng hai lần điện trở phần ứng động cơ, tính sơ đợc 0max.||.Mđm 10 Vì với tải có đặc tính momen không đổi giá trị phạm vi điều chỉnh tốc độ không vợt 10.Do với hệ truyền động đòi hỏi phạm vi điều chỉnh tốc độ lớn ta sử dụng hệ thống hở nh 2) Nguyên lý điều chỉnh từ thông động Khi thực điều chỉnh tốc độ theo nguyên lý điều chỉnh từ thông động tức ta điều chỉnh dòng điện kích từ động trờng hợp điện áp phần ứng đợc giữ không đổi, điều chỉnh dòng kích từ tức điều chỉnh momen điện từ động M = KI sức điện động quay động E =k.Ta có phơng trình ek d ik = + k rk + rb dt max Trong đó: rk-điện trở dây quấn kích từ rb-điện trở nguồn điện áp kích thích -số vòng dây cuộn dây kích thích, Trong chế độ xác lập thì: Đặc tính M dm Hình 2-4.Đặc tính điều chỉnh từ thông M Đồ án tổng hợp hệ điện ik = ek ; rb + rk = f [i k ] * Nhận xét : 1.Với phơng pháp điều chỉnh từ thông động cho ta thay đổi đợc tốc độ không tải với đặc tính thấp đặc tính bản(đặc tính tự nhiên), nhiên tốc độ lớn giải điều chỉnh bị hạn chế khả chuyển mạch cổ góp 2.Khi điều chỉnh giảm từ thông để mở rộng vùng điều chỉnh tốc độ ta thấy độ cứng đặc tính giảm rõ rệt, với cấu yêu cầu độ cứng điều chỉnh cao phơng pháp gặp phải khó khăn * Kết luận : Căn vào đặc điểm truyền động quay chi tiết máy mài tròn, vào phơng pháp truyền động yêu cầu, vào động sử dụng cho truyền động tính chất phơng pháp điều chỉnh tốc độ, để thiết kế hệ truyền động cho động có quay chi tiết máy mài tròn ta sử dụng động chiều điều chỉnh điện áp phần ứng giữ từ thông không đổi Với phơng án điều chỉnh tốc độ điều chỉnh điện áp phần ứng giữ từ thông động không đổi ta có phơng án truyền động sau: _ Hệ thống truyền động máy phát - động chiều (Hệ F-Đ) _ Hệ thống truyền động chỉnh lu điều khiển thyristor- động chiều ( Hệ T-Đ) _ Hệ thống điều chỉnh xung áp - động chiều ( Hệ XA-Đ) Trong truyền động chi tiết máy mài không sử dụng F-D làm hệ truyền động phừc tạp gây ồn giá lắp đặt cao hệ F-D dùng cho hệ công suất lớn dải đièu chỉnh rộng đòi hỏi yeu cầu cao Điều chỉnh xung áp mômen tới hạn lớn làm việc nhịp nhàng góc nhần t thứ ,3 phù hợp cho cấu nâng hạ Hiệu suất nhỏ dải điều chỉnh lớn,an toàn tin cậy tồn sách nhiều hởn thực tế Không nên sử dụng truyền động quay chi tiết máy mài có dải điều chinh lớn.Cũng sử dụng biến tần hệ truyền đọnh Nhng hệ công suất nhỏ sử dụng chỉnh lu T-D đơn giản hiệu tin cậy theo yêu cầu thiết kế ta nên sử dụng phơng pháp chỉnh lu điều khiển thyristor-động chiều Quyết định sử dụng hệ truyền động T-Đ không đảo chiều điều khiển máy mài theo nguyên tắc điều khiển điện áp phần ứng động điện Điều thuận tiện truyền động có mô men tải không đổi 3) Hệ thống chỉnh lu-động điện chiều Hệ truyền động T-Đ hệ truyền động động điện chiều kích từ độc lập, điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng Đồ án tổng hợp hệ điện thay đổi điện áp đặt vào phần kích từ động thông qua biến đổi chỉnh lu dùng thyristor a)Đặc tính hệ T-Đ Hệ truyền động T_Đ tuỳ theo công việc cụ thể truyền động mà dùng sơ đồ cụ thể thích hợp Ngời ta phân biệt chúng vào dấu hiệu sau: _ Số pha _ Sơ đồ nối _ Số nhịp _ Khoảng điều chỉnh _ Chế độ làm việc _ Tính chất dòng tải Đối với hệ truyền động thiết kế không yêu cầu đảo chiều đồng thời công suất toàn hệ nhỏ nên đặc tính hệ có ý sau Trong hệ T-Đ, nguồn cấp cho phần ứng động chỉnh lu thyristor Dòng điện chỉnh lu dòng điện phần ứng động Chế độ làm việc chỉnh lu phụ thuộc vào phơng thức điều khiển tính chất tải Trong truyền động điện, tải chỉnh lu thờng cuộn kích từ (L-R) mạch phần ứng động (L-R-E) Phơng trình đặc tính cho hệ T-Đ chế độ dòng điện chỉnh lu liên tục: E cos R = M k dm ( k dm ) 2 Độ cứng đặc tính = k dm R tổng trở toàn mạch R phần ứng động (gồm điện trở phần ứng động R điện trở phần tử mạch nối tiếp với phần ứng động cơ) Tốc độ không tải lý tởng phụ thuộc vào góc điều khiển : E cos o = k dm Tuy nhiên, tốc độ không tải lý tởng giao điểm cảu trục tung với đoạn thẳng đặc tính kéo dài Thực tế, có vùng dòng điện gián đoạn, tốc độ không tải lý tởng đặc tính lớn Họ đặc tính hệ thống trờng hợp nh hình 4-3 điều chỉnh vùng dới tốc độ định mức Các đặc tính hệ truyền động T-Đ mềm hệ F-Đ có sụt áp tợng chuyển mạch thyristor Góc điều khiển lớn điện áp đặt vào phần ứng động nhỏ Khi đó, đặc tính hạ thấp ứng với mômen cản M c, tốc độ động giảm Lý thuyết thực nghiệm chứng tỏ: phụ tải nhỏ góc điều lớn đặc tính có độ dốc lớn (phần nằm vùng gạch chéo) Đó vùng dòng điện gián đoạn Góc điều khiển lớn (khi điều chỉnh M Hình 2-6.Đặc tính hệ truyền động T-Đ Đồ án tổng hợp hệ điện Uđ R (-) 1 2 + Ts p + Ts p K i U M Kđm (-)Mc Jp K + pT Ta chọn máy phát tốc chiều với điện trở đủ lớn, gần ta có: U = K Vậy ta có : K = U/ = 10/314 = 0,032 Đầu máy phát tốc có thêm mạch lọc RC để lọc sóng điều hoà có số cao Ta chọn thông số điện trở R tụ C thích hợp để có T = 0,004(s) (yêu cầu T < ms) Coi hệ thống hoạt động chế độ tuyến tính nên dễ dàng ta sử dụng nguyên lý xếp chồng để xét trờng hợp Xét mạch Uđ Mc = (Mạch ảnh hởng nhiễu loạn) Lúc ta có : Hàm truyền đối tợng Fs ( p) = K K 2 + 2Ts p + 2Ts p K I J p + T p Vì s nhỏ (0,003(s)) nên ta coi rằng: K.K Fs ( p ) = K I J (1 + p ) p Trong đó: = T +2Ts = 0,004 + 0,013 = 0,017(s) Khi ta có : ( K ) R u k Fs ( p) = K K I Jp R u + p Đặt Đồ án tổng hợp hệ điện JRu 0,95.0,58 Tc = ( K ) = 0,63 = 1,39 K = K = 0,63 = 1,09 T Ru 0,58 Rút gọn lại ta có: Fs (p ) = K s Tc p (1 + p ) Trong đó: K s = K 0,032 = = 0,33 K I K T 0,089.1,09 + Theo chuẩn Module tối u: Fs (p )R ( p ) Fk (p ) = = + 2p + 2p + Fs (p )R ( p ) R ( p ) = Fk ( p) Tc 1,39 = = = 123,5 Fs ( p)(1 Fk ( p )) K s 2.0,33.0,017 khâu tỉ lệ có sơ đồ cấu trúc nh sau: Uđ? Uft Với R23 = 123,5 ; chọn R22 = R21 = 1(K ); R23 = 123(K ) R22 + Theo chuẩn Module tối u đối xứng hàm truyền chuẩn có dạng: Fk ( p ) = + p + p + p + p Đồ án tổng hợp hệ điện R (p ) = Fk ( p ) Tc + p 1+ 0,068 p = = 123,5 Fs ( p )(1 Fk ( p )) K s p 0,068 p Là khâu PI có cấu trúc nh sau: R1 R2 C2 Chơng IV Thiết Kế mạch điều khiển 1)Sơ đồ mạch điều khiển a)Nguyên tắc điều khiển Trong thực tế ngời ta sử dụng hai nguyên tắc điều khiển: Nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính nguyên tắc thẳng dứng arccos ta sử dụng nguyên tắc đièu khiển thẳng đứng tuyến tính, theo nguyên tắc ngời ta dùng hai điện áp _ Điện áp đồng kí hiệu u s đồng với điện áp đặt tiristor, thờng đặt vào đầu đảo khâu so sánh _ Điện áp điều khiển kí hiệu u cm (điện áp chiều có thê điều chỉnh đợc biên độ ) thờng đặt vào đầu không đảo khâu so sánh Bấy hiệu điện đặt vào khâu so sánh u d = ucm us, us = ucm khâu so sách lật trạng thái ta nhận đợc sờn điện áp đầu khâu so sánh, sờn thông qua đa hài trạng thái ổn định tạo xung điều khiển b)Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển c)Nguyên lý hoạt động sơ đồ Ta phải thiết mạch đồ điều khiển thyristor sơ đồ chỉnh lu cầu pha Đồ án tổng hợp hệ điện Trong sơ đồ cầu pha dùng thyristor chu kì điện áp nguồn (3600), yêu cầu van đợc phát xung điều khiển lần, lần phát xung điều khiển cách 600, van đợc dẩn điện 120 độ điện chu kì Cấp nguồn 220V cho cuộn sơ cấp máy biến áp đồng pha Điện áp phần thứ cấp điện áp đồng pha Ta lấy điện áp U1 để dẫn giải: - U1 đợc so sánh với mức điện áp thấp biến trở đầu vào (+) khuếch đại thuật toán IC1 , thu dợc tín hiệu điện áp U2 - U2 qua khâu tạo xung tam giác gồm khuếch đại thuật toán IC2 , linh kiện điện tử VR2, R4 , D1, C1 , Dz Điện áp ca thu đợc U3 Điện áp ca đợc dùng để điều khiển kênh điều khiển biến đổi BĐ1 - Uđk đợc so sánh với U3 qua IC3, cho xung chữ nhật vuông Xung chữ nhật vuông qua D3 lấy xung chữ nhật dơng U4 Uđk thay đổi - Xung U4 xung chùm U5 đợc đa qua cổng AND Đầu AND xung chùm Xung chùm đợc qua TR1, TR2 mắc đalinhtơn để khuyếch đại công suất (khuyếch đại dòng) Đa xung qua biến áp xung BAX, cho độ rộng xung biên độ xung nh mong muốn - Bộ phát xung chùm đa hài tự dao động gồm R18, R19, R20, C2 IC4, qua D12 lấy xung chùm dơng - Hai xung mà ta phát thiết kế đợc kể sau hai xung có độ lệch pha (tức ngợc pha nhau, đợc đa điều khiển V1 V4) Trong mạch điều khiển ta chọn toàn IC TL084 có thông số: Vcc = 15V; P tiêu thụ = 680 mW , Rin = 106 M ; UDZ = V đồ thị tín hiệu điện áp điều khiển nh sau : Đồ án tổng hợp hệ điện a Đồ án tổng hợp hệ điện Tính toán khâu mạch điều khiển nh sau : Tính chọn biến áp xung: Tỉ số máy biến áp xung thờng là: m =1 Điện áp thứ cấp máy biến áp xung là:U2=Uđk= 3,0 (V) Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp máy biến áp xung là: U1 = mU2 = 1*3,0 = 2,0 (V) Dòng thứ cấp máy biến áp xung : I2 = Iđk= 0,15 A Dòng thứ cấp máy biến áp xung : I2b= Iđk = 0,15 A Dòng sơ cấp máy biến áp xung: I1 = I2/m = 0,15/1= 0,15 (A) Trên sở thiết kế đợc mạch từ tính số vòng dây cần thiết cho máy biến áp xung Chọn vật liệu làm lõi sắt Ferit HM Lõi có dạng hình xuyến , làm việc phần đặc tính từ hoá có B = 0,3T ; H = 30 (A/m) khe hở không khí + Độ từ thẩm trung bình tơng đối lõi sắt TB = B/0 H = 0,3/1,25.10-6.30 = 8000 Trong : à0 = 1,25.10-6 (H/m) độ từ thẩm không khí + Thể tích lõi thép cần có V = Q.l = tb t x S x U I B V = 0,834.10-6 (m3) = 0,834 (cm3) +Chọn mạch từ tích V = 1,4 (cm3) Với thể tích ta có kích thớc mạch từ nh sau: a = 4,5 mm = 0,45 cm b = 6mm = 0,6 cm Đồ án tổng hợp hệ điện Q = 0,27 cm2 = 27 mm2 d = 12m ;D = 21mm Chiều dài trung bình mạch từ l = 5,2 (cm) + Số vòng dây sơ cấp máy biến áp xung : Theo định luật cảm ứng điện từ dB B = W1Q dt tx U tx 3,0.200.10 W1 = = = 60 (vòng) BQ 0,3.27.10 U1 = W1Q +Số vòng dây thứ cấp W2 = W1 60 = = 60 (vòng) m +Tiết diện dây thứ cấp S1 = I 150.10 = = 0,025 (mm2) J1 Chọn mật độ dòng điện J2 = (A/mm2) + Đờng kính dây thứ cấp d2 = S1 4.0,025 = = 0,18 (mm) Chọn d =0,2 (mm) +Tiết diện dây thứ cấp S2 = I 0,015 = = 0,0375 (mm2) J2 Chọn mật độ dòng điện J2 = 4(A/mm2) + Đờng kính dây thứ cấp d2 = 4S = 4.0,0375 = 0,22 (mm) Chọn dây có đờng kính d2 = 0,3 (mm) 2.Khâu khuếch đại xung Đồ án tổng hợp hệ điện _ Khuyếch đại xung có nhiệm vụ tăng công suất khâu tạo xung hình thành đủ mạnh để mở van lực.Thực chất nhiệm vụ khâu khuyếch đại xung khuyếch đại dòng _ Chọn Tranzito công suất loại 2SC9111Tranzito loại npn vật liệubán dẫn Si Điện áp colecto bazơ hở mạch Emitơ UCB0 =40 (V) Điện áp Emito bazơ hở mạch Colecto UEB0 =4 (V) Dòng điện lớn mà colecto chịu đựng Imax = 500 (mA) Công suất tiêu tán colecto Pc = 1,7 (W) Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp T1 = 1750C Hệ số khuyếch đại = 50 Dòng điện làm việc colecto Ic2 = I1= 150 (mA) Dòng điện làm việc bazơ Ib = I c 150 = = 0,005 (A) 30 - Chọn nguồn cấp cho biến áp xung U CC = 12(V) , với nguồn UCC =12 (V) ta phải mắc thêm điện trở R9: R9 = U CC U 12 = = 20 () I1 150.10 -Tất Diod mạch điều khiẻn dùng loại 1N4009 có tham số Dòng điện định mức Iđm = 10 (mA) Điện áp ngợc lớn Un = 25 (V) Điện áp Diod mở thông Um = 1(V) 3.Chọn khâu AND: Toàn kênh điều khiển phải dùng cổng AND nên ta chọn IC4081 Họ CMOS Mỗi IC4081 có bốn thông số Nguồn nuôi 1C Vcc = 3ữ (V) Ta chọn Vcc = 12 (V) Đồ án tổng hợp hệ điện Nhiệt độ làm việc : 40 ữ 800C Điện áp ứng với mức logic (1) : 2ữ 4,5 (V) Dòng điện nhỏ 1mA Công suất tiêu thụ P = 2,5 (nW/1 cổng) Chọn điệ trở có giá trị 10K 4-Chọn IC thuật toán Mỗi kênh điều khiển phải dùng bốn khuyếch đại thuật toán Do ta chọn IC loại TL084 hãng Texasluctrument chế tạo Mỗi IC có khuyếch thuật toán Thông số TL 084: Điện áp đầu vào Vcc =12V Hiệu điện hai đầu vào Uv= 30V Nhiệt độ làm việc T = -25 - 850C Công suất tiêu thụ P = 0,68W Tổng trở đầu vào Rin = 106M Dòng điện đầu Ira = 30pA Tốc độ biến thiên điện áp cho phép : Tính chọn tầng so sánh: du = 13(V/ s ) dt Trong sơ đồ ta dùng IC loại TL 084 hãng texas Instrument chế tạo,mỗi IC có khuyếch đại thuật toán Thông số TL084: Điện áp nguồn nuôi : Vcc= 18(V), chọn Vcc= 13(V) Hiệu điện hai đầu vào: 30 (V) Nhiệt độ làm việc :T=-250C ữ 850C Công suất tiêu thụ :P=680 (mW) =0,68(W) Tổng trở đầu vào :Rin=106 (M ) Dòng điện đầu ra:Ira=30 (pA) Tốc độ biến thiên điện áp cho phép:du/dt=13(V/ às ) Điện trở R6 nh sau: R6Ilv[...]... Tốc độ quay chi tiết (n): 100 ữ1000 [Vòng/phút] _ Tỷ số truyền (i): 3 _ Hiệu suất (): 0,7 _ Mômen quán tính cơ cấu (J): 0,007 [kgm2] 2) Tính chọn công suất động cơ a)Tính chọn công suất Trong một hệ thống truyền động thì thành phần quan trọng nhất là động cơ truyền động, nó là nguồn động lực cho hệ thống, chất lợng làm việc của hệ thống cả về mặt kinh tế và kỹ thuật phụ thuộc rất mạch mẽ vào động cơ đợc... phụ trong máy điện và ở các truyền động có công suất lớn còn làm xấu dạng điện áp của nguồn và lới xoay chi u Hệ số công suất cos của hệ nói chung là thấp nhất là khi điều chỉnh sâu Chơng III Thiết kế mạch lực I) Tính chọn công suất động cơ Đồ án tổng hợp hệ điện cơ 1) Các thông số động cơ Theo yêu cầu kỹ thuật của đề bài ta phải thiết kế hệ truyền động với động cơ có các thông số kỹ thuật sau: _ Mômen... Tốc độ nớc Đồ án tổng hợp hệ điện cơ ChơngIV Xây dựng cấu trúc tổng hợp của hệ truyền động Các thông số cần thiết của động cơ để tổng hợp hệ: Pdm = 6,5(KW) Idm = 37,5(A) ndm = 3000(vòng/ph) 2p = 4 Điện cảm mạch phần ứng động cơ một chi u kích từ độc lập nh đã tính ở trên là L = 5,5(mH) Hằng số thời gian điện từ của phần ứng động cơ: T = 0,0095 (s) Mô men quán tính của động cơ đã chọn là J = 0,95(kgm2)... động cơ đợc chọn truyền động và nhiều khi nó còn ảnh hởng đến sự hoạt động chung của các hệ thống khác .Động cơ đợc chọn phải yêu cầu đáp ứng đợc các chỉ tiêu kỹ thuật sau: _ Động cơ phải có đủ công suất để có thể thực hiện đợc yêu cầu của truyền động _ Có tốc độ, phạm vi điều chỉnh tốc độ phù hợp yêu cầu với một phơng án truyền động tơng ứng _ Thoả mãn các yêu cầu về mở máy và hãm động cơ Ngoài ra còn... chỉnh lu ba pha hình tia Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Sơ đồ chỉnh lu cầu ba pha điều khiển hoàn toàn Công suất hệ truyền động là là trung bình nên sơ đồ chỉnh lu 3 pha là phù hợp nhất đối với hệ truyền động máy mài có công suất tính toán tới 6,5(kW) 2)Tính toán mạch lực Các thông số của động cơ đã chọn ở trên Pđc = 6,5(kW); Uđm = 220(V); Iđm = 37,5(A); ư= 0,79; Hệ số tiếp điện = 100% Phạm vi điều chỉnh... Phơng trình đặc tính cơ của động cơ điện một chi u kích từ độc lập: = Uư R 220 0,58 M = M = 349,2 - 1,46.M 2 k (k) 0,63 (0,63) 2 6 Phơng trình đặc tính cơ điện của động cơ điện một chi u kích từ độc lập: = U R 220 0,58 I= I = 349,2 0,92.I k k 0,63 0,63 II )Thiết kế mạch lực 1)Giới thiệu các sơ đồ chỉnh lu Bộ chỉnh lu biến đổi điện áp xoay chi u thành điện áp một chi u để ứng dụng cho các phụ tải yêu... 9,55.0,7.1000 = 5,24 (kW) Nh trình bày ở chơng 2 để thực hiện truyền động ta sử dụng động cơ một chi u kích từ độc lập, do vậy động cơ đợc chọn phải có công suất đáp ứng đợc yêu cầu truyền động với công suất 5,24 (k W) Căn cứ vào số liều đó ta chọn đợc động cơ điện một chi u kiểu H205, điện áp 220(V),vỏ bảo vệ, có Đồ án tổng hợp hệ điện cơ chế độ làm việc dài hạn, phạm vi điều chỉnh tốc độ 1:3 do Liên Xô chế tạo,... của hệ thống Biên giới này đợc mô tả bởi đờng cong nét đứt trên hình 4-3 b Đặc điểm của hệ T-Đ: Ưu điểm nổi bật nhất của hệ T-Đ là điều chỉnh tốc độ êm, phạm vi điều chỉnh lớn, có thể mở máy và hãm máy liên tục ở dải công suất trung bình, ngoài ra nó còn có độ tác động nhanh cao, không gây ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất rất cao Điều đó rất thuận tiện cho việc thiết. .. trờng hợp giữ nguyên góc điều khiển nếu tốc độ quay còn quá cao sức điện động luc này lớn góc dẫn sẽ tự động giảm làm quá trình gián đoạn tăng Tại thời điểm dòng điện I = 0 mô men điện từ động cơ M = 0 là giảm tốc động cơ Tốc độ giảm đồng nghĩa với việc E giảm góc dẫn tự động tăng làm giảm quá trình gián đoạn trong mạch Vì lý do đó mà đặc tính cơ của hệ T-Đ rất dốc trong vùng dòng điện gián đoạn ... điện cảm Lck và điện cảm phần ứng máy điện Tụ điện C và điện trở R tính theo caterlo hoặc chọn theo công thức kinh nghiệm nh sau : C=0,01ữ1àF;R=10ữ1000; Vậy chọn C=0,2àF;R=47 c) Bảo vệ quá dòng cho van, ta dùng dây chảy mắc nối tiếp với van 5) Mạch biến đổi nguồn cấp cho mạch kích từ động cơ Ta dùng sơ đồ cầu 3 pha Điôt nh sau: Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Từ loại động cơ, ta có Iktđm = 1,48(A) và Rcks