Đang tải... (xem toàn văn)
Trêng ®h spkt vinh TR¦êNG KHOA LỜI NÓI ĐẦU Trong công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước thì việc phát triển khoa học kỹ thuật đã được ứng dụng vào lĩnh vực công nghiệp Ở nước ta đã nhập khá nhiều.
TR¦êNG KHOA: LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng xây dựng đổi đất nước việc phát triển khoa học kỹ thuật ứng dụng vào lĩnh vực công nghiệp Ở nước ta nhập nhiều loại máy móc, thiết bị đại Do địi hỏi trình giảng dạy cho học sinh, sinh viên phải trang bị kiến thức nguyên lý hoạt động nguyên tắc vận hành trang thiết bị nhằm nắm bắt kịp thời với thực tế xã hội năm tới Trong trình học tập trường em học môn học Trang Bị Điện, để củng cố kiến thức mơn học có nhiều đề tài đồ án môn học loại máy khác giao cho HS-SV Em nhận đề tài: “” Thiết kế trang bị điện cho truyền động máy tiện việc làm tương đối khó, thời gian làm đồ án vừa qua, với cố gắng nỗ lực thân với giúp đỡ bảo tận tình thầy, cô giáo môn Trang Bị Điện đặc biệt giúp đỡ bảo tận tình giáo: , em hồn thành xong đồ án mơn học Trong q trình thiết kế đồ án, với kiến thức hạn chế nên đồ án khó tránh khỏi khiếm khuyết Em mong nhận xét góp ý thầy cô giáo bạn để thiết kế em hoàn thiện Em xin chân thành cm n! ., ngy thỏng Sinh viờn Giáo viên hớng dÉn: SVTH: năm 2022 TR¦êNG KHOA: PHẦN I TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG I KHÁI NIỆM CHUNG : Đặc điểm cơng nghệ : Nhóm máy tiện đa dạng, gồm máy tiện đơn giản, Rơvonve, máy tiện vạn năng, chuyên dùng, máy tiện cụt, máy tiện đứng Trên máy tiện thực nhiều công nghệ tiện khác nhau: Tiện trụ ngồi, tiện trụ trong, tiện mặt đầu, tiện cơn, tiện định hình Trên máy tiện thực doa, khoan tiện ren dao cắt, dao doa, tarơ ren Kích thước gia cơng máy tiện từ cỡ vài milimét đến hàng chục mét (Trên máy tiện đứng) : Thân máy : Ụ trước : Bàn dao : Ụ sau Dạng bên ngồi máy tiện Chuyển động máy tiện làm việc chế độ dài hạn, chuyển động quay mâm cặp, chuyển động tịnh tiến liên tục bàn dao Các chuyển động phụ gồm chuyển động phanh cầu dao ụ sau, kéo phôi, bơm nước, nâng hạ, kẹp nới xà v.v Ở máy cỡ nhỏ, người ta thường dùng động lồng sóc để kéo truyền động Loại động có ưu điểm mặt kinh tế, đơn giản đặc tính cứng Điều chỉnh tốc độ phương pháp khí, phạm vi không rộng Khi máy yêu cầu phạm vi tốc độ rộng thường sử dụng động lồng sóc hai hay nhiu tc Giáo viên hớng dẫn: SVTH: TR¦êNG KHOA: Một đặc điểm máy tiện cỡ nặng yêu cầu điều chỉnh tốc độ động phạm vi rộng Vì phần nhiều, người ta dùng động điện chiều kết hợp với tốc độ ữ4 cấp Điều chỉnh tốc độ điện khí thực cách thay đổi từ thông động cơ, phương pháp điều chỉnh vùng Các thông số đặc trưng cho chế độ cắt gọt máy tiện a Tốc độ cắt : Là tốc độ di chuyển tương đối bàn dao so với chi tiết điểm tiếp xúc Đây thông số để xác định chế độ làm việc máy để tính tốn chế độ cắt gọt máy, phụ thuộc vào yếu tố vật liệu làm dao chi tiết gia công - Lượng ăn dao : S (mm/vg) - Chiều sâu cắt : t (mm) - Tuổi thọ dao : T Tốc độ cắt xác đinh theo biểu thức kinh nghiệm : Vz CV (m / ph) T t xV S yV m Trong : - t chiều sâu cắt - T tuổi thọ (độ bền) dao - S lượng ăn dao chi tiết quay vòng - CV, xV, yV, m hệ số mũ phụ thuộc vào chi tiết gia công, vật liệu làm dao phương pháp gia công Vật liệu gia công gang, thép CT45 vật liệu làm dao thép hợp kim cường độ cao, nên chọn: CV = 40 ữ 260 lấy CV = 200; xV = 0,15 ữ 0,2 chọn: xV = 0,2; yV = 0,35 ữ0,8 chọn: yV = 0,35; m = 0,1 ữ 0,2 chọn: m = 0,1; T = 60 ữ 80 ph chọn: T = 60 ph Để đảm bảo suất cao nhất, sử dụng máy triệt để q trình gia cơng phải ln đạt tốc độ tối ưu, xác định thông số như: độ sâu cắt t, lượng ăn dao S tốc độ trục ứng với đường kính chi tiết xác định Khi tiện ngang chi tiết có đường kính lớn, q trình gia cơng đường kính chi tiết giảm dần, để trì tốc độ cắt (m/s) tối ưu số phải tăng liên tục tốc độ góc trục theo quan h: Giáo viên hớng dẫn: SVTH: TRƯờNG KHOA: Vz 0,5.d ct ct 60.103 (m / ph) Trong : - dct: đường kính chi tiết (mm) - ct : tốc độ góc chi tiết (rad/s) b Lực cắt : Là lực tác động điểm tiếp xúc dao chi tiết, lực đẩy điểm tiếp xúc gọi lực pháp tuyến chia làm ba thành phần : - Lực tiếp tuyến Fz : chống lại quay chi tiết, - Lực dọc trục Fx : chống lại di chuyển bàn dao - Lực hướng kính Fy : Chống lại tì dao chi tiết Tỉ lệ thành phần lực : Fz : Fy : Fx = : 0,4 : 0,25 Lực cắt thông số quan trọng xác định từ chế độ cắt máy Thông thường lực cắt xác định theo công thức kinh nghiệm : n FZ 9,81.CF t x F S y F VZ (N) Trong : CF , XF , YF , n hệ số mũ phụ thuộc vào vật liệu làm dao, chi tiết gia công phương pháp gia công c Công suất cắt : Là công suất yêu cầu cấu chuyển động Q trình tiện xảy với cơng suất cắt số xác định PZ FZ VZ , (kW ) 60.10 Bởi lực cắt lớn F max sinh lượng ăn dao độ sâu ăn dao lớn, tương ứng với tốc độ cắt nhỏ V zmin ; gọi lực cắt lớn F max xác định t, s tương ứng với tốc độ cắt Vzmin ; nghĩa tương ứng với hệ thức : Fmax Vzmin = Fmin Vzmax Sự phụ thuộc lực cắt vào tốc nh hỡnh v : Giáo viên hớng dẫn: SVTH: TR¦êNG KHOA: d Thời gian máy : Là thời gian để gia cơng chi tiết, cịn đợc gọi thời gian cơng nghệ hay thời gian hữu ích Để tính thời gian máy phải vào yếu tố chế độ cắt gọt phương pháp gia công L.103 tM (s) Vad tM Trong : L ( ph) n.S - L : chiều dài gia công - Vad : tốc độ ăn dao -S: lượng ăn dao -N: tốc độ quay chi tiết vg/ph Như để giảm thời gian gia công, ta phải tăng tốc độ cắt, lượng ăn dao suất tăng Phụ tải cấu truyền động máy tiện a Trong truyền động máy tiện lực cắt lực hữu ích máy phụ thuộc vào chế độ cắt ( t, S, V) vật liệu chi tiết làm dao Chuyển động máy tiện chuyển động quay xác định : MZ Trong : FZ d ( N m) - FZ lực cắt (N) - d đường kính gia cơng (m) Mơ men hữu ích trục động : M hi FZ d ( N m) 2.i i tỉ số truyền từ trục động đến trc chớnh ca mỏy Giáo viên hớng dẫn: SVTH: TR¦êNG KHOA: * Đối với chuyển động chuyển động tịnh tiến : Mhi = FZ (N.m) bán kính quy đổi lực cắt trục động * Mô men cản tĩnh trục động : Mc M hi ( N m) - hiệu suất truyền từ trục động đến trục Với máy tiện đứng có chuyển động trượt băng máy nên có xuất lực ma sát nơi gờ trượt máy Fms = FN = [g (mb + mct ) + Fy ] (N) FN - lực đẩy tác dụng lên gờ trượt - hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào tốc độ mâm cặp tốc độ định mức * Ở chế độ xác lập lực kéo chuyển động mâm cặp xác định tổng lực cắt lực ma sát FK = FZ + Fms = FZ + [g (mb + mct ) + Fy ] (N) Khi mô men trục động ứng với chuyển động quay là: Mc FK d ( N m) 2i. Đối với chuyển động tịnh tiến : Mc Fz ( N m) b Cơ cấu truyền động ăn dao - Trong lực truyền động ăn dao động thực di chuyển bàn dao chi tiết để đảm bảo q trình gia cơng Hệ truyền động ăn dao thực nhiều phương án khỏc Giáo viên hớng dẫn: SVTH: TRƯờNG KHOA: Động truyền động Bánh vít Hộp giảm tốc Bàn dao Trục vít Băng máy Động truyền động ăn dao đảm bảo lực cần thiết để di chuyển tịnh tiến bàn dao Lực xác định lực cản chuyển động di chuyển bàn dao : Fad = k.Fx+ Fms + Fd (N) - k = (1,2 1,5) hệ số dự trữ - Fms: lực ma sát bàn dao hướng gờ trợt - Fd: - lực dính Fms = (g.mb + FY + FZ) (N) : hệ số ma sát bàn dao theo hướng gờ trượt Lực dính sinh khởi động bàn dao : Fd = S (N) - áp suất dính, thường 0,5 M/m2 S - diện tích bề mặt tiếp xúc gờ trượt bàn dao, cm2 Các thành phần lực ăn dao : Fx, Fms, Fd không đồng thời trình làm việc Nên xác định phụ tải truyền động ăn dao phân thành hai chế độ làm việc khởi động làm việc ăn dao làm việc Khi khởi động, lực ăn dao xác định lực ma sát khối lượng củ phận di chuyển lực dính : Fad.kđ = g.mb +Fd (N) Với = 0,2 0,3 - hệ số ma sát khởi động Khi cấu ăn dao làm việc, lực ăn dao tính : Fad.lv = k.Fx + ( g.mb +Fy + Fx ) (N) Với hệ số ma sát lm vic, = 0,05 0,15 Giáo viên hớng dẫn: SVTH: TR¦êNG KHOA: * Mơ men trục vít vơ tận xác định theo biểu thức : Mtv = 0,5 Fad dtv tg( ) (N.m) Trong : dtv - đường kính trung bình trục vít vơ tận; mm - góc lệch đường ren trục vít; độ - góc ma sát đường ren trục vít; độ * Mơ men cản tĩnh trục động xác định công thức : Mc M tv ( N m) i. i, - tỉ số hiệu suất truyền Khi xác định công suất động truyền động ăn dao chọn từ điều kiện mô men lớn hai trị số mô men tương ứng với hai lực ăn dao khởi động làm việc Bởi truyền động ăn dao thường có phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng nên động cần kiểm tra theo điều kiện mômen cản tĩnh tốc độ nhỏ có tính đến giảm mô men động điều kiện làm mát xấu kiểm tra theo điều kiện mô men khởi động Đồ thị phụ tải truyền động Đồ thị phụ tải truyền động ăn dao c Phụ tải cấu truyền động máy tiện : Truyền động máy tiện đứng có đặc thù riêng Trên máy tiện đứng chi tiết gia cơng có đường kính lớn đặt mâm cặp nằm ngang Do trọng lượng mâm cặp chi tiết lớn nên lực ma sát gờ trượt hộp tốc độ lớn Vì phụ tải trục động truyền động tổng thành phần lực cắt, lực ma sát gờ trượt, lực ma sát hộp tốc độ Đồ thị biểu diễn thành phần cụng sut ca truyn ng chớnh mỏy tin Giáo viên híng dÉn: SVTH: TR¦êNG KHOA: - P1 cơng suất khắc phục lực cắt - P2 công suất khắc phục lực ma sát gờ trượt - P3 , P4 công suất khắc phục lực ma sát hộp tốc độ tương ứng lực ma sát quay mâm cặp - P5 tổng cơng suất truyền động II CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH MÁY TIỆN : Quá trình chọn cơng suất động Việc chọn động quan trọng, chọn công suất lớn trị số cần thiết vốn đầu tư tăng, động thường làm việc chế độ non tải, làm cho hệ số hiệu suất thấp Nếu chọn cơng suất nhỏ trị số u cầu không bảo đảm suất cần thiết, động chạy tải, giảm tuổi thọ động cơ, tăng phí tổn vận hành * Q trình tính tốn chọn cơng suất động chia làm bước : + Bước : Chọn sơ động theo trình tự sau Xác định công suất mô men tác dụng trục làm việc hộp tốc độ a) - Xác định công suất trục động điện thành lập đồ thị phụ tải tỉnh b) - Muốn thành lập đồ thị phụ tải cho truyền động chu kỳ, ta phải xác định công suất mô men trục động thời gian làm việc ứng với giai đoạn Công suất trục động xác định theo biểu thức : Giáo viên hớng dẫn: SVTH: TRƯờNG KHOA: PC PZ - hiệu suất cấu truyền động ứng với phụ tải PZ M hi M hi M ms a b k pt Trường hợp riêng Mhi = Mhiđm , kpt = tương ứng với dm Khi : dm a dm bdm x = a/b = const phụ thuộc vào cấu trúc, khối lượng phần quay độ phức tạp sơ đồ động học tính tốn ta thường lấy giá trị trung bình x = 1,5 ta có : a = 0,6 (adm + bdm) ; b = 0,4 (adm + bdm) + Bước : Kiểm nghiệm động theo điều kiện cần thiết, tuỳ thuộc vào đặc điểm cấu truyền động mà động chọn kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng, tải mở máy Phương án chọn công suất động cho hệ truyền động Truyền động máy tiện thường làm việc chế độ dài hạn, nhiên gia công chi tiết ngắn, máy trung bình nhỏ q trình thay đổi ngun cơng chi tiết thời gian lớn nên truyền động sẻ làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại Khi xác định cơng ruất động truyền động phải tiến hành tính tốn chế độ nặng nề Để chọn cơng suất động truyền động ta cần thực bước : + Bước : Xác định ngun cơng cần thiết q trình gia công chi tiết + Bước : Từ yếu tố cắt gọt xác định tốc độ cắt, lực cắt, công suất cắt thời gian máy ứng với nguyên công + Bước : Chọn nguyên công nặng nề giả thiết chế độ máy làm việc chế độ định mức, từ tính hiệu suất máy ứng với nguyên công + Bước : Tính cơng suất động ứng với tng nguyờn cụng Giáo viên hớng dẫn: SVTH: 10 TRƯờNG KHOA: Xuất phát từ nguyên lý hoạt động khâu so sánh ta thấy: Khi thấy đổi trị số điện áp điều khiển Uđk để thay đổi góc điều khiển a độ dài xung khâu so sánh thay đổi Mạch sửa xung: Như xuất tình trạng số trường hợp độ dài xung ngắn không đủ để mở Tiristor độ dài xung lớn, gây tổn thất lớn mạch phát xung Mạch sửa xung nhằm khắc phục vấn đề nêu Mạch làm việc theo nguyên tắc có xung vào với độ dài khác mạch cho xung có độ dài theo yêu cầu giữ nguyên thời điểm xuất xung Sơ đồ nguyên lý mạch sửa xung hình vẽ Trong sơ đồ: Uv điện áp vào mạch, điện áp khâu so sánh (điểm E) có mức bão hoà dương âm Các phần tử R11 C2 định độ dài xung Nguyên lý làm việc mạch sửa xung sau: Khi điện áp vào Uv mức bão hoà dương với điện trở định thiên R12, Tr6 mở bão hồ, tụ C2 nạp với cực tính phía (qua C2 – R11- Tr6) Tr6 mở bão hoà làm điểm F có mức lơgíc “0” Mức lơgíc tồn suốt q trình Uv bão hồ dương Khi điện áp Uv mức bão hoà âm, tụ C2 phóng điện (qua D1 ) đặt âm lên mạch phát - gốc Tr6 làm Tr6 khoá dẫn đến điểm F có mức lơgíc “1”, nghĩa đầu nhận xung ra.Do điện trở ngược Tr6 lớn nên Ura ằUcc Khi C2 phóng hết điện tích, nạp theo chiều ngược lại Nhờ có R12 mà (+) lại đặt lên mạch phát – gốc Tr6 làm đầu lại có mức lơgíc “0” Mặc dù cịn xung âm đầu vào nhng nhờ có R12 mà Tr6 mở bão hồ Thời gian tồn xung xác định theo biểu thc: tx = R11.C1.ln2 Giáo viên hớng dẫn: SVTH: (2-15) 58 TR¦êNG KHOA: Hình 2-9 Giản đồ điện áp khâu sữa xung Độ dài xung phụ thuộc vào gía trị R11 C2 xung ln có giá trị khơng đổi Thiết bị đầu (Mạch truyền xung): Thơng thường có cách truyền xung từ đầu hệ thống điều khiển mạch G - K Tiristor truyền xung trực tiếp truyền xung qua máy biến áp xung Truyền xung qua BAX có ưu điểm là: Đảm bảo cách ly tốt điện mạch động lực mạch điều khiển chỉnh lưu Dễ dàng thực việc truyền đồng thời xung đến Tiristor mắc nối tiếp song song cách dùng BAX nhiều cuộn thứ cấp Dễ dàng phối hợp điện áp nguồn cung cấp cho tầng khuyếch đại công suất xung biên độ xung cần thiết cực điều khiển Ti nhờ việc chọn tỷ số BAX hợp lý BAX kết cấu giống biến áp bình thường cơng suất nhỏ Hoạt động BAX tương tự biến áp thường với dòng điện khơng sin xác định phi tuyến khơng mạch từ bão hồ BAX có mạch từ chóng bão hồ, hoạt động thời gian ngắn Mạch khuyếch đại xung: Để khuyếch đại công suất xung điều khiển, phổ biến sơ đồ khuếch đại Ti Tr Hình vẽ sau sơ đồ mạch khuếch xung dùng Transistor phổ biến Tín hiệu đầu vào UV mạch khuyếch đại xung s dng Tr ghộp ni tip (cũn Giáo viên híng dÉn: SVTH: 59 TR¦êNG KHOA: gọi ghép kiểu Darlinhtơn), Tr7 Tr8 mắc nối tiếp tương đương Transisto có hệ số khuếch đại dịng điện: b = b1.b2 (2-16) Chức phần tử sơ đồ: D2 điơt có tác dụng giảm dịng điện qua cuộn dây sơ cấp BAX Tran khoá,đồng thời hạn chế điện áp Tr D3 để bảo vệ cuộn dây thứ cấp BAX D2 mạch sơ cấp D4 để ngăn xung âm tới cực điều khiển Tiristor Transistor khác Các điện trở để hạn chế xung áp đầu vào dịng điện cực góp Transistor Nguyên lý làm việc sơ đồ: Tín hiệu vào mạch là tín hiệu mạch gửi xung tín hiệu lơgíc Gọi txv thời gian tồn xung điện áp vào tbh thời gian tính từ lúc có dịng điện chiều qua cuộn dây sơ cấp BAX (khi Tr7 Tr8 mở bão hoà) đến lúc lõi thép bão hoà từ txr thời gian tồn xung a) tbh > txv b) tbh < txv Xét trường hợp tbh > txv: - Trong khoảng thời gian t = – t1, chưa có xung vào khơng có dịng qua BAX nên thứ cấp máy khơng có tín hiệu - Khi t = t1 , xuất xung vào Tr7, Tr8 mở bão hồ nên cuộn W1 có dịng điện chạy qua, làm cảm ứng sang phía thứ cấp xung điện áp, tạo dịng điện qua D4 đến mạch G-K Ti Gi¸o viên hớng dẫn: SVTH: 60 TRƯờNG KHOA: - Khi t = t2 ( lúc mạch từ chưa bão hoà) xung vào Tr7, Tr8 đóng dịng điện sơ cấp giảm khơng qua D2 Bên thứ cấp có s.đ.đ cảm ứng (ngược chiều với ban đầu tự cảm) nhờ D4 mà xung âm không truyền tới Ti Xung dòng âm khép mạch qua R17 D3 tiêu tán điện trở Nhờ có D2 D3 mà không xuất điện áp tự cảm lớn dây quấn sơ thứ BAX Khi tbh < txv: - Khi t < t1 chưa có xung đầu vào, Tr7,8 khố, khơng có xung điều khiển - Khi t = t1: Xuất xung vào làm Tr7,8 mở bão hoà làm xuất xung điều khiển - Khi t = t1 + tbh mạch từ BAX bị bão hồ, từ thơng lõi thép const nên xung cảm ứng W2 - Khi t = t2 dòng điện sơ cấp không làm xuất xung âm dây quấn thứ cấp không đưa đến mạch G-K nói Như thời gian làm việc mạch từ BAX có ảnh hưởng lớn đến độ dài xung điều khiển Khi tbh > txv độ dài xung điều khiển độ dài xung vào Còn trường hợp ngược lại, độ dài xung điều khiển thời gian bão hồ mạch từ BAX Do cần cho BAX có thời gian bóo ho t ln Giáo viên hớng dẫn: SVTH: 61 TR¦êNG KHOA: PHẦN V THIẾT KẾ MẠCH TỔNG HỢP VÀ KHUYẾCH ĐẠI CÁC TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN, MẠCH TẠO ĐIỆN ÁP CHỦ ĐẠO Do hệ thống đòi hỏi chất lượng cao nên ta sử dụng tín hiệu phản hồi Vì phải có mạch tổngt hợp tín hiệu lại Mặt khác, để nâng cao độ cứng đặc tính hệ kín ta cần khuếch đại tín hiệu điều khiển với hệ số khuếch đại lớn Do cần có khâu khuếch đại tín hiệu, mặt nguyên lý khâu khuếch đại thực chức huếch đại nhưngdể điều chỉnh hệ số khuếch đại, người ta thường thiết kế khâu khuếch đại riêng Trong truyền động điện người ta thường thực mạch vòng điều chỉnh tốc độ dòng điện riêng nên ta cần tổng hợp tìn hiệu chủ đạo phản hồi tốc độ khâu tổng hợp Để đảm bảo tính xác việc tổng hợp ta dùng vi mạch điện tử Sơ đồ khối tng hp v khuch i nh hỡnh v: Giáo viên híng dÉn: SVTH: 62 TR¦êNG KHOA: Ta có: u rDk K KD U cd .n Trong đó: K KD R4 R1 R3 R KKĐ hệ số khuếch đại 1. hệ số phân áp 1 R5 a R5b R5 a R5b R6 2 R5b R5 a R5b I.THIẾT KẾ KHÂU PHẢN HỒI ÂM DÒNG ĐIỆN Để tránh dòng điện động tăng mức cho phép khởi động, hãm, đảo chiều hay gặp tải ta sử dụng mạch điện để hạn chế dòng điện phần ứng ta sử dụng mạch phản hồi âm dịng điện Sơ đồ mạch điện hình vẽ: Máy biến dòng TI cách ly mạch động lực mạch điều khiển Điện áp TI chỉnh lưu nhờ cầu ba pha ( để đảm bào cho dòng điện cuộn sơ cấp TI xoay chiều ) Tín hiệu phản hồi dịng điện lấy phần biến trở R đưa vào lọc khuếch đại IC 1; IC2 Điện áp âm điện trở R4 có tác dụng ngưỡng; điện áp đầu IC2 tính sau: Ta chọn R5 = R6 ur R7 u rIC1 15 ; u rIC2 I R6 Giáo viên hớng dẫn: SVTH: 63 TR¦êNG KHOA: R42 R41 u r R6 I I ng ; R4 15 I ng hệ số phân áp Khi IU < Ing, điện áp đầu IC2 có dấu dương nên điốt khố, mạch phản hồi chưa có tác dụng Khi IU > Ing, điện áp có giá trị âm, lúc mạch phản hồi dòng điện tham gia khống chế góc mở làm giảm dịng phần ứng II.THIẾT KẾ KHÂU PHẢN HỒI ÂM TỐC ĐỘ Đối với hệ truyền động yêu cầu phạm vi điều chỉnh tốc độ ổn định tốc độ làm việc quan trọng Trong hệ truyền động ta thiết kế mạch phản hồi âm tốc nng cao c tớnh c Giáo viên híng dÉn: SVTH: 64 TR¦êNG KHOA: Tốc độ động truyền đến máy phát gốc Máy phát gốc máy phát điện chiều có điện áp tỉ lệ với tốc độ động Tín hiệu phản hồi lấy WR4 đưa vào khâu tổng hợp tín hiệu (KĐTG) xử lý III.THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN NI MỘT CHIỀU: Nguồn cung cấp cho toàn mạch điều khiển lấy cuộn thứ cấp máy biến áp đồng xoay chiều pha chỉnh lưu qua chỉnh lưu cầu pha Trong đó: + Tụ C3, C5, IC 7915 dùng để ổn định điện áp cung cấp nguồn nuôi cho kênh điều khiển + Tụ C4, C6, IC7915 dùng để ổn định điện áp cung cấp nguồn nuôi cho kênh điều khiển IV.TÍNH TỐN MẠCH ĐIỀU KHIỂN Việc tính tốn mạch điều khiển thường tiến hành từ tần khuếch đại ngược trở lên Mạch điều khiển tính xuất phát từ yêu cầu xung mở Tiristor Các thông số để tính mạch điều khiển T14-250 : Điện áp ngược van UnV = 500 (V) Dòng điện ngược van InV = 300 (A) Đỉnh xung dòng điện Iđx = 6000 (A) Dòng điện xung điều khiển Iđk = 0,2 (A) Giáo viên hớng dẫn: SVTH: 65 TRƯờNG KHOA: Điện áp xung điều khiển Uđk = 3,5 (V) Dòng điện rò IR = 0,25 (A) Sụt áp Tiristor trạng thái dẫn U 1,75 (V) Tốc độ biến thiên điện áp du/dt = 200 ( V / s ) Thời gian chuyển mạch tcm = 70 ( s ) Tốc độ biến thiên dòng điện di/dt = 100 ( A / s ) độ rộng xung điều khiển tx = 167 ( s ) – tương đương với 30 điện Tần số xung điều khiển fx = (kHz) Độ đối xứng cho phép 4 Điện áp nguồn nuôI mạch điều khiển U = 12 Mức sụt biên độ xung sx = 0,15 (V) Tính biến áp xung - Chọn vật liệu làm lõi sắt Ferit HM Lõi có dạng hình xuyến, làm việc phần đặc tính từ hố có B 0,3 (T), H 30 (A/m) , khơng có khe hở khơng khí - Tỷ số MBA xung thường m = – 3, ta chọn m =3 - Điện áp cuộn thứ cấp MBA xung: U2 = Uđk = 3,5 (V) - Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp MBA xung: U1 = m.U2 = 3.3,5 = 10.5 (V) - Dòng điện thứ cấp MBA xung: I2 = Iđk = 0,2 (A) - Dòng điện sơ cấp MBA xung: I1 = I2 /m = 0,2/3 = 0,07 (A) Tính tầng khuếch đại cuối Chọn transistor công suất loại 2SC9111 làm việc chế độ xung có thơng số: Transistor loại p-n-p vật liệu bán dẫn Si * Tính chọn khâu tổng hợp tín hiệu Khâu tổng hợp tín hiệu có nhiệm vụ tổng hợp tín hiệu mà khơng u cầu có hệ số khuếch đại lớn Sơ chọn hệ số khuếch đại ca khõu ny bng 2; KTH = Giáo viên híng dÉn: SVTH: 66 TR¦êNG KHOA: * Tính chọn khâu hạn chế góc mở biến đổi Từ hình vẽ ta thấy quan hệ: U 2udk rcm U rcm u 1 dk 2 phần trước ta chọn 15 góc phải 150 Tức u dk 1 2 12 u dk 5 (V) Với uđkmax = (V), uTGmax = 13 V K HC u dk 0,4 uTG Xác định hệ số khuếch đại biến đổi: Do mạch phần ứng động có điện cảm lớn nên ta coi dòng phần ứng dòng liên tục Ud U cos 245,73 cos u 1 dk 2 245,73cos u dk 1 2 Từ ta xây dung quan hệ U d =f(uđk).Thực tế quan hệ phi tuyến để đơn giản ta tuyến tính hố đoạn đặc tính làm việc Hệ số khuếch đại biến đổi: K BD U BD U d 237,4 47,5 u dk u dk Tớnh chn khõu phn hi tc : Giáo viên hớng dÉn: SVTH: 67 TR¦êNG KHOA: Căn vào tốc dộ định mức động sai lệch tĩnh hệ thống ta chọn máy phát tốc có thơng số sau: Điện áp định mức: Uđm = 110 (V) Dòng điện định mức: Iđm = 0,5 (A) Tốc độ định mức: Điện trở định mức: nđm = 1600 ( v/ph) Rư = 250 ( ) điện trở mạch MFT là: R U dm 110 220 ( ) I dm 0,5 Điện áp phản hồi lấy 12 (V) Hệ số phản hồi tốc độ : tốc độ động định mức điện áp 12 (V) hệ số phản hồi tính: 12 7,5.10 1600 (v/v.ph) Tính chọn hệ số khuếch đại trung gian - Tính chọn khâu khuếch đại trung gian: Hệ số khuếch đại hệ thống tính sau: nCP n dm S T % 1500.0,05 0,8 D1 S T % 1001 0,05 K YC (V/p) I dm Rd 248,6.1 1 2589,6 Ce nCP 0,12.0,8 KHT – Hệ số phản hồi hệ thống K HT K TG K BD K HC K TH .K D K YC K TG K YC 2589,6 1069 K BD K HC K TH .K D 47,5.0,4.2.0,0075.8,5 Chn KTG = 1069 Giáo viên híng dÉn: SVTH: 68 TR¦êNG KHOA: PHẦN VI THUYẾT MINH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC HỆ TRUYỀN ĐỘNG NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA SƠ ĐỒ : Đóng Aptomat cung cấp điện cho hệ thống TĐĐ (Mạch kích từ máy biến áp động lực, nguồn nuôi mạch điều khiển) Khi chi tiết gá lên mâm cặp ta phát lệnh điều khiển mở van T - T12 với góc mở < 900 ; > 900 cho = 1800 ( - góc mở T1 - T6 ; - góc mở T7 - T12 ) Gi¸o viên hớng dẫn: SVTH: 69 TRƯờNG KHOA: Khi to xung tạo xung điều khiển mở Thyristor thông qua máy MBX để tạo xung điều khiển xuất theo yêu cầu Ta phải chọn tín hiệu điều khiển Mạch khuyếch đại trung gian tín hiệu so sánh với tín hiệu cưa Nếu thay đổi độ lớn U đk thay đổi thời gian xuất xung Nghĩa thay đổi góc mở ( ) chỉnh lưu Để điều khiển tốc độ động phù hợp với chu trình cắt gọt Ta dùng cơng tắc hành trình để cấp tín hiệu Khi muốn bàn máy chạy chậm để vào dao an tồn góc mở biến đổi phải lớn Uđk nhỏ Ngược lại muốn tăng tốc độ bàn dao để tăng suất góc mở nhỏ Uđk lớn Muốn đảo chiều động ta tiến hành điều khiển để đảo chiều điện áp U d Quá trình thực sau: Do bình thường I chế độ chỉnh lưu nên dòng điện tải dòng chỉnh lưu I : Id = IdI , II dịng IdII = 0, chiều dịng chạy ngược chiều Id nên chảy Khi cần đảo chiều phải điều khiển tăng dần góc điều khiển I tương ứng giảm dần II theo điều kiện I II Do I tăng lên nên UdI giảm, s.đ.đ Ed khơng giảm nhanh ( thí dụ qn tính động ), dẫn đến Ed > Ud1, đó: Id U d E d 0 R Tức dịng tải đảo chiều CLI khơng cho dòng I d1 đảo chiều, nên dòng Id chuyển sang chảy qua CLII Mạch vòng CLII E d điều kiện chạy chế độ nghịch lưu, nên lúc CLII thực trả lượng s.đ.đ Ed nguồn làm cho Ed giảm Khi I tăng đến 900, II giảm giá trị 900 điện áp UdI = - UdII = Ud0.cos = 0, trình nghịc lưu CLII kết thúc Sau II tiếp tục giảm nhỏ 900 chuyển sang chế độ chỉnh lưu điện áp đổi dấu, chỉnh lưu CLI chuyển sang chế độ nghịc lưu phụ thuộc, quỏ trỡnh o chiu kt thỳc Giáo viên hớng dẫn: SVTH: 70 TR¦êNG KHOA: Phương pháp điều khiển chung cho phép đảo chiều nhanh hai chỉnh lưu đồng thời hoạt động Tài liệu tham khảo: [1] – Truyền động điện - Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn – NXB Khoa học kỹ thuật - 2001 [2] - Điều chỉnh tự động Truyền động điện – Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi – NXB khoa học kỹ thuật – 2004 Giáo viên hớng dẫn: SVTH: 71 TRƯờNG KHOA: [3] - Tài liệu hướng dẫn thiết kế thiết bị điện tử công suất – Trần Văn Thịnh ĐH Bách khoa Hà Nội – 2000 [4] - Lý Thuyết điều khiển tự động - Phạm Công Ngô - NXB khoa học kỹ thuật - 2001 [5] - Điện tử công suất – Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh NXB khoa hc v k thut Giáo viên hớng dÉn: SVTH: 72 ... + 0,1).4 = 1, 92 ( cm) - Đường kính ngồi cuộn sơ cấp: Dn1 = DT2 + 2. Bd2 = 20 ,6 + 2. 1, 92 = 24 ,44 (cm) Đường kính trung bình cuộn sơ cấp: DTB DT Dn 20 ,6 24 ,44 ? ?22 . 52 (cm) 2 - Chiều dài dây... sơ cấp A 12 = 1,0 (cm) - Đường kính cuộn thứ cấp DT2 = Dn1 + a 12 = 18,6 + 2. 1 = 20 ,6 (cm) - Chọn bề dày hai lớp dây cuộn sơ cấp cd 22 = 0,1 (cm) - Bề dày cuộn thứ cấp Bd2 = (a2 + cd 22 ).n 22 = ( 0,38... Mm L1 L2 mm t1 t2 V FZ PZ kpt i Pc Rad/s 1 ? ?2 m/ph V1 V2 N FZ1 FZ2 kW PZ1 PZ2 kpt1 kpt2 1 ? ?2 kW Pc1 Pc2 S mm/v S1 S2 tM ph tM1 tM2 +Bước : Động chọn theo công suất đẳng trị Pdt P 2Ci tMi