Giáo trình Công nghệ kéo sợi PP

. Một phần rất quan trọng về thiết bị máy móc đó là : điều chỉnh tốc độ đùn, tốc độ kéo của các cụm lô. *.Yêu cầu về tốc độ điều chỉnh của máy: . Phải điều chỉnh được tốc độ vô cấp ( điều chỉnh trơn) - Điều chỉnh tốc độ phải ổn định Vì vậy để đáp ứng được công nghệ sản phẩm ra. Trong quyển đồ án này em tập trung vào phần quan trọng của thiết bị là thiết kế bộ điều khiển tốc độ cho động cơ. Phương pháp điều chỉnh ở đây là dùng động cơ xoay chiều 3 pha rôto lồng sóc điều khiển tốc độ bằng ly hợp điện từ. Phần thiết kế bộ điều khiển tốc độ được giới thiệu ở các phần sau. Do khối lượng lớn và thời gian có hạn. Mặt khác ba bộ điều khiển tương tự CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KÉO SỢI PP 19 nhau ( đều điều khiển tốc độ bằng ly hợp điện từ). Cho nên em chỉ giới thiệu và thiết kế bộ điều khiển tốc độ cho cụm ba lô (Bộ phận kéo màng). 1.6 Trang thiết bị bộ phận kéo màng cụm ba Rulô. 1.Đặc điểm công nghệ. Nhựa sau khi được đùn ra từ miệng đùn được luồn qua bể nước rồi đưa màng lên theo hướng thẳng đứng để thổi nước bám trên màng đó được đưa qua giá dao chẻ sợi. Để màng được căng đều và đưa qua dao chẻ sợi thì quả lô trước và sau nó được đồng tốc bằng xích với độ trượt khoảng 3%. Màng sau khi được chẻ luồn qua ba lô kéo có đường kính bằng nhau được quay cùng một tốc độ ( Hình 1.2.). Ở đây các quả lô được truyền động với nhau bằng xích với tỷ số truyền 1:1. Và tất cả được truyền động bằng một động cơ thông qua hộp số bánh răng trục vít. Để đảm bảo sợi sau khi ra khỏi cụm ba lô được đồng đều phải giữ được ổn định tốc độ của các lô kéo luôn luôn không đổi. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KÉO SỢI PP 20 Hình 1.2: Bộ phận kéo màng cụm ba Rulô. 2. Yêu cầu truyền động Yêu cầu cơ bản của truyền đồng bộ phận kéo màng cụm ba Rulo phải đảm bảo được lực căng của sợi nhất định trong suốt quá trình làm việc là: T=Const. Do đó vận tốc cũng phải không đổi. V = 2π.R.ω = Const Trong đó : R là bán kính của các Rulô là không đổi. Vậy muốn v= Const thì ω = Const Nếu ω không ổn định và quá trình khởi động xảy ra đột ngột ra xung lực lớn, gây lực căng đột ngột sẽ làm cho màng bị dãn không đều gây đứt sợi. Để đáp ứng được yêu cầu trên thì: + Động cơ sử dụng phải đảm bảo được sự ổn định về tốc độ sử dụng khâu phản hồi tốc độ, tín hiệu từ máy phát tốc độ đưa về điều khiển rồi so sánh với tín hiệu đặt sau đó được đưa vào điều khiển động cơ. + Phải điều chỉnh được mọi cấp tốc độ ( điều chỉnh trơn): Từ ω=0 đến ωmax. Vận hành tin cậy có độ bền cao. Như vậy muốn điều chỉnh tốc độ kéo của các Rulô thì ta điều chỉnh tốc độ của động cơ truyền động. Đó là đối tượng điều chỉnh em muốn giới thiệu trong quyển đồ án này. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KÉO SỢI PP 21 CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 21 CHƯƠNG 2. CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 2.1 Động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ. 2.1.1- Ưu điểm. Các máy điện xoay chiều ba pha không đồng bộ có rôto quay khác với tốc độ quay của từ trường quay (vì vậy được gọi là động cơ không đồng bộ). Loại máy này được dùng chủ yếu làm động cơ điện. Ưu điểm của động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ. - Có kết cấu đơn giản. - Dễ chế tạo. - Vận hành an toàn. - Sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha. - Dải công suất rộng từ 0,1 kw đến hàng trăm kw. - Cùng với sự phát triển của công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tử tin học, động cơ không đồng bộ ngày càng được khai thác các ưu điểm của mình. Từ những ưu điểm trên đây ta chọn động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ để truyền động cho dây chuyển sản xuất sợi nhựa. CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 22 2.1.2- Cấu tạo và nguyên lý làm việc. Cấu tạo: Hình 2.1 . Hình 2.1- Cấu tạo động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ. Cấu tạo: Gồm 2 phần chính. + Stato:Phần cảm. Gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại trên có phay rãnh để đặt các cuộn dây 3 pha của động cơ lệch nhau 120 0 trong không gian. + Rôto: A X ω B Y C Z CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 23 Là các tấm thép kỹ thuật điện ghép lại có phay rãnh để đặt các thanh dẫn, ở hai đầu thành dẫn được hàn với hai vách ngăn mạch. Loại rôto này gọi là loại rôto lồng sóc. Nếu thay các thanh dẫn bằng các cuộn dây quấn, các đầu dây được đưa ra ngoài bằng vòng trượt và chổi than thì loại rôto này được gọi là rôto dây quấn. Nguyên lý làm việc. Khi cho dòng điện xoay chiều ba pha vào cuộn dây của Stato thì từ trường tổng hợp do ba cuộn dây tạo ra là một từ trường quay với tốc độ của từ trường quay(tốc độ đồng bộ). N0 = P f160 (V/P) p- là số đối cực của động cơ. f1 là tần số của lưới điện. Từ trường quay này sẽ quét lên thanh dẫn (hay cuộn dây) làm xuất hiện một suất điện động cảm ứng trên thanh dẫn hay cuộn dây. Bởi vì các thanh dẫn được nối kín mạch(cuộn dây được khép kín ở mạch ngoài) cho nên sẽ có dòng điện chạy trong các thanh dẫn (hay cuộn dây rôto) có chiều xác định theo quy tắc bàn tay phải. Từ trường quay lại tác dụng vào chính cuộn dây cảm ứng này một lực có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái tạo ra một mômen quay làm quay rôto theo chiều quay của từ trường. CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 24 Tốc độ quay của rôto luôn nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường quay. Nếu rôto quay tốc độ bằng tốc độ của từ trường quay thì từ trường sẽ không quét qua các thanh dẫn(hay cuộn dây) nữa nên không có dòng điện cảm ứng nên momen quay cũng không còn. Khi đó do mômen cản lồng trục sẽ quay chậm lại hơn từ trường quay và các thanh dẫn (hay cuộn dây) lại bị từ trường quét qua dây điện cảm ứng lại xuất hiện và do đó có mômen quay làm cho rôto tiếp tục quay nhưng với tốc độ luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay. Tốc độ không đồng bộ n1 của rôto nhỏ hơn tốc độ đồng bộ n0 chút ít và sự sai lệch này được đánh giá qua một đại lượng gọi là độ trượt S S = 0 10 n nn − Ở chế độ động cơ độ trượt S có giá trị 0≤ S≤1. 2.1.3_ Mô tả toán học của động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ. Đối với động cơ xoay chiều ba pha ta coi ba pha của động cơ là đối xứng, được cấp bởi nguồn xoay chiều hình sin ba pha đối xứng và mạch từ động cơ không bão hoà thì có thể xem xét động cơ qua sơ đồ thay thế (hình2.2). Đó là sơ đồ điện 1 pha phía Stato với đại lượng điện ở mạch rôto đã quy đổi về Stato. CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 25 Hình 2.2- Sơ đồ thay thế một pha của động cơ không đồng bộ. Khi cuộn dây Stato được cấp điện với điện áp định mức U1phđm trên một pha mà giữ yên rôto (không quay) thì mỗi pha của cuộn dây rôto sẽ xuất hiện một suất điện động E2phđm theo nguyên lý của máy biến áp. Hệ số quy đổi suất điện động là: KE = phdm phdm E U 1 1 Từ đó có hệ số quy đổi dòng điện: KI = EK 1 Hệ số quy đổi trở kháng: KR = KX = I E K K = K2E X1 R1 I’2 I1 I0 ~U1ph R’2 S Rm Xm X’2 CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 26 Với các hệ số quy đổi này, các đại lượng ở mạch rôto có thể quy đổi về mạch Stato theo cách sau : Dòng điện : I’2 = KI .I2 Điện kháng : X’ 2 = KX .X2 Điện trở : R ‘2 = KR . R2 Các ký hiệu khác trên hình 2.2 I0 __Dòng điện từ hoá của động cơ . Rm , Xm _ Điện trở điện kháng của mạch hoá . I1 _ Dòng điện cuộn dây stato R1 , X1 Điện trở kháng của cuộn dây stato . Dòng điên quy đổi về stato có thể quy đổi từ sơ đồ: I’ 2 = 2 21 2 1 1 )'() ' ( XX S RR U ph +++ Khi động cơ hoạt động , công suất điện từ P12 từ stato chuyển sang rô to thành công suất cơ Pcơ đưa ra trên trục động cơ và công suất nhiệt ∆ P2 đốt nóng cuôn dây. P12 = Pcơ +ΔP2 Nếu bỏ qua tổn thất phụ thì có thể coi mômen điện từ Mđt của động cơ bằng mômen cơ Mcơ ta có CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 27 M = 0 2 ωS PΔ ω0 là tốc độ không tải của động cơ Công suất nhiệt trong cuộn dây ba pha ΔP2 = 3 R’2 I2’2 Mômen động cơ sinh ra được tính M = ])'[( '3 222 10 21 2 2 mn ph X S RRS RU ++ω Điện kháng ngắn mạch Xnm = X1 + X2’ Từ phương trình trên ta biểu diễn bằng đồ thị Hình 2.3- Đặc tính cơ của đồng cơ không đồng bộ. ω0 M ωth Mmm ωth Sth ω=f(M) K (Mđm) (Mmax) 0 1 ω S 0 CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 28 Đường đặc tính cơ có điểm cực trị gọi là điểm tới hạn K tại điểm đó có : Mth = )(2 3 22 110 1 2 nm ph XRR U ++ω CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 29 • Ảnh hưởng của các tham số điện đối với đặc tính cơ của động cơ: + Thay đổi điện áp U1ph Điện áp U1ph đặt vào Stato động cơ chỉ có thể thay đổi về phía giảm khi U1ph giảm thì mômen tới hạn sẽ giảm rất nhanh theo bình phương của U1ph , còn tốc độ đồng bộ 0ω và độ trượt tới hạn Sth không thay đổi. Do đó đặc tính cơ giảm, độ ổn định tốc độ kém đi. + Tần số của nguồn điện cấp ( f1 ) Khi thay đổi tần số f1 thì tốc độ đồng bộ 0ω sẽ thay đổi, đồng thời X1,X2 cũng thay đổi (X=2π fL) kéo theo cả sự thay đổi độ trượt tới hạn Sth và mômen tới hạn Mth . Khi tần số nguồn (f1) giảm độ trượt và mômen tới hạn đều tăng nhưng mômen tới hạn tăng nhanh hơn. Do vậy độ cứng của đặc tính cơ tăng lên. + Thay đổi điện trở Rôto (R2’) Trường hợp này chỉ có đối với động cơ Rôto dây quấn. Việc thay đổi điện trở Rôto chỉ có thể thay đổi về phía tăng. Khi tăng R2’ thì độ trượt tới hạn tăng lên còn tốc độ không tải 0ω và mômen tới hạn giữ nguyên. Điện trở Rôto càng tăng thì đặc tính càng dốc. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 29 CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ XOAY CHIỀU 3 PHA 3.1. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ Động cơ điện xoay chiều được dùng rất phổ biến trong một dải công suất rộng vì có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành, nguồn điện sẵn (lưới điện). Tuy nhiên trong các hệ cần điều chỉnh tốc độ đặc biệt với dải điều chỉnh rộng thì động cơ xoay chiều được sử dụng ít hơn động cơ một chiều vì còn gặp nhiều khó khăn. Gần đây nhờ sự phát triển của kỹ thuật điện tử bán dẫn, việc điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều không đồng bộ đã có nhiều khả năng tốt hơn. Sau đây là một số phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ. 3.2. Một số phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ. - Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch phần ứng (Rôto) - Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch phần cảm (Stato) CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 30 - Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số của nguồn xoay chiều. - Điều chỉnh tốc độ bằng ly hợp điện từ. 3.2.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch phần ứng (Rôto) Phương pháp này chỉ sử dụng đối với động cơ có Rôto dây quấn và được ứng dụng rất rộng rãi do tính đơn giản của phương pháp. Sơ đồ nguyên lý và các đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phần ứng như (Hình 3.1) Hình 3.1: Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ∼ 3 Đ Rp Rp1 Rp2 Rp1 < Rp2 TN ω ω0 Mc M0 Mth CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 31 bằng phương pháp thay đổi điện trở ở mạch phần ứng (rôto) Nhận xét: *. Phương pháp này chỉ cho điều chỉnh tốc độ dưới tốc độ định mức *. Tốc độ càng giảm đặc tính cơ càng mềm, tốc độ động cơ càng kém ổn định trước sự lên xuống của mô men tải. *. Dải điều chỉnh phụ thuộc trị số mô men tải. Mô men tải càng nhỏ, dải điều chỉnh càng hẹp. *. Khi điều chỉnh lâu ( tốc độ nhỏ) thì độ trượt động cơ càng tăng và tổn hao năng lượng khi điều chỉnh càng lớn. *. Phương pháp này có thể điều chỉnh trơn nhờ biến trở, nhưng do dòng điện phần ứng lớn nên thường được điều chỉnh theo cấp. 3.2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch phần cảm (Stato) Thực hiện phương pháp này với điều kiện giữ tần số không đổi. Điện áp cấp cho động cơ lấy từ một bộ biến đổi điện áp xoay chiều. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều có thể là một máy biến áp tự ngẫu hoặc một bộ biến đổi điện áp bán dẫn. Hình 3.2 trình bày sơ đồ nối dây và các đặc tính cơ khi thay đổi điện áp phần cảm. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 32 Hình 3.2.Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng phương pháp thay đổi điện áp đặt vào phần cảm (stato) Nhận xét: *. Thay đổi điện áp chỉ thực hiện được về phía giảm dưới giá trị định mức nên kéo theo mô men tới hạn giảm nhanh theo bình phương của điện áp. *. Đặc tính tự nhiên của động cơ không đồng bộ thường có độ trượt tới hạn nhỏ nên phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách giảm điện áp thường được thực hiện cùng với việc tăng điện trở phụ ở mạch Rôto để tăng độ trượt tới hạn do đó tăng được dải điều chỉnh lớn hơn. ∼ 3 Rp Đ BĐĐA (Rp≠0) ω ω0 u2 u1 u2 u1 U 2<U 1 <Uđm Uđm (Rp=0) ) Uđm M 0 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 33 *. Khi điện áp đặt vào động cơ giảm, mô men tới hạn của các đặc tính cơ giảm, trong khi tốc độ không tải lý tưởng (hay tốc độ đồng bộ) giữ nguyên nên khi giảm tốc độ thì độ cứng đặc tính cơ giảm, độ ổn định tốc độ kém đi. 3.2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số của nguồn xoay chiều Các bộ biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác. Dòng điện xoay chiều trong công nghiệp có tần số 50Hz (hoặc 60Hz) nên các bộ biến tần dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều 50Hz (hoặc 60Hz) thành dòng điện tần số khác. Với các bộ biến tần dùng cho việc điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều ngoài việc thay đổi tần số, chúng ta còn có thể thay đổi cả điện áp ra khác với điện áp lưới cấp vào bộ biến tần. Các bộ biến tần được chia thành 2 loại chính. - Bộ biến tần độc lập (hay bộ biến tần gián tiếp) hình 3.3 F ∼ f1 = BNL BBT BCL = ∼ f2 ∼f1,u1 ∼f2,u2 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 34 Hình 3.3. Cấu trúc của bộ biến tần gián tiếp. Trong bộ biến tần loại này, dòng điện xoay chiều đầu vào tần số f1 được chỉnh lưu thành dòng điện một chiều (tần số f=0), lọc rồi lại được biến đổi thành dòng điện xoay chiều tần số f2. Đây là loại biến tần được dùng phổ biến hơn vì tần số f2 cần phải có hoàn toàn không phụ thuộc gì vào f1 mà chỉ phụ thuộc vào mạch điện. - Bộ biến tần phụ thuộc ( hay bộ biến tần trực tiếp) hình 3.4 Hình 3.4. Cấu trúc của bộ biến tần trực tiếp. - Bộ biến tần phụ thuộc: Loại này biến đổi thẳng dòng điện xoay chiều tần số f1 thành dòng điện xoay chiều tần số f2 không qua khâu chỉnh lưu (CL) nên hiệu suất cao hơn loại trên nhưng việc thay đổi tần số ra khó khăn và phụ thuộc vào tần số f1. *. Bộ biến tần độc lập ( hay bộ biến tần gián tiếp) Bộ biến tần này cần có bộ chỉnh lưu (BCL) trung gian nên còn gọi là bộ biến tần có khâu trung gian hay bộ biến tần gián tiếp. ∼ f2,u2 ∼ f1 ∼ f2 ∼ f1,u1 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 35 Tùy theo tính chất của bộ chỉnh lưu và dạng tín hiệu đầu ra mà bộ biến tần độc lập lại chia ra bộ biến tần nguồn dòng hay bộ biến tần nguồn áp. Sau đây là bộ biến tần độc lập ba pha nguồn dòng. Sơ đồ bộ biến tần độc lập ba pha nguồn dòng như hình 3.5 L C MC U f A 1 A 2 C LK D b b ® m c x c TH 5 TH 2 R k TH 7 U k TH 4 TH 6 TH 1 TH 3 U 2, f2 A B § c H ×n h 3. 5 B é bi Õn tÇ n ®é c lË p ba p ha n gu ån d ßn g CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 36 Bộ chỉnh lưu CL ba pha có điều khiển biến đổi dòng điện xoay chiều ba pha U1 tần số f1 thành dòng điện một chiều. Bộ chỉnh lưu CL làm việc như một nguồn dòng nhờ bộ điều khiển chỉnh dòng A1 kết hợp với cuộn kháng cân bằng k. Giá trị dòng một chiều được đặt bởi Ui1. Ổn định giá trị dòng điện đặt nhờ tín hiệu phản hồi Ui2 BBĐMCXC biến đổi dòng một chiều thành dòng xoay chiều ba pha tần số f2 trị số U2 cấp cho phụ tải động cơ. Tần số f2 của dòng điện phụ tải được điều khiển bởi tín hiệu điều khiển Uf qua khối A3. Khối chuyển mạch được dùng chung cho tất cả các Thyristor. Vì khi điều chỉnh tốc độ động cơ bằng điều chỉnh tần số thường kéo theo điều chỉnh trị số điện áp. Tần số giảm thì điện áp giảm. Khi điện áp giảm thì quá trình chuyển mạch có thể bị ảnh hưởng nên thường dùng nguồn điện áp phụ ổn định Uk để nạp điện cho tụ điện chuyển mạch. Điod D là diod cách ly chống ảnh hưởng của điện áp tụ C tới điện áp nguồn cấp cho BBĐMCXC trong quá trình chuyển mạch. Điện trở Rk là điện trở nạp điện cho tụ điện C. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 37 Trong BBĐMCXC với góc dẫn λ = 1200, tại một thời điểm bất kỳ luôn có hai Thyristor thông để cấp điện cho động cơ, một Thyristor ở nhóm anode chung và một Thyristor ở nhóm Cathode chung. Khoảng thời gian dẫn của các Thyristor như ở hình 3.6 Giả sử TH1 và TH2 đang dẫn. Trước đó, tụ điện C đã được nguồn Uk nạp qua L và Rk. Để chuyển pha dẫn TH1-TH2 sang pha dẫn TH3-TH2 cần phải điều khiển khóa TH1 và thông TH3. Cho xung mở TH3 và TH7. Khi TH7 thông, điện áp Uk sẽ đặt ngược lên TH1 và TH2 và dòng điện nguồn sẽ chuyển qua khối CM. Dòng qua TH1 và TH2 sẽ giảm về 0 và khóa. Khi TH7 thông thì tụ C cũng phóng điện qua L-TH7 và mạnh dao động LC nạp lại điện cho tụ C theo hướng ngược dẫn đến TH7 khóa vì bị phân áp ngược. Quá trình chuyển mạch kết thúc. Các Thyristor không bị phân áp ngược nữa vì xung mở đặt vào TH3 nên TH3 thông còn TH2 bị khóa cùng với TH1 trong thời gian rất ngắn nhưng sau đó do vẫn có xung mở nên lại thông ngay. Tiếp theo, các quá trình diễn biến tương tự. Dạng dòng điện các pha như hình 3.6 Xung mở TH7 TH2 TH3 TH4 TH5 TH6 TH1 iA T/2 3T/2 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 38 Hình 3.6. Khoảng thời gian dẫn của các Thyristor và dòng điện phụ tải các pha 3.2.4. Điều chỉnh tốc độ bằng ly hợp điện từ. - Ly hợp điện từ là cơ cấu ly hợp dùng lực điện từ để truyền mô men từ trục dẫn động cơ sang trục bị dẫn - Các ly hợp điện từ được dùng nhiều trong tự động hóa và điều khiển xa vì điều khiển dễ dàng và có thể thay đổi được cả tốc độ quay của trục bị dẫn. - Ly hợp điện từ được chia ra các kiểu theo nguyên lý làm việc. + Ly hợp điện từ kiểu ma sát. + Ly hợp điện từ kiểu bám. a. Ly hợp điện từ kiểu ma sát. 1 765432 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 39 Hình 3.7. Cấu tạo ly hợp điện từ kiểu ma sát 1. Trục chủ động 2. Gông từ 3. Cuộn dây 4. Đĩa ma sát 5. Phần ứng 6. Lò xo 7. Trục bị dẫn - Cấu tạo. Hình 3.7 - Nguyên lý làm việc: Gông từ 2 nối cứng với trục quay chủ động 1 nhờ liên kết then. Phần ứng 5 được gắn trên trục bị dẫn 7 và có thể di chuyển dọc trục. Bình thường lo xo 6 đẩy phần nắp từ động 5 ( phần ứng) sang phải là hai đĩa ma sát tách rời nhau. Chuyển động quay của trục chủ động1 không được truyền sang trục bị dẫn 7. Khi cuộn hút 3 được cấp điện thì gông từ 2 sẽ hút phần ứng 5 trượt theo dọc trục sang trái ép chặt hai đĩa ma sát vào nhau để khép kín mạch từ. Lúc này lò xo 6 bị nén lại. Do ma sát của hai đĩa ma sát, mô men quay từ trục CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 39 quay chủ động 1 được truyền qua trục bị dẫn 7 và cùng quay theo với cùng một tốc độ. Nếu ngắt điện cuộn hút 3, lực lò xo sẽ đẩy phần ứng 5 sang phải, tách rời hai đĩa ma sát, trục bị dẫn 7 sẽ không quay theo trục chủ động 1. Loại ly hợp điện từ này không điều chỉnh được tốc độ quay của trục bị dẫn, vì nếu giảm điện áp đặt vào cuộn hút 3, lực điện từ giảm sẽ làm hai đĩa ma sát trượt trên nhau gây nóng và bị hỏng. Loại này chỉ dùng cho đóng ngắt chuyển động hoặc chỉ dùng cho những tải cắt nhẹ có điều chỉnh tốc độ b. Ly hợp điện từ kiểu bám 4 6532 1 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 40 Hình 3.8. Ly hợp điện từ kiểu bám. 1. Trục bị dẫn 2. Mạch từ cố định 3. Cuộn dây 4. Mạch từ quay theo 5. Mạch từ chủ động 6. Trục dẫn - Cấu tạo và nguyên lý làm việc (hình 3.8) Phần mạch từ 5 được nối cứng với trục dẫn động 6. Phần mạch từ 4 được gắn chặt cố định và quay theo trục 1, cuộn dây 3 cuốn trên lõi sắt 2 cố định và không quay theo trục 1 Khi cuộn dây nam châm cố định 3 được cấp điện, từ thông φ sinh ra vòng qua lõi từ 2, phần mạch từ 4,5 và qua khe hở không khí, và nhờ đó làm cho phần mạch từ 4 quay theo phần mạch từ 5 cùng trục dẫn 6. Nếu giảm dòng điện cấp cho cuộn hút 3, lực điện từ sẽ yếu hơn và khả năng bám theo của trục 1 bị giảm nghĩa là điều chỉnh được tốc độ quay của trục bị dẫn giảm đi. Tốc độ quay của trục bị dẫn có thể bị giảm khi mômem cản của trục bị dẫn tăng lên. Đây là sự giảm tốc độ theo tải. Để giữ ổn định tốc độ, cần có phản hồi âm tốc độ để trong trường hợp tăng điện áp (dòng điện) CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 41 đặt vào cuộn hút 3 do đó tăng lực bám theo của trục 1 với trục 6 và tăng lại tốc độ của trục 1. Ly hợp điện từ kiểu bám có các phần quay 4 và 5 không tiếp xúc với nhau nên ly hợp không bị quá nóng, thuận lợi cho việc điều chỉnh tốc độ. 3.3 Kết luận. Trên đây ta đã giới thiệu một số phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều 3 pha. Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm khác nhau và tùy thuộc vào yêu cầu công nghệ mà ứng dụng cho thiết bị một cách thích hợp *. Đối với phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch Rôto thông qua việc mắc thêm điện trở phụ: Thường được ứng dụng với các dạng tải có Mc ∼ 2ω ( quạt gió, bơm ly tâm), phương pháp này chỉ thay đổi được tốc độ theo cấp cho nên không đáp ứng đựơc yêu cầu công nghệ là điều chỉnh vô cấp, ngoài ra chỉ thực hiện được với động cơ Rôto dây quấn có vành góp. *. Đối với phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch phần cảm (Stato): Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không đồng bộ thường có độ trượt tới hạn nhỏ nên phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách giảm điện áp thường có dải điều chỉnh bé. Mặt khác, khi điện áp đặt vào động cơ giảm, mômen tới hạn giảm, trong khi tốc độ CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 42 đồng bộ giữ nguyên nên khi giảm tốc độ thì độ cứng của đặc tính cơ giảm, độ ổn định của tốc độ kém đi. Cho nên phương pháp này không phù hợp với đặc tính tải của dây chuyền, không được sử dụng. *. Đối với phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số của nguồn xoay chiều. Phương pháp này hiện nay được dùng rất nhiều bằng các bộ biến tần. Nhưng giá thành của các bộ biến tần rất đắt đối với một dây chuyền sản xuất bình thường cho nên cũng không được sử dụng. *. Đối với phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng ly hợp điện từ. - Phương pháp này điều chỉnh được vô cấp, độ ổn định cao - Kết cấu đơn giản - Giá thành thấp Cho nên phương pháp điều chỉnh bằng ly hợp điện từ rất thích hợp cho dây chuyền sản xuất sợi PP. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH LỰC. 43 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MẠCH LỰC 4.1. Cấu tạo nguyên lý làm việc của ly hợp điện từ. a. Cấu tạo: Hình 4.1 Hình 4.1 Mô tả bộ ly hợp điện từ. 1. Động cơ kéo tải 2. Phần mạch từ quay chủ động (phần ứng) 3. Phần mạch từ quay bị động ( phần cảm) 4. Cuộn dây kích từ. b . Nguyên lý làm việc. - Động cơ kéo tải là một động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha rôto lồng sóc quay với một vận tốc không đổi ( tốc độ không đồng bộ) bằng vận tốc định mức của động cơ. 1 2 4 3 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH LỰC. 44 - Khi chưa có dòng điện kích từ qua cuộn dây thì phần mạch từ bị động 3 (nối cùng với trục ra tải) vẫn chưa quay. - Cho dòng điện một chiều vào cuộn dây kích từ 4 thì trong lòng cuộn dây sinh ra một từ trường móc vòng qua mạch từ 2 và 3 và do đó phần cảm 3 hút phần ứng 2 và làm cho phần mạch từ bị động quay kéo theo trục tải cũng quay theo. - Nếu ta giảm dòng điện (điện áp) qua cuộn dây kích từ thì từ thông sinh ra cũng giảm dẫn đến lực hút giữa phần mạch từ 3 lên mạch từ 2 cũng giảm do đó khả năng bám theo của phần bị động cũng giảm nên tốc độ quay tải giảm. Điều chỉnh được tốc độ quay của tải.Từ trên ta thấy phần quan trọng để điều chỉnh tốc độ quay của trục ra tải là điều chỉnh dòng điện vào cuộn kích từ của ly hợp điện từ. Sau đây là sơ đồ mạch lực để cấp điện cho cuộn dây kích từ của ly hợp điện từ. 4.2. Sơ đồ mạch lực. Mạch chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ có điều khiển ( Hình 4.2) Vì cuộn dây của ly hợp điện từ mạch tính cảm và điện trở của dây dẫn cho nên tải được coi là tải R + L Góc α gọi là góc mở. λ là góc tắt dòng. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH LỰC. 45 Do tải mang tính cảm kháng nên đường cong dòng điện IL kéo dài ra ngoài π, khi mà U1 đã chuyển sang nửa chu kỳ âm. π