Đề tài Thiết kế mô hình mô phỏng hệ thống khoan - Doa tự động, đếm sản phẩm điều khiển bằng PLC S7- 300

................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... Hưng Yên, ngày 20 tháng 08 năm 2007 Giáo viên phản biện mục lục Chương I: Giới thiệu tổng quan về điều khiển điện khí nén, các phần tử điều khiển và chấp hành trong hệ thống điều khiển điện_khí nén 3 1.1.Hệ thống điều khiển Điện Khí nén. 3 1.2. Các phần tử tạo tín hiệu. 4 1.2.1. Công tắc 4 1.2.2. Nút ấn. 5 1.2.3. Rơle 5 1.2.4. Công tắc hành trình điện cơ. 8 1.2.5. Công tắc hành trình nam châm. 9 1.2.6. Cảm biến từ. 9 1.2.7. Cảm biến điện dung. 10 1.2.8. Cảm biến quang 11 1.3. Các phần tử điều khiển: 13 1.3.1. Van đảo chiều 13 1.3.2. Van chắn. 18 1.3.3 Van tỷ lệ. 20 1.3.4 Van tiết lưu 21 1.4. Cơ cấu chấp hành. 21 1.4.1. Xylanh 21 1.4.2. Các loại động cơ khí nén. 23 Chương II: Phân tích lựa chọn động cơ truyền động cho máy khoan - doa. 28 2.1 Động cơ xoay chiều: 28 2.2 Động cơ một chiều. 29 Chương III: Phân tích lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ động cơ doa. 32 3.1 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng 32 3.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông 33 3.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch phần ứng 34 3.4 Kết luận. 35 Chương IV: Thiết kế mạch lực và mạch điều khiển cho hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ máy doa 36 4.1 Thiết kế mạch lực và mạch điều khiển cho hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ máy doa 36 4.1.1 Cơ sở điều khiển tốc độ động cơ 36 4.1.2 Sơ đồ mạch lực và mạch điều khiển 37 4.2 Sơ đồ và nguyên lý điều khiển tốc độ động cơ 38 4.3 Mạch điều khiển động cơ dùng IC L298N 40 4.3.1 Các đặc trưng: 40 4.3.2. Chỉ dẫn sử dụng 45 4.3.3 ứng dụng vi mạch L298N trong đề tài. 48 Chương V: Nguyên lý làm việc của hệ thống 49 5.1 Mô hình toàn cảnh hệ thống. 49 5.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống. 50 Chương VI: Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén cho hệ thống 51 6.1 Sơ đồ hành trình bước. 51 6.2 Thiết kế mạch điện-khí nén. 51 Chương VII: Thiết kế và chế tạo mô hình 52 7.1 Bảng điều khiển: 52 7.2 Mô hình khoan doa 54 Chương VIII: Viết chương trình kết nối phần cứng điều khiển cho toàn hệ thống 57 8.1 Giới thiệu tổng quan và cách sử dụng của khối FB43 trong PLC. 57 8.2 Lưu đồ thuật toán. 60 8.3 Thiết lập cấu hình phần cứng 61 8.4 Bảng symbol 62 8.5 Chương trình điều khiển 62 8.6 Sơ đồ kết nối PLC: 70 8.7 Sơ đồ nguyên lý mạch cách ly và mạch đếm sản phẩm 70 7.8.1 Mạch cách ly 70 7.8.2 mạch mạch đếm sản phẩm 72 Chương IX: Kết luận và kiến nghị 75 9.1 Kết luận 75 9.2 Khuyến nghị 75 Chương I: giới thiệu tổng quan về điều khiển điện khí nén, các phần tử điều khiển và chấp hành trong hệ thống điều khiển điện_khí nén 1.1.Hệ thống điều khiển Điện Khí nén. Hệ thống điều khiển bằng khí nén bao gồm: Thiết bị điều khiển và đối tượng điều khiển. + Phần tử đưa tín hiệu: nhận những giá trị của đại lượng vật lí như là đại lượng và, là phần tử đầu tiên của mạch điều khiểu. Ví dụ: nút ấn, công tắc, cảm biến… + Phần tử xử lí tín hiệu: Xử lí tín hiệu nhận vào theo một quy tắc lôgíc xác định làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển. Ví dụ :Van lôgíc OR hoặc AND, rơ le. + Phần tử điều khiển: Điều khiển dòng năng lượng theo yêu cầu, thay đổi trạng thái của cơ cấu chấp hành. Ví dụ : van đảo chiều, van tiết lưu, van xả khí nhanh, van tỷ lệ, van áp suất ..v.v.. + Cơ cấu chấp hành: Thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển, là đại lượng ra của mạch điều khiển: Ví dụ : Xilanh , động cơ dầu. Ví dụ: - Công tắc, nút bấm - Công tắc hành trình - Cảm biến bằng tia Ví dụ: - Van đảo chiều - Van chắn (Van một chiều, -- Van logic OR, Van logic AND) - Van tiết lưu - Van áp suất - Van tỷ lệ - Phần tử khuyếch đại - Phần tử chuyển đổi tín hiệu ví dụ: - Xi lanh - Động cơ khí nén - Bộ biến đổi áp lực 1.2. Các phần tử tạo tín hiệu. 1.2.1. Công tắc Trong kỹ thuật điều khiển, công tắc, nút ấn thuộc các phần tử đưa tín hiệu. Hình 1.1 giới thiệu hai loại công tắc thông dụng Công dụng đóng - mở (on - off switch), xem hình 1.1a và công tắc chuyển mạch quay, xem hình 1.1b. a. Công tắc đóng mở b. Công tắc chuyển mạch Hình 1.1 Công tắc. 1.2.2. Nút ấn. Nút ấn đóng - mở ở hình 1.2a, khi chưa tác động thì chưa có dòng điện chạy qua (mở), khi tác động (nhấn) dòng điện đi qua 3-4. Nút ấn chuyển mạch, biểu diễn và ký hiệu: Hình 1.2 a.Nút ấn đóng _mở. b.Nút ấn chuyển mạch. 1.2.3. Rơle Trong kỹ thuật điều khiển, rơle được sử dụng như là phần tử xử lí tín hiệu. Có nhiều loại rơle khác nhau, tùy theo công dụng. Phần trình bày tiếp theo sẽ giới thiệu một số loại rơle thông dụng, ví dụ như rơle công suất, rơle đóng - mở, rơle điều khiển, rơle thời gian. a. Rơle điều khiển. Nguyên lí hoạt động của Rơle điều khiển cũng tương tự như rơle đóng mạch (xem biểu diễn và ký hiệu ở hình 1.3) khác rơle đóng mạch ở chỗ là rơle điều khiển đóng, mở cho mạch có công suất nhỏ và thời gian đóng, mở của các tiếp điểm rất nhỏ (1 ms đến 10 ms). Hình 1.3 Kí hiệu rơle theo DIN 40713 b. Rơle thời gian tác động muộn. Nguyên lí hoạt động của rơle thời gian tác động muộn (hình 1.4); tương tự như rơle thời gian tác động muộn của phần tử khí nén, điốt tương đương như van một chiều, tụ điện như bình trích chứa, biến trở R1 như van tiết lưu. Đồng thời tụ điện có nhiệm vụ giảm điện áp quá tải trong quá trình ngắt. Cách nối các cực và tiếp điểm rơle thời gian tác động muộn trong mạch điều khiển được biểu diễn ở hình 1. 4. Hình 1.4. Cách nối các cựcva tiếp điểm rơle thời gian tác động muộn. c. Rơle thời gian nhả muộn. Nguyên lí hoạt động của rơle thời gian nhả muộn (hình 1.5); tương tự như rơle thời gian tác động muộn của phần tử khí nén, điode tương đương như van một chiều, tụ điện như bình trích chứa, biến trở R1 như van tiết lưu. Đồng thời tụ điện có nhiệm vụ giảm điện áp quá tải trong quá trình ngắt. Hình 1.5 Rơle thời gian nhả muộn. a.Sơ đồ nguyên lý làm việc. b.Sơ đồ thời giannhả muộn của phần tử khí nén. c.kí hiệu . d.Biểu đồ thời gian. Cách nối các cực và tiếp điểm rơle thời gian nhả muộn trong mạch điều khiển được biểu diễn ở hình 1.7. Điều chú ý là cổng B2 nối với cực dương +. Hình 1.6. Phương pháp lắp ráp rơle thời gian nhả muộn. 1.2.4. Công tắc hành trình điện cơ. Nguyên lí hoạt động của công tắc hành trình điện - cơ được biểu diễn ở hình 1.8. Khi con lăn chạm cữ hành trình, thì tiếp điểm 1 nối với 4. Hình 1.7. Công tắc hành trình điện cơ. Cần phân biệt các trường hợp khi lắp hành trình điện - cơ trong mạch. Hình 1.8. Hai dạng kí hiệu của công tắc hành trình điện cơ. ? Trạng thái thường đóng khi không có tác động. ? Trạng thái thường đóng khi có tác động. 1.2.5. Công tắc hành trình nam châm. Công tắc hành trình nam châm thuộc loại công tắc hành trình không tiếp xúc. Nguyên lí hoạt động, kí hiệu được biểu diễn ở hình 1.9. Hình 1.9. Công tắc hành trình nam châm . 1.2.6. Cảm biến từ. Nguyên tắc hoạt động của cảm biến cảm ứng từ biểu diễn ở hình 1.11. Bộ tạo dao động sẽ phát ra tần số cao. Khi có vật cản bằng kim loại nằm trong vùng đường sức của từ trường, trong kim loại đó sẽ hình thành dòng điện xoáy. Như vậy năng lượng của bộ dao động sẽ giảm, dòng điện xoáy sẽ tăng, khi vật cản càng gần cuộn cảm ứng. Qua đó biên độ dao động của bộ dao động sẽ giảm. Qua bộ so, tín hiệu ra được khuyếch đại. Trong trường hợp tín hiệu ra là tín hiệu nhị phân, mạch Schmitt trigơ sẽ đảm nhận nhiệm vụ này. Hình 1.10. Nguyên ký hoạt động của cảm biến cảm ứng từ. Cách lắp trong mạch và ký hiệu cảm biến cảm ứng từ biểu diễn ở hình 1.11 Kí hiệu. Hình dạng thực,cách lắp Hình 1.11. Cách lắp và kí hiệu cảm biến cảm ứng từ. 1.2.7. Cảm biến điện dung. Nguyên tắc hoạt động của cảm biến điện dung biểu diễn ở hình 1.13. Bộ tạo dao động sẽ phát ra tần số cao. Khi có vật cản bằng kim loại hoặc phi kim loại nằm trong vùng đường sức của từ trường, điện dung tụ điện thay đổi. Như vậy tần số riêng của bộ dao động thay đổi. Qua bộ so, và bộ nắn dòng, tín hiệu ra được khuyếch đại. Trong trường hợp tín hiệu ra là tín hiệu nhị phân, mạch Schmitt trigơ sẽ đảm nhận nhiệm vụ này. Hình 1.12. Nguyên lý hoạt động của cảm biến điện dung. Cách lắp trong mạch và ký hiệu cảm biến cảm ứng từ biểu diễn ở hình 1.14. Hình 1.13 Kí hiệu cảm biến điện dung. 1.2.8. Cảm biến quang Nguyên tắc hoạt động của cảm biến điện dung biểu diễn ở hình 1.15 gồm 2 phần: - Bộ phận phát - Bộ phận nhận Bộ phận phát sẽ phát đi tia hồng ngoại bằng điốt phát quang; Khi gặp vật chắn, tia hồng ngoại sẽ phản hồi lại vào bộ phận nhận. Như vậy ở bộ phận nhận, tia hồng ngoại phản hồi sẽ được xử lí trong mạch và cho tín hiệu ra sau khi khuyếch đại. Hình 1.14 Cảm biến quang. Tuỳ theo vị trí sắp xếp của bộ phận phát và bộ phận nhận, người ta phân biệt thành 2 loại chính; cảm biến quang một chiều (hình 1.16a) và quang biến quang phân hồi (hình 1.16b). Hình 1.15 a.Cảm biến quang một chiều . b.Cảm biến quang phản hồi. Thông thường cảm biến quang có kí hiệu như sau: a. b. Hình 1.16. Kí hiệu cảm biến quang. a. Nút điều chỉnh khoảng cách. b.Kí hiệu. Với đề tài này ta dùng các nút ấn, công tắc hành trình, các Rơle, cảm biến quang 1.3. Các phần tử điều khiển: 1.3.1. Van đảo chiều a. Van đảo chiều bằng nam châm điện Van đảo chiều điều khiển bằng nam châm điện kết hợp với khí nén có thể điều khiển trực tiếp ở hai đầu van hoặc là gián tiếp qua van phụ trợ .Hình dưới đây biểu diễn một số ký hiệu loại: Van đảo chiều điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện và lò xo Van đảo chiều điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện cả hai phía Van đảo chiều khiển gián tiếp bằng nam châm điện và khí nén Van đảo chiều điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện cả hai phía Van đảo chiều điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện và khí nén - Ký hiệu các loại điều khiển +) Điều khiển trực tiếp: Cấu tạo và ký hiệu của van 2/2 điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện 1. Thân van. 2. Cuộn dây nam châm điện. 3. Lõi sắt từ. 4. Vòng đệm chắn. 5. Lò xo. 6. Hộp nam châm điện. 7. Mặt tựa. Hình 1.17 : Van 2/2 điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện. +) Điều khiển gián tiếp (bằng van phụ trợ). Nguyên lý của van đảo chiều 3/2 điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện và khí nén được biểu diễn, gồm 2 van : van chính là van phụ trợ. Khi van ở vị trí “không”của cửa nối với nguồn P sẽ nối với nhánh b, để van chính nằm ở vị trí b 1. Thân van chính . 7. Mặt tựa . 2. Cuộn dây . 8. Lõi sắt từ. 3. Nòng van . 9. Nút điều chỉnh bằng tay. 4. Vòng đệm chắn . 10. Vòng đệm chắn . 5. Lò xo Hình 1.18: Cấu tạo và kí hiệu van đảo chiều 3/2điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện và khí nén. +) Một số loại van đảo chiều: * Van đảo chiều 5/2. Tác động bằng khí nén. Tại vị trí không cửa P nối với cửa A, cửa B nối với R và cửa S bị chặn. Khi dòng khí nén tác động vào lòng píttong bị đẩy xuống, van sẽ chuyển sang vị trí 1, lúc này P nối với cửa B cửa A nối với cửa S và cửa R bị chặn. Hình 1.19 Van đảo chiều 5/2 * Van đảo chiều 3/2. Van có 3 cửa P, A, R có hai vị trí 0 và 1. vị trí 0 cửa P bị chắn, cửa A nối với cửa R. Nếu đầu dò tác động vào, vị trí 0 và sẽ được chuyển đổi sang vị trí 1, như vậy cửa A và P sẽ được nối với nhau cửa, R bị chặn. Khi đầu dò không còn tác động nữa, thi van sẽ quay trở về vị trí ban đầu, vị trí ‘0’ bằng lực nén lò xo. Hình 1.20 Van đảo chiều 3/2 tác động bằng đầu dò Hình 1.21 Van đảo chiều 3/2 tác động bằng cữ chặn 1.3.2. Van chắn. Van chắn là loại van chỉ cho lưu lượng khí nén đi qua một chiều, chiều ngược lại bị chặn, áp suất dòng chảy tác động lên bộ phận chặn của van và như vậy van được đóng lại. Van chắn gồm các loại sau: - Van một chiều. - Van logic OR. - Van logic AND. - Van xả khí nhanh. a, Van một chiều. Van một chiều có tác dụng chỉ cho lưu lượng khí nén di qua một chiều, chiều ngược lại bị chặn. Nguyên lý hoạt động và ký hiệu van một chiều, hình vẽ. Dòng khí nén đi từ A qua B, chiều từ B qua A dòng khí nén bị chặn. Hình 1.22 Van một chiều b. Van logic OR (hoặc) Hình 1.23 Van logic OR c. Van logic AND (và). Khi có dòng khí nén qua cửa X,sẽ đẩy pitông trụ của van sang vị trí bên phải, như vậy cửa Y bị chặn. Hoặc là khi có dòng khí nén qua cửa Y, sẽ đẩy pittông trụ sang vị trí bên trái, cửa X bị chặn. Nếu dòng khí nén đồng thời đi qua cửa X và Y, cửa A sẽ nhận được tín hiệu, tức là khí nén sẽ đi qua cửa A. Như vậy van logic AND có chức năng là nhận tín hiệu điều khiển cùng một lúc ở những vị trí khác nhau trong hệ thống điều khiển. Hình 1.24 Van logic AND d. Van xả khí nhanh. Khi có dòng khí nén đi qua cửa P, sẽ đẩy pittông trụ sang phải, chắn cửa R, như vậy cửa P nối với cửa A. Trường hợp ngược lại, khi dòng khí nén đi từ A, sẽ đẩy pittông trụ sang trái, chắn cửa P và như vậy cửa A nối với cửa R. Van xả khí nhanh thường lắp ở vị trí gần cơ cấu chấp hành, ví dụ pittông có nhiệm vụ xả khí nhanh ra ngoài. Hình 1.25: Van xả khí nhanh 1.3.3 Van tỷ lệ. Hình 1.26 Van tỷ lệ Van được điều khiển bởi tín hiệu điện ( dòng hoặc điện áp ). áp suất khí ra tỷ lệ với dòng (điện áp) ở đầu vào của Van. Khi dòng điện đầu vào càng lớn thì sẽ làm cho khe khí càng lớn. Van được nối với một cuộn hút. Cuộn hút này có tác dụng nhận tín hiệu điện và có một khâu so sánh và đầu ra của nó là điều khiển khe hẹp khí. Khi tín hiệu điện càng lớn thì khe hẹp mở ra càng rộng và áp suất khí càng lớn. 1.3.4 Van tiết lưu Hình 1.27 Van tiết lưu 1.4. Cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng áp suất khí nén thành năng lượng cơ học. Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng (xylanh), hoặc chuyển động quay (động cơ khí nén). 1.4.1. Xylanh a. Xylanh tác động đơn (Xylanh tác động một chiều). áp lực tác động vào xylanh đơn chỉ một phía, phía ngược lại do lực lò xo tác động hay do ngoại lực tác động (hình vẽ). Lực tác động lên pittông được tính theo công thức: FZ = A.PE – FR –FF Hình 1.28 Lực tác dụng lên xylanh tác dụng đơn b. Xylanh tác dụng hai chiều( xylanh tác dụng kép) Nguyên lý hoạt động của xylanh tác dụng 2 chiều (tác dụng kép) là áp suất khí nén được dẫn vào cả 2 phía của xylanh. Xylanh tác dụng 2 chiều: 1 cửa nối mặt đáy pittông, 2 cửa nối mặt trước của pittông, 3 mặt trước pittông, 5 bề mặt xylanh, 6 bề mặt pittông, 7 diện tích cần pitttông, 8 đáy xylanh, 9 nắp xylanh. Hình 1.29: Xylanh tác dụng kép. c. Xylanh tác dụng 2 chiều, không có bộ phận giảm chấn ở cuối khoảng chạy Hình 1.30: Xylanh tác dụng kép không có bộ phận giảm chấn ở cuối. d. Xylanh tác dụng 2 chiều, có bộ phận giảm chấn ở cuối khoảng chạy Hình 1.31 Xylanh tác dụng hai chiều, có bộ phận giảm chấn ở cuối khoảng chạy 1.4.2. Các loại động cơ khí nén. a. Động cơ bánh răng. Theo thiết kế động cơ bắnh răng chia làm 3 loại: Động cơ bánh răng thẳng. Động cơ bắnh răng nghiêng, Động cơ bánh răng chữ V. Động cơ bánh răng thường có công suất đến 59kw với áp suất làm việc 6bar và mô men quay đạt tới 540Nm. * Động cơ bánh răng thẳng: Mô menn quay được tạo ra bởi áp suất khí nén lên mặt bên răng.ống thải khí được thiết kế dài để có nhiệm vụ giảm tiếng ồn * Động cơ bánh răng nghiêng: Nguyên lý hoạt động như bánh răng thẳng, chú ý là ổ lăn phải chọn để khử được lực hướng trục và lực dọc trục * Động cơ bánh răng chữ V: Có ưu điểm là giảm tiếng ồn. Hình 1.32 Động cơ bánh răng b. Động cơ trục vít: Hai trục quay của động cơ trục vít có biên dạng lồi và biên dạng lõm. Số răng của mỗi trục khác nhau. Điều kiện để hai trục quay ăn khớp là hai trục phải quay đồng bộ. Hình 1.33: Động cơ trục vít c. Động cơ cánh gạt. Nguyên lý làm việc của động cơ cánh gạt: Khí nén được dẫn vào cửa 1,qua rẵnh vòng 2 vào lỗ dẫn khí nén 3. Dưới tác dụng áp suất lên cánh gạt, rô to quay. Khí nén được thải ra ngoài bằng lỗ 8.(hình vẽ) Để chuẩn bị cho động cơ khởi động,cách gạt phải được áp sát vào thành rô to; Một số h•ng sản xuất đ• chế tạo lỗ dẫn khí nén vào đựoc dẫn từ mặt bích trên của động cơ. Hình 1.34 Cấu tạo của động cơ cánh gạt d. Động cơ píttông hướng kính. Động cơ hướng kính có công suất từ 1,5-11kw. Nguyên lý hoạt động áp suất khí nén tác động lên pit tông 2, qua thanh truyền 3 làm trục khuỷu quay. Để cho trục quay không bị va đập và tảỉ trọng đều trong lúc quay, thường bố trí nhiều xi lanh. Hình 1.35: Động cơ pittông hướng kính e. Động cơ píttông dọc trục. Động cơ pít tông dọc trục phần lớn được sắp sếp 5 xy lanh dọc theo trục gắn trên đĩa đu đưa. Mô men quay được tạo thành bởi lực tiếp tuyến của xy lanh tác động. Động cơ xy lanh dọc trục điều khiển vòng quay được vô cấp và đạt được mô men quay 900Nm. Hình 1.36: Động cơ pittông dọc trục f. Động cơ tua bin. Nguyên lý hoạt động của động cơ tua bin là chuyển đổi động năng của động cơ khí nén qua vòi phun thành năng lượng cơ học vì vậy động cơ đạt số vòng quay rất cao(10000v/p) động cơ tua bin được phân chia theo hướng dòng khí nén thành các loại dọc trục, hướng trục, tiếp tuyến và tua bin tia phun tự do. Hình 1.37: Động cơ tua bin dọc trục g. Động cơ màng. Nguyên lý hoạt động của động cơ màng. Khi dòng khí nén vào cho dòng dao động. Nếu nối màng với thanh truyền với bánh con cóc thì sẽ chuyển động quay không liên tục. Hình 1.38: Động cơ màng Chương II: phân tích lựa chọn động cơ truyền động cho máy khoan - doa. Khi thiết kế hệ thống truyền động điện, việc lựa chọn động cơ là việc rất quan trọng, động cơ điện nhận điện năng từ lưới hoặc nguồn cung cấp và biến điện năng thành cơ năng làm quay máy sản xuất. Động cơ đện có nhiều loại khác nhau. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập, kích từ nối tiếp.động cơ điện xoay chiều, động cơ không đòng bộ rô to lồng sóc và rô to dây quấn,động cơ đồng bộ.v.v.. Căn cứ vào yêu cầu truyền động ăn dao máy khoan - doa. ta sẽ phân tích lựa chọn động cơ điện phù hợp với trang bị điện cho truyền động này. 2.1 Động cơ xoay chiều: * Động cơ xoay chiều có hai loại chính là động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ, mỗi loại đều có ưu nhược điểm riêng, ta lần lượt xét ưu nhược điểm của từng loại. ? Động cơ đồng bộ. Động cơ đồng bộ là động cơ xoay chiều có tốc quay phụ thuộc vào tần số lưới và số đôi cực của nó do vậy để điều chỉnh tốc độ của động cơ đồng bộ ta phải điều chỉnh tần số nguồn cung cấp mà việc điều chỉnh tần số nguồn cung cấp rất phức tạp, giá thành cao không cần thiết cho việc trang bị điện cho hệ thống truyền động ăn dao máy khoan - doa. ? Động cơ không đồng bộ. Động cơ không đồng bộ có ưu điểm là sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều ba pha, cấu tạo đơn giản vận hành sửa chữa dễ dàng. * Đối với động cơ không đồng bộ rô to dây quấn, điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh điện trở phụ đưa vào mạch rô to việc điều chỉnh này tương đối bằng phẳng nhưng một phần công suất tổn hao trên điện trở phụ nên hiệu suất giảm, mặt khác điều chỉnh này không điều chỉnh vô cấp được vì vậy động cơ không đồng bộ rô to dây quấn không phù hợp để trang bị điện cho truyền động ăn dao máy khoan, doa. * Đối với động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc, việc điều chỉnh tốc độ chủ yếu là bằng điều chỉnh tần số nguồn cung cấp cho động cơ khi điều chỉnh tần số mô men cũng thay đổi, mà yêu cầu truyền động ăn dao máy doa là M = const do đó khi điều chỉnh tần số ta phải điều chỉnh điện áp sao cho U/F= const. Việc điều chỉnh này rất phức tạp vì phải phối hợp cùng lúc hai phương pháp điều chỉnh là điều chỉnh tần số và điện áp do vậy sử dụng loại động cơ này cho truyền động máy khoan - doa là không phù hợp. 2.2 Động cơ một chiều. Động cơ một chiều được sử rộng r•i trong việc truyền động cho các máy công nghiệp. Động cơ một chiều có nhiều loại. Động cơ một chiều kích từ độc lập, động cơ một chiều kích từ nối tiếp, động cơ một chiều kích từ song song. ? Đối với động cơ một chiều kích từ nối tiếp. Phương trình đặc tính cơ có dạng: ? = Trong đó Với đặc tính cơ rất mềm động cơ một chiều kích từ có thể làm việc ổn định với tải bất kỳ.Với đặc điểm như vây động cơ một chiều kích từ nối tiếp dùng thường xuyên ở nhưng nơi hay xảy ra quá tải nặng mở máy khó khăn, tuy nhiên khi giảm tải, từ thông giảm nhỏ, tốc độ tăng rất lớn có thể phá hỏng phần cơ khí động vì vậy việc dùng dộng cơ điện một chiều kích từ nối tiếp cho truyền động ăn dao máy khoan, doa là không thích hợp. ? Động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Phương trình đặc tính cơ có dạng ? = Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy đặc tính cơ có dạng đường thẳng động cơ điện một chiều kích từ độc lập đặc tính cơ có độ cứng cao. Tốc độ theo tải nhỏ, nó được dùng chủ yếu khi yêu cầu ổn định tốc độ theo tải. Bên cạnh đó động cơ điện một chiều có thể tạo ra trạng thái h•m, đảo chiều một cánh dễ dàng. Việc điều chỉnh tốc độ được thực hiện bằng cách điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ nên cũng được thực hiện dễ dàng.Với ưu điểm như vậy, động cơ một chiều kích từ độc lập có thể đáp ứng được truyền động ăn dao máy doa. Vây ta chọn động cơ này cho truyền động ăn dao máy doa. ? Động cơ điện kích thích song song. Với những điều kiện U= C , It= C , khi M (hoặc Iơ) thay đổi , từ thông của động cơ điện cũng hầu nhươ không đổi,vì thực ra ảnh hơưởng làm giảm bớt từ thông của phản ứng ngang trục của phần ứng rất nhỏ cho nên phươơng trình đặc tính cơ n = - .Rơ có thể viết dơưới dạng n = n0- Rơ . , và đặc tính cơ của động cơ điện kích thích song song là một đuờng thẳng (nhơư hình 2.1). Đ-ường đặc tính đó ứng với trơường hợp trên mạch của phần ứng không có điện trở phụ và đơược gọi là đặc tính cơ tự nhiên. Hình 2.1.đường đặc tính cơ của động cơ kích thích song song Do Rơ rất nhỏ nên khi thay đổi tải từ không đến định mức, tốc độ giảm rất ít (khoảng 2 đến 8% tốc độ định mức) cho nên đặc tính cơ tự nhiên của động cơ kích thích song song rất cứng. Với đặc tính cơ nhươ vậy, động cơ điện kích thích song song đơược dùng trong trơờng hợp tốc độ hầu nhươ không đổi khi tải thay đổi (máy cắt kim loại). ? Kết luận: - Với động cơ điện một chiều kích từ độc lập tốc độ ổn định theo tải nhỏ, ta dễ dàng thay đổi tốc độ và đảo chiều động cơ. Do vậy ta sử dụng động cơ một chiều kích từ độc lập cho máy khoan – doa. Chương III: phân tích lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ động cơ doa. 3.1 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng Điện áp U cấp cho phần ứng được thay đổi bằng một bộ biến đổi theo sơ đồ nguyên lý như hình H3.1.Vì điện áp đặt vào phần ứng không thể vượt quá giá trị định mức nên chỉ co thể giảm điện áp. Khi đó ta thu được họ đặc tính cơ là các đường thẳng song song với đặc tính cơ tự nhiên nhưng nằm ở phía dưới (hình H3.2). Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng thì độ cứng đặc tính cơ không đổi, tốc độ không tải giảm ( ). Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng có các đặc điểm: - Điều chỉnh trơn trong dải điều chỉnh D ? 10:1. - Độ cứng đặc tính cơ giữ không đổi trong toàn dải điều chỉnh. - Chỉ thay đổi tốc độ v