Đề tài Thiết kế thay thế hệ thống truyền động quay chi tiết máy mài trũn 3A161

i tiết cú chiều dài dưới 1000mm và đường kớnh dưới 280 mm; đường kớnh đỏ mài lớn nhất là 600mm. II.1. Tỡm hiểu về sơ đồ điện mỏy mài 3A161. Mỏy mài 3A161 cú sơ đồ điện như sau Hỡnh vẽ* Sơ đồ gồm 2 phần chớnh - Phần mạch động lực: Bao gồm 4 động cơ: ĐM, ĐT, ĐB, ĐC Trong đú cỏc động cơ ĐM, ĐT, ĐB là cỏc động cơ khụng đồng bộ roto lồng súc. Cả ba động cơ được cung cấp điện ỏp xoay chiều 3 pha, được đúng cắt nhờ cầu dao CD. + Động cơ ĐM: Được bảo vệ ngắn mạch nhờ cầu chỡ (CC1) và đượcbảo vệ quỏ tải nhờ rơ le nhiệt (1RN) + Động cơ ĐT: Được bảo vệ ngắn mạch nhờ cầu chỡ (CC3) và bảo vệ quỏ tải nhờ rơle nhiệt (2RN). + Động cơ ĐC: Là động cơ điện 1 chiều được cung cấp điện nhờ KĐT và được bảo vệ ngắn mạch nhờ cầu chỡ (CC2) và bảo vệ quỏ tải nhờ rơ le nhiệt (3RN). - Phần mạch điều khiển: Sử dụng nguồn 220V nhờ biến ỏp (2BA) 2BA được bảo vệ ngắn mạch nhờ cầu chỡ (CC2). Toàn bộ mạch điều khiển được bảo vệ ngắn mạch bởi cầu chỡ CC4. II.2. Cỏc truyền động cho mỏy mài 3A161: 1. Động cơ ĐM: là động cơ quay đỏ mài( động cơ truyền động chớnh) Ký hiệu trờn sơ đồ Cụng suất KW Tốc độ Vũng/phỳt Điện ỏp V ĐM 7 930 380 Bảng II.1. Bảng thụng số kỹ thuật của động cơ ĐM 2. Động cơ ĐT: là động cơ truyền động phụ; Đõy động cơ bơm dầu cho hệ thống thuỷ lực để thực hiện ăn dao ngang của U đỏ, ăn dao dọc của bàn mỏy. Di chuyển nhanh của ụ đỏ ăn vào chi tiết hoặc ra khỏi chi tiết. Ký hiệu trờn sơ đồ Cụng suất KW Tốc độ Vũng/phỳt Điện ỏp V ĐT 1,7 930 380 Bảng II.2. Bảng thụng số kỹ thuật động cơ ĐT 3. Động cơ ĐB: Thực hiện chuyển động phụ, bơm nước làm mỏt Ký hiệu trờn sơ đồ Cụng suất KW Tốc độ Vũng/phỳt Điện ỏp V ĐB 0,125 2800 380 Bảng II.3. Bản thụng số kỹ thuật động cơ ĐB 4. Động cơ ĐC: là động cơ một chiều được cấp điện bởi khuyếch đại từ gồm cú 6 cuộn xoay chiều; một bộ chỉnh lưu Động cơ quay chi tiết, đúng mở cỏc van thuỷ lực Ký hiệu trờn sơ đồ Cụng suất KW Tốc độ Vũng/phỳt Điện ỏp V ĐC 0,76 250á 2800 220 Bảng II.4: Bảng thụng số kỹ thật động cơ ĐC II.3. Giới thiệu hệ khuếch đại từ động cơ. KĐT-Đ và đặc tớnh cơ. * Khỏi niệm về khuếch đại từ: Khuếch đại từ (KĐT) là khớ cụ điện mà tớn hiệu đầu ra được khuếch đại nhờ cuộn khỏng bằng cỏch thay đổi dũng điện điều khiển. It Zt wt wđk Iđk XC R II.3.1. Sơ đồ nguyờn lý cấu tạo: Hỡnh II.4. Sơ đồ nguyờn lý cấu tạo Trờn mạch từ khụng cú khe hở, khụng khớ được quấn quanh 2 cuộn dõy: Cuộn điều khiển (wđk) và cuộn làm việc (WT). Cuộn WT được đấu nối tiếp với phụ tải và đầu vào của nguồn điện xoay chiều, cũn cuộn dõy điều khiển Wđc được đấu nối tiếp với biến trở R và điện khỏng chăn XC để hạn chế ảnh hưởng của dũng xoay chiều và nối với nguồn điện cứ 1 chiều. Khi khụng cú dũng điều khiển (Iđk = 0) điện khỏng cuộn dõy tải (WT) là: S: Tiết diện mạch từ Ltb: Chiều dài trung bỡnh của mạch từ MFC: Độ từ thẩm thấu của vật liệu sắt từ Khi Iđk = 0 mạch từ chưa bóo hoà độ từ thẩm của sắt từ MFC = DB/DH là khỏ lớn. Vỡ vậy điện khỏng Xth lớn gấp nhiều lần tải XT >> ZA cho nờn dũng trong mạch tải rất bộ. Khi cứ dũng điện 1 chiều với trị số định mức Iđk = Iđkđm vựng làm việc chuyển tới vựng bóo hoà của đường cong từ hoỏ cho nờn MFC = DB/DH dẫn đến điện cảm cuộn dõy bị giảm đột ngột, XT << Zt. Vỡ vậy, dũng IT chỉ phụ thuộc vào ZT hai trường hợp xột trờn là 2 trường hợp tới hạn, chế độ khụng tải Iđk = 0, IT = Io mà trường hợp bóo hoà đk = Iđkđm. Khi tăng dần Iđk dũng tải tăng dần từ Io đến Iđm đặc tớnh điều khiển của KĐT, phương trỡnh cơ bản của KĐT. It Idm I0 Iđkđm ITWT = Iđ. Wđk Hỡnh II.6. Đặc tớnh điều khiển của KĐT II.3.2 Nguyờn lý làm việc: Khuếch đại từ gụm 2 cuộn khỏng cú từ hoỏ đầu nối tiếp nhau phớa cuộn xoay chiều với cựng cực tớnh cũn phớa cuộn điều khiển đấu ngược cực tớnh để loại từ điện ỏp xoay chiều cảm ứng sang cuộn điều khiển. Kớch thước của hai lừi thộp và thụng số cỏc cuộn dõy cựng loại (cuộn tải Wt, cuộn điều khiển Wđk), cuộn phản hồi Wph, cuộn dịch chuyển Wdc là hoàn toàn giống nhau, chức năng của cuộn dịch chuyển chuyển dịch đặc tớnh (vào ra) san phản hồi cũn gọi là (phản hồi ngoài) thay đổi độ dốc của đặc tớnh vào ra. Khi tăng dũng phản hồi quỏ lớn, nhỏnh cú phản hồi dương của đặc tớnh ra trở nờn dốc đứng. It Icd = 0 Iph = 0 Iđk It Iđk Iph = 0 Icd<0 Icd>0 It Iđk Icd = 0, Iph = 0 phản hồi õm phản hồi dương Hỡnh II.8- Đặc tớnh vào ra II.3.3. Khuếch đại từ - Động cơ KĐT - ĐM Động cơ quay chi tiết được cung cấp từ KĐT. KĐT nối theo sơ đồ cầu ba pha kết hợp với điốt chỉnh lưu, cú 6 cuộn làm việc (CD), 3 cuộn điều khiển CK1, CK2, CK3, cuộn CK3 được nối với điện ỏp chỉnh lưu 3CL tạo ra sức từ hoỏ chuyển dịch, CK1 vừa là cuộn chủ đạo, vừa là phản hồi õm điện ỏp phần ứng điện ỏp chủ đoạ Ucd lấy trờn biến trở 1BT, cũn điện ỏp phản hồi lấy trờn phần ứng động cơ điện ỏp đặt vào cuộn dõy CK1. UCK1 = Ucđ = Uth = Ucd - KUư Cuộn CK2 là cuộn phản hồi dương dũng điện phần ứng động cơ nú được nối vào điện ỏp thứ cấp của biến dũng BD qua bộ chỉnh lưu 2CL vỡ dũng điện sơ cấp biến dũng tỷ lệ với dũng điện phần ứng động cơ (I1 = 0,15Iư) nờn dũng điện trong cuộn CK2 cũng tỷ lệ với dũng điện phần ứng. Sức từ hoỏ phản hồi được điều chỉnh nhờ biến trở 2BT. Tốc độ động cơ được điều chỉnh bằng cỏch thay đổi điện ỏp chủ đạo Ucđ (nhờ biến trở 1BT) để làm cứng đặc tớnh cơ ở vựng tốc độ thấp, khi giảm Ucđ cần phải tăng hệ số phản hồi dũng vỡ vậy người ta đặt sẵn khõu liờn động cơ khớ giữa hai con trượt của 2BT và 1BT. Để thành lập đặc tớnh của động cơ ta dựa vào phương trỡnh điện ỏp tổng trờn cuộn CK1 và CCK1. UCK12 = Ucd-Uư+Kqđ2.UCK2 = Ucđ-Uư + Kqđ2.Ki.Iư Trong đú: UCK2 = Kqđ2.Ki.Iư là điện ỏp trờn cuộn CK2 quy đổi về CK1 Sức điện động của khuếch đại từ: EKĐT = KKĐT . UCK1 Trong đú: KKĐT: Hệ số khuếch đại điện ỏp của KĐT Phương trỡnh cõn bằng điện ỏp trong mạch phần cứng: EKĐT = Kfw + Iư.Rư.e Từ cỏc phương trỡnh trờn ta cú phương thức đặc tớnh tĩnh động cơ Dạng đặc tớnh cơ là: W W01 = Wđm W02 W03 W04 Ucd1 = Ucđdm Ucd2 Ucd3 Ucd4 Ucđ1 > Ucđ2 > Ucđ3 > Ucđ4 Hỡnh II.9 - Đặc tớnh cơ II.4. Nguyờn lý làm việc của sơ đồ: Sơ đồ cho phộp điều khiển mỏy ở chế độ thử mỏy và chế độ làm việc tự động. Ở chế độ thử mỏy cỏc contăctor từ 1CT á 3CT được đúng ở vị trớ 1. Mở mỏy động cơ ĐT nhờ nỳt ấn MT sau đú cú thể khởi động đồng thời ĐM và ĐB bằng nỳt ấn MN. Động cơ ĐC được khởi động bằng nỳt ấn MC. Ở chế độ làm việc tự động thỡ cỏc contăctor từ 1CT á 3CT được đúng sang vị trớ 2. Quỏ trỡnh làm việc của mỏy gồm 3 giai đoạn; * Đưa nhanh ụ đỏ vào chi tiết gia codong nhờ truyền động thuỷ lực đúng cỏc động cơ ĐC, ĐB. * Mài thụ rồi tự động chuyển sang mài tinh nhờ tỏc động của cỏc contactor. * Tự động đưa nhanh ụ đỏ ra khỏi chi tiết và cắt điện cỏc động cơ ĐC-ĐB. Khi cỏc contăctor 1CT, 2CT, 3CT ở vị trớ 2 di chuyển nhanh ụ đỏ vào chi tiết. Khi ụ đỏ đó đi đến vị trớ cần thiết thỡ cụng tắc hành trỡnh 1KT tỏc động đúng mạch cho cuộn dõy contăctor KC, KB và cỏc động cơ ĐC, ĐB được khởi động. Đồng thời, truyền động thuỷ lực của mỏy được khởi động và quỏ trỡnh gia cụng chi tiết bắt đầu. Khi kết thỳc giai đoạn mài thụ, cụng tỏc hành trỡnh 2KC tỏc động đúng mạch cuộn dõy rơ le 1RTr tiếp điểm của nú đống tiện cho cuộn dõy nam chõm 1NC để chuyển đổi van thuỷ lực, làm giảm tốc độ ăn dao của ụ đỏ và giai đoạn màitinh bắt đầu. Khi kớch thước chi tiết đó đạt yờu cầu thỡ CTHT 3KT tỏc động đúng mạnh cuộn dõy Rơle 2TRr. Tiếp điểm rơle đống điện cho cuộn dõy nam chõm 2NC. Để chuyển đổi van thuỷ lực đưa nhanh ụ đỏ về vị trớ ban đầu. Sau đú cụng tỏc 1KT phục hồi cắt điện contăctor KC, KB. Động cơ được cắt điện và được hàm động năng nhờ contăctor H. Khi tốc độ động cơ đủ thấp, tiếp điểm rơle kiểm tra tốc độ RKt mở ra, cắt điện cuộn dõy contăctor H. Đất nước ta đang trong giai đoạn thực hiện quỏ trỡnh cụng nghiệp hoỏ hiện đại hoỏ đất nước. Nhiều nhà mỏy nhiều khu cụng nghiệp, khu chế xuất ra đời. Để đỏp ứng kịp thời nhu cầu phục vụ sản xuất ngày càng gia tăng trong cỏc nhà mỏy, khu cụng nghiệp đũi hỏi việc tự động hoỏ trong quỏ trỡnh hoạt động, sản xuất trong cỏc nhà mỏy khu cụng nghệp càng phải được nõng cao để đưa đến hiệu quả, chất lượng cụng việc ngày càng tốt hơn. Đứng trước tỡnh hỡnh đú đũi hỏi cần phải cú đội ngũ cỏn bộ kĩ thuật cú trỡnh độ chuyờn mụn cao. Quỏ trỡnh tỡm hiểu thực tế và với sự hướng dẫn tận tỡnh của thầy giỏo Phan Cung đến nay bản đồ ỏn của em đó được hoàn thiện. Đề tài “ Thiết kế thay thế hệ thống truyền động quay chi tiết mỏy mài trũn 3A161” Nhằm giỳp cho mỏy gọn nhẹ hơn, chất lượng điều chỉnh và ổn định cao hơn. Để tạo được cỏc chi tiết mài chớnh xỏc cao đồng thời nõng cao năng xuất chất lượng sản phẩm. Qua đõy em xin chõn thành cảm ơn thày giỏo Phan Cung cựng toàn thể cỏc thầy cụ trong bộ mụn tự động hoỏ Xớ Nghiệp Cụng nghiệp - khoa Điện - Trường đại học bỏch khoa Hà Nội đó giỳp đỡ em trong thời gian làm đồ ỏn tốt nghiệp. Em xin chõn thành cảm ơn ! Sinh viờn Lờ xuõn Thịnh CHƯƠNG III THIẾT KẾ THAY THẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG QUAY CHI TIẾT CHO MÁY MÀI 3A161 Mỏy mài 3A161 được chế tạo vào khoảng những năm 1960 do Liờn Xụ sản xuất. Hệ thống này cú những nhược điểm chớnh sau: * Tổn thất nhiều vật tư, kỹ thuật * Kồng kềnh, tốn diện tớch lắp đặt * Dài điều chỉnh và chất lượng điều chỉnh của lộ hạn chế * Hệ số quỏn tớnh lớn Ngày nay với sự ra đời của cỏc bộ biến đổi khỏc ưu việt hơn hệ KĐT - ĐC hầu như là khụng sử dụng và trong thiết kế nữa. Chương này là thiết kế thay thế hệ KĐT - ĐC bằng hệ thống chỉnh lưu Thyristor - Động cơ (T - Đ). III.1. Cỏc phương ỏn điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều: Căn cứ vào phương trỡnh đặc tớnh của động cơ ta cú: Cú ba phương ỏn điều chỉnh tốc độ động cơ 1 chiều * Phương ỏn điều chỉnh điện ỏp U * Phương phỏp điều chỉnh từ thụng f * Phương phỏp điều chỉnh điện trở phụ Rf Trong đú cú 2 phương phỏp điều chỉnh hiện đại và đảm bảo chất lượng tốt là phương phỏp điều chỉnh điện ỏp U và điều chỉnh từ thụng f. + - I E Rf KĐT + - BBĐư Đ KĐT BBĐk Uk Hỡnh III-1 Hỡnh III-2 Sơ đồ khối hệ truyền động điện một chiều cú dạng như hỡnh vẽ (hỡnh 1-2). Trong đú: BBĐư: Là bộ biến đổi phần ứng BBĐk: Là bộ biến đổi kớch từ Bộ biến đổi phần ứng cú khả năng điều chỉnh điện ỏp ra U Bộ biến đổi kớch từ cú khả năng điều chỉnh điện ỏp ra Ukt cú thể điều chỉnh cả điện ỏp và từ thụng. III.1.1. Phương phỏp điều chỉnh điện ỏp: Rb Rư I Eb Eư U Hỡnh III-3 Từ thụng của động cơ được giữ ở giỏ trị từ thụng định mức. Sơ đồ thay thế truyền động điện ở hỡnh (Hỡnh 3-3) trong đú cú bộ biến đổi phần ứng được thay thế bằng Eb, Rb. Giỏ trị của điện ỏp U được tớnh bằng cụng thức. U = EB - I.RB Phương trỡnh đặc tớnh cơ điện là: (1) Mà (2) Thay (2) vào (1) ta cú phương trỡnh đặc tớnh cơ Tốc độ khụng tải: Phương trỡnh đặc tớnh cơ tự nhiờn cú U bằng hằng số khụng phụ thuộc vào dũng điện I, trong đú cụng suất của động cơ nhỏ so với cụng suất. Phương trỡnh: Độ cứng đặc tớnh cơ tự nhiờn là: Độ cứng đặc tớnh cơ cấp từ bộ biến đổi: Như vậy: Đặc tớnh bộ biến đổi dốc hơn đặc tớnh cơ tự nhiờn. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cỏch điều chỉnh sức điện động Eb. Khi sức điện động Eb giảm dẫn đến tốc độ khụng tải w0 giảm Dw bằng hằng số. Dải điều chỉnh tốc độ phụ tải định mức Trong đú (wmax) tương ứng cú được khi: EBđm (Udm) wmax ằ wdm phụ tải định mức w w01 w02 w03 0 Eb1 Eb2 Eb3 w1 w2 w3 IC I TN Eb1 + Eb2 + Eb3 BBĐ-Đ Hỡnh III-4 Khi điều chỉnh điện ỏp U (Eb) dẫn đến điều chỉnh điện ỏp nhỏ ơn điện ỏp định mức. Khi U < Uđm đ w < wdm Tăng D dẫn đến wmin giảm Độ trượt tốc độ. (3) Giảm điện ỏp U dẫn đến tốc độ wo giảm khi đú độ sụt tốc độ uyệt đối Dw bằng hằng số làm cho độ trượt tốc độ 1% tăng dần đến ổn định kộm. Trong cụng thức (3) cú: Dw là độ sụt tốc độ tuyệt đối là độ sụt tốc độ tương đối Momen cho phộp của động cơ bằng hằng số và khụng phụ thuộc vào w. Khi điều chỉnh điện ỏp U, momen cho phộp là hằng số. Do đú phương phỏp điều chỉnh điện ỏp U được gọi là phương phỏp điều chỉnh momen hằng số. Phương phỏp điều chỉnh điện ỏp phự hợp với tải. w wđm wmin Mf Hỡnh III-5 III.1.2. Phương phỏp điều chỉnh từ thụng: Điều chỉnh tốc độ động cơ nhỏ hơn giỏ trị định mức trong khi giữ điện ỏp ở giỏ trị định mức. Phương trỡnh đặc tớnh động cơ cú dạng (4) Thay đổi từ thụng f bằng điều chỉnh dũng kớch từ IK. Quan hệ từ thong f theo dũng kớch từ là đường cong từ hoỏ. Giả thiế động cơ làm việc ở vựng khụng bóo hoà. f = Ik; f = a . Ik Thay f = a . Ik vào (4) ta cú: Hỡnh III-6 Thay đổi dũng kớch từ dẫn đến thay đổi tốc độ w Dũng kớch từ giảm dần đến tốc độ khụng tải w0 tăng và độ sụt tốc độ tuyệt đối Dw tăng. Dũng điện giảm phần ứng Iư = const Khi từ thụng định mức thỡ dũng kớch từ bằng dũng kớch từ định mức dẫn đến tốc độ w sấp sỉ bằng tốc độ định mức. Giảm từ thụng f nhỏ hơn từ thụng định mức làm cho tốc độ w tăng lớn hơn tốc độ định mức wđm. Do đú phương phỏp điều chỉnh từ thụng là phương phỏp điều chỉnh trờn cơ bản. Dải điều chỉnh tốc độ. Tốc độ lớn nhất max phụ thuộc độ bền cơ Thụng thường = (a á 3) đm. Momen cho phộp động cơ khi điều chỉnh từ thụng là: Đặt K' = Uđm - (Ru+Rb) I2dm ị Mf (w) = Mf tỷ lệ ngược với w: Pf = Mf . w bằng hằng số khụng phụ thuộc vào tốc độ w. Do đú phương phỏp điều chỉnh từ thụng là phương phỏp điều khiển cụng suất hằng. w wmax wđm Mf M, P Hỡnh III-7 Phương phỏp điều chỉnh từ thụng phự hợp với tải III.1.3. Phương phỏp điều chỉnh hai vựng từ thụng và điện ỏp. * Điều chỉnh điện ỏp: Điều chỉnh điện ỏp nhỏ hơn điện ỏp định mức, từ thụng bằng từ thụng định mức và tốc độ nhỏ hơn tốc độ định mức. * Điều chỉnh từ thụng: Điều chỉnh điện ỏp bằng điện ỏp định mức, tốc độ lớn hơn tốc độ định mức và từ thụng nhỏ hơn từ thụng định mức. Dải điều chỉnh tốc độ khi điều chỉnh cú 2 vựng. Trong đú: là dải điều chỉnh từ thụng là dải điều chỉnh điện ỏp Momen cho phộp w = wmin á wdm. Do đú quỏ trỡnh điều chỉnh điện ỏp là điều chỉnh Mf bằng hằng số. Momen cho phộp w = wđm á wmax. Vậy quỏ trỡnh điều chỉnh từ thụng là quỏ trỡnh điều chỉnh Mf = 1/w. w wmax wdm wmin Mf 0 Hỡnh III-7 M III.2. Cỏc phương ỏn, sơ đồ mạch chỉnh lưu III.2.1. Sơ đồ cầu một pha đối xứng: It 1,3 T1 T4 T2 T3 C + - L Ud Hỡnh III-9a Id R a) Xột ở chế độ chỉnh lưu (Lc = 0) Khi q = q1 cho xung điều khiển mở 2 Thyristor T1, T2. Khi T1, T3 mở điện ỏp chỉnh lưu bằng điện ỏp nguồn xoay chiều. Hai Thyristor này sẽ tự nhiờn bị khoỏ lại khi điện ỏp xoay chiều bằng 0. Khi q = p + a cho xung điều khiển mở 2 Thyristor T2, T4 thỡ điện ỏp chỉnh lưu bằng điện ỏp nguồn xoay chiều. Điện ỏp chỉnh lưu được xỏc định theo cụng thức. Dũng điện tải: * Khi tải là R + L Phương trỡnh điện ỏp của nguồn mạch tải là: vỡ dũng tải là dũng liờn tục id = Id Mà: Trị hiệu dụng của dũng thứ cấp mỏy biến ỏp là: b) Xột hiện tượng trựng dẫn (Lc ạ 0) T1 T3 T2 T4 C + - L Ud Hỡnh III-10a Id R e2 Hỡnh III- 10b Nếu chuyển gốc tạo độ từ 0 sang q2 ic1: Làm tăng dũng trong T4 và giảm dũng T3 ic2: Làm tăng dũng trong T2 và giảm dũng trong T1. Khi kết thuỏc giai đoạn trựng dẫn, khi q = m.iT1,3 = 0. Vậy ta cú phương trỡnh chuyển mạch như sau: c) Nhận xột: Ở sơ đồ cầu, dũng tải chảy qua 2 van nối tiếp vỡ vậy tổn thất về điện ỏp, cụng suất trờn cỏc van sẽ lớn hơn so với sơ đồ cú điểm giữa. III.2.2. Chỉnh lưu cầu một pha khụng đối xứng. a) Sơ đồ: Hỡnh III-11 b) Hoạt động: Khi = 1 cho xung điều khiển mở T1. Trong khoảng 1 = 2 Thysitor T1 và D2 cho dũng chảy qua. Khi U2 bắt đầu đổi dấu D2 mở ngay, T1 tự nhiờn bị khoỏ lại, dũng id = Id chuyển từ T1 sang D1 và D2 cũng cho dũng chảy qua Ud = 0. Khi = 3 = p + a cho xung mở T2 dũng tải id = Id chảy qua D1 và T2, D2 bị khoỏ lại. Gúc trựng dẫn của Thyristor và điot khụng bằng nhau. Gúc dẫn dũng của điot là l = p - a trị trung bỡnh điện ỏp là. Trị trung bỡnh của dũng tải là: Trị trung bỡnh của dũng trong Thyristor là: Trị hiệu dụng của dũng chảy trong cuộn dõy thứ cấp mỏy biến ỏp c) Nhận xột: Ở sơ đồ cầu một pha khụng đối xứng thỡ hệ số cosj cao hơn so với sơ đồ cầu đối xứng. Sơ đồ cầu 1 pha khụng đối xứng khụng cho phộp làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc. Sơ đồ cầu cho phộp sử dụng một nửa số van là Thyristor, nửa cũn lại là điot. Do đú giảm được giỏ thành thiết bị biến đổi vỡ điot rẻ hơn nhiều so với Thyristor. Sơ đồ điều khiển cũng trở nờn đơn giản hơn. III.2.3. Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha dựng Thyristor. Sơ đồ gồm 6 Thyristor chia làm 2 nhúm: * Nhúm catốt chung T1, T3, T5. * Nhúm anụt chung T2, T4, T6. Hỡnh III-12a Hỡnh III-12b Điện ỏp cỏc pha thứ cấp mỏy biến ỏp a) Hoạt động của sơ đồ như sau: Giả thiết T5, T6 đang cho dũng điện chảy qua Ui = U2c; UG = U2b. Khi cho xung điều khiển mở T1. Thyristor này sẽ mở vỡ U2a > 0 làm cho T5 bị khoỏ lại vỡ U2a > U2c. Lỳc này T6, T1 cho dũng chảy qua. Điện ỏp trờn tải là: Ud = Uab = U2a - U2b Khi cho xung điều khiển mở T2 mà U2a > U2b. Khi T2 mở làm cho T6 bị khoỏ lại. Điện ỏp trờn mạch tải là: Ud = UF - UG. Trị trung bỡnh của điện ỏp tải là: * Xột ở chế độ trựng dẫn Lc ạ 0 Giả thiết T1, T2 đang dẫn dũng khi = 1 cho xung điều khiển mở T3 do hiện tượng trựng dẫn nờn dũng iT3 khụng thể đột ngột tăng từ 0 đến Id và dũng iT1 cũng khụng thể giảm đột ngột từ Id ị 0 lỳc này cả 3 Thyristor T1, T2, T3 đều dẫn dũng. Ta cú iT1 = iT2 = Id. Khi = 2, T3 dẫn dũng U2a, U2b ngắn mạch, dũng ic từ U2b đến U2a. iT1 = Id - ic iT3 = ic Phương trỡnh chuyển mạch. Tại gốc q2. Nhận xột: Dũng tải bao giờ cũng từ điểm cú điện ỏp cao xuống điểm cú điện ỏp thấp. Trị tức thời của điện ỏp tải bằng hiệu trị tức thời điện ỏp của hai pha đang cấp cho dũng tải. Giả thiết khi q = q3 kết thỳc giai đoạn trựng dẫn. Ta cú phương trỡnh: III.2.4. Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha khụng đối xứng: Hỡnh III-14a Hỡnh III-14b Hỡnh III-14c Hoạt động của sơ đồ như sau: Trong khoảng từ 0 đến q1, T5, D6 cho dũng tải id = Id chảy qua D6 đặt điện thế U2b lờn anốt D2. Khi q = q1 cho xung điều khiển mở T1 Trong khoảng q2 đ q3 T1, D2 cho dũng tải Id chảy qua. D2 đặt điện thế U2c lờn anốt D4. Khi q ³ q3 điện thế K ở D4 và U2a bắt đầu nhỏ hơn U2c, D4 mở dũng tải Id chảy qua D4 và T1, Ud = 0. Nhận xột: Gúc mở a cú thể biến thiờn từ 0 đến p. Điện ỏp chỉnh lưu cú thể điều chỉnh được từ giỏ trị lớn đến giỏ trị 0. Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha khụng đối xứng là đơn giản và rẻ tiền nhưng cần cú bộ lọc tốt vỡ điện ỏp chỉnh lưu cú chứa nhiều súng hài. III.2.5. Sơ đồ chỉnh lưu Thyristor 3 pha hỡnh tia: a) Sơ đồ: Hỡnh III-15a Hỡnh III-15b Hoạt động của sơ đồ. L = Ơ Lc = 0 Gúc a được tớnh từ giao điểm cỏc đường hỡnh sin, Lc được gọi là điện cảm chuyển mạch. Trị trung bỡnh của điện ỏp tải là: Trị trung bỡnh của dũng tải qua T1 là: Xột hiện tượng trựng dẫn Lc ạ 0 Giả thiết: Khi T1 đang cho dũng chạy qua iT1 = Id khi q = qd cho xung điều khiển mở T2. Cả 2 Thyristor T1, T2 đều cho dũng chảy qua thỡ iT1 = Id - ic; (ic = iT2). Ta cú phương trỡnh chuyển mạch. (1) (2) Tại gốc q2. (3) Thay (3) vào (2) ta được. Khi = m; iT1 = 0; ic = iT2 = Id do đú ta cú phương trỡnh chuyển mạch. Khi q2 Ê q Ê q3 Trong giai đoạn trựng dẫn, điện ỏp tải Ud nhỏ hơn so với trường hợp lý tưởng. Khi Lc ạ 0 ị Ud = Ud - DUm. III.3. Lựa chọn sơ đồ thiết kế. Qua quỏ trỡnh phõn tớch cỏc cơ đồ chỉnh lưu ta thấy cỏc cơ đồ chỉnh lưu cầu một pha đối xứng, 1 pha khụng đối xứng tia, 3 pha, cầu 3 pha khụng đối xứng ta nhận thấy rằng sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha là loại được sử dụng rộng rói trong thực tế là: - Cho phộp đấu thẳng vào lưới điện ba pha - Độ đập nhỏ (5%) nếu dựng biến ỏp thỡ ớt gõy mộo lưới điện hơn cỏc loại trờn. - Và hệ số cụng suất cao hơn đối xứng (nếu là sơ đồ chỉnh lưu khụng đối xứng). Qua cỏc ưu điểm trờn, ta chọn sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha làm sơ đồ thiết kế. Hỡnh III-16 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH LỰC IV.1. Sơ đồ mạch lực: Hỡnh IV-1 * Cỏc tham số tớnh toỏn: Cụng suất tải một chiều yờu cầu: Pđ = 760w Điện ỏp tải một chiều: Uđ = 220v Dũng điện định mức: Iđ = 4,1 - 5,2A Tốc độ định mức: nđm = 2400v/p Độ dao động điện ỏp cho phộp của nguồn ± 5%Uđm Độ dao động tần số của nguồn: ± 0,2Hz Yờu cầu độ đập mạch của điện ỏp ra: Kđm = 2% á 5%, chọn Kđm=2% IV.2. Tớnh toỏn bộ lọc: Hệ số san bằng của bộ lọc: (Vỡ hệ số đập mạch của chỉnh lưu cầu 3 pha là 0,057) Giỏ trị điện cảm cần cú của bộ lọc Trong đú: Tần số của điện ỏp nguồn là: w1 = 2pf = 314rad/s Thay cỏc giỏ trị vào ta được Tớnh toỏn kớch thước lừi thộp của cuộn lọc C C a b h H C Kớch thước cơ sở: Ta chọn a = b = 3cm Chọn c = 0,8 . a = 0,8 . 3 = 2,4cm h = 2a = 2 . 3 = 6cm Tiết diện lừi thộp Sth = a . b = 3 . 3 = 9cm2 Độ dài trung bỡnh đường sức từ. Lth = 2 . (a + b + c) = 22,8cm Độ dài trung bỡnh dõy quấn. Lbq = 2.(a + b) + p . c = 2. (3 + 3) + 3,14 . 2,4 = 19,54cm Thể tớch lừi thộp: Vth = 2 . a.b (a + b + c) = 2 . 3 . 3(3 + 3 + 2,4) = 205,3m3 Tớnh điện trở của dõy quấn cuộn lọc Chọn độ sụt ỏp qua cuộn lọc = 5%, UđmĐ = 0,05 . 220 = 11(v) Điện trở dõy cuốn lọc được xỏc định. Chọn độ gia nhiệt độ khi làm việc là 65oC ta cú Tm + DT = 65oC, thay cỏc giỏ trị vào ta cú: Số vũng của cuộn lọc. (vũng) (Scs = h . c = 6 . 2,4 = 14,4) Mật độ từ trường. Cường độ từ cảm, với độ sụt ỏp xoay chiều là 5% U1 = 20(v) Với fđm là tần số đập mạch của điện ỏp chỉnh lưu fđm = 6 . 50 = 300Hz B > 0,005T nờn ta xỏc định được m như sau: Giỏ trị điện cảm thực là: Tiết diện dõy quấn của cuộn lọc là: Đường kớnh dõy trũn: Từ tiết diện dõy đó tớnh ta chọn dõy cú đường kớnh d = 0,93(mm) Khe hở tối ưu của mạch từ cuộn lọc là: Khe hở đệm là: Kớch thước cuộn dõy là: Chọn AC = 2(mm), n = 6(cm) Chiều dõy sử dụng là: hsd = 60 - 4 = 56(mm), (hsd = hc - 2DC) Số vũng trong một lớp dõy: (vũng) Như vậy một lớp sẽ cuốn được 60 (vũng) Số lớp dõy quấn n = w/w = 533/60 = 8,88(lớp) Chọn Dcd (chiều dầy lớp giấy lút cỏch điện giữa cỏc lớp) bằng 0,2(mm) và hệ số dõy quấn Kdc = 1,3 Độ dầy của cả cuộn dõy là: So với c = 2,4cm thỡ cuộn dõy chiếm khoảng 1/2 chiều dầy, như vậy cuộn dõy quấn là nằm lọt trong cửa sổ. IV.3. Tớnh chọn van động lực. Dũng trung bỡnh qua van là: Điện ỏp ngược lớn nhất đặt lờn van là: Ungmax = 2,45U2 Do giả thiết cú thờm mỏy biến ỏp nguồn với tỷ số biến ỏp là 2 để đảm bảo điện ỏp vào động cơ bằng điện ỏp định mức nờn ta cú. U2 = 110(v); ỏp dụng cụng thức ta cú: Ta cú Ungmax = 2,45 . 110 = 269,5(V) Chọn hệ số dự trữ về dũng Ki = 1,2 do động cơ cú cụng suất nhỏ làm việc dài hạn và ớt mở mỏy khụng yờu cầu đảo chiều. Chọn hệ số dự trữ về điện ỏp Ku = 1,7 Ta cú: Iv = Ki . Itb = 1,2 . 1,37 = 1,644(A) Ungmax = Ku . Ungmax = 1,7 . 269,4 = 458,15(v) Căn cứ vào trị số tớnh toỏn, tra phụ lục ta chọn van Thyristor do Liờn Xụ sản xuấ loại T10-10 với cỏc thụng số. Itbv = 10(A) Ungmax = 1200(V) Và ta chọn điot Tõy õu sản xuất cú ký hiệu SW08PCN020 cú cỏc thụng số Itb = 16(A), Ungmax = 800(V) IV.4. Tớnh toỏn mỏy biến ỏp IV.4.1. Điện ỏp chỉnh lưu khi khụng tải. Udo = (Ud + DUd + DUo).K = 220 + 220 . 0,1 = 242(V) Vỡ điện ỏp sụt trờn 2 điụt khoảng 10% mà Udo = 2,34U2 Cosamin Với amin = 10o. Tỷ số mỏy biến ỏp là: Điện ỏp ngược lớn nhất mỗi điụt phải chịu là: Trị trung bỡnh của dũng điện chảy trong mỗi điot là: Trị hiệu dụng của dũng điện chảy trong mỗi pha thứ cấp mỏy biến ỏp là: Trị hiệu dụng của dũng điện chảy trong mỗi pha sơ cấp mỏy biến ỏp là: I1 = m.I2 = 3,35 . 0,428 = 1,6(A) Cụng suất biểu kiến của mỏy biến ỏp là: Chọn mạch ừ ba trụ, tiết diện mỗi trụ được tớnh theo cụng thức. Chọn k = 6, c =3 Trong cỏc trụ chọn Bm = 1,1T IV.4.2. Tớnh số vũng dõy mỗi pha: Số vũng dõy sơ cấp là: Mạch từ cú dạng như ở trờn dựng tấm Silic, tổn thất 1,3w/kg, trọng lượng riờng 7,5kg/dm3. Trụ: Tiết diện thụ: 8.5 + 3.5 = 55cm2 Tiết diện hiệu quả: 0,95 . 55 = 55.25cm2 Trọng lượng: 7,5 . 0,5225.1,73 = 20kg Quy lat: Tiết diện thụ: 8 . 8 = 64cm2 Tiết diện hiệu quả: 0,95 . 64 = 60,8cm2 Trọng lượng: 7,5 . 0,608.4.2 = 36kg Từ cảm Trong cỏc trụ, chọn Bm = 1,1T Trong cỏc quy lat, chọn Bm = 1,1 . 52,55/60,8 = 0,95T Dõy quấn: Số vũng dõy sơ cấp là: (vũng) Chọn mật độ điện : J1 = J2 = 2,75(A/mm2) Đường kớnh dõy dẫn phớa sơ cấp là: Đường kớnh dõy dẫn phớa thứ cấp là: IV.4.3. Kớch thước mạch từ: Cụng suất mỏy biến ỏp là như ta chọn trụ chữ nhật với kớch thước Q = a . b a: Là bề rỗng trụ b: Là bề dầy trụ Chọn lỏ thộp thường là lỏ thộp cú độ dày 0,35mm và 0,5mm Diện tớh cửa sổ cần cú Qcs = Qcs1 + Qcs2(mm2) Qcs1 = kld . W1 . Sw1 - kld . W2.Sw2 Qcs: Là diện tớch cửa sổ. kld: Là hệ số lấp đầy thường chọn 2 á 3 chọn kld = 3 Qcs1 = 3 . 172 . 1,6 = 825,6(mm2) Qcs2 = 3 .82 . 3,35 = 824,1(mm2) Qcs = Qcs1 + Qcs2 = 825,6 + 824,1 = 1649,7(mm2) C C a b h H C Chọn kớch thước cửa sổ: chiều cao cửa sổ (h) và chiều rộng cửa sổ là (c), dựa vào chỉ số phụ. Theo kinh nghiệm thỡ chọn m = 2,5, n = 0,5, l = 1á1,5 Chiều rộng toàn bộ mạch từ: C = 2c + xa (x = 2 nếu là mỏy biến ỏp 1 pha, nế x =3 là mỏy biến ỏp 3 pha). Chiều cao mạch từ H = h +za (z = 2 nếu là mỏy biến ỏp 1 pha, nếu z=3 là mỏy biến ỏp 3 pha). Đường kớnh trụ: Chọn dt = 5cm Chọn IV.4.4. Kết cấu dõy quấn: Số vũng dõy trờn mỗi lớp phớa sơ cấp là: (vũng) Số vũng dõy trờn mỗi