Đồ án Thiết kế hệ truyền động ăn dao máy mài 3A130 dùng hệ T-Đ

. Tính chọn máy biến áp : Tra bảng 2-1 trang 81 sách ĐTCS Võ Minh Chính ,, Công suất biểu kiến của máy biến áp : Số vòng dây của cuộn sơ cấp : Trong đó : , tiết diện trụ của lõi thép biến áp; - hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, chọn KQ = 6 (máy biến áp khô). (thường chọn trong khoảng 1-1,8 T tùy thuộc chất lượng tôn), với thép cán nguội chọn B = 1,5T. (vòng) Mặt khác: suy ra (vòng) Sử dụng máy biến áp có kết cấu lõi thép. Ta có: ,,,, Chọn trụ chữ nhật với các kích thước : Mô hình lõi thép: Hình 2.8: Sơ đồ kết cấu lõi thép máy biến áp Suy ra : Chọn : ; (mm2); Chọn : d2 = 1,56mm, d2cd = 1,645 mm d1 = 1,6 mm, d1cd = 1,685 mm Chọn chiều dày cách điện Tính số vòng dây của cuộn sơ cấp trên mỗi lớp : (vòng/lớp) Số lớp cần quấn ở cuộn dây sơ cấp : (lớp) Bề dày cuộn dây sơ cấp : Tính số vòng dây của cuộn thứ cấp trên mỗi lớp : (vòng/lớp) Số lớp cần quấn ở cuộn dây thứ cấp : (lớp) Bề dày cuộn dây thứ cấp : Tổng bề dày các cuộn dây : B = Bs + BT +…+ cdt + cdn + cd12 Trong đó : cdt, cdn – bề dày ccsh điện trong cùng và ngoài cùng. cd12 – khoảng cách cách điện giữa các cuộn dây. B = 9,5 +8,9 +1 +1 +1 = 21,4 mm < c =23mm. Vậy kết cấu của lõi hép máy biến áp ta chọn là phù hợp với điện áp ra là: . b. Tính chọn Tiristor Điện áp ngược lớn nhất đặt lên Tiristor : Điện áp ngược Tiristor cần chọn : Unv = kdtUUn = 1,6 . 345 = 552 (v) Dòng điện qua Tiristor : Với khd - hệ số xác định dòng điện hiệu dụng (CL cầu 1 pha ĐKĐX chọn khd =) Cần chọn Tiristor có : IđmT = ki IT = 1,2.2,84 = 3,408 (A) Ta chọn hệ số dự trữ điện áp và dòng điện kdtU = 1,6 ; ki = 1,2 Từ các thông số Unv, IđmT ta chọn loại Tiristor TLS106-6 với các thông số : Ký hiệu Tiristor Un (v) Iđm (A) Ipik (A) Ig (µA) Ug (v) Ih (A) Ir (A) ∆U (v) dU/dt v/s tcm (µs) Tmax (°C) TLS106-6 600 4 35 200 1 5m 300 1,9 10 40 110 Trong đó : Un – Điện áp ngược cực đại; Ir – Dòng điện rò. Iđm – Dòng điện làm việc cực đại; ∆U- Sụt áp trên Tiristor ở trạng thái dẫn. Ipik – Dòng điện đỉnh cực đại; dU/dt – Đạo hàm điện áp. Ig - Dòng điện xung điều khiển; tcm - Thời gian chuyển mạch. Ug – Điện áp xung điều khiển; Tmax – Nhiệt độ làm việc cực đại. Ih - Dòng điện tự giữ. c. Tính chọn các thiết bị bảo vệ Các tiristor là các linh kiện bán dẫn công suất lớn nên cần được bảo vệ tốt khi chúng làm việc trong mạch điện, chống các sự cố bất ngờ. Đối với các hệ thống dùng tiristor có 2 loại bảo vệ: - Bảo vệ các tiristor khỏi bị hỏng. Đó là các bảo vệ khỏi quá tải, ngắn mạch khỏi quá áp và độ tăng trưởng dòng quá mức. - Bảo vệ hệ tiristor không bị ảnh hưởng của nhiễu bên ngoài cũng như không gây nhiễu cho các hệ thống khác. Đó là các bảo vệ khỏi độ tăng trưởng điện áp quá mức và chống nhiễu cho radio. d. Bảo vệ quá điện áp : Do quá trình đóng cắt các Tiristor được thực hiện bằng cách mắc R-C song song với Tiristor. Khi có sự chuyển mạch các điện tích tích tụ trong các lớp bán dẫn phóng ra ngoài tạo ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian ngắn, sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngược, gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm làm cho quá điện áp giữa anot và catot của Tiristor. Mạch R – C thường được dùng để bảo vệ quá điện áp nhờ quá trình nạp tụ C. Mạch R – C mắc song song với tiristor để chống quá áp khi dịch chuyển.(Theo tài liệu trang bị điện điện tử công ngiệp trang 189 Vũ Quang Hồi). Hình 2.9. Sơ đồ bảo vệ quá điện áp Ta có thể chọn gần đúng giá trị : R = (5 - 30)W; C = (0,25- 4)mF Chọn :R1 = 5 (W); C1 = 0,25mF Bảo vệ xung điện áp từ lưới điện ta mắc R-C như hình 15, nhờ có mạch lọc này mà đỉnh xung nằm hoàn toàn trên điện trở đường dây. Hình 2.10 : Mạch R-C bảo vệ điện áp từ lưới Tính chọn Diot đệm : (Thoả mãn điều kiện) Ta chọn Diot B – 10 Liên Xô cũ chế tạo. d. Tính chọn cuộn kháng lọc Chọn góc mở cực tiểu amin = 100. Với góc amin là dự trữ để có thể bù được sự giảm điện áp lưới. Khi góc mở nhỏ nhất a = amin thì điện áp trên tải lớn nhất : Udmax = Ud0.cosamin và tương ứng tốc độ động cơ sẽ lớn nhất nmax = nđm. Khi góc mở lớn nhất a = amax thì điện áp trên tải là nhỏ nhất : Ud min = Ud0.cosamax và tương ứng tốc độ động cơ sẽ nhỏ nhất nmin. Ta có : αmax = arccos Trong đó Udmin được tính như sau: RưS = Rư + RBA = 4,11 + 1,62 =5,73 (W) Điện trở của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 750C : R1 = ρ. = 0,02133 . = 0,65 ( Ω ) Với : r75 = 0,02133 (W.mm2/m). Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp ở 750C : R2 = ρ. = 0,02133 . = 0,82 ( Ω ) Điện trở của máy biến áp qui đổi về thứ cấp : Rư = 0,5.(1 – η ). = = 0,5.0,15 . = 4,11 ( Ω ) Do đó : αmax = arccos = arccos = 82,310 Theo ĐTCS (Võ Minh Chính) Tr 118 ta có: Đảm bảo thoả mãn hệ số đập mạch ra chọn Theo giả thiết : Với : Chương III : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN I. Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển Điều khiển tiristor trong sơ đồ chỉnh lưu hiện nay thường gặp là điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính. Nội dung của phương pháp này có thể mô tả theo sơ đồ hình 3.1 như sau. Khi điện áp xoay chiều hình sin đặt vào anod của tiristor, để có thể điều khiển được góc mở α của tiristor trong vùng điện áp + anod, ta cần tạo một điện áp tựa tam giác, ta thường gọi điện áp tựa là điện áp răng cưa URC. Như vậy điện áp tựa cần có trong vùng điện áp dương anod. Dùng điện áp một chiều UĐK so sánh với điện áp tựa. Tại thời điểm ( t1, t4 ) điện áp tựa bằng điện áp điều khiển bằng nhau ( URC = UĐK ), trong vùng điện áp dương anod thì phát xung điều khiển Xđk. Tiristor được mở từ thời điểm có xung điều khiển ( t1, t4 ) cho tới cuối bán chu kỳ ( hoặc cho tới khi dòng điện bằng 0 ) Hình 3.1 : nguyên lý điều khiển chỉnh lưu 1. Yêu cầu của mạch phát xung điều khiển. Tạo ra các xung vào ở những thời điểm mong muốn để mở các van động lực của bộ chỉnh lưu. Tiristor chỉ mở cho dòng điện chảy qua khi có điện áp dương đặt trên Anốt và có xung áp dương đặt vào cực điều khiển không còn tác dụng. Chức năng của mạch điều khiển : - Điều chỉnh được vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ dương của điện áp đặt trên anot – catot của tiristor. - Tạo ra được các xung đủ điều kiện mở tiristor, xung điều khiển thường có biên độ từ 2 – 10 V, độ rộng xung tx = 20 – 100 (ms). Biểu thức độ rộng xung: Trong đó: Iđt là dòng duy trì của tiristor. di/dt : tốc độ tăng trưởng của dòng tải. Đối tượng cần điều khiển được đặc trưng bởi đại lượng điều khiển là góc a. 2. Cấu trúc mạch điều khiển theo pha đứng. Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển Khối 1: là khối đồng bộ hoá và phát xung răng cưa, khối này có nhiệm vụ lấy tín hiệu đồng bộ và phát ra điện áp hình răng cưa. Khối 2: là khối so sánh, có nhiệm vụ so sánh hai tín hiệu điện áp Urc và Uđk để phát ra xung điện áp đưa tới mạch phát xung. Khối 3 : là khối tạo xung có nhiệm vụ tạo ra xung điều khiển đưa tới các cực điều khiển tiristor. U : là điện áp lưới xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu. Urc : Điện áp tựa thường có dạng hình răng cưa lấy từ đầu ra khối ĐBH&PXRC. Uđk: Điện áp điều khiển, đây là điện áp một chiều được đưa từ ngoài vào dùng để điều khiển giá trị góc a. UđkT : Điện áp điều khiển tiristor là chuỗi xung điều khiển lấy từ đầu ra hệ thống điều khiển (cũng là đầu ra của khâu truyền xung) và được truyền đến điện cực điều khiển G và K của tiristor. 3. Nguyên lý làm việc. Điện áp cấp cho mạch động lực BBĐ được đưa đến mạch đồng bộ hoá và phát xung răng cưa của khối 1. Đầu ra của mạch đồng bộ hoá có điện áp hình sin cùng tần số với điện áp nguồn cung cấp và được gọi là điện áp đồng bộ. Điện áp đồng bộ được đưa vào mạch phát xung răng cưa để tạo ra điện áp răng cưa cùng tần số với điện áp cung cấp. Điện áp răng cưa và điện áp điều khiển ( thay đổi được trị số ) đưa vào mạch so sánh sao cho cực tính của chúng ngược nhau. Tại thời điểm trị số hai điện áp này bằng nhau thì đầu ra của mạch so sánh thay đổi trạng thái, xuất hiện xung điện áp. Nhu vậy xung điện áp có tần số xuất hiện bằng với tần số xung răng cưa, bằng tần số nguồn cung cấp. Thay đổi trị số nguồn điều khiển sẽ làm thay đổi thời điểm xuất hiện xung ra của mạch so sánh, xung này được đưa đến cực điều khiển Tristor để mở van. Do xung đầu ra của mạch so sánh không đủ độ rộng và biên độ mở van, vì vậy phải sử dụng thêm mạch khuyếch đại và truyền xung. Nhờ đó mà các xung ra của mạch này đủ điều khiển mở chắc chắn các Tristor. II. Thiết kế mạch phát xung điều khiển 1. Mạch đồng bộ hoá và phát xung răng cưa. Nhiệm vụ: Tạo ra 1 hệ thống các xung có dạng răng cưa tuyến tính xuất hiện lặp đi lặp lại với chu kỳ bằng chu kỳ nguồn xoay chiều cấp cho sơ đồ chỉnh lưu. Khâu đồng bộ hoá: Để tạo ra điện áp đồng bộ với điện áp xoay chiều cấp cho mạch chỉnh lưu. Ta có thể sử dụng các mạch phân áp bằng điện trở hay kết hợp giữa điện trở và điện dung, điện cảm. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là không cách ly được điện áp cao giữa mạch điều khiển và mạch động lực, do vậy ít được sử dụng. Phương pháp phổ biến hiện nay là sử dụng biến áp đồng bộ trong đó cuộn sơ cấp được nối vào lưới còn thứ cấp là điện áp đồng bộ. Khâu phát xung răng cưa : Để tạo ra một hệ thống các xung xuất hiện lặp đi lặp lại với chu kỳ bằng chu kỳ nguồn xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu và điều khiển được thời điểm xuất hiện xung trong mỗi chu kỳ, ta phải sử dụng các mạch phát xung phát ra điện áp dạng răng cưa. Đó là mạch đồng bộ hoá và phát xung răng cưa. Có rất nhiều loại mạch điện để tạo ra xung răng cưa nhưng trong trường hợp này chọn khâu đồng bộ hoá sau : Thiết bị của mạch gồm : - BAĐ là máy biến áp đồng bộ xoay chiều một pha gồm một cuộn dây pha sơ cấp và hai cuộn dây pha thứ cấp có cực tính ngược nhau. Để lấy tín hiệu đồng bộ và hai cuộn dây pha thứ cấp còn lại độc lập với hai cuộn dây trên dùng để cung cấp điện áp nguồn nuôi cho mạch điều khiển. - Trên mạch ra của cuộn dây thứ cấp lấy tín hiệu đồng bộ có các phần tử là mạch tạo điện áp răng cưa, trong đó : + Mạch gồm Tr1, ĐZ, R4, R1, R2, biến trở R3, C1 + IC thuật toán A1, A2. Hình 3.3 : khâu đồng bộ hóa phát xung răng cưa Nguyên lý làm việc của khâu đồng bộ hóa và phát xung răng cưa : Điện áp vào đầu sơ cấp máy biến áp có dạng hình sin trùng pha với điện áp anot của tiristor qua khếch đại thuật toán A1 tạo xung chữ nhật đối xứng Ub, phần dương của điện áp chữ nhật qua Đz tới A2 tích phân thành điện áp tựa Urc. Còn phần âm của xung điện áp làm tranzitor mở nên A2 bị ngắn mạch, điện áp Urc = 0, trong vùng điện áp Ub âm . trên đầu ra của A2 chúng ta có chuỗi điện áp Urc gián đoạn. 2.Khâu so sánh. Khâu so sánh có nhiệm vụ so sánh giữa điện áp Urc và điện áp Udk, tìm thời điểm hai điện áp này bằng nhau (Urc = Udk ). Tại thời điểm hai điện áp này bằng nhau, thì phát xung ở đầu ra để gửi sang tầng khuếch đại. Việc so sánh ta chọn dùng khuếch đại thuật toán vì KĐTT có hệ số khuếch đại vô cùng lớn, chỉ cần một tín hiệu nhỏ ở đầu vào, đầu ra có tín hiệu điện áp nguồn nuôi, nên chọn KĐTT là hợp lý. Hình 3.4 :Sơ đồ khâu so sánh + Thiết bị của mạch gồm : - IC1 là IC khuyếch đại thuật toán có nhiệm vụ khuyếch đại và so sánh tín hiệu URC và Uđk. URC là điện áp răng ca có chu kỳ theo điện áp thuận đặt lên các van ở mạch động lực, còn Uđk là điện áp điều khiển. - Điện trở R1, R2. + Nguyên lý làm việc : Các điện áp răng cưa URC và điện áp điều khiển Uđk được đưa vào mạch so sánh với cực tính khác nhau. Cụ thể trên sơ đồ ta có URC > 0 còn Uđk < 0 , IC thuật toán làm nhiệm vụ so sánh và tại thời điểm thì đầu ra khối so sánh Ura sẻ thay đổi trạng thái cụ thể : Khi : Ura < 0 < 900 : Ura > 0 > 900 : Ura đổi chiều. Như vậy điện áp của khâu so sánh là dạng xung có 2 mức bão hào dương và bão hoà âm .các xung điện áp này được đưa tới đầu vào khâu tạo xung Quá trình này được mô tả trên giản đồ điện áp của mạch điều khiển. ωt П 2П ωt Hình 3.5 :Giản đồ điện áp 3 . Khâu tạo xung. Khâu tạo xung có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở tiristo. Xung mở tiristo có yêu cầu : sườn dốc thẳng đứng, để đản bảo yêu cầu tiristo mở tức thời khi có xung điều khiển thì độ rộng xung lớn hơn thời gian mở của tirsito, đủ công suất, cách ly mạch lực và mạch điều khiển. Trong thực tế xung điều khiển chỉ có độ rộng xung bé, mà thời gian mở thông tranzitor công suất dài, làm cho công suất cách tản nhiệt dư tranzito lớn, kích thước dây quấn sơ cấp máy biến áp xung lớn. Để giăm nhỏ công suất tỏa nhiệt tranzitor, kích thước dây quấn sơ cấp BAX ta có thể dùng thêm tụ nối tầng. Theo sơ đồ này, Tr chỉ mở cho dòng điện chạy qua trong khoảng thời gian nạp tụ, nên dòng hiệu dụng của chúng bé hơn nhiều lần. Đối với chỉnh lưu cầu một pha việc điều kiển đồng thời hai van T1, T3 và T2, T4 có thể thực hiện bằng nhiều cách, một trong những cách đơn giản là sử dụng biến áp xung có hai cuộn thứ cấp Sơ đồ của khâu tạo xung : Hình 3.6 : khâu khuếch đại và truyền xung Đối với một số mạch, để giảm công suất cho tầng khuếch đại và tăng số lượng xung kích mở, nhằm đản bảo tiristo mở một cách chắc chắn Để đảm bảo yêu cầu về độ chính xác của thời điểm xuất hiện xung, sự đối xứng của xung ở các kênh khác nhau... mà người ta thiết kế cho khâu so sánh làm việc với công suất xung ra nhỏ, do đó xung ra của khâu so sánh chưa đáp ứng đủ các thông số yêu cầu của cực điều khiển Tiristor.Để có xung có đủ các thông số yêu cầu cần thiết ta phải thực hiện khuếch đại xung, thay đổi lại độ dài xung, trong một số trường hợp cần phải phân chia các xung, và cuối cùng là truyền xung ra của mạch phát xung đến cực điều khiển và katôt của Tiristor. Vì vậy mà ta phải sử dụng một số mạch điện để thực hiện các công việc đã nêu,các mạch này thường bao gồm: Mạch khuyếch đại xung Mạch sữa xung. Mạch phân chia xung. Mạch chuyển xung đến Tiristor (thường được gọi là thiết bị đầu ra). Toàn bộ các mạch này được ghép chung vào một khâu gọi là khâu tạo xung. tuỳ từng trường hợp cụ thể mà có thể có đầy đủ các phần mạch riêng để thực hiện đầy đủ các nhiệm vụ đã nêu, có trường hợp chỉ có một hoặc một số mạch nhất định nào đó * Thiết bị của mạch bao gồm : - R6, C2 có nhiệm vụ sửa xung. - Tr3, Tr4, D, BAX có nhiệm vụ khuyếch đại và truyền xung cung cấp cho cực G của Tiristor. * Nguyên lý làm việc của mạch tạo xung : - Xung truyền đến cực điều khiển Tiristor dùng máy biến áp xung BAX. Máy biến áp xung ghép giữa đầu ra của tầng khuyếch đại công suất xung với cực điều khiển G và K của Tiristor. - Khuyếch đại xung : dùng tầng khuyếch đại Đalinhtơn mạch khuyếch đại có hệ số khuyếch đại là : trong đó là hệ số khuyếch đại của Tr3 ,Tr4) Sửa xung : Khi điện áp đầu ra của khâu so sánh có giá trị dương, tụ C1 sẽ nạp (D2 khoá Tr3, Tr4 mở bởi xung dương theo đường + USS R6 - C1 Tr3 Tr4 - USS nên UC1 : UCC(+) điện áp đầu ra của khâu so sánh có giá trị âm, đi ốt D2 phân cực thuận, Tr3 và Tr4 khóa, tụ C1 phóng điện ( + C1 ) R6 USS D2 (-C1) tụ C1 phóng nhanh về 0 và nạp lại với điện áp có cực tính ngựơc lại với hằng số thời gian = R6.C1. Do đó Tr3 và Tr4 không khóa lại ngay mà dần khóa lại tùy thuộc , quá trình đó gọi là quá trình sửa xung. Xuất phát từ nguyên lý hoạt động của khâu so sánh ta thấy: Khi thấy đổi trị số điện áp điều khiển Uđk để thay đổi góc điều khiển a thì độ dài của các xung ra của khâu so sánh thay đổi Sơ đồ nguyên lý mạch phát xung điều khiển mở van Hình 3.7 : Sơ đồ mạch phát xung điều khiển III. Tính toán các thông số của mạch điều khiển Việc tính toán mạch điều khiển thường được tiến hành từ tầng khuếch đại ngược trở lên, công suất cho tầng khuếch đại để tính là thông số của cực điều khiển tiristor ( Uđk, Iđk ). Mạch điều khiển được tính xuất phát từ yêu cầu về xung mở Tiristor. Các thông số cơ bản để tính mạch điều khiển. Dòng điện điều khiển tiristor: Iđk = 0,2(A). Điện áp điều khiển tiristor: Uđk = 1 (V) Thời gian mở tiristor: tcm = 40 () Độ rộng xung điều khiển: tx = 2.tcm= 80 () Tần số xung điều khiển: fx = 3 (kHz). Độ mất đối xứng cho phép: Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển: U = (V). Mức sụt biên độ xung: sx = 0,15 1. Tính biến áp xung Chọn vật liệu làm lõi sắt là Ferit HM. Lõi có dạng hình xuyến, làm việc trên một phần của đặc tính từ hoá có , không có khe hở không khí. Tỷ số MBA xung thường là m = 2 – 3, ta chọn m = 3. Điện áp cuộn thứ cấp MBA xung: Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp MBA xung: Dòng điện thứ cấp MBA xung: Dòng điện sơ cấp MBA xung: Độ từ thẩm trung bình tương đối lõi thép : μtb = ΔB/μ0.ΔH = 8.103 Trong đó : μ0 = 1,25.10-6 ( H/m ) là độ từ thẩm của không khí. Thể tích lõi thép hình cầu cần có : V = Q.L = ( μtb.μ0.tx.sx.U1.I1 ).ΔB2 Thay số vào : V = 0,268.10-6 ( m3 ) = 0,268 ( cm3 ). Chọn mạch từ có thể tích V = 0,33 cm3 = 33 mm2 , với kích thước đó ta có kích thước mạch từ như sau : Hình 3.8 : hình chiếu lõi biến áp xung a = 2 mm, b = 3 mm, d = 16 mm, D = 20 mm Số vòng dây quấn sơ cấp máy biến áp xung W1 = U1.tx/ ΔB.Q = 3.80/0,3.33 = 25 vòng Số vòng dây quấn thứ cấp máy biến áp xung W2 = W1/m = 25/3 = 9 vòng Tiết diện dây quấn sơ cấp : S1 = I1/j = 0,067.10-3/6 = 0,000116 mm2 Đường kính dây quấn sơ cấp : D1 = = 0.0019 mm, chọn D1 = 0,05 mm Tiết diện dây quấn thứ cấp : S2 = I2/j = 0,2.10-3/4 = 0,05.10-3 mm2 Đường kính dây quấn thứ cấp : D2 = = 0,008 mm, chọn D2 = 0,05 mm 2. Tính tầng khuếch đại cuối cùng Chọn transistor công suất loại 2SC9111 làm việc ở chế độ xung có các thông số: + Transistor loại p-n-p vật liệu bán dẫn Si. + Điện áp giữa colecto và Bazo khi hở mạch Emito : UCB0 = 40 v + Điện áp giữa Emito và Bazo khi hở mạch colecto : UEB0 = 4 v + Dòng điện lớn nhất ở colecto có thể chịu dựng : Icmax = 500 mA + Công suất tiêu tán trên colecto : Pc = 1,7 W + Nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp : T1= 170c + Hệ số khuếch đại : β = 50 + Dòng điện làm việc của colecto : I = 33,3 mA + Dòng điện làm việc của Bazo : I = 0,66 A Chọn nguồn cung cấp cho biến áp xung là E = +12 ( V ). Tất cả các Điôt trong mạch điều khiển dều dùng loại 1N4009 có tham số sau : + Dòng điện định mức : Iđm = 10 ( A ). + Điện áp ngược trên van lớn nhất : Ung = 25 ( v ). + Điện áp để cho điôt thông mở : U = 1 ( v). 3. Tính chọn tầng so sánh Chọn khuếch đại thuật toán được chọn là loại TL 084 có thông số kỷ thuật như sau : + Điện áp nguồn nuôi : Vcc = ± 18 ( V ) chọn Vcc = ± 12 ( V ) + Hiệu điện thế giữa hai đầu vào : ± 30 ( V ). + Nhiệt độ làm việc : T = -250c ÷ 850c. + Công suất tiêu thụ : P = 0,68 ( W ) + Tổng trở vào : R = 106 ( MΩ ) + Dòng điện ra : I = 30 ( PA ) + Tốc độ biến thiên điện áp cho phép : du/dt = 13 ( V/μs ) 4. Chọn khâu đồng pha Điện áp tụ được hình thành do sự nạp của tụ C, mặt khác để bảo đảm điện áp trên tụ có trong một nữa chu kỳ điện áp lưới là tuyến tính thì hằng số thời gian nạp tụ được Tr = R3.C1 = 0,005 ( S ). Chọn tụ C1 = 0,1 ( μF ), thì điện trở R3 = Tr/C1 = 5.103 ( Ω ) = 5 ( KΩ ). Chọn tranzito TR1 là loại A564 có thông số : + Transistor loại p-n-p vật liệu bán dẫn Si. + Điện áp giữa colecto và Bazo khi hở mạch Emito : UCB0 = 25 v + Điện áp giữa Emito và Bazo khi hở mạch colecto : UEB0 = 7 v + Dòng điện lớn nhất ở colecto có thể chịu dựng : Icmax = 100 mA + Nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp : T1= 1500c + Hệ số khuếch đại : β = 250 + Dòng điện làm việc của Bazo : I = 0,4 A Điện trở R2 để hạn chế dòng điện đi vào bazo của tranzito được chọn như sau : R2 thỏa mạn điều kiện : R2 ≥ Ung/iB = 12/0,4.103 = 30 ( KΩ ). Chọn R2 = 30 ( KΩ ) Chọn điện áp xoay chiều đồng pha : U = 9 V. Điện trở R1 để hạn chế dòng điện đi vào khuếch đại thuật toán A1, thường chọn R1 sao cho dòng vào khuếch đại thuật toán Iv < 1 mA. Do đó R1 > U/Iv = 9/1.10-3 = 9 ( KΩ ). Chọn R1 = 10 ( KΩ ). 5. Tính chọn máy biến áp nguồn nuôi và đồng pha Ta thiết kế máy biến áp dùng cho cho cả việc tạo điện áp nguồn nuôi, tạo điện áp đồng pha và tạo điện áp chủ đạo Ta cần tạo ra nguồn điện áp ±12 (V ) để cấp cho biến áp xung, nuôi IC, các bộ điều chỉnh dòng điện, tốc độ và điện áp đặt tốc độ. Ta dùng mạch chỉnh lưu cầu một pha dùng điốt điện áp thứ cấp máy biến áp và kết hợp với các IC7812 và IC7912 để tạo điện áp nguồn nuôi và điện áp chủ đạo được lấy trên biến trở. Chọn máy biến một pha 5 cuộn dây, một cuộn sơ cấp , 4 cuộn thứ cấp ( hình 3.9 ) Để ổn định điện áp ra của nguồn nuôi ta dùng hai vi mạch ổn áp 7812 và 7912, các thông số chung của hai vi mạch này : Điện áp đầu vào : 7 ÷ 35 ( V ) Điện áp ra : + 12 V với 7812, -12 V với 7912 Dòng điện đầu ra : 0 ÷ 1 ( A ) Tụ điện để lọc sóng hài bậc cao, chọn C = 470 μF, u = 35 ( V ) Hình 3.9 : Sơ đồ nguyên lý nguồn nuôi là đồng pha Chọn điện áp vào IC 7812 và IC 7912 là ±14 (V) U2 = = 15,55 ( V ) Chọn điện áp nguồn nuôi là U = 18 ( V ) Công suất cấp cho nguồn nuôi : Tải 2 bộ IC7812 và IC7912 và 4 Transitor loại 2SC9111 P = 1,7(w); 2IC loại TL084 ; 2 máy biến áp xung P1 = 4.1,7 + 2.0,68 + 2.0,3 = 8,76 ( W ) Dòng điện thứ cấp máy biến áp đồng pha I = 1 mA Công suất cấp cho mạch tạo điện áp đồng bộ : Pđb = 2.9.10-3 = 0,018 ( W ) Vậy: P = P1 + Pđb = 8,76 + 0,018 = 8,78 ( W ) Công suất của máy biến áp : S = 1,23.P = 1,23.8,78 = 10,8 ( VA ) Chọn mạch từ ba trụ, tiết diện mỗi trụ được tính theo công thức kinh nghiệm : Q = k. = 6. = 2,78 cm3 Trong các trụ chọn từ cảm : Bm = 1,1 tesla Số vòng dây quấn sơ cấp : W1 = = = 3564 ( vòng ) Số vòng dây quấn thứ cấp : W1 = W2 = 3564.9/220 = 145 ( vòng ) W3 = W4 = 3564.9/220 = 145 ( vòng ) 6. Thiết kế mạch vòng tự động ổn dịnh tốc độ và hạn chế dòng điện. Yêu cầu. Trong truyền động điện có rất nhiều loại tải cần ổn định các thông số đầu ra để đảm bảo chất lượng sản suất như ổn định tốc độ, mômen, dòng điện, điện áp đầu ra… Đối với các loại máy gia công kim loại trong đó có máy mài mà ta đang thiết kế thì vấn đề đảm bảo chất lượng khi gia công chi tiết là hết sức quan trọng. Với máy mài, để đảm bảo yêu cầu của chi tiết cần gia công thì trong quá trình gia công chi tiết cần có mômen cắt gọt luôn luôn không đổi. Để đảm bảo điều đó thì tốc độ của động cơ phải được giữ không đổi trong quá trình gia công, tức là cần ổn định tốc độ vì trong quá trình làm gia công đó dòng điện không đổi. Mặt khác, độ ổn định tốc độ còn liên quan đến dải điều chỉnh tốc độ và khả năng quá tải của hệ truyền động. Độ ổn định tốc độ càng cao thì dải điều chỉnh càng có khả năng mở rộng và dải điều chỉnh càng lớn. Với những lý do trên thì hệ truyền động cho máy mài thường yêu cầu độ ổn định tốc độ cao. Khi điều chỉnh dưới tốc độ cơ bản thì độ cứng của đặc tính cơ giảm xuống làm sai số tốc độ tăng lên vượt quá giá trị cho phép do đó yêu cầu quan trọng khi thiết kế hệ thống là tìm những phương án ổn định hóa tốc độ. Biện pháp chủ yếu dùng để ổn định hóa tốc độ là làm tăng độ cứng của đặc tính cơ, muốn vậy thông số điều chỉnh phải thay đổi tự động khi có sự thay đổi của tải sao cho có khả năng bù trừ lượng sụt tốc do tải gây ra. Để đạt được yêu cầu đó ta sử dụng mạch vòng phản hồi hồi tiếp tốc độ để thiết lập hệ tự động vòng kín. Mục đích của phải hồi tốc độ là làm tăng độ cứng của đặc tính cơ, nhưng đồng thời nó lại làm tăng giá trị dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch, kết quả là gây nguy hiểm cho động cơ khi bị quá tải lớn và gây hỏng hóc cho các cơ cấu truyền lực bởi gia tốc quá lớn khi khởi động và hãm. Để giải quyết mâu thuẫn giữa yêu cầu về ổn định tốc độ và yêu cầu về giới hạn dòng điện ta thường dùng phương pháp phân vùng tác dụng để tạo đặc tính máy xúc. Vùng 2 Vùng 1 w w0 wng 0 Iđm Ing Ikđ Iư Hình 3.10 Đặc tính máy xúc Đặc tính được phân làm hai vùng: Vùng 1: là vùng làm việc chỉ có phản hồi tốc độ Vùng 2: là vùng hạn chế dòng điện trong quá trình hãm và khởi động, vùng này có cả phản hồi tốc độ và phản hồi dòng điện. b. Tính chọn các khâu phản hồi Ổn định hóa tốc độ trong truyền động máy mài có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện các chỉ tiêu chất lượng hệ truyền động. Biện pháp để ổn điịnh tốc độ làm việc là tăng độ cứng đặc tính cơ bằng điều khiển theo mạch vòng kín Khâu tổng hợp mạch vòng âm tôc độ Hình 3.11. Sơ đồ khâu tổng hợp mạch vòng âm tốc độ Tín hiệu phản hồi âm tốc độ được cấp từ máy phát tốc (FT :máy phát điện một chiều có nam châm vĩnh cửu ) điện áp của nó luôn tỷ lệ tuyến tính với tốc độ cơ. So sánh giá trị đặt đầu với mức phản hồi cho tín hiệu sai lệch để ổn định tốc độ đặt của động cơ Trong đó : A5 :Khâu tổng hợp và khuyếch đại.(KCO) Tính hiệu phản hồi âm tốc được tổng hợp với tín hiệu chủ đạo thông qua khuếch đại thuật toán cho tín hiệu ra đư đến tổng hợp với khâu phản hồi âm dòng có ngắt Chọn máy phát tốc một chiều có các thông số sau: Chọn máy phát tốc TM-100-1000 có: Mã hiệu Pđm(W) Uđm(V) Iđm(A) nđm(v/ph) Rưå(Ω) 32/1YU 115 230 0,5 2500 7,34 Hệ số của máy phát tốc: = 0,093 Do điện áp ra của khuếch đại thuật toán Ur Ecc= 12V nên ta điều chỉnh biến trở Rs1 sao cho Uw 12 V. vậy g = ≤ = 0,0048; vậy chọn g = 0,0048 Khâu phản hồi âm dòng có ngắt Do khi sử dụng phẩn hồi âm tốc để ổn định tốc độ đối với chỉnh lưu tiristo thì vấn đề khi tốc độ động cơ biến thiên ngay lập tức gây nên sự tă