Đồ án Thiết kế hệ truyền động cho bàn máy bào giường (tham khảo 2)

m tèc ®é ®Õn vo. Sau ®ã bµn m¸y ®¶o chiÒu sang hµnh tr×nh ng­îc ®Õn tèc ®é vng, thùc hiÖn hµnh tr×nh kh«ng t¶i, ®­a bµn m¸y vÒ vÞ trÝ ban ®Çu. GÇn hÕt hµnh tr×nh ng­îc bµn m¸y gi¶m tèc ®é s¬ bé ®Õn tèc ®é vo, ®¶o chiÒu sang hµnh tr×nh thuËn, thùc hiÖn mét chu kú kh¸c. Bµn dao ®­îc di chuyÓn b¾t ®Çu tõ thêi ®iÓm bµn m¸y ®¶o chiÒu tõ hµnh tr×nh ng­îc sang hµnh tr×nh thuËn vµ kÕt thóc di chuyÓn tr­íc khi dao c¾t vµo chi tiÕt. Tèc ®é hµnh tr×nh thuËn vth ®­îc x¸c ®Þnh t­¬ng øng bëi chÕ ®é c¾t vth=5 ¸ ( 75 ¸ 120 )m/p. §Ó t¨ng n¨ng suÊt cña m¸y,tèc ®é hµnh trïnh ng­îc chän lín h¬n tèc ®é hµnh tr×nh thuËn : vng=k. vth=(2 ¸ 3)vth N¨ng suÊt cña m¸y phô thuéc vµo sè hµnh tr×nh kÐp trong mét ®¬n vÞ thêi gian : n=l /Tck=l /(tth+tng) ; Tck : thêi gian cña mét chu k× lµm viÖc cña bµn m¸y. tth,tng :Thêi gian bµn m¸y chuyÓn ®éng ë hµnh tr×nh thuËn vµ ng­îc L :ChiÒu dµi hµnh tr×nh cña bµn m¸y. tdc :Thêi gian ®¶o chiÒu cña m¸y. - TØ sè gi÷a tèc ®é hµnh tr×nh ng­îc vµ thuËn. Khi chän vth th× n¨ng suÊt phô thuéc vµo hÖ sè k vµ thêi gian ®¶o chiÒu tdc.Khi t¨ng k th× n¨ng suÊt cña m¸y t¨ng nh­ng khi k>3 th× n¨ng suÊt t¨ng kh«ng ®¸ng kÓ v× lóc ®ã thêi gian ®¶o chiÒu tdc l¹i t¨ng. NÕu chiÒu dµi bµn m¸y Lb>3m th× tdc Ýt ¶nh h­ëng ®Õn n¨ng suÊt mµ chñ yÕu lµ k . Khi Lb nhá vth lín vth= 75 ¸ 120 m/p th× tdc ¶nh h­ëng nhiÒu ®Õn n¨ng suÊt. Do vËy mét trong nh÷ng ®iÒu chó ý khi thiÕt kÕ truyÒn ®éng chÝnh cña m¸y bµo gi­êng lµ phÊn ®Êu gi¶m thêi gian qu¸ ®é. Mét trong nh÷ng biÖn ph¸p ®ã lµ x¸c ®Þnh tØ sè truyÒn tèi ­u cña c¬ cÊu truyÒn ®éng cña ®éng c¬ ®Õn trôc lµm viÖc,®¶m b¶o m¸y khëi ®éng víi gia tèc cao nhÊt. XuÊt ph¸t tõ ph­¬ng tr×nh chuyÓn ®éng trªn trôc lµm viÖc: Ta cã gia tèc cña trôc lµm viÖc: LÊy ®¹o hµm cña gia tèc vµ c©n b»ng víi kh«ng ta t×m ®­îc tØ sè truyÒn tèi ­u lµ: Itu= M : Momen cña ®éng c¬ lóc khëi ®éng. Mc :Momen c¶n trªn trôc lµm viÖc Jm , Jd :Momen qu¸n tÝnh cña m¸y vµ ®éng c¬. NÕu coi Mc= 0 th×: Itu= Tuy nhiªn thêi gian qu¸ tr×nh qu¸ ®é kh«ng thÓ gi¶m nhá qu¸ ®­îc v× bÞ h¹n chÕ bëi: -Lùc ®éng ph¸t sinh trong hÖ thèng -Thêi gian qu¸ tr×nh qu¸ ®é ph¶i ®ñ lín ®Ó di chuyÓn ®Çu dao. 1.2.C¸c yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng truyÒn ®éng m¸y bµo gi­êng 1.2.1.TruyÒn ®éng chÝnh. Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é truyÒn ®éng chÝnh lµ tØ sè gi÷a tèc ®é lín nhÊt (tèc ®é lín nhÊt trong hµnh tr×nh ng­îc) vµ tèc ®é nhá nhÊt cña bµn m¸y (tèc ®é thÊp nhÊt trong hµnh tr×nh thuËn). D = vmax/vmin= vngmax/vthmin Trong chÕ ®é x¸c lËp,®é æn ®Þnh tèc ®é kh«ng lín h¬n 5% khi phô t¶i thay ®æi tõ kh«ng ®Þnh møc ®Õn ®Þnh møc. Qu¸ tr×nh qu¸ ®é khëi ®éng , h·m yªu cÇu x¶y ra ªm,tr¸nh va ch¹m trong bé truyÒn víi t¸c ®éng cùc ®¹i. HÖ thèng truyÒn ®éng lµ hÖ truyÒn ®éng cã ®¶o chiÒu quay. 1.2.2.TruyÒn ®éng ¨n dao. TruyÒn ®éng ¨n dao lµm vÖc cã tÝnh chÊt chu k×,trong mçi hµnh tr×nh kÐp lµm viÖc mét lÇn Ph¹m vi ®iÒu chØnh l­îng ¨n dao D = ( 100 ¸ 200)/1. C¬ cÊu ¨n dao yªu cÇu lµm viÖc víi tÇn sè lín, cã thÓ ®¹t tíi 1000 lÇn/giê HÖ thèng di chuyÓn ®Çu dao cÇn ph¶i ®¶m b¶o theo hai chiÒu c¶ ë chÕ ®é di chuyÓn lµm viÖc vµ di chuyÓn nhanh. TruyÒn ®éng ¨n dao cã thÓ thùc hiÖn b»ng nhiÒu hÖ thèng c¬ khÝ, ®iÖn khÝ, thuû lùc, khÝ nÐn...Th«ng th­êng sö dông réng r·i hÖ thèng ®iÖn c¬ : ®éng c¬ ®iÖn vµ hÖ thèng truyÒn ®éng trôc vÝt - ecu hoÆc b¸nh r¨ng - thanh r¨ng. L­îng ¨n dao trong mét hµnh tr×nh kÐp khi truyÒn ®éng b»ng hÖ trôc vÝt –ecu : S=wtv.t.T Víi hÖ truyÒn ®éng b¸nh r¨ng – thanh r¨ng : S=wbr.z.t.T Trong ®ã: z : sè r¨ng cña b¸nh r¨ng t : b­íc r¨ng cña trôc vÝt hoÆc thanh r¨ng 9 (mm). T : thêi gian lµm viÖc cña trôc vÝt hoÆc thanh r¨ng (s) §Ó ®iÒu chØnh l­îng ¨n dao S cÇn : Thay ®æi thêi gian t : - Dïng nguyªn t¾c hµnh tr×nh (c«ng t¾c). - Dïng nguyªn t¾c thêi gian (r¬ le thêi gian) ¦u ®iÓm cña nguyªn t¾c: V× S lín, t lµm viÖc dµi nªn thêi gian ®¶o chiÒu tõ hµnh tr×nh thuËn sang hµnh tr×nh ng­îc ph¶i dµi . §Ó thay ®æi tèc ®é trôc lµm viÖc , dïng nguyªn t¾c tèc ®é , ®iÒu trØnh tèc ®é b¶n th©n ®éng c¬ hoÆc dïng hép tèc ®é nhiÒu cÊp, nguyªn t¾c nµy phøc t¹op h¬n 2 nguyªn t¾c trªn nh­ng gi÷ ®­îc thêi gian lµm viÖc cña truyÒn ®éng nh­ nhau víi c¸c l­îng ¨n dao kh¸c nhau. 3. §Æc tÝnh c¬ : Gia c«ng th« :(thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng U­ ) Trong qu¸ tr×nh gia c«ng th« th× :M=const, P=var Do ®ã ta dïng ph­¬ng ph¸p ®iÒu trØnh b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng d­íi U®m ( tèc ®é nhá h¬n tèc ®é c¬ b¶n) Gia c«ng tinh : ( thay ®æi tõ th«ng) Trong qu¸ tr×nh gia c«ng tinh th× :M=var, P=const Do ®ã dïng ph­¬ng ph¸p ®iÒu trØnh b»ng c¸ch thay ®æi tõ th«ng ( th­¬ng gi¶m tõ th«ng , khi ®ã tèc ®é sÏ t¨ng dÇn lín h¬n tèc ®é c¬ b¶n ). Ch­¬ng II Ph©n tÝch vµ chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng §éng c¬ trong truyÒn ®éng chÝnh lµ lo¹i ®éng c¬ cã ®iÒu chØnh tèc ®é vµ ®¶o chiÒu quay. Nh­ vËy ®Ó thùc hiÖn truyÒn ®éng cho m¸y bµo gi­êng ta cã thÓ cã hai ph­¬ng ¸n chÝnh sau ®©y: Dïng hÖ truyÒn ®éng : Bé biÕn ®æi - ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã ®¶o chiÒu quay. Dïng hÖ truyÒn ®éng: Bé biÕn ®æi - ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu cã ®iÒu chØnh tèc ®é. Sau ®©y ta sÏ ®i ph©n tÝch hai lo¹i truyÒn ®éng nµy tõ ®ã chän ra mét ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng phï hîp. 2.1:HÖ truyÒn ®éng: Bé biÕn ®æi - ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu thùc hiÖn ®¶o chiÒu b»ng hai nguyªn t¾c sau: Gi÷ nguyªn chiÒu dßng ph¶n øng, ®¶o chiÒu b»ng dßng kÝch tõ. Gi÷ nguyªn chiÒu dßng kÝch tõ, ®¶o chiÒu dßng ph¶n øng. 2.1.1:HÖ thèng truyÒn ®éng m¸y ph¸t - ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. HÖ thèng truyÒn ®éng nµy th­êng dïng cho m¸y cì trung b×nh Lb= 3 ¸ 5m,Fk= 50 ¸ 70 KN.D¶i ®iÒu chØnh D= ( 6 ¸ 8)/1. ¦u ®iÓm : HÖ thèng nµy kh«ng cã phÇn tö phi tuyÕn nªn cã ®Æc tÝnh tèt , linh ho¹t khi chuyÓn tr¹ng th¸i , kh¶ n¨ng qu¸ t¶i lín. §iÒu chØnh ®éng c¬ ®­îc c¶ hai phÝa : §iÒu chØnh dßng kÝch tõ m¸y ph¸t F vµ dßng kÝch tõ ®éng c¬ §. Cã thÓ thùc hiÖn ®­îc c¸c chÕ ®é lµm viÖc :§éng c¬ , h·m t¸i sinh , h·m ®éng n¨ng vµ h·m ng­îc. Nh­îc ®iÓm: - Dïng nhiÒu ®éng c¬ nªn tèn kÐm chi phÝ l¾p ®Æt,g©y tiÕng ån - M¸y ph¸t mét chiÒu cã tõ d­ nªn ®Æc tÝnh tõ ho¸ cã trÔ khã ®iÒu chØnh s©u tèc ®é. 2.1.2:HÖ chØnh l­u Thyristo - §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. S¬ ®å m¹ch lùc cña hÖ truyÒn ®éng T-§ cã ®¶o chiÒu ®iÒu khiÓn riªng nh­ sau: Th­êng dïng cho m¸y cì nÆng Lb> 5m,Fk> 70KN. D¶i ®iÒu chØnh D = (8 ¸ 25 )/1. ¦u ®iÓm : §é t¸c ®éng nhanh, kh«ng g©y tiÕng ån vµ ®Æc biÖt dÔ tù ®éng ho¸ do c¸c van b¸n dÉn cã hÖ sè khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao. ThuËn tiÖn cho viÖc thiÕt lËp c¸c hÖ thèng tù ®éng ®iÒu chØnh nhiÒu vßng ®Ó n©ng cao chÊt l­îng c¸c ®Æc tÝnh tÜnh vµ ®éng cña hÖ thèng. Nh­îc ®iÓm : Dïng c¸c van b¸n dÉn cã tÝnh phi tuyÕn nªn d¹ng ®iÖn ¸p chØnh l­u ra cã biªn ®é ®Ëp m¹nh cao g©y tæn thÊt phô trong m¸y ®iÖn .Trong c¸c truyÒn ®éng c«ng suÊt lín cßn lµm xÊu d¹ng ®iÖn ¸p cña nguån xoay chiÒu. HÖ sè cosj thÊp. 2.2.HÖ truyÒn ®éng: Bé biÕn ®æi - §éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu. HÖ truyÒn ®éng nµy dïng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha . Lo¹i ®éng c¬ nµy ®­îc sö dông réng r·i trong c«ng nghiÖp . Sù ph¸t trÓn cña c«ng nghÖ chÕ t¹o b¸n dÉn c«ng suÊt vµ kü thuËt ®iÖn tö tin häc, ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha míi ®­îc khai th¸c hÕt c¸c ­u ®iÓm cña m×nh. Nã trë thµnh hÖ truyÒn ®éng c¹nh tranh cã hiÖu qu¶ víi hÖ truyÒn ®éng chØnh l­u Thyristor - §éng c¬. Ch­¬ng III TÝnh chän thiÕt bÞ m¹ch lùc. I. TÝnh chän ®éng c¬ truyÒn ®éng. 1.1. Phô t¶i truyÒn ®éng chÝnh. Phô t¶i truyÒn ®éng chÝnh ®­îc x¸c ®Þnh bëi lùc kÐo tæng. Nã lµ 2 thµnh phÇn lùc c¾t vµ lùc ma s¸t: F= F+ F F: lùc c¾t F: lùc ma s¸t a. ChÕ ®é lµm viÖc hµnh tr×nh thuËn . F= : hÖ sè ma s¸t gê tr­ît , th­êng =0,05®Õn 0,08. ë ®©y ta chän =0,08 thµnh phÇn ¸p lùc lªn dao c¾t . : khèi l­îngbµn. : khèi l­îng chi tiÕt. g: gia tèc träng tr­êng. Ta cã: F=0,075.[0,4.35000+9,8(900+800)] = 2299,5 (N). Do ®ã: F=F+F = 35000 + 2299,5 =37299,5 (N) b. ChÕ ®é kh«ng t¶i. Khi lµm viÖc kh«ng t¶i, F=F = 0 Do ®ã F=F=0,075.9,8(900+800) = 1249,5 (N) 1.2. TÝnh chän ®éng c¬. C«ng suÊt ®Çu trôc ®éng c¬ khi c¾t: (Kw) Trong ®ã V =40m/ph lµ tèc ®é hµnh tr×nh thuËn. C«ng suÊt ®Çu trôc ®éng c¬ khi quay ng­îc kh«ng t¶i cã tèc ®é kh«ng t¶i V=75 ( m/ph) lµ: (Kw) Do ®ã ph¶i chän ®éng c¬ cã : P®m >Pttmax =(kw) Nh­ vËy ta cã thÓ chän ®éng c¬ lo¹i: cã c¸c th«ng sè: P®m = 63 KW. n®m = 800 vßng/phót. I®m = 318 A. Ik®m = 4,76A. U®m = 220 V rcks = 33,1 W ; R­+Rcp =0,125W; a =196; a: sè ®«i m¹ch nh¸nh song song . N =2; sè nh¸nh song song cña phÇn øng. wcks = 950 ; wckn lµ sè vßng d©y mét cùc cña cuén song song. f=45.1 mVb; lµ tõ th«ng h÷u Ých cña mét cùc. nmax =1000vßng/phót ; nmax lµ tèc ®é quay cùc ®¹i cho phÐp. J =15,3 kgm2 ; J lµ m«men qu¸n tÝnh cña phÇn øng . p =2; p sè ®«i cùc. II.TÝnh to¸n thêi gian qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng cña m¸y ®Ó kiÓm tra ®éng c¬ ®· chän theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng cho phÐp. §å thÞ tèc ®é tèi ­u cña m¸y bµo gi­êng §Ó kiÓm nghiÖm ®éng c¬ ®· chän theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng cho phÐp ta x©y dùng ®å thÞ phô t¶itoµn phÇn I=f(t); trong ®ã cã xÐt tíi c¶ chÕ ®é lµm viÖc x¸c lËp vµ qu¸ tr×nh qu¸ ®é . Ph­¬ng ph¸p nh­ sau:Ta chia ®å thÞ tèc ®é cña ®éng c¬ trong mét hµnh tr×nh kÐp thµnh 14 kho¶ng thêi gian tõ t1 tíi t14(h×nh vÏ trªn).Trong ®ã : Kho¶ng t1- bµn m¸y t¨ng tèc tíi vËn tèc v0, kh«ng c¾t gät t­¬ng øng víi ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é kh«ng t¶i(1). Kho¶ng t2- ®éng c¬ lµm viÖc víi chÕ ®é æn ®Þnh,b kh«ng t¶i. Kho¶ng t3- b¾t ®Çu gia c«ng chi tiÕt, ®éng c¬ lµm viªc víi tèc ®é æn ®Þnh,cã t¶i. Kho¶ng t4- giai ®o¹n ®éng c¬ t¨ng tèc ®Õn th t­¬ng øng víi tèc ®é vth cña bµn m¸y, cã t¶i. Kho¶ng t5- giai ®o¹n c¾t gät ,®éng c¬ lµm viÖc æn ®Þnh víi tèc ®é th. Kho¶ng t6- ®éng c¬ gi¶m tèc ®é ®Õn 1 ,cã t¶i. Kho¶ng t7- ®éng c¬ lµm viÖc æn ®Þnh víi tèc ®é 1 , cã t¶i. Kho¶ng t8- dao ra khái chi tiÕt, ®éng c¬ lam viÖc kh«ng t¶i víi tèc ®é 1. Kho¶ng t9-,t10 ®éng c¬ d¶o chiÒu tõ thuËn sang ng­îc. Kho¶ng t11- ®éng c¬ lµm viÖc kh«ng t¶i víi tèc ®é ng-t­¬ng øng víi tèc ®é vng cña bµn m¸y. Kho¶ng t12- ®éng c¬ gi¶m tèc ®é ë chiÒu ng­îc. Kho¶ng t13- ®éng c¬ lµm viÖc æn ®Þnh víi tèc ®é 1. Kho¶ng t14- ®éng c¬ ®¶o chiÒu tõ ng­îc sang thuËn, bµn m¸y b¾t ®µu thùc hiÖn mét hµnh tr×nh m¸y míi. Nh­ vËy trong mét hµnh tr×nh kÐp ®éng c¬ cã c¸c kho¶ng thêi gian ®éng c¬ lµm viÖc æn ®Þnh kh«ng t¶i lµ t2, t8, t11, t13 vµ cã t¶i lµ t3, t5, t7.C¸c kho¶ng thêi gian ®éng c¬ lµm viÖc ë qu¸ tr×nh qu¸ ®é t1, t4, t6, t9, t10, t12, t14. Ta ph¶i x¸c ®Þnh ®­îc dßng ®iÖn ®éng c¬ trong tÊt c¶ c¸c kho¶ng thêi gian ®ã. §Ó x¸c ®Þnh kho¶ng dßng ®iÖn ®éng c¬ trong c¸c kho¶ng thêi gian lµm viÖc æn ®Þnh, ta x¸c ®Þnh c«ng suÊt cña ®éng c¬, sau ®ã x¸c ®Þnh m«men ®iÖn tõ cña ®éng c¬ vµ dßng ®iÖn trong c¸c kho¶ng ®ã theo gi¶n ®å sau : P(t)M(t) I(t). Víi P(t), M(t), I(t) lµ c«ng suÊt , m«men, dßng ®iÖn trong c¸c kho¶ng thêi gian lµm viÖc æn ®Þnh. C«ng suÊt cña ®éng c¬ khi kh«ng t¶i ë hµnh tr×nh thuËn lµ : Poth=Poth+Pp Trong ®ã : Poth- tæn hao kh«ng t¶i trong hµnh tr×nh thuËn Pp – tæn hao do ma s¸t trªn gë tr­ît cña bµn m¸y. Poth= a.Pthhi= 0,6.Pth.(1-)=0,6.31,1.(1-0,8)=3,7 (kW). Pp= (kW). Trong ®ã Pthhi – lµ c«ng suÊt h÷u Ých. M«men ®iÖn tõ cña ®éng c¬ ë hµnh tr×nh thuËn khi t¶i ®Çy lµ : M®t.th= M0+Mth = M0 + Víi lµ tèc ®é ®éng c¬ ë hµnh tr×nh thuËn. Mo –m«men kh«ng t¶i cña ®éng c¬. =2,365. M®t.th=M®m=752,7 (Nm) trong ®ã lµ c¸c th«ng sè ®Þnh møc cña ®éng c¬. Momen ®iÖn tõ hµnh tr×nh ng­îc : Mdt.ng=P®m/ng=63000/178,5=352,9 [Nm]. X¸c ®Þnh dßng ®iÖn trong c¸c kho¶ng thêi gian ®éng c¬ lµm viÖc ë qu¸ tr×nh qu¸ ®é: Thêi gian c¸c kho¶ng t1, t4, t6, t9, t10, t12, t14 ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: C¸c kho¶ng thêi gian t2, t3 ,t7, t8 ®­îc x¸c ®Þnh theo kinh nghiÖm vËn hµnh. Chän t2=t3=t7=t8=0,2(s); Trong ®ã: Mq® = (2 ¸2,5) M®m lµ m« men ®éng c¬ trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é. Tèc ®é bµn khi c¾t øng víi tèc ®é ch¹y ®Þnh møc cña ®éng c¬ ta cã b¸n kÝnh quy ®æi lùc c¾t vÒ trôc ®éng c¬: Vth = 40/60 = 0,67(m/s) §Ó cã = 0,028 ta cã thÓ chän hép sè cã tû sè truyÒn i= 0,028/ 0,007=4. Chän i=4. M« men phô t¶i cña ®éng c¬ khi ®· quy ®æi vÒ trôc cña ®éng c¬: Tèc ®é vµo dao th­êng chän V0 =10 (m/p) =10/60 =0,166 (m/s) Do ®ã : =0,166/0,007= 23,71 (rad/s) M«men phô t¶i ®éng c¬ khi kh«ng c¾t ( hµnh tr×nh ng­îc): Vng /==178,5 (rad/s) Mng = Png / 1952/178,5= 10,93 (Nm). M«men qu¸n tÝnh cña bµn m¸y quy ®æi vÒ trôc ®éng c¬: Jm = (mb + mct ) .=(900 + 800).0,007= 0,083 M«men qu¸n tÝnh cña hÖ thèng: J = Jm + Jd = 0,083 + 15,3 = 15,383 (kg.m2) Tõ ®å thÞ tèc ®é ta x¸c ®Þnh c¸c kho¶ng thêi gian Trong kho¶ng thêi gian t6 momen qu¸ ®é cña ®éng c¬ ®· ®¶o chiÒu: §Ó tÝnh t5 ta t×m tæng chiÒu dµi hµnh tr×nh bµn trong c¸c ®o¹n qu¸ tr×nh qu¸ ®é vµ di chuyÓn víi V0: Do ®ã Li = 0,59m. L5 = L- Li = 2,8 – 0,59 = 2,21 (m) Do ®ã ta cã thêi gian c¾t æn ®Þnh : tth==0,19+0,2+0,2+0,61+3,3+0,4+0,2+0,2+0,19=5,5 (s) TÝnh c¸c kho¶ng thêi gian trong qu¸ tr×nh ch¹y ng­îc: tng==1,2+1,04+1,0+0,19+0,2=3,63 (s). TCK=Tth+Tng=5,5+3,63=9,13 (s). M®t= = (N.m) M®«ngc¬>M®t. Nh­ vËy ®éng c¬ chän hoµn toµn phï hîp . III .TÝnh chän bé biÕn ®æi ud id Do c«ng suÊt cña ®éng c¬ lín (>30kW) do ®ã ta ph¶i dïng chØnh l­u cÇu 3 pha Ng­êi ta ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p trung b×nh cña t¶i b»ng c¸ch ®iÒu chØnh gãc më a cña c¸c thyristor. XÐt s¬ ®å cÇu 3 pha gåm 6 Thyristor chia thµnh 2 nhãm: Nhãm catot chung: T1 , T3 vµ T5 . Nhãm anot chung: T4 , T6 vµ T2 . §iÖn ¸p c¸c pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p: va = U2sinq vb = U2sin(q - ) vc = U2sin(q - ) Gãc më a ®­îc tÝnh tõ giao ®iÓm cña c¸c nöa h×nh sin.(H×nh II.2) §å thÞ d¹ng sãng khi gãc më nhá Ho¹t ®éng cña s¬ ®å: Gi¶ thiÕt T5 vµ T6 ®ang cho dßng ch¶y qua. VF = vc , VG = vb . Khi q = q1 = + a cho xung ®iÒu khiÓn më T1. Thyristor nµy më v× va > 0. Sù më cña T1 lµm cho T5 bÞ khãa l¹i mét c¸ch tù nhiªn v× va > vc . Lóc nµy T6 vµ T1 cho dßng ch¶y qua. §iÖn ¸p trªn t¶i: ud = uab = va - vb Khi q = q2 = + a cho xung ®iÒu khiÓn më T2. Thyristor nµy më v× khi T6 dÉn, nã ®Æt vb lªn anot T2. Khi q = q2 th× vb > vc . Sù më cña T2 lµm cho T6 bÞ khãa l¹i mét c¸ch tù nhiªn v× vb > vc. C¸c xung ®iÒu khiÓn lÖch nhau p/3 ®­îc lÇn l­ît ®­a ®Õn cùc ®iÒu khiÓn cña c¸c Thyristor theo thø tù 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1, ....Trong mçi nhãm, khi mét Thyristor më nã sÏ khãa ngay tiristor dÉn dßng tr­íc nã: Thêi ®iÓm q1 = + a më T1 khãa T5 Thêi ®iÓm q2 = + a më T2 khãa T6 Thêi ®iÓm q3 = + a më T3 khãa T1 Thêi ®iÓm q4 = + a më T4 khãa T2 Thêi ®iÓm q5 = + a më T5 khãa T3 Thêi ®iÓm q6 = + a më T6 khãa T4 Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i: Ud = = (theo TL-1) Gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng thø cÊp m¸y biÕn ¸p: I2 = = 0.816.Id (theo TL-1) Gi¸ trÞ hiÖu dông dßng s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: I1 = = (theo TL-1) C«ng suÊt tÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p: S = (theo TL-1) víi S1 = 3.U1.I1 = 1,047.Pd S2 = 3.U2.I2 = 1,047.Pd Thay sè liÖu vµo ta cã : S = = 1,047.Pd . NhËn xÐt : §iÖn ¸p chØnh l­u cã sè l­îng xung gÊp ®«i so víi s¬ ®å chØnh l­u h×nh tia 3 pha. Sè van th­êng dung nhiÒu nªn sôt ¸p trªn c¸c van lµ ®¸ng kÓ, víi yªu cÇu dßng t¶i nhá - ®iÖn ¸p chØnh l­u lín th× ta th­êng dïng s¬ ®å nµy. Sö dông ®­îc hÕt c«ng suÊt biÕn ¸p. 3.1. TÝnh chän van : Gi¸ trÞ dßng trung b×nh ch¶y qua mçi van: = 106 (A) Gi¸ trÞ dßng cùc ®¹i qua mçi van: Ivmax = Id = 318 (A) Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn mçi van: Ungmax = .U2 =2,45.100 = 245 (V) Tõ nh÷ng tÝnh to¸n trªn, víi chÕ ®é lµm m¸t b»ng qu¹t giã th× c¸c th«ng sè cÇn cña mçi van trong m¹ch chØnh l­u cÇu ba pha lµ: Ungt ³ 1,6. Ungmax = 1,6 .245 = 392 (V) It ³ 1,5. Imax = 1,5.318= 477 (A) Ta cã thÓ chän van T-800 cña Liªn X«(cò) ®Ó chÞu ®­îc c¸c ®iÒu kiÖn dßng vµ ¸p trong m¹ch. C¸c th«ng sè cña van ®­îc cho trong b¶ng sau: Itb Utm DU Toff Ig Ug A V V ms A V A/ms V/ms 800 1000 1,3 20 1,5 4 800 1000 3.2. TÝnh chän m¸y biÕn nguån M¸y biÕn ¸p nguån dïng ®Ó t¹o ®iÖn ¸p U2 phï hîp víi ®iÖn ¸p ®éng c¬ vµ c¸ch ly phÇn m¹ch lùc bé biÕn ®æi víi l­íi ®iÖn. M¸y biÕn ¸p c«ng suÊt cì chôc KVA thuéc lo¹i m¸y biÕn ¸p c«ng suÊt nhá, sôt ¸p trªn ®iÖn trë t­¬ng ®èi lín (kho¶ng 4%) cßn sôt ¸p trªn ®iÖn kh¸ng Ýt h¬n (kho¶ng 1,5%). §iÖn ¸p sôt trªn hai Thyristor nèi tiÕp kho¶ng 2V. §iÖn ¸p chØnh l­u kh«ng t¶i: Udo = 220.1,055 + 2 = 234V Gi¸ trÞ hiÖu dông ®iÖn ¸p thø cÊp m¸y biÕn ¸p (nèi D/Y): = 100 (V) Tû sè m¸y biÕn ¸p: k = = 3,8 Dßng thø cÊp m¸y biÕn ¸p: I2 = = =259,6(A) C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p: P = 3.U2.I2 = 3.100.259,6= 77,88(kVA). 3.3. B¶o vÖ sù cè trªn hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn. M¹ch b¶o vÖ ®­îc thiÕt lËp ®Ó ®¶m b¶o an toµn vµ tr¸nh g©y tæn thÊt cho ng­êi vËn hµnh vµ thiÕt bÞ. Do vËy, quan ®iÓm khi x©y dùng m¹ch b¶o vÖ lµ ph¶i cã biÖn ph¸p phßng chèng c¸c sù cè vµ c¸c tr¹ng th¸i lµm viÖc bÊt th­êng x¶y ra nh»m h¹n chÕ tæn thÊt ë møc ®é thÊp nhÊt. MÆt kh¸c, c¸c phÇn tö b¸n dÉn c«ng suÊt trong bé biÕn ®æi còng ph¶i ®­îc b¶o vÖ chèng nh÷ng sù cè bÊt ngê, nh÷ng nhiÔu lo¹n nguy hiÓm nh­ ng¾n m¹ch ®Çu ra bé biÕn ®æi, qu¸ ®iÖn ¸p hoÆc qu¸ dßng ®iÖn qua van, qu¸ nhiÖt trong thiÕt bÞ biÕn ®æi. B¶o vÖ c¾t khÈn cÊp trªn m¹ch ®éng lùc: Nh­ ng¾n m¹ch ë bé biÕn ®æi hÖ thèng truyÒn ®éng, mÊt kÝch tõ ®éng c¬, qu¸ tèc ®é, qu¸ dßng, qu¸ ®iÖn ¸p phÇn øng, ®¸nh löa g©y ng¾n m¹ch ë vµnh gãp, ng¾n m¹ch mét sè vßng d©y cña m¸y biÕn ¸p nguån... M¹ch b¶o vÖ thùc hÖn c¾t khÈn cÊp b»ng c¸c thiÕt bÞ ®ãng c¾t truyÒn thèng nh­ cÇu ch×, ¸pt«m¸t, r¬le.. kÕt hîp víi b¶o vÖ ë m¹ch ®iÒu khiÓn nh­ kho¸ thyristor, c¾t nguån nu«i, kho¸ c¸c bé ®iÒu chØnh... ThiÕt bÞ b¶o vÖ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch bªn s¬ cÊp biÕn ¸p cña bé biÕn ®æi, ng¾n m¹ch bªn phÝa thø cÊp cña biÕn ¸p nguån nh­ng n»m ngoµi bé biÕn ®æi, ng¾n m¹ch bªn trong hÖ truyÒn ®iÖn (bé biÕn ®æi vµ ®éng c¬) sö dông cÇu ch×. §Ó b¶o vÖ mÊt tõ th«ng, sö dông r¬le b¶o vÖ mÊt tõ th«ng. Sö dông r¬le b¶o vÖ qu¸ nhiÖt ®Ó b¶o vÖ qu¸ nhiÖt ®éng c¬, m¸y biÕn ¸p... B¶o vÖ trong bé biÕn ®æi. a. B¶o vÖ qu¸ nhiÖt. Khi thyristor ®­îc ®iÒu khiÓn më cho dßng ch¶y qua van, c«ng suÊt tæn thÊt bªn trong sÏ ®èt nãng chóng, trong ®ã mÆt ghÐp lµ n¬i bÞ ®èt nãng lín nhÊt. Ngoµi ra, qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch van còng g©y ra tæn thÊt ®iÖn n¨ng. Do c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn nãi chung rÊt nh¹y c¶m víi nhiÖt ®é, mäi sù qu¸ nhiÖt ®é trªn van dï chØ diÔn ra trong thêi gian ng¾n còng cã thÓ ph¸ háng van, nªn ®Ó b¶o vÖ qu¸ nhiÖt trªn van, ta sö dông c¸c biÖn ph¸p lµm m¸t c­ìng bøc. BiÖn ph¸p lµm m¸t th«ng dông nhÊt lµ qu¹t kh«ng khÝ xung quanh c¸nh t¶n nhiÖt (lµm m¸t b»ng giã). §èi víi thiÕt bÞ b¸n dÉn c«ng suÊt lín h¬n, ta cã thÓ cho n­íc trùc tiÕp ch¶y qua c¸nh t¶n nhiÖt (lµm m¸t b»ng n­íc) hoÆc ng©m c¶ thiÕt bÞ b¸n dÉn vµo dÇu biÕn thÕ. Trong ®å ¸n nµy, viÖc thiÕt kÕ b¶o vÖ qu¸ nhiÖt cho thyristor thùc hiÖn b»ng ph­¬ng ph¸p lµm m¸t c­ìng bøc b»ng giã víi hÖ sè b¶o vÖ qu¸ nhiÖt trªn van lµ ki=1,5 vµ ku=1,6. b. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p trªn van. §Ó b¶o vÖ qu¸ ¸p trªn van, ta sö dông m¹ch RC, b¶o vÖ tõng thyristor: M¹ch ®Êu song song víi van dïng ®Ó b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do c¸c nguyªn nh©n néi t¹i g©y ra – sù tÝch tô ®iÖn tÝch trong líp b¸n dÉn trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña van sÏ t¹o ra dßng ®iÖn ng­îc khi kho¸ van trong kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n, do ®ã lµm xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trªn c¸c ®iÖn c¶m ®­êng d©y nèi. M¹ch RC ®Êu gi÷a c¸c nguån pha dïng ®Ó b¶o vÖ qu¸ ¸p do c¸c nguyªn nh©n bªn ngoµi mang tÝnh ngÉu nhiªn – hiÖn t­îng sÊm sÐt, mét cÇu ch× b¶o vÖ bÞ nh¶y, c¾t kh«ng t¶i m¸y biÕn ¸p... C¸c trÞ sè linh kiÖn b¶o vÖ ®­îc chän dùa vµo c¸c trÞ sè kinh nghiÖm: C = 1mF vµ R = 1KW. S¬ ®å b¶o vÖ m¹ch chØnh l­u cÇu ba pha cã ®Çy ®ñ c¸c phÇn tö b¶o vÖ qu¸ dßng vµ qu¸ ¸p. Ch­¬ng IV Lùa chän m¹ch ®iÒu khiÓn I. Yªu cÇu cña m¹ch ®iÒu khiÓn. Ph¸t xung vµo cùc ®iÒu khiÓn cña van, ®¶m b¶o van më nhanh nh¹y chÝnh x¸c vµ ®iÒu khiÓn gãc më cña van ®Ó ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p cho nguån cÊp vµo phÇn øng cña ®éng c¬. Tõ ®ã ta cã s¬ ®å tæng qu¸t cña m¹ch ®iÒu khiÓn nh­ sau: §P ®a hµi tr¹ng th¸i So s¸nh t¹o xung Ph¶n håi dßng ®iÖn PPX K§X BiÕn ¸p xung Xung chïm Ta sö dông ph­¬ng ph¸t ®iÒu khiÓn tuyÕn tÝnh, m¹ch ®iÒu khiÓn gåm cã c¸c kh©u nh­ h×nh vÏ trªn. II. Kh©u t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha vµ ®a hµi. M¹ch nµy cã chøc n¨ng t¹o ra ®iÖn ¸p trïng pha víi ®iÖn ¸p nguån, ë m¹ch nµy ta dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n mA 741 ®Ó biÕn d¹ng ®iÖn ¸p chØnh l­u T.§.A.R.C III. Kh©u t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a. §iÖn ¸p tùa lµ mét d¹ng ®iÖn ¸p r¨ng c­a biÕn ®æi tuyÕn tÝnh t¹o ra, nhê cã sù phãng n¹p cña tô C m¾c theo kiÓu tÝch ph©n. PhÇn tö chÝnh cña m¹ch nµy lµ tô ®iÖn C vµ khuÕch ®¹i thuËt to¸n mA 741. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña s¬ ®å: Khi UB>0 diot D3 kho¸ do bÞ ng­îc cùc tÝnh. Lóc nµy chØ cã t¸c ®éng qua R4-C1 n¹p cho tô C1 víi mét dßng kh«ng ®æi cã gi¸ trÞ §iÖn ¸p khi n¹p: tn: thêi gian cÇn thiÕt ®Ó n¹p tô C1 Khi U§P<0: Diot D3 th«ng tô C1 phãng ®iÖn dßng i2 ch¶y tõ C1 qua R5-D3 vµ cã ®é lín i2=5¸10 i1 cho tíi khi t=tp th× ®iÖn ¸p trªn tô trë vÒ “0” vµ tô C1 l¹i tiÕp tôc n¹p theo chu kú míi. IV. M¹ch so s¸nh vµ t¹o xung. Nguyªn lý: M¹ch nµy cã nhiÖm vô so s¸nh hai tÝn hiÖu U®k vµ UT t¹i nh÷ng thêi ®iÓm UT=U®k sÏ ph¸t ra c¸c xung th«ng qua R9 vµ ®­îc chia thµnh c¸c xung nhá nhê chïm xung ®­a ®Õn R10 ®Õn cùc gèc cña transistor Tr1 kÝch më nã. PhÇn tö chÝnh cña m¹ch lµ khuÕch ®¹i thuËt to¸n cã chøc n¨ng so s¸nh vµ t¹o xung. Chän khuÕch ®¹i thuËt t¸n mA 741 cã c¸c th«ng sè kü thuËt: -HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a cæng “®¶o” vµ “kh«ng ®¶o” U = ±30V. -§iÖn ¸p nguån nu«i : Unguån nu«i=±3V ®Õn 22V. -Pt=100mW. -Ko=5.104. -du/dt=0,5V/mm. -NhiÖt ®é lµm viÖc tõ -55¸125oC. -Zra=60W. -Zvµo=300kW. -Ira=±25mA. Khi nguån cung cÊp lµ ±15V th×: Ura=±12V nÕu Rt>10kW Ura=±10V nÕu Rt³2kW V. Kh©u t¹o xung chïm. Ta dïng bé ph¸t xung “ sinus ch÷ nhËt”. Trong s¬ ®å nµy OA thùc hiÖn so s¸nh hai tÝn hiÖu Uc vµ Ur =K*V2 C R3 R4 R Uc Ur Ta sÏ cã : T=2.R.C.ln() 2,2.R.C VI. Kh©u khuÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung. §iÖn ¸p ra tõ bé so s¸nh + tÝn hiÖu tõ m¹ch t¹o xung chïm t¹o thµnh tÝn hiÖu logic dïng ®Ó ®iÒu khiÓn sù ®ãng më cña transistor. Khi Tr2 khãa ta nhËn ®­îc mét xung ra ë thø cÊp BAX. VII. Kh©u ph¶n håi tèc ®é: Uw Tèc ®é truyÒn ®éng lµ ®¹i l­îng cã vai trß quan träng quyÕt ®Þnh tíi chÊt l­îng ®éng vµ tÜnh cña truyÒn ®éng, th­êng ng­êi ta hay dïng m¸y ph¸t tèc 1 chiÒu, xoay chiÒu vµ c¸c bé ®o tèc ®é xung sè M¸y ph¸t tèc 1 chiÒu t­¬ng tù nh­ mét m¸y ph¸t 1chiÒu nh­ng ®iÖn ¸p cña nã phô thuéc vµo tèc dé ®éng c¬ chø kh«ng phô thuéc vµo ®iÖn ¸p t¶i vµ l­íi do ®ã nã cã nhiÖm vô ®o l­êng tèc ®é, lÊy tÝn hiÖu lµ ®iÖn ¸p ph¶n håi vÒ duy tr× tèc ®é theo ®iÒu kiÖn ®Æt tr­íc. Do ®ã kh©u nµy cã tÝnh chÊt ®éng vµ tÜnh cña hÖ thèng Yªu cÇu ®iÖn ¸p m¸y ph¸t tèc 1 chiÒu chøa Ýt thµnh phÇn xoay chiÒu tÇn sè cao kh«ng bÞ trÔ nhiÒu vÒ gi¸ trÞ vµ dÊu so víi ®¹i l­îng ®o cña ®éng c¬. Nªn m¸y ph¸t tèc ph¶i cã tõ th«ng kh«ng ®æi trong toµn vïng ®iÒu chØnh tèc ®é.Ta cÇn h¹n chÕ tæn thÊt m¹ch tõ b»ng viÖc sö dông vËt liÖu tõ trë hÑp vµ l¸ thÐp kü thuËt máng . §iÖn ¸p ®Çu ra cña m¸y ph¸t tèc: Uw =Kw . w - R­ . I - Uct - Khi cã bé läc ®Çu ra th× hµm truyÒn m¸y ph¸t tèc Kw hÖ sè tû lÖ Kw = Uw/w ; Uw = 10V tfw lµ h»ng sè thêi gian cña bé läc vµ <5ms Chän tfw = 0,001s = 1ms Hµm truyÒn m¸y ph¸t tèc: VIII. M¹ch h¹n chÕ dßng M¹ch h¹n chÕ dßng dïng ®Ó h¹n chÕ l­îng ®Æt dßng ®iÖn vµ h¹n chÕ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn Udk kh«ng v­ît qu¸ ®Ønh cña ®iÖn ¸p so s¸nh víi Udk tøc lµ kh«ng lín h¬n 10V. IX. Kh©u t¹o ®iÖn ¸p nguån cung cÊp Nguån ®iÖn ¸p mét chiÒu dïng trong m¹ch t¹o xung ®iÒu khiÓn th­êng lµ nguån ®iÖn ¸p æn ®Þnh tr­íc nh÷ng dao ®éng bÊt th­êng cña l­íi ®iÖn xoay chiÒu. V× vËy, ph¶i sö dông m¹ch æn ¸p. Ch­¬ng V Tæng hîp m¹ch ®iÒu khiÓn. I. M« h×nh hÖ thèng ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn. Môc tiªu c¬ b¶n cña hÖ ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn lµ ph¶i ®¶m b¶o gi¸ trÞ yªu cÇu cña c¸c ®¹i l­îng ®iÒu chØnh mµ kh«ng phô thuéc vµo t¸c ®éng cña c¸c ®¹i l­îng nhiÔu lªn hÖ ®iÒu chØnh. HÖ thèng ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn ®éng c¬ quay chi tiÕt m¸y bµo gi­êng cã cÊu tróc ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh vÏ gåm: ®éng c¬ truyÒn ®éng M quay chi tiÕt m¸y bµo gi­êng Mx vµ thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng l­îng - chØnh l­u cÇu ba pha B§(®­îc gäi lµ phÇn lùc), c¸c thiÕt bÞ ®o l­êng §L vµ c¸c bé ®iÒu chØnh R(®­îc gäi lµ phÇn ®iÒu khiÓn).TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn hÖ thèng ®­îc gäi lµ tÝn hiÖu ®Æt TH§ vµ ngoµi ra cßn cã c¸c tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n NL t¸c ®éng lªn hÖ thèng. §éng c¬ truyÒn ®éng ®­îc sö dông lµ ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp vµ ®­îc cÊp n¨ng l­îng tõ bé biÕn ®æi chØnh l­u cÇu ba pha cã ®iÒu khiÓn. Bé biÕn ®æi cã chøc n¨ng biÕn ®æi n¨ng l­îng ®iÖn thÝch øng víi ®éng c¬ truyÒn ®éng vµ mang th«ng tin ®iÒu khiÓn ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c tham sè ®Çu ra cña bé biÕn ®æi (nh­ c«ng suÊt, ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn, tÇn sè...). TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®­îc lÊy ra tõ bé ®iÒu chØnh R. C¸c bé ®iÒu chØnh R (regulator) nhËn tÝn hiÖu th«ng b¸o sai lÖch vÒ tr¹ng th¸i lµm viÖc cña truyÒn ®éng th«ng qua so s¸nh gi÷a tÝn hiÖu ®Æt TH§ vµ tÝn hiÖu ®o l­êng c¸c ®¹i l­îng truyÒn ®éng. §Ó ®¶m b¶o chÊt l­îng cña hÖ, ta sö dông c¸c m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn vµ tèc ®é. Sù biÕn thiªn cña c¸c tÝn hiÖu ®Æt g©y ra c¸c sai lÖch kh«ng tr¸nh ®­îc trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é vµ còng cã thÓ g©y sai lÖch trong chÕ ®é x¸c lËp. Trªn c¬ së ph©n tÝch c¸c sai lÖch ®iÒu chØnh, ta cã thÓ chän ®­îc c¸c bé ®iÒu chØnh, c¸c m¹ch b