Thiết kế hệ thống truyền động chính máy bào giường

2,235 views
2,157 views

Published on

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
2,235
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
68
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Thiết kế hệ thống truyền động chính máy bào giường

  1. 1. Trường ĐHSPKT Vinh – Khoa ĐiệnĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆNTHIẾT KẾ HỆ THỐNGTRUYỀN ĐỘNG CHÍNH MÁYBÀO GIƯỜNGGVHD: Nguyễn Văn HàSVTH: Nguyễn Văn Ngọc
  2. 2. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 1 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcI. LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..II. LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
  3. 3. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 2 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcLời nói đầuCùng với quá trình công nghiệp hoá đất nước, yêu cầu tự động hoá trong máy sảnxuất ngày càng cao, điều khiển linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ và hiệu xuất sản xuất cao. Mặtkhác, với công nghệ thông tin và công nghệ điện tử phát triển ngày càng cao và nhu cầucon người ngày càng đòi hỏi ngững sản phẩm sản xuất ra đạt độ chính xác và độ thẩm mỹcao.Trong thời đại hiện nay các phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp cắt gọt kim loại luônđòi hỏi những máy cắt gọt kim loại hiện đại như Có khả năng tự động hoá cao, độ chínhxác tuyệt đối. Có khả năng điều chỉnh tốc độ trơn, rộng và bằng phẳng, kết cấu gọn nhẹ,hiệu suất cao và chi phí vận hành ít nhất nhưng đảm bảo tính kinh tế.Trong quá trình làm đồ án, được sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo khoaĐiện đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Văn Hà đã giúp đỡ em rất nhiều trong việc hoàn thiệnđồ án của mình. Tuy đã có nhiều cố gắng, song Kiến thức rộng và thực tế còn hạn chế nênkhó tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các Thầy Cô giáo để đồ áncủa em được hoàn thiện hơn.Em xin chân thành cảm ơn!Vinh ngày: 20/8/2011Sinh viênNguyễn Văn Ngọc
  4. 4. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 3 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcChương IĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ LỰA CHỌN CÔNG SUẤT VÀ CHỦNG LOẠI ĐỘNGCƠI. ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ1. Giới thiệu chung về máy bào giường1.1 Khái quát chung về máy cắt kim loạiMáy cắt kim loại được dùng để gia công các chi tiết kim loại bằng cách căt bớt cáclớp kim loại thừa để sau khi gia công chi tiết có hình dáng gần đúng yêu cầu, hoặc thỏamãn hoàn toàn yêu cầu đặt hàng với độ chính xác nhất định về kích thước và độ bóng cầnthiết của bề mặt gia công.Tùy thuộc vào quá trình công nghệ đặc trưng bởi phương pháp gia công, dạng dao,đặc tính chuyển động… Các máy cắt kim loại đượ chia thành các loại cơ bản như : MáyTiện, Máy Phay, Máy Bào, Máy Khoan, Máy Doa, Máy Mài…1.2. Khái quát chung về máy bào giườngMáy Bào Giường là máy có thể gia công các chi tiết lớn, chiều dài bàn có thể từ1,5m đến 12m. Tùy theo chiều dài bàn máy và lực kéo có thể phân máy bào giường thành3 loại:- Máy cở nhỏ: Chiều dài bàn Lb < 3m, lực kéo Fk = 30  50 kN- Máy cở trung: Chiều dài bàn Lb = 4  5m, lực kéo Fk = 50  70 kN- Máy cở nặng: Chiều dài bàn Lb > 5m, lực kéo Fk > 70kNHình 1.1 Hình dạng bên ngoài máy bào giường
  5. 5. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 4 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcChi tiết gia công 1 được kẹp chặt trên bàn máy 2 chuyển động tịnh tiến qua lại.Dao cắt 3 được kẹp trên bàn dao đứng 4, bàn dao được được kẹp chặt trên xà ngang 5 cốđịnh khi gia công, xà ngang 5 được giử cố định trên khung máy 6.Trong quá trình làm việc, bàn máy di chuyển qua lại theo các chu kỳ lặp đi lặp lại,mỗi chu kỳ gồm hai hành trình thuận và ngược. Ở hành trình thuận thực hiện gia công chitiết nên gọi là hành trình cắt gọt. Ở hành trình ngược bàn máy chạy về vị trí ban đầu màkhông cắt gọt, nên gọi là hành trình không tải.Cứ sau khi kết thúc hành trình ngược thì bàn dao lại di chuyển theo chiều ngangmột khoảng gọi là lượng ăn dao s(mm/htkép). Chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn máygọi là chuyển động chính. Dịch chuyển của bàn dao sau mỗi hành trình kép gọi là chuyểnđộng ăn dao. Chuyển động phụ là những di chuyển nhanh của xà, bàn dao, nâng đầu daocủa hành trình không tải.2. Các loại truyền động cơ bản của máy bào giường2.1 Truyền động chínhLà chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn máy. Đặc điểm chuyển động chính củamáy bào giường là đảo chiều với tần số lớn.Phạm vi điều chỉnh tốc độ di chuyển bàn máynằm trog dãi rộng và ổn định trong suốt quá trình gia công chi tiết.Quá trình quá độ chiểm tỉ lệ đáng kể trong chu kỳ làm việc, chiều dài bàn máycàng lớn thì quá trình quá độ càng lớn.ckt0v1t 2t 3t 4t 5t 6t 7t 8t 10t 11t9t 12t0vthvv(m/s)0ngv13t 14t0-vt(s)Hình 1.2 Đồ thị tốc độ bàn máy bào giường
  6. 6. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 5 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcTrên hình 1.2 là đồ thị tốc độ cơ bản thường gặp nhất, trong thực tế còn có nhiềudạng đơn giản hay phức tạp hơn.Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và được tăng tốc đến tốc độ V0 = 515m/ph (gọi là tốc độ vào dao) trong khoảng thời gian t1.- Sau khi chạy ổn định với tốc độ V0 trong khoảng thời gian t2 thì dao cắt bắt đầu vàochi tiết. Dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp nhằm mục đích tránh sứt mẻ dao hoặc chitiết.- t3 dao cắt vào chi tiết và cắt với tốc độ V0 cho đến hết thời gian t3.- t4 là khoảng thời gian bàn máy tăng tốc từ tốc độ V0 đến tốc độ Vth gọi là tốc độ cắtgọt.- t5 là khoảng thời gian gia công chi tiết với tốc độ cắt gọt Vth không đổi.- t6 gần hết hành trình thuận, bàn máy sơ bộ giảm tốc độ từ tốc độ cắt gọt về tốc độV0 trong khoảng thời gian t6.- t7 là thời gian tiếp tục gia công nhưng ở tốc độ V0- t8 là khoảng thời gian dao được đưa ra khỏi chi tiết nhưng bàn máy vẫn chạy vớitốc độ V0.- t9 là thời gian bàn máy được giảm tốc về 0 để đảo chiều sang hành trình ngược.- t10 là thời gian bàn máy tăng tốc nhanh sau khi đảo chiều sang hành trình ngượcđến tốc độ Vng gọi là tốc độ không tải.- t11 là khoảng thời gian bàn máy chạy ngược ở tốc độ Vng không đổi.- t12Gần hết hành trình ngược, bàn máy được giảm tốc về tốc độ V0 trong khoảngthời gian t10.- t13 là khoảng thời gian bàn máy vẫn chạy ngược với tốc độ V0 và bắt đầu giảm tốcvề 0 để đảo chiều.- t14 là thời gian vận tốc giảm về 0 và đảo chiều để kết thúc một chu kỳ làm việcvà chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo.Tốc độ hành trình thuận Vth được xác định tương ứng bởi chế độ cắt, thường thì tốcđộ hành trình thuận nằm trong khoảng từ 5 đến 120 m/ph, tốc độ gia công có thể đạt 75 
  7. 7. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 6 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc120 m/ph. Do hành trình ngược là hành trình chạy không tải nên để tăng hiệu suất củamáy người ta thường chọn tốc độ hành trình ngược lớn hơn tốc độ hàn trình thuận.Tức là : Vng = k.Vth ( thường k = 23)Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thời gian :ngthck ttTn11(1-1)Trong đó : + Tck Là thời gian một chu kỳ làm việc của bàn máy, [s]+ tth Là thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình thuận, [s]+ tng Là thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình ngược, [s]Giả sử tốc độ bàn máy lúc tăng và giảm tốc độ không đổi thì:+2/..ththhthgthththVLLVLt (1-2)+2/..ngnghnggngngngVLLVLt (1-3)Trong đó: + Lth, Lng Là chiều dài hành trình của bàn máy ứng với tốc độ ổnđịnh Vth, Vng ở hành trình thuận và ngược.+ Lg.th, Lh.th Là chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc(g:gia tốc) và quá trình giảm tốc(h: hãm) ở hành trình thuận.+ Lg.ng, Lh.ng Là chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc vàquá trình giảm tốc ở hành trình ngược.+ Vth,Vng Là tốc độ hành trình ngược của bàn máy.Thay các giá trị của tth, tng ở (2) và (3) vào (1) ta được:dcngđcngthngnghnggngngththhthgththtVLktVLVLVLLVLVLLVLn  ).1(1//12/2/1....(1- 4)Trong đó: + L =Lth + Lg.th + Lh.th = Lng + Lg.ng + Lh.ng Là chiều dài hành trình bàn máy+thngVVk  Là tỉ số giữa tốc độ hành trình ngược và hành trình thuận
  8. 8. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 7 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc+ tđc Là thời gian đảo chiều của máyTừ 1 – 4 ta thấy khi đã chọn tốc độ cắt tới hạn Vth thì năng suất của máy phụ thuộcvào hệ số k và thời gian đảo chiều của máy tđc. Khi tăng k thì năng suất của máy tăngnhưng khi k > 3 thì năng suất của máy tăng không đáng kể vì lúc đó thời gian đảo chiềutăng. Nếu chiều dài bàn Lb > 3m thì tđc ít ảnh hưởng đến năng suất mà chủ yếu là k. KhiLb bé nhất là khi tốc độ thuận lớn nhất Vth = 75  120 m/ph thì tđc ảnh hưởng nhiều đếnăng suất. Vì vậy khi thiết kế máy bào giường phải giảm thời gian quá trình quá độ.Một trong những biện pháp hiệu quả là xác định tỉ số truyền tổi ưu của cơ cấutruyền động của động cơ đến trục làm việc, Đảm bảo máy khởi động với gia tốc cao nhất.Công thức xác định tỉ số truyền tổi ưu:itư =đmJJMMcMMc 2)(Trong đó: + M: Mômen của động cơ lúc khởi động, Nm+ Mc: Mômen cản trên trục làm việc, Nm+ Jm,Jđ: Mômen quán tính của máy và động cơ, kg.mNếu coi Mc = 0 thì: iư =đmJJViệclựa chọn tỉ số truyề tổi ưu ở máy bào giường là khá quan trọng. Thời gian quáđộ phụ thuộc vào mômen quán tính của máy. Mômen quán tính của máy tỉ lệ với chiềudài máy.Tuy nhiên thời gian quá trình quá trình quá độ không thể giảm nhỏ quá được vì bịhạn chế bởi:- Lực động phát sinh trong hệ thống.- Thời gian quá trình quá độ phải đủ lớn để di chyển đầu dao.+ Phạm vi điều chỉnh tốc độ: D =ngmaxmaxmin thminVV=V VTrong đó : Vngmax : là tốc độ lớn nhất của bàn máy ở hành trình ngược, thường Vngmax=75120 (m/ph) Vthmin : là tốc độ nhỏ nhất của bàn máy ở hành trình thuận, thường Vthmin = 46(m/ph).
  9. 9. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 8 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcNhư vậy phạm vi điều chỉnh tốc độ nằm trong khoảng D = (12,5 30)/12.2 Truyền động ăn daoLà sự dịch chuyển của bàn dao sau mỗi hành trình kép của chuyển động chính. Cứsau khi kết thúc một hành trình ngược thì bàn dao lại dịch chuyển theo chiều ngang mộtkhoảng gọi là lượng ăn dao.Chuyển động ăn dao làm việc có tính chất chu kỳ, trong mỗi hành trình kép làmviệc một lần, từ thời điểm đâỏ chiều từ hành trình ngược sang hành trình thuận, và kết túctrước khi dao cắt vào chi tiết,Cơ cấu ăn dao làm việc với tần số rất lớn( có thể đạt 1000 lần/giờ). Hệ thống dichuyển đầu dao vận hành theo hai chiều là di chuyển làm việc và di chuyển nhanh.Chuyển động ăn dao có thể thực hiện bằng nhiều hệ thống: Cơ khí, điện khí, thủy lực, khínén… Nhưng đồng thời sử dụng hệ thống điện cơ.(động cơ điện và hệ thống trục vít – êcuhoặc bánh răng, thanh răng)Lượng ăn dao trong một hành trình kép bằng hệ trục vít – êcu được tính như sau:S = ωtv.t.TĐối với hệ truyền động bánh răng – thanh răng được tính bằng công thức:S = ωbr.t.z.TTrong đó: + ωtv, ωbr Là tốc độ của trục vít và bánh răng+ z Là số răng của bánh răng+ t là bước răng của trục vít hoặc thanh răng+ T là thời gian làm việc của trục vít hoặc thanh răngTừ hai biểu thức trên ta thấy: Để điều chỉnh lượng ăn dao S bằng cách thay đổi thời giancó thể sử dụng nguyên tắc hành trình(công tắc hành trình) hawocj nguyên tắc thờigian(dùng các rơle thời gian). Sử dụng các nguyên tắc này thì đơn giản nhưng năng suấtthường bị hạn chế, vì lược ăn dao lớn, thời gian làm việc phải dài, nghĩa lf thời gian đảochiều thừ hành trình thuận sang hành trình ngược phải dài, mà trường hợp này thì khôngcho phép.Ngoài ra để thay đổi tóc dộ làm việc ta có thể sử dụng nguyên tắc tốc độ: Điềuchỉnh tốc độ bản thân động cơ hoặc sử dụng hộp tốc độ nhiều cấp. Nguyê tắc này tuyphức tạp hơn nguyên tắc trên, nhưng có thể giử được thời gian làm việc của truyền độngnhư nhau với các lượng ăn dao khác nhau.
  10. 10. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 9 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc2.3 Các truyền động phụNgoài truyền động chính và truyền động ăn dao, máy bào giường còn nhiều truyềnđộng khác như:2.3.1 Truyền động nâng hạ xàMáy bào giường có giá đỡ là xà ngang có công dụng dùng để đỡ giá dao vữngchắc. Xà ngang được dịch chuyển lên xuống dọc theo hai trục máy nhằm điều chỉnhkhoảng cách giữa dao và chi tiết gia công.2.3.2 Truyền động kẹp nhả xàLà truyền động được định vị để kẹp chặt xà trên hai trục của máy để gia công chitiết, hoặc nới lỏng xà để nâng giá dao, hạ dao. Truyền động được thực hiện nhờ động cơxoay chiều qua hệ thống cơ khí. Tác dụng của lực nêm chặt bao nhiêu tùy ý do ta điềuchỉnh chuyển động với việc nâng hạ xà như trên.2.3.3 Bơm dầuKhi cấp điện cho hệ truyền động làm việc thì bơm dầu cũng phải được làm việc,lượng dầu trong máy đảm bảo thì rơle áp lực mới hoạt động kích hoạt làm kín mạch chochuyển động của bàn. Áp lực cần thiết là 2,5 at, hệ thống bơm dầu được thực hiện từ độngcơ xoay chiều.2.3.4 Quạt gióĐộng cơ quạt gió là động cơ xoay chiều đảm bảo cho hoạt động của máy làm việcvới nhiệt độ cho phép3. Phụ tải của truyền động chínhPhụ tải của truyền động chính được xác định bởi lực kéo tổng. Nó là tổng của haithành phần lực cắt và lực ma sátFk = FZ + FmsTrong đó: + Fk là lực kéo tổng, [N], + FZ Là lực cắt, [N]+ Fms là lực ma sát, [N]3.1 Ở chế độ làm việcĐây là chế độ làm việc ở hành trình thuận, lực ma sát được xác định:Fms = μ[Fv + g(mct + mb)]Trong đó: + μ = 0,05 – 0,08 là hệ số ma sát gờ trượt+ Fv = 0,04FZ là thành phần thẳng đứng của lực cắt, [N]+ mct,mb là khối lượng của chi tiết và của bàn, [kg]
  11. 11. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 10 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc3.2 Ở chế độ không tảiDo thành phần lực cắt bằng không nên lực ma sát:Fms = μ.g(mct + mb)Lực kéo tổng :Fk = Fms = μ.g(mct + mb)Quá trình bào chi tiết ở máy bào giường được tiến hành với công suất gần nhưkhông đổi tức là lực cắt lớn tương ứng với tốc độ cắt nhỏ và lực cắt nhỏ tương ứng với tốcđộ cắt lớn.ghvF0 vZ PkFZPkHình 1.3 Đồ thị phụ tải truyền động chínhVới những máy bào giường cỡ nặng thì đồ thị phụ tải như hình 1.3:- Trong vùng: 0 < V < Vgh thì lực kéo là hằng số- Trong vùng: Vgh < V < Vmax thì công suất kéo Pk gần như không đổi.
  12. 12. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 11 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcII. TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT VÀ CHỦNG LOẠI ĐỘNG CƠ1. Tập hợp các số liệu ban đầu+ Lực cắt cực đại: Fth = 25kN+ Tốc độ tới hạn hành trình thuận: Vth = 20m/ph+ Tốc độ vào dao: V0 = 6m/ph+ Trọng lượng bàn máy: Gb = 200kN+ Trọng lượng chi tiết: Gct = 150kN+ Bán kính quy đổi lực cắt: ρ = 0,01+ Hệ số ma sát: μ = 0,06+ Hiệu suất định mức của cơ cấu: η = 0,76+ Chiều dài hành trình bàn: Lb = 15m+ Mômen quán tính của hệ quy về trục động cơ điện: J = 20,2kg/m21.1 Tốc độ góc khi vào dao)/(1001,0.606.6000 sradV1.2 Tốc độ góc ở hành trình thuận)/(3,3301,0.6020.60sradVthth 1.3 Tốc độ hành trình ngượcVng=k.Vth=2.20 = 40 m/phTrong đó: k = 2  3 là hệ số tỉ lệ giữa hành trình thuận và ngược, ở đây chọn k = 2 Tốc độ góc hành trình ngược :)/(67,6601,0.6040.60sradVngng 2. Lựa chọn chủng loại và tính chọn sơ bộ động cơ2.1 Lựa chọn chủng loại động cơĐổi chiều khi hết chu kỳ làm việc là đặc điểm làm việc của máy bào giường, dovậy yêu cầu của hệ truyền động cho máy bào giường là khả năng quá tải lớn, mômen khởiđộng lớn. Do vậy đối với máy bào giường thì ta chọn động cơ một chiều với ưu điểmmômen khởi động lớn, dễ điều chỉnh tốc độ, dễ điều chỉnh chiều quay.Do công nghệ phát triển nên ngày nay người ta đã thiết kế các van điện tử dùng đểchỉnh lưu dòng xoay chiều thành một chiều với công suất lớn, hiệu suất cao.
  13. 13. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 12 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcNhược điểm cơ bản của động cơ một chiều là do cấu tạo phức tạp nên giá thànhđắt.2.2 Tính chọn sơ bộ công suất động cơ2.2.1 Tính toán lực kéo tổngFk1 = FZ0 + (Gb + Gct + Fy0).μTrong đó: + FZ0 = Fth = 25kN+ μ Là hệ số ma sát μ = 0,06+ Fy0 là thành phần thắng đứng của lực cắt:Fy0 = 0,4Fz0 = 0,4Fth = 0,4.25 = 10kN Fk1 = FZ0 + (Gb + Gct + Fy0).μ = 25 + (200 + 150 + 10).0,06 =46,6kN= 46600 (N)2.2.2 Công suất đầu trục động cơ Ở chế độ không tải(tốc độ vào dao))(13,676,0.1000.606.46600.1000.60. 0110 kWVFP kth  Ở chế độ cắt thuận:.1000.60.22thkthVFP Trong đó: + Fk2 = FZmax + (Gb + Gct + Fyth).μ = Fth + (Gb + Gct + 0,4Fth).μ= 25 + (200 + 150 + 10)0,06 = 46,6 kN = 46600 N+ η là hiệu suất định mức của cơ cấu, η = 0,76)(44,2076,0.1000.6020.46600.1000.60.22 kWVFP thkth  Công suất tính toán tổng ở chế độ cắt thuận:)(88,402040.44,2022 kWVVPPthngthtt  Bảng các số liệu dùng tính toán chọn động cơBảng 1.1 Các số liệu dùng tính toán chọn động cơCĐ cắt Vth(m/ph) Vng(m/ph) FZ(kN)Gb + Gct(kN)Fk(kN) Pth(kW) Ptt(kW)1 20 40 25 350 46600 20,44 40,88
  14. 14. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 13 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcTừ các số liệu đã tính toán ở trên ta chọn động cơ có công suất: Pđm  40,88kW.Dựa vào bảng thông số các động cơ điện một chiều ta chọn động cơ có các thông số nhưsau:Bảng 1.2 Thông số động cơ điện một chiều loại Л101Kiểu Pđm(kW) nđm(v/ph) Iđm(A) rư + rp(Ω) rckt(Ω) Số TDЛ102 42 600 223 0,0225 32,5 282WS Ф(mvb) Ikt(A) nmax(v/p) J(kg/m2) G(kg) Uđm(V)840 37,4 4,84 1200 12 985 220 Vận tốc góc của động cơ)/(83,6260600.260.2sradnđmđm  Tỉ số từ thông+ Từ phương trình đặc tính động cơ điện một chiều kích từ độc lập ta có:U1 = E+I(rư+rp)  E = U1(rư+rp)Mặt khác : E=  kk  =U1-I(rư+rp))(1 pu rrIUk)(42,383,620225,0.223220( )vbrrIUkđmpuđmđmđm 3. Kiểm nghiệm lại động cơ đã chọn3.1 Các thông số động cơ khi không tải Tổn hao không tải của động cơ ở hành trình thuận    )(94,276,01.44,20.6,01..6,0 20 kWPP thth   Tổn hao ma sát nơi gờ trượt lúc không tải    )(10,206,0.1000.606.10.20010.150.1000.60. 3300 kWVGGP bctp   Tổn hao không tải ở hành trình thuận)(04,510,294,2000 kWPPP pthth  Mô men không tải của động cơ)(19,9483,6210.42223.42,310..330 NmPIkMđmđmđmđm 
  15. 15. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 14 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc Mô men điện từ lúc không tảiMđt0 = M0+ΔM = M0+ )(19,3881010.94,219,943000 NmPM th Dòng điện không tải)(51,11342,319,38800 AkMIđmđt3.2 Các thông số của động cơ khi tải đầy Mô men điện từ của động cơ trong hành trình thuận khi tải đầyMđtth = M0+Mth = M0+ )(00,7083,3310.44,2019,9410. 332NmPthth Dòng điện của động cơ khi tải đầy)(02,20742,3708AkMIđmđtthth 3.3 Các thông số của động cơ trong hành trình ngược Công suất động cơ trong hành trình ngược khi dùng phương pháp đảo chiều điệnáp ở cả dải tốc độ)(08,102040.04,5.0 kWVVPPthngthĐng  Mô men điện từ trong hành trình ngược)(38,24567,6610.08,1019,9410. 330 NmPMMngĐngđtng  Dòng điên trong hành trình ngược)(75,7142,338,245AkMIđmđtngng 3.4 Dòng điện quá độđmqđ IkI .với k là hệ số nói lên quan hệ giữa dòng quá độ và dòng định mức ở đây lấy k = 2)(446223.22 AII đmqđ 
  16. 16. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 15 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc3.4 Các khoảng thời gian làm việc của động cơ Thời gian quá độ   1212 ..).(  đmcqđcqđqđkIIJMMJtTrong đó: + J = Jpư + Jqđ = 12 + 20,2 = 32,2 (kg/m2)+ Mqđ, Iqđ : Mômen và dòng điện trong quá trình quá độ+ Mc, Ic : Mômen và dòng điện phụ tải của động cơ+ ω1, ω2: Tốc độ đầu và cuối quá trình quá độ Các khoảng thời gian làm việc+ Với)/(100)(51,1130210sradAIICThì: )(281,0)010(42,3.51,1134462,321491 sttt + Với)/(3,33)/(10)(02,207201sradsradAIIththCThì: )(918,0)103,33(42,3.02,2074462,3264 stt + Với:)/(67,660)(75,7121sradAIIngngCThì: )(677,1)067,66(42,3.75,714462,3210 st + Với:)/(67,66)/(10)(75,71201sradsradAIIngngCThì: )(426,1)1067,66(42,3.75,714462,3212 st + Theo kinh nghiệm vận hành ta có:+ )(422,0281,0.5,1.5,1 113 stt 
  17. 17. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 16 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc+ )(106,0422,0.41.41.3;;; 13733213328273 stttttttttttt + )(317,0422,0.43.431382 sttt - Thời gian máy làm việc ở tốc độ thuận t5:thVLt 55 Trong đó: + Vth = 20 (m/ph) là tốc độ làm việc ở chu kỳ thuận+ l5 là chiều dài bàn máy trong khoảng thời gian làm việcTa có:       87320640910522ttttVttVVttVLLLL thbithb     )(49,14106,0317,0106,0317,06918,0918,02206281,0281,02660115m)(5,43)(725,02049,1455 sphVLtth- Thời gian làm việc ở tốc độ ngược t11:ngVLt 1111 Trong đó: + Vth = 40 (m/ph) là tốc độ làm việc ở chu kỳ ngược+ l11 là chiều dài bàn máy trong khoảng thời gian màn máy trở vềTa có:  1401301201011 .2.2.2tVtVtVVtVLLLLngngbingb)(84,13281,0.26422,0.6426,1.2406677,1.24060115 m)(76,20)(346,04084,131111 sphVLtng
  18. 18. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 17 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc3.5 Xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần I = f(t)Dựa vào đồ thị dòng điện và các khoảng thời gian tương ứng đã xác định ở phầntrênta vẽ được đồ thị phụ tải toàn phần như sau:Tth Tng0v(m/s)t(s)Iq®IthI0VthV0V0VngHình 1.4 Đồ thị dòng điện toàn phần của động cơ truyền động bàn máy MBG3.6 Kiểm nghiệm động cơ theo điều kiện phát nóng và quả tải về mômen3.6.1 Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóngTa có dòng điện đẳng trị:iiiđtttII.2Trong đó:)(712,43106,050,43106,0)(816,21422,076,20317,0317,0)(908,5281,0426,1677,1281,0918,0918,0281,07531311821412109641stttsttttsttttttt
  19. 19. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 18 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc)(436,71712,43816,21908,51413121110987654321stttttttttttttttiVậy: )(89,215436,71712,43.02,207816,21.51,113908,5.446. 2222AttIIiiiđt Ta thấy: Iđt = 215,89(A) < Iđm = 223(A) nên động cơ đã chọn đạt yêu cầu về phátnóng.3.6.2. Kiểm nghiệm theo điều kiện quá tải về mômenmaxlvđmMM Trong đó: + Mđm là mômen định mức của động cơ+ Mlvmax là mômen làm việc cực đại+ λ = 2  4 là hệ số quá tải cho phép về mômen động cơTa có: + )(32,1525446.42,3.. maxmax NmIkIkM qđđmđmlv  + )(66,762223.42,3. NmIkM đmđmđm  + Khi hệ số quá tải λ = 2 thì:Ta có )(66,76266,762232,1525maxNmMMđmlv+ Khi hệ số quá tải λ = 4 thì:Ta có )(66,76233,381432,1525maxNmMMđmlvVậy động cơ đã chọn đạt cả hai yêu cầu quá tải về mômen và yêu cầu về phátnóng.
  20. 20. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 19 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcChương IILỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNGI. PHƯƠNG ÁN 1: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY PHÁT - ĐỘNG CƠ (F - Đ)1. Sơ đồ nguyên lí hệ thống F - Đ đơn giảnHệ thống máy phát - động cơ (F - Đ) là hệ truyền động điện mà BBĐ điện là máyphát điện một chiều kích từ độc lập. Máy phát này thường do động cơ sơ cấp không đồngbộ 3 pha kéo quay và coi tốc độ quay của máy phát là không đổi.Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống F - Đ đơn giảnTrong đó:- Đ : Là động cơ điện một chiều kéo cơ cấu sản xuất, cần phải điều chỉnh tốc độ.- F : Là máy phát điện một chiều, đóng vai trò là BBĐ, cấp điện cho động cơ Đ.- ĐK : Động cơ KĐB 3 pha kéo máy phát F, K có thể thay thế bằng một nguồn nănglượng khác.- K : Máy phát tự kích, để cấp nguồn điện cho các cuộn kích từ CKF và CKĐ.* Đối với hệ thống F - Đ ta có thể điều chỉnh tốc độ theo hai hướng như sau:+ Để cho nĐ < ncb: Điều chỉnh biến trở RKF của máy phát tăng để giảm dòng điệnqua cuộn kích từ CKF thay đổi, do đó từ thông kích từ F của máy phát thay đổi (giảm),làm cho UF giảm, tốc độ động cơ giảm xuống đạt nĐ < ncb.Như vậy, bằng cách điều chỉnh biến trở RKF, ta điều chỉnh điện áp phần ứng độngcơ Đ trong khi giữ từ thông không đổi: Đ = đm.+ Đảo chiều: Cặp tiếp điểm T đóng hoặc N đóng, dòng điện kích từ máy phát ICKFđảo chiều, do đó đảo chiều từ thông F, do đó UF đảo dấu, dẫn đến động cơ Đ đảo chiều.
  21. 21. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 20 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc* Khi thực hiện hãm thì động cơ Đ sẽ qua 2 giai đoạn hãm tái sinh:+ Tăng Đ về định mức.+ Giảm điện áp phần ứng động cơ về 0.2. Hệ thống máy phát động cơ F - Đ với các phản hồi có sử dụng máy điện khuyếchđại từ trường ngang (MKĐ)+ Nhược điểm của hệ F - Đ đơn giản trên là:- Đặc tính cơ mềm hơn đặc tính tự nhiên- Khi phụ tải thay đổi làm tốc độ động cơ thay đổi, không có khả năng ổnđịnh tốc độ.Điều đó không đáp ứng được yêu cầu ổn định tốc độ của hệ. Nên phải đưa cáckhâu phản hồi để ổn định tốc độ động cơ của hệ thống được duy trì không đổi.Thay vì sử dụng máy phát kích thích K, người ta đưa vào hệ thống máy điệnkhuyếch đại từ trường ngang (MKĐ). Đó là máy điện một chiều đặc biệt có 2 cặp chổithan, trong đó có một cặp ngang trục được nổi ngắn mạch. Nhờ vậy dòng điện chạy trongdây quấn ngang trục khá lớn tạo ra từ trường của máy lớn nên hệ số khuếch đại của máyrất lớn. Trên máy có nhiều cuộn kích thích, trong đó có một cuộn chủ đạo (W1) đượccung cấp từ nguồn một chiều độc lập có thể thay đổi được trị số. Các cuộn còn lại đượcnối với các khâu phản hồi. Từ trường do các cuộn phản hồi cùng chiều hoặc ngược chiềuvới từ trường chính là do tính chất của phản hồi.2.1 Hệ thống F - Đ với phản hồi âm tốc độPhản hồi được thực hiện qua máy phát tốc. Roto của FT được nối đồng trục vớirotor động cơ. Điện áp phát ra của FT tỉ lệ bậc nhất với tốc độ của động cơ.Ta có: F2 = I2W2EFT = KeFTnFT = KeFTnUFH =  .dc với  là hệ số phản hồi âm tốc độHệ thống này có khả năng ổn định tốc độ khi phụ tải thay đổi nhờ khâu phản hồiâm tốc độ: Khi động cơ đang làm việc với phụ tải Mc và tốc độ đạt yêu cầu nyc. Vì lý donào đó, mômen phụ tải đặt lên trục động cơ thay đổi khác nyc thì nhờ quá trình phản hồiâm tốc độ hệ thống sẽ tự động ổn định tốc độ đạt nyc.
  22. 22. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 21 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcHình 2.2: Hệ thống F - Đ với phản hồi âm tốc độQuá trình tự động này được giải thích như sau: Giả sử khi Mc tăng sẽ làm cho nĐgiảm < nyc. Mà khi n giảm nên EFT giảm do đó I2 giảm  F2 giảm nên F = F1 - F2 tăngdẫn đến EKĐMĐ tăng nên UĐ tăng do đó n tăng đạt đến nyc. Và khi Mc giảm thì quá trình sẽtự động xảy ra theo chiều ngược lại để tốc độ động cơ đạt nyc.+ Phương trình cân bằng sức từ động:F = F1 - F2Phản hồi âm tốc độ vừa ổn định được tốc độ của hệ truyền động vừa tự động điềuchỉnh gia tốc của hệ khi khởi động.Có thể tiến hành điều chỉnh ở vùng tốc độ rất thấp do đó mở rộng được phạm viđiều chỉnh. Chất lượng điều chỉnh cũng như ổn định tốc độ rất tốt.2.2 Hệ thống F- Đ với âm dòng có ngắtKhi thực hiện các phản hồi trong hệ F - Đ, tốc độ động cơ được duy trì không đổitheo tốc độ đặt cho trước. Khi xảy ra quá tải, động cơ có thể bị cháy. Việc sử dụng cácthiết bị bảo vệ có thể gây phức tạp cho quá trình vận hành. Do đó người ta đưa vào hệthống khâu phản hồi âm dòng có ngắt.+ Phản hồi được thực hiện qua điện trở R và khâu so sánh gồm Uss, Rss và van D.+ Khi Iư bé hơn trị số cho phép thì Uph < Uss do đó van D khóa nên F2 = 0.+ Khi Iư lớn hơn Icp dẫn đế Uph > Uss do đó van D mở nên F2  0  F = F1 - F2giảm xuống làm giảm s.t.đ của MĐKĐ, dẫn đến kích thích máy phát giảm, động cơ giảmtốc độ nên động cơ được bảo vệ.
  23. 23. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 22 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcHình 2.3: Hệ thống F - Đ với phản hồi âm dòng có ngắt3. Đánh giá hệ thống F- Đ3.1. Ưu điểm:+ Trong mạch lực của hệ thống không có phần tử phi tuyến nên hệ thống có những đặctính động rất tốt, rất linh hoạt khi chuyển đổi các chế độ làm việc.+ Khi phối hợp cả điều chỉnh tốc độ 2 vùng: Điều chỉnh kích thích máy phát và điềuchỉnh kích thích động cơ, đảo chiều quay bằng đảo chiều quay bằng cách đảo chiều kíchthích máy phát. Động cơ sẽ có các chế độ làm việc như sau:+ Hãm động năng khi kích thích máy phát bằng không+ Hãm tái sinh khi giảm tốc độ hoặc khi đảo chiều dòng kích từ+ Hãm ngược ở cuối giai đoạn hãm tái sinh khi đảo chiều hoặc khi làm việc ổn địnhvới tải có tính thế năng (khi hạ tải trọng) Như vậy hệ thống F - Đ có đặc tính điền đầy cả 4 góc phần tư của mặt phẳng toạ độ.+ Ưu điểm nổi bật của hệ thống là khả năng quá tải lớn, sự chuyển đổi trạng thái làmviệc rất linh hoạt.+ Do các phần tử trong hệ thống là tuyến tính nên quá trình quá độ của hệ thống rất tốt.+ Có khả năng giữ cho đặc tính có độ cứng cao và không đổi trong suốt giải điềuchỉnh.+ Hệ số cos khá cao.
  24. 24. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 23 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc3.2 Nhược điểmNhược điểm cơ bản của hệ thống F - Đ là sử dụng nhiều máy điện quay do đóchiếm diện tích không gian lớn, gây tiếng ồn lớn trong quá trình làm việc. Máy phát điệnmột chiều có từ dư lớn nên điều chỉnh tốc độ ở vùng tốc độ thấp và rất thấp rất khó khăn.Hệ thống F - Đ rất thích hợp với các truyền động có phạm vi điều chỉnh tốc độ lớn,phụ tải biến động trong phạm vi rộng, quá trình quá độ chiếm phần lớn thời gian làm việccủa hệ thống (thường xuyên khởi động, hãm, đảo chiều...)II. PHƯƠNG ÁN 2: HỆ TRUYỀN ĐỘNG THYRISTOR - ĐỘNG CƠ (T - Đ)Hệ truyền động T - Đ là hệ truyền động, động cơ điện một chiều kích từ động lập.Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng hoặc phần cảm động cơthông qua các bộ biến đổi (BBĐ) chỉnh lưu dòng thyristor.1. Sơ đồ hệ thốngÐFTBBÐCKÐ3 phaBFXHình 2.4: Hệ truyền động T - Đ+ Hoạt động của hệ thống:- Bộ biến đổi (BBĐ) biến đổi nguồn điện xoay chiều 3 pha thành nguồn điện 1chiều trực tiếp cấp cho phần ứng động cơ Đ.- Tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ của máy mà BBĐ có thể là 1 bộ hay nhiều bộ,sử dụng 1 pha hay 3 pha và có thể dùng chỉnh lưu hình tia hay hình cầu.- Để điều chỉnh tốc độ động cơ, ta đặt tín hiệu điều khiển ĐK lên biến trở R và đưavào bộ phát xung (BFX) rồi đưa tín hiệu đến bộ biến đổi.- Hệ thống sử dụng khâu phản hồi tốc độ, lấy từ máy phát tốc (FT) để nâng caotính ổn định tốc độ của động cơ và cả hệ thống.
  25. 25. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 24 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc2. Đánh giá về hệ thống2.1. Ưu điểm :+ Hệ thống sử dụng các phần tử bán dẫn nên có độ tác động nhanh nhạy, hệ sốkhuếch đại lớn, khả năng điều chỉnh trơn trong dải điều chỉnh rộng D = (100 1000).+ Hệ thống làm việc khá ổn định, không gây ồn ào, gọn nhẹ nên có thể giảm kíchthước hình học của máy.+ Vì hệ thống chủ yếu chỉ sử dụng các linh kiện điện tử nên tiêu tốn công suấtriêng rất nhỏ, giá thành hệ thống thấp.2.2. Nhược điểm :+ Khả năng làm việc ổn định với phụ tải nhỏ khá hạn chế.+ Hệ số cos nói chung của hệ thống thấp (0,6  0,65).+ Khi hệ thống truyền động có công suất lớn, dòng điện không sin gây ra tổn haophụ trong hệ thống và ảnh hưởng đáng kể đến điện áp của lưới.+ Mạch điều khiển phức tạp.III. CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG BÀN MÁY BÀO GIƯỜNGQua phân tích sơ bộ hai phương án truyền động trên: Hệ thống truyền động F - Đvà T - Đ.Ta thấy: Mỗi hệ thống đều có những ưu điểm riêng và nhược điểm riêng. Nhưngnhìn chung, điều khiển động cơ bằng bộ biến đổi thyristor là phương pháp linh hoạt nhấthiện nay. Nó cho phép dùng những tín hiệu công suất nhỏ lấy từ các khí cụ không tiếpđiểm để tạo ra được các đặc tính tĩnh và động của động cơ thoả mãn yêu cầu công nghệ.Dùng thyristor ta có thể thực hiện nhiều trạng thái mà hệ thống F - Đ cũng như cáchệ khác không thể hoặc khó thực hiện được. Nhờ BBĐ thyristor mà các trạng thái cưỡngbức của truyền động điện trở nên ổn định hơn. Vì thyristor không có quán tính nên tronghệ truyền động chỉ còn hai nơi tích luỹ năng lượng, được đặc trưng bởi hai lượng quántính: quán tính cơ của phần ứng động cơ mang bộ phận làm việc của máy và quán tínhđiện trở của máy phần ứng.Do đó so với hệ F - Đ sử dụng hệ T - Đ có quá trình quá độ hợp lí hơn, nên ta cóthể tạo ra được những thiết bị tổ hợp hiện đại về công nghệ, để gia công các sản phẩm vớichất lượng tốt hơn, tốc độ cao hơn, độ tin cậy cao, tiết kiệm năng lượng, luôn sẵn sàngkhởi động, bảo dưỡng đơn giản, không gây ồn ào, giá thành hạ hơn do vậy ta lựa chọn sửdụng hệ T - Đ làm hệ truyền động cho bàn máy của máy bào giường.
  26. 26. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 25 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcChương IIITHIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNGI. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠCH LỰCĐể cung cấp nguồn 1 chiều cho phần ứng động cơ một chiều kích từ độc lập, taphải sử dụng một mạch chỉnh lưu để biến đổi năng lượng dòng điện xoay chiều có sẵnthành năng lượng dòng điện 1 chiều. Thực tế có rất nhiều phương án có thể sử dụng được,tuy nhiên để có một mạch chỉnh lưu phù hợp với yêu cầu thiết kế ta cần xét một cách tổngquan về các sơ đồ chỉnh lưu. Với yêu cầu thay đổi được điện áp đặt vào phần ứng động cơthì các bộ chỉnh lưu điốt không thể làm thay đổi điện áp ra nên ta chỉ xét các mạch chỉnhlưu điều khiển.Xét các dạng chỉnh lưu sau:1. Chỉnh lưu Tiristor một pha:- Chỉnh lưu một pha thường được chọn khi nguồn cấp là lưới điện một pha hoặccông suất tải không quá lớn so với công suất lưới (làm mất đối xứng điện áp lưới) và tảikhông có yêu cầu quá cao về chất lượng điện áp một chiều.- Chỉnh lưu một pha cho ta điện áp với chất lượng chưa cao, biên độ đập mạch điệnáp quá lớn, thành phần hài bậc cao lớn: điều này không đáp ứng được cho nhiều loại tải.- Đối với dòng tải lớn mà chọn các sơ đồ chỉnh lưu một pha thì sẽ gây ra sự mấtđối xứng của lưới -> ảnh hưởng tới sự hoạt động của các thiết bị khác.Do nguồn cấp là lưới 3 pha công nghiệp nên việc sử dụng chỉnh lưu một pha cónhiều hạn chế, mặt khác do yêu cầu về chỉnh lưu và giá trị điện áp, dòng điện lớn nên takhông nên dùng chỉnh lưu một pha. Yêu cầu cao về chất lượng điện áp một chiều cungcấp cho động cơ một chiều kích từ độc lập của máy bào giường đã lựa chọn ở trên đảmbảo tốc cho động cơ cần thực hiện với mạch chỉnh lưu nhiều pha hơn.2. Chỉnh lưu điều khiển hình tia 3 pha2.1 Sơ đồ mạch điện:Chỉnh lưu tia ba pha có cấu tạo từ một biến áp ba pha với thứ cấp đấu sao có trungtính, ba van bán dẫn nối cùng cực tính đối với tải, ba đầu katốt của 3 van bán dẫn nốicùng cực tính để nối tới tải, ba đầu Anốt nối tới các pha biến áp, tải được nối giữa đầu nốichung của van bán dẫn với trung tính như hình vẽ.
  27. 27. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 26 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcRABCLT1T2T3LaLbLcHình 3.1 Mạch chỉnh lưu hình tia 3 pha2.2 Nguyên lý hoạt động:Giả sử trong 1/3 chu kỳ đầu tiên điện áp trên Anot của thiristor T1 dương nhất, khicấp xung điều khiển cho T1 thì T1 mở dòng qua T1 qua R,L và chạy về nguồn, trong 1/3chu kỳ tiếp theo T2 phân cực thuận giải thích tương tự như trên thì dòng sẽ qua T2 quaR,L và chạy về nguồn, tương tự 1/3 chu kỳ cuối dòng qua T3 qua R,L và về nguồn(chú ý:các van trên chỉ hoạt động khi được cấp xung điều khiển và phân cực thuận)Do tải có tải cảm lớn nên dòng điện trên tải là liên tục, tức là van dẫn sẽ vẫn dẫnkhi điện áp âm mà van còn lại chưa mở.Xét: Van T1 đang dẫn, do suất điện động cảm ứng nên T1 vẫn dẫn điện cho đếnthời điểm t2. Khi đưa xung vào mở T2 thì sẽ xuất hiện một điện áp ngược đặt vào T1 làmT1 khoá lại và quá trình khoá T1 là quá trính khoá cưỡng bức. Từ thời điểm t2  t3 thì T2dẫn điện, thời điểm t4 là khi chúng ta đưa xung mở T3.+ Giá trị trung bình của điện áp trên tải: cos.U17,1cosU263U 22d+ Giá trị điện áp ngược trên van: 2.6 UUng + Dòng điện trung bình chảy qua thiristor: Iv = Id/3+ Số lần đập mạch trong một chu kỳ là 3
  28. 28. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 27 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc2.3 Đồ thị điện áp và dòng điện   Uftt1 t2 t3 t4tttttIdT1T2T3Ud000Hình 3.2 Đồ thị điện áp và dòng điện chỉnh lưu hình tia 3 pha2.4 Ưu điểmSo với chỉnh lưu một pha thì chỉnh lưu tia 3 pha có chất lượng điện áp một chiềutốt hơn, biên độ điện áp đập mạch thấp hơn, thành phần sóng hài bậc cao bé hơn, do chỉcó một van dãn nên sụt áp trên van là nhỏ  công suất tiêu thụ của van nhỏ.Việc điềukhiển các van tương đối đơn giản2.5 Nhược điểmSơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha có chất lượng điện áp ra tải chưa thật tốt lắm. Điện áp racó độ đập mạch lớn  xuất hiện nhiều thành phần điều hoà bậc cao. Hiệu suất sử dụngmáy biến áp không cao.
  29. 29. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 28 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc3. Chỉnh lưu cầu 3 pha3.1 Sơ đồ mạch điệnT1T3T5T4T6T2R LA B CHình 3.3 Mạch chỉnh lưu hình cầu 3 pha+ Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng gồm có 6 triristor chia thành 2 nhóm :- Nhóm katốt chung gồm 3 triristor: T1,T3,T5.- Nhóm anốt chung gồm 3 triristor: T2,T4,T6.+ Điện áp các pha thứ cấp MBA có phương trình :Ua = U2 sinUb = U2sin( - 2/3)Uc = U2sin( - 4/3)+ Góc mở  được tính từ giao điểm của hai điện áp pha.3.2 Nguyên lý hoạt động:Giả thiết T5, T6 đang cho dòng chảy qua+ Khi  61 cho xung điều khiển mở T1. Tiristor này mở vì 0aU . Sự mởcủa T1 làm cho T5 bị khoá lại một cách tự nhiên vì ca UU 22  . Lúc này T6 và T1 cho dòngđi qua. Điện áp ra trên tải : b2a2abd UUUU 222
  30. 30. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 29 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc+ Khi  632 cho xung điều khiển mở T2. Tiristor này mở vì T6 dẫn dòngnó đặt b2U lên catốt T2 mà C2b2 UU  . Sự mở của T2 làm cho T6 khoá lại một cách tựnhiên vì cb UU 22  .Các xung điều khiển lệch nhau3được lần lượt đưa đến các cực điều khiển của cácthyristor theo thứ tự 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1,...Trong mỗi nhóm, khi 1 tiristor mở thì nó sẽ khoángay tristor trước nó, như trong bảng sau:Bảng 3.1 Các thời điểm mở khóa của thiristorThời điểm Mở Khóa1 = /6 +  T1 T52 = 3/6 +  T2 T63 = 5/6 +  T3 T14 = 7/6 +  T4 T25 = 9/6 +  T5 T36 = 11/6 +T6 T4+ Điện áp trung bình trên tảicos..63.sin..22626562 UdUUd  + Điện áp ngược cực đại đặt lên van: Ungmax=2,45.U2+ Số lần đập mạch trong 1 chu kỳ là 6+ Dòng điện chảy qua các van là: IT = Id/ 3+ Công suất của máy biến áp : Sba=1,05.Pd
  31. 31. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 30 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc3.3 Đồ thị điện áp và dòng điện:tttT2T4T60   Uftt1 t2 t3 t4tttttIdT1T3T5Ud000Hình 3.4 Đồ thị điện áp và dòng điện chỉnh lưu hình cầu 3 pha3.4 Ưu điểm+ Điện áp ra đập mạch nhỏ do vậy mà chất lượng điện áp tốt.+ Hiệu suất sử dụng máy biến áp tốt do dòng điện chạy trong van đối xứng.+ Điện áp ngược trên van là lớn nhưng do Udo = 2,34U2 -> nó có thể được sử dụngvới điện áp khá cao.
  32. 32. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 31 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc3.5 Nhược điểm+ Cần phải mở đồng thời hai van theo đúng thứ tự pha nên rất phức tạp.+ Sụt áp trong mạch van gấp đôi sơ đồ hình tia nên cũng không phù hợp với cấpđiện áp ra tải dưới 10 V.+ Nó gây khó khăn khi chế tạo vận hành và sửa chữaKết luận:Từ yêu cầu thiết kế về chất lượng điện áp một chiều tốt để có thể cung cấp chophần ứng động cơ điện một chiều kích từ độc lập, đảm bảo phù hợp yêu cầu công nghệmáy bào giường, nên em chọn sử dụng mạch chỉnh lưu dùng sơ đồ cầu 3 pha điều khiểnđối xứng là hợp lý hơn cả.II. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẢO CHIỀU1. Khái quát chungQuá trình đảo chiều chuyển động bàn máy cũng có rất nhiều phương pháp, nhưngchung quy có 2 phương pháp :+ Đảo chiều quay động cơ nhờ đảo chiều dòng kích từ.+ Đảo chiều quay động cơ nhờ đảo chiều dòng phần ứng.Tuy nhiên sử dụng phương pháp đảo chiều dòng kích từ có nhiều hạn chế, do cuộncảm có hệ số tự cảm lớn (quán tính từ lớn) nên làm tăng thời gian đảo chiều, không thoảmãn cho truyền động máy bào giường. Vì vậy ta chỉ xét quá trình đảo chiều động cơ bằngđảo chiều dòng phần ứng.2. Các phương pháp đảo chiều quay động cơ nhờ đảo chiều dòng phần ứngVới hệ truyền động T - Đ để đảo chiều dòng phần ứng động cơ có hai cách cơ bản:+ Đảo chiều nhờ các tiếp điểm công tắc tơ đặt trên mạch phần ứng.+ Đảo chiều quay nhờ hai BBĐ triristor mắc song song ngược.2.1. Đảo chiều dòng điện phần ứng bằng cách dùng công tắc tơSơ đồ truyền động :CL1 CL23 pha3 phaT NTNCK§Hình 3.5 Sơ đồ truyền động đảo chiều động cơ bằng công tắc tơ
  33. 33. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 32 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcTrên sơ đồ : Cuộn kích từ CKĐ được cấp nguồn bởi một bộ chỉnh lưu CL2Bộ chỉnh lưu CL1 tạo ra dòng điện một chiều có chiều không đổi ở phía đầu ra,trước khi đưa vào phần ứng động cơ, người ta bố trí các tiếp điểm công tắc tơ T và N saocho khi điều khiển các công tắc tơ này đóng tiếp điểm thì đảo được chiều dòng điện phầnứng, dẫn đến đảo được chiều quay động cơ.Phương pháp này chỉ sử dụng cho các truyền động công suất nhỏ vì dòng hồ quangphát ra giữa các tiếp điểm lớn. Mặt khác do quán tính cơ điện của các khí cụ lớn nên tầnsố đảo chiều không cao, không phù hợp cho truyền động bàn máy bào giường.2.2. Đảo chiều dòng điện phần ứng bởi hai bộ chỉnh lưu cầu triristor mắc song songngượcSơ đồ truyền động :CL1 CL33 pha3 phaCK§CL2Hình 3.6 Sơ dồ truyền động đảo chiều động cơ bằng chỉnh lưuTrên sơ đồ :+ Cuộn dây kích từ CKĐ được cấp nguồn bởi CL3 với dòng điện có chiều không đổi.+ Phần ứng động cơ được cấp nguồn bởi 2 bộ chỉnh lưu CL1 và CL2 mắc song songngược.+ Muốn đảo chiều quay động cơ, ta đưa tín hiệu điều khiển vào 2 bộ chỉnh lưu sao choCL1 hoặc CL2 mở để thay đổi chiều dòng điện phần ứng iưT và iưN.Phương pháp này vì sử dụng các khí cụ không tiếp điểm nên quá trình đảo chiềuêm, diễn ra nhanh, nhưng đòi hỏi mạch lực phức tạp hơn. Quá trình đảo chiều còn phụthuộc vào việc lựa chọn phương pháp điều khiển, đó là phương pháp điều khiển chunghay riêng:Phương pháp điều khiển chung: Tại một thời điểm cả 2 BBĐ nhận được xung mở,nhưng chỉ có một BBĐ cấp dòng cho nghịch lưu, còn BBĐ kia làm việc ở chế độ chờ.
  34. 34. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 33 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcPhương pháp này có các đặc tính cơ của hệ thống ở chế độ động và chế độ tĩnh rất tốt.Nhưng nó lại làm xuất hiện dòng cân bằng tiêu tán năng lượng vô ích và luôn tồn tại dođó cần phải có cuộn kháng san bằng để làm giảm dòng cân bằng. Với sơ đồ hình cầu 3pha mắc song song ngược thì cần phải có 4 cuộn kháng san bằng. Phương pháp này điềukhiển phức tạp.Phương pháp điều khiển riêng: Khi điều khiển riêng 2 BBĐ làm việc riêng rẽ nhau.Tại một thời điểm chỉ phát xung điều khiển vào 1 BBĐ còn bộ kia bị khoá do không cóxung điều khiển. Phương pháp này, đặc tính đảo chiều của nó không tốt bằng phươngpháp điều khiển chung, do có một khoảng thời gian trễ để dòng qua bộ van đang làm việcgiảm về = 0 thì mới cho bộ van thứ hai mở. Tuy nhiên nó lại có ưu điểm hơn là làm việcan toàn vì không có dòng cân bằng chạy qua giữa các BBĐ và hệ thống điều khiển đỡphức tạp hơn.Từ hai phương pháp điều khiển trên, do đặc điểm và yêu cầu công nghệ của máy bàogiường, thấy rằng phương pháp đảo chiều quay động cơ nhờ đảo chiều dòng phần ứng bởihai bộ chỉnh lưu cầu triristor mắc song song ngược là phù hợp nhất nên em lựa chọnphương pháp này và sử dụng phương pháp điều khiển chung để điều khiển các bộ chỉnhlưu Tiristor.III. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ MẠCH ĐỘNG LỰC TRUYỀN ĐỘNG BÀN MÁY BÀOGIƯỜNG1. Giới thiệu sơ đồTrên sơ đồ :+ ATM là áp tô mát nguồn, làm nhiệm vụ đóng cắt nguồn và bảo vệ ngắn mạch phía sơcấp MBA.+ BA là máy biến áp 3 pha , biến điện áp lưới thành điện áp phù hợp với yêu cầu củabộ chỉnh lưu và phù hợp điện áp đặt lên phần ứng động cơ.+ K là tiếp điểm thường mở của công tắc tơ, đóng cắt nguồn sau biến áp.+ BI là bộ biến dòng, cấp phản hồi âm dòng điện đưa tín hiệu đến khâu hạn chế dòngđiện.+ BBĐ1, BBĐ2: là 2 bộ biến đổi (chỉnh lưu) triristor mắc song song ngược (cầu kép 3pha) cấp nguồn cho phần ứng động cơ Đ.+ Đ: là động cơ 1 chiều, kích từ độc lập, kéo bàn máy chuyển động.+ CB1, CB2, CB3, CB4: là các cuộn kháng cân bằng để hạn chế dòng điện cân bằng.
  35. 35. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 34 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc3 phaATBAKBIBB§1BB§2CB1CB2CB3CB4§FTKTT4T6T1T3T2 T5T7 T10T9 T12T11 T8R C R CR C R CR C R CR C R CR C R CR CR CATK KHình 3.7 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực truyền động bàn MBG
  36. 36. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 35 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc+ C - R: Là các tụ điện và điện trở , chức năng để bảo vệ cho các tiristor khỏi bị đánhthủng do quá gia tốc điện áp (du/dt ) khi xảy ra quá độ trong mạch (như quá trình chuyểnmạch) của các tiristor trong sơ đồ chỉnh lưu hoặc khi đóng cắt không tải của máy biến áp.Ngoài ra mạch R-C còn có tác dụng rẽ mạch dòng điện ngược đối với các tiristor. Để bảovệ quá gia tốc dòng (di/dt) trong sơ đồ ta lợi dụng các cuộn cảm là cuộn kháng lọc sanbằng và các cuộn dây thứ cấp máy biến áp động lực.+ FT: Là máy phát tốc chức năng để lấy tín hiệu phản hồi âm tốc độ. Tín hiệu điện áptrên mạch phần ứng của máy FT được lấy ra có trị số tỷ lệ với tốc độ động cơ sử dụnglàm tín hiệu phản hồi âm tốc độ.+ AT1: Là áptômát bảo vệ khởi động từ+ D,M: Là các nút ấn thường đóng và thường mở của khởi động từ.2. Nguyên lí làm việc của mạch động lực+ Để khởi động, đóng ATM cấp điện cho BA, ấn nút khởi động, công tắc tơ Kđóng cấp điện cho các BBĐ thyristo cấp nguồn cho phần ứng động cơ và bộ chỉnh lưuđiốt cấp nguồn cho cuộn kích từ động cơ CKĐ. Ta đồng thời cấp xung điều khiển choBBĐ1 và BBĐ2, nhưng khi BBĐ1 làm việc thì BBĐ2 ở trạng thái chờ và ngược lại).Động cơ Đ được cấp nguồn, quay kéo theo máy phát tốc (FT) quay đưa tín hiệu phản hồiâm tốc độ về mạch điều khiển để ổn định tốc độ.+ Khi muốn dừng ấn nút dừng ở mạch khống chế cắt nguồn, K mở tiếp điểm, độngcơ mất điện, mạch điện thực hiện hãm tái sinh tra năng lượng về lưới, động cơ dừng.+ Hoạt động của các BBĐ:- Hai bộ biến đổi BBĐ1, BBĐ2 là hai bộ chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng mắc song songngược. Mỗi bộ đều có hai nhóm triristo là nhóm anốt chung và nhóm katốt chung. Mốinhóm van cùng tên của 2 BBĐ đều có các van ở vị trí giống nhau, việc khống chế 2 BBĐtheo nguyên tắc điều khiển chung. Do đó khi xét các BBĐ này ta chỉ xét hoạt động của 1bộ, còn bộ kia hoàn toàn tương tự.- Hoạt động của mỗi BBĐ chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng như đã nêu ở chương trước.
  37. 37. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 36 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcIV. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ TRONG MẠCH ĐỘNG LỰC1. Các thông số cơ bản của động cơ Dòng điện định mức ở cuộn dây phần ứng động cơ AUPIđmđmđmđmu 2,25176,0.22042000..  Điện trở mạch phần ứng động cơ(công thức gần đúng)  105,02,251220)76,01(5,0)1(5,0.đmuđmuIUR  Điện cảm mạch phần ứng động cơ tính theo công thức Umanxki – Lindvit: mHInpULđmuđmđmu 742,02,251.600.2.260.22025,0...260..Trong đó: 25,0 là hệ số lấy cho động cơ điện một chiều có cuộn bù.2. Tính chọn TiristorViệc tính chọn Tiristor sẽ được dựa vào các yếu tố cơ bản như : dòng điện tải, điềukiện tỏa nhiệt, điện áp làm việc, các thông số cơ bản của van, và việc tính chọn Tiristorđược tính như sau :2.1 Điện áp ngược lớn nhất mà tiristor phải chịu)(26,23063220.6.. 2n.max VkUkUkUudnvnv Trong đó: + knv là hệ số điện áp ngược van+ ku Là hệ số điện áp chỉnh lưu2.2 Điện áp ngược van cần chọn)(442,39126,230.7,1. max. VUkU ndtUnv Lấy 392nvU (V).Trong đó: kdtU = 1,7 là hệ số dự trữ điện áp, với kdtU = (1,6  2).
  38. 38. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 37 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc2.3 Dòng điện làm việc của van)(03,1452,251.31. . AIkII đmuhdhdlv + Trong đó:31hdk là hệ số dòng điện hiệu dụng của chỉnh lưu cầu ba pha.+ Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh tản nhiệt và có đủ diện tính tản nhiệt, khôngcó quạt gió đối lưu không khí, ứng với điều kiện này thì dòng điện định mức của van cầnchọn là :)(12,58003,145.4.. AIkI lviVđm + Trong đó: ki - hệ số dự trữ dòng điện. Với điều kiện làm việc của van ta đã chọn nhưtrên thì:Ilv = (10  30 )%.Iđmv. Do vậy ta chọn Ilv = 25%.Iđmv, suy ra ki = 4.2.4 Chọn TiristorTừ các thông số Unv, Iđmv đã xác định ở trên, để van bán dẫn làm việc an toàn,không bị chọc thủng về nhiệt, nên ta chọn van có cánh tản nhiệt với đầy đủ diện tích tỏanhiệt. Ta chọn 12 Tiristor loại C431E1 do Mỹ chế tạo có các thông số như sau :- Điện áp ngược cực đại của van : Unv max = 500 (V).- Dòng điện định mức của van : Iđmv = 600(A).- Dòng điện đỉnh cực đại : Ipik max = 8000 (A).- Dòng điện xung điều khiển : Ig max = 150 (mA).- Điện áp xung điều khiển : Ug max = 5 (V).- Dòng điện rò : Ir max = 45 (mA).- Sụt áp lớn nhất trên Tiristor ở trạng thái dẫn : Umax = 2,6 (V).- Tốc độ biến thiên điện áp : )/(200 sVdtdU- Tốc độ biến thiê dòng điện : )/(100 sVdtdi
  39. 39. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 38 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc- Thời gian chuyển mạch của Tiristor : tcm = 2000 (s).- Nhiệt độ làm việc cực đại : Tmax = 125 (0C).3. Tính chọn máy biến ápChọn kiểu máy biến áp là máy biến áp khô 3 pha, 3 trụ có sơ đồ đấu dây ∆/Υ,làm mát bằng không khí tự nhiên. Việc chọn sơ cấp đấu ∆ có tác dụng sẽ triệt tiêu đượcsóng điều hòa bậc 3 nên dạng sóng điện áp sẽ sine hơn. Dựa vào các thông số của tải vàbộ chỉnh lưu ta tính được các thông số cơ bản của máy biến áp.3.1 Công suất biểu kiến của máy biến áp SbaSba = Ks.Pdmax (1)+ Trong đó: + Ks là hệ số công suất của máy biến áp;với cầu 3 pha thì Ks = 1,05+ Pdmax = Uđm.Id = Uđm .Iưđm =220.251,2 = 55264 (W) là công suất cực đạicủa tải+ Thay vào (1) ta được: Sba = 1,05.55264 = 58027 (VA) = 58,027 (kVA)3.2 Điện áp pha sơ cấp U1fU1f = Ulưới = 380 (V) ; do sơ cấp được đấu ∆3.3 Điện áp pha thứ cấp U2f+ Ta có phương trình cân bằng điện áp khi có tải:U2f = Ud0cos α = Uđm + 2∆Uv + ∆Uba + ∆Udn+ Trong đó:+ ∆Uv = 2,6 V – là sụt áp trên mỗi tiristor+ ∆Uba – là sụt áp trên máy biến áp, chọn:∆Uba = 6%Uđm = 0,06. 220 = 13,2V+ ∆Udn – là điện trở dây nối và có thể bỏ qua, ∆Udn  0Suy ra:U2f = Ud0cos α = 220 + 2.2,6 + 13,2+ 0 = 238,4 (V)+ Với α = αmin = 100– là góc dự trữ khi có sự suy giảm điện lưới+ Vậy: )(38,24110cos4,23800 VUd 
  40. 40. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 39 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc3.3 Dòng hiệu dụng thứ cấp I2I2 = k2.Id = k2.Iư.đm = 2/3 .251,2 = 205,1 (A)k2 – là hệ số dòng hiệu dụng thứ cấp; với cầu 3 pha k2 = 2/33.4 Dòng điện hiệu dụng sơ cấp I1I1 = Kba.I2 = 2f1fUU.I2 =3804,238.205,1 = 128,67 (A)3.5 Tính toán sơ bộ mạch từ+ Tiết diện sơ bộ của trụ: QFe =f.m. Sk BAQ(2)Trong đó: + KQ – là hệ số phụ thuộc vào phương thức làm mát, với máy biếnáp khô thì KQ = 56 , vậy chọn KQ = 6+ m = 3 là số trụ+ f = 50 Hz là tần số điện lưới.Thay vào (2) ta được: )(11850.3580276 2cmQFE + Đường kính trụ d)(25,12118.44cmQd FELấy theo đường kính tiêu chuẩn dtc = 13 (cm)+ Chọn loại thép cho mạch từChọn loại tôn cán lạnh do Nga sản suất mã hiệu 3405. Loại tôn này có mật độ từcảm cao có thể lên tớn 1,7 Tesla, dễ mua và có các loại 0,27 ; 0,3 ; 0,34 mm. Do máy biếnáp là loại máy biến áp khô nên ta chọn tôn có bề dày δ = 0,35 mm và mật độ từ cảm trongtrụ là BT = 1,3 T. Sở dĩ ta chọn BT bé là do trong thứ cấp máy biến áp có thành phần mộtchiều của chỉnh lưu nên mạch từ dễ bị bão hòa.+ Chiều cao cửa sổ mạch từ h- Hệ số hình dáng m = h/d tối ưu trong khoảng từ 23; chọn m = 3. Vậy chiều cao cửa sổmạch từ là: h = m.d = 3. 13 = 39(cm)
  41. 41. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 40 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc3.6 Tính toán dây quấn+ Số vòng dây một pha sơ cấp W1W1 = 1Fe TU4,44.f.Q .B= 43804,44.50.104.10 .1,3)(6,1113,1.10.118.50.44,43804vòng+ Ta lấy W1 = 112 (vòng)+ Số vòng dây một pha thứ cấp W2W2 = 21UU. W1 = )(26,70112.3804,238vòng+ Ta lấy W2 = 71 (vòng)+ Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp+ Với dây dẫn bằng đồng trong máy biến áp khô thì mât độ dòng điện cho phép nằm trongkhoảng (2  2,75) A/mm2, chọn J = J1 = J2 = 2,75 (A/mm2).+ Tiết diện dây quấn sơ cấp S1)(79,4675,267,128 211 mmJIS  )(7,779,46.4.4 11 mmSd + Tiết diện dây quấn thứ cấp S2)(58,7475,21,205 222 mmJIS  )(1058,78.4.4 22 mmSd  Kết cấu dây dẫn sơ cấp+ Thực hiện dây quấn kiểu quấn đồng tâm bố trí theo chiều dọc trục+ Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp w1)(2395,0.10.7,7.25,1.239.221111 vòngkdhhw cg Trong đó:+ kc= 0,95 là hệ số ép chặt+ h = 39 cm là chiều cao trụ+ hg là khoảng cách từ gông đến cuộn sơ cấp; chọn sơ bộ hg = 1,5 cm
  42. 42. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 41 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc+ Tính số lớp dây của cuộn sơ cấp và bố trí lại số vòng dây87,4231121111 wWn (lớp)+ Chọn n1 = 5 lớp, 4 lớp đầu có 23 vòng/lớp, lớp thứ năm có 112 – 4.23 = 20 vòng/lớp+ Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp: )(64,1895,077,0.23. 1111 cmkdwhe+ Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dày δ01= 0,1 cm+ Chọn khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp: a01 = 1 cm+ Đường kính trong của cuộn sơ cấp Dt1Dt1 = dFe + 2.a01 = 13 + 2. 1 = 15 (cm)+ Chọn bề dày cách điện giữa hai lớp cuộn sơ cấp là δ21 = 0,1 mm+ Bề dày cuộn sơ cấp Bd1Bd1 = (2.d1 + δ01).n1 = (2.0,77 + 0,1).5 = 7,75 (cm)+ Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp Dn1Dn1 = Dt1 + 2.Bd1 = 15 + 2. 7,75 = 30,5 (cm)+ Đường kính trung bình của cuộn sơ cấpDtb1 = (Dt1 + Dn1) / 2 = (15 + 30,5) / 2 = 22,75 (cm)+ Chiều dài dây quấn sơ cấp l1L1 = W1.π.Dtb1 = 112.π.22,75.10-2 81 m Kết cấu dây quấn thứ cấp+ Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấph2 = h1 = 39 (cm)+ Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớpw22 = 2c2h.k2.d= )(1995,0.1.239vòng
  43. 43. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 42 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcGhGhTCTC12a 01aTd d1B d2BhHình 3.8: Các kích thước của cuộn dây và khoảng cách cánh điện+ Số lớp dây quấn của cuộn thứ cấp737,319712222 wWn (lớp)+ Chọn n2 = 4 lớp, 3 lớp đầu có 19 vòng/lớp, lớp thứ năm có 71 – 3.19 = 14 vòng/lớp+ Đường kính trong của cuộn thứ cấpDt2 = Dn1 + 2.a12 = 30,5 + 2. 1 = 32,5 (cm)+ Chọn bề dày cách điện giữa hai lớp dây của cuộn thứ cấpδ22 = 0,1 mm+ Bề dày cuộn thứ cấpBd2 = (2.d2 + δ22).n2 = (2.1 + 0,01).4 = 8,04 (cm)+ Đường kính ngoài của cuộn thứ cấpDn2 = Dt2 + 2. Bd2 = 32,5 + 2. 8,04 = 48,58 (cm)+ Đường kính trung bình của cuộn thứ cấpDtb2 = (Dt2 + Dn2) / 2 = (32,5 + 48,58) / 2 = 40,54 (cm)+ Chiều dài dây quấn thứ cấpl2 = W2.π.Dtb2 =71.π.40,54.10-2 91(m)3.7 Tính điện trở và điện kháng sơ cấp và thứ cấp+ Điện trở của cuộn sơ cấp ở 750)(037,079,468102133,0.11751 SLR 
  44. 44. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 43 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcVới: ρ75 = 0,02133 (Ω.mm2/m) là điện trở suất của đồng ở 750+ Điện trở của cuộn thứ cấp ở 750)(026,058,749102133,0.22752 SLR + Điện trở của máy biến áp quy đổi về thứ cấp)(04,011271037,0026,0221212 WWRRRBA+ Sụt áp trên điện trở máy biến áp∆Ur = Rba.Id = 0,04.223 = 8,92 (V)+ Điện kháng máy biến áp quy đổi về thứ cấp)(033,010.3804,0775,001,03925,1671..314.810.3...8921.227222  BBcdhrWXddBAVới: r = 16,25 (cm) là bán kính trong của cuộn thứ cấp;+ Điện cảm máy biến áp quy đổi về thứ cấpLba = Xba / ω = 0,033 / 100π = 0,105.10-3(H) = 0,105 (mH)+ Sụt áp trên điện kháng máy biến áp)(039,7223.033,0.3..3VIXU đmBAx + Sụt áp trên máy biến áp039,792,82222  UUU rxBA= 11,36 (V) ; ∆Uba% = 11,36 / 220 = 5,2 %+ Tổng trở ngắn mạch quy đổi về thứ cấp033,004,02222 XRZ BABAnmBA= 0,052 (Ω)
  45. 45. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 44 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc3.8 Kiểm tra máy biến áp thiết kế có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên của dòngchuyển mạch+ Giả sử quá trình chuyển mạch từ T1 sang T3 ta có phương trình chuyển mạch:)/(100)/(78,2)/(10.78,210.105,0.24,238.6.2.6)(..62632max222sAdtdisAsALUdtdiSinUUUdtdiLcpcBAcabcBA+ Vậy biến áp đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên của dòng khi van chuyển mạch.4. Tính chọn cuộn kháng cân bằng4.1 Khái quát về dòng điện đập mạch+ Sự đập mạch của điện áp chỉnh lưu làm cho dòng điện tải cũng đập mạch theo, làmxấu đi chất lượng điện 1 chiều, vì tải còn có động cơ điện 1 chiều nên sẽ làm xấu quátrình chuyển mạch cổ góp của động cơ, đồng thời gây ra tổn hao dưới dạng nhiệt động cơ.+ Thông thường đánh giá ảnh hưởng của đập mạch dòng điện theo trị hiệu dụng củasóng hài bậc nhất, bởi vì sóng hài bậc nhất chiếm một tỉ lệ (2  5) dòng điện định mứccủa tải.+ Hiện tượng gián đoạn dòng điện chỉnh lưu xảy ra do năng lượng điện từ tích lũytrong mạch không đủ lớn. ở chế độ dòng điện gián đoạn, góc dẫn của van trở nên nhỏ hơn2/3 , điện áp xoay chiều đổi dấu nên dòng điện chạy qua van bán dẫn về 0 trước khi kíchmở van kế tiếp.+ Để hạn chế dòng điện gián đoạn hay là muốn cho tải luôn làm việc ở chế độ dòngđiện liên tục với bất kì điện áp chỉnh lưu nào trong cả dải điều chỉnh điện áp thì điện cảmcủa mạch phải đủ lớn. Cần phải mắc nối tiếp động cơ một cuộn kháng lọc đủ lớn để:Im  0,1Iư đm.Vậy ngoài tác dụng hạn chế thành phần sóng hài bậc cao, cuộn kháng lọc còn cótác dụng hạn chế vùng dòng điện gián đoạn.4.2 Tính toán giá trị điện cảm của cuộn khángHệ số cân bằng (kcb) được xác định theo biểu thứcrvcbkkk + Trong đó: kv hệ số xung ở đầu vào. Giá trị của kv phụ thuộc vào số đồi chỉnh lưu.
  46. 46. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 45 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc1221xđvmvvmUUk+ Trong đó:+ U1mv: Biên độ sóng cơ bản của điện áp chỉnh lưu, đầu vào bộ lọc.+ Uđv: Điện áp 1 chiều ở đầu ra của thiết bị chỉnh lưu.+ mx: Số xung áp của điện áp chỉnh lưu trong một chu kỳ của điện áp nguồn xuaychiều.Tra bảng B2-1/86 (ĐTCSL) với chỉnh lưu cầu 3 phamx = 6; kv = 0,057Như vậy kv = 5,7% đối với chỉnh lưu cầu 3 pha- kr: Hệ số xung ở đầu ra bộ lọc. Giá trị của kr do yêu cầu của phụ tải quyết địnhdmrrUUk)1(Trong đó:+ U1mr: Biên độ lớn nhất của xung áp sóng cơ bản ở đầu ra bộ lọc.+ Ud: Điện áp một chiều trên tải. Tra bảng B2 - 2/87 (ĐTCSL), với tải cảm khángchỉnh lưu cầu 3 pha được kr =2,528,25,27,5rvcbkkkGiá trị điện cảm của cuộn kháng lọc.1..1..22 cbđmxđmcbxTkh kImUkmrLmHLkh 952,0128,2.2,251.50.2.6220 2
  47. 47. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 46 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc5. Chọn van chỉnh lưu ở mạch kích từ+ Vì chỉnh lưu cầu ba pha có: Ungmax = .2 2U Điện áp đưa vào chỉnh lưu là:U2 = 380 (V). Điện áp trung bình sau cầu chỉnh lưu là 220 (V).Ungmax = 1,4.380 = 537,401 (V)Chọn hệ số dự trữ về điện áp: ku = 1,6 Ungv = kuUngmax = 1,6.Ungmax = 1,6.537,401 = 839,842 (V).- Dòng điện tải là :Id = Iktđm = 4,84 (A). Suy ra giá trị ItbD chạy qua mỗi điốt là:ItbD =3Id= 1,61 (A)Chọn hệ số dự trữ về dòng: ki = 1,2 Itbmax = ki .ItbD = 1,2.1,61 = 1,932 ATừ các thông số trên ta chọn Điốt với các thông số như sau:Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của Điốt loại CR20-100Mã hiệu Imax(A) Ungmax(V) ΔU(V) Iro(μA) Tcp(0C)CR20-100 20 1000 1,1 10 2006. Tính chọn cánh tản nhiệt bảo vệ quá nhiệt cho van bản dẫnKhi van bán dẫn làm việc, có dòng điện chạy qua van , trên van có sụt áp U, dođó có tổn hao công suất P, tổn hao này sinh ra nhiệt đốt nóng van bán dẫn. Mặt khác vanbán dẫn chỉ được phép làm việc dưới nhiệt độ cho phép TCP , nếu quá nhiệt độ các vanbán dẫn sẽ bị phá hỏng. Để van bán dẫn làm việc an toàn, không bị chọc thủng về nhiệt,phải chọn và thiết kế hệ thống tỏa nhiệt hợp lí. Tính toán cánh tỏa nhiệt:- Thông số cần có:+ Tổn thất công suất trên 1 Tiristor: P = Umax.ILV = 2,6.145,03 = 377,08 (W)+ Diện tích bề mặt tỏa nhiệt: STN = P/ km.Trong đó: P : tổn hao công suất (W) : độ chênh nhiệt độ so với môi trườngkm: hệ số tỏa nhiệt bằng đối lưu và bức xạ [trong điều kiện làm mát tựnhiên không quạt cưỡng bức thường chọn km = (6  10).10-4(W/cm2 0C)].+ Chọn nhiệt độ môi trường Tmt = 400C+ Nhiệt độ làm việc cho phép của Tiristor TCPmax = 1250C+ Chọn nhiệt độ trên cánh tỏa nhiệt Tlv = 800CTa có:  = Tlv - Tmt = 400C+ Chọn km = 8 W/cm2 0CVậy STN = 377,08 : (8.40) = 1,178 (m2)
  48. 48. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 47 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc Ta chọn loại cánh tỏa nhiệt có 12 cánh, kích thước mỗi cánh:a x b = 8 x 8 (cm x cm)Tổng diện tích tỏa nhiệt của cánh: STN  = 12.2.8.8 = 1536 (cm2) = 1,536 (m2) > STNabHình 3.9 Hình dáng cánh tỏa nhiệt 1 van bán dẫn7. Chọn máy phát tốc+ Máy phát tốc là một thiết bị nối đồng trục với động cơ. Dùng để lấy phản hồi âmtốc độ.Chọn máy phát tốc với các thông số sau.Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật của máy phát tốc loại T-4Mã hiệu Pđm(W) nH(v/p) UH(V) IH(A) RH()T-4 70 1000 15 5 100+ Ta có hệ số phản hồi âm tốc độ  được tính như sau:0682,022015UUDFT
  49. 49. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 2 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcChương IVTHIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂNI. KHÁI QUÁT CHUNG+ Để các van bộ chỉnh lưu có thể mở tại một thời điểm nào đó thì khi đó van phảithỏa mãn hai điều kiện:- Phải có điện áp thuận đặt lên hai cực katốt (K) và anốt (A) của van- Trên cực điều khiển (G) và katốt (K) của van phải có điện áp điều khiển, thườnggọi là tín hiệu điều khiển.+ Để có hệ thống các tín hiệu điều khiển xuất hiện đúng theo yêu cầu, người ta sửdụng một mạch điều khiển để tạo ra các tín hiệu đó. Mạch tạo ra các tín hiệu điều khiểngọi là mạch điều khiển. Do đặc điểm của các Tiristor là khi van (Tiristor) đã mở thì việccòn hay mất tín hiệu điều khiển đều không ảnh hưởng đến dòng qua van. Vì vậy để hạnchế công suất của mạch tín hiệu điều khiển và giảm tổn thất trên vùng điện cực điều khiểnthì người ta thường tạo ra các tín hiệu điều khiển dạng xung, do đó mạch điều khiển cònđược gọi là mạch phát xung điều khiển. Chức năng của mạch điều khiển:+ Tạo ra các xung đủ điều kiện: Công suất, biên độ, thời gian tồn tại để mở cácTiristor (thông thường độ dài xung nằm trong giới hạn từ 200(s) đến 600(s).- Điều chỉnh được thời điểm phát xung điều khiển.- Phân phối các xung cho các kênh điều khiển theo đúng quy luật yêu cầu.- Các hệ thống phát xung điều khiển bộ chỉnh lưu hiện nay đang sử dụng được phânlàm hai nhóm chính:+ Nhóm các hệ thống điều khiển đồng bộ: Các xung điều khiển xuất hiện trên cựcđiều khiển của các Tiristor đúng thời điểm cần mở van và lặp đi lặp lại mang tính chấtchu kỳ với chu kỳ bằng chu kỳ nguồn điện xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu.+ Nhóm các hệ thống điều khiển không đồng bộ: Hệ thống điều khiển này phát rachuối xung với tần số cao hơn rất nhiều so với tần số nguồn điện xoay chiều cung cấp chosơ đồ chỉnh lưu, và trong quá trình làm việc thì tần số xung được tự động để đảm bảo chomột đại lượng đầu ra nào đó. Nhóm các hệ thống điều khiển không đồng bộ này rất phứctạp nên nó ít được sử dụng, mà hiện nay người ta hay sử dụng các hệ thống điều khiểnđồng bộ.
  50. 50. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 3 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc+ Các hệ thống điều khiển đồng bộ thường sử dụng hiện nay bao gồm có baphương pháp để thiết kế mạch điều khiển.- Hệ thống điều khiển chỉnh lưu theo nguyên tắc khống chế pha đứng.- Hệ thống điều khiển chỉnh lưu theo nguyên tắc khống chế pha ngang.- Hệ thống điều khiển chỉnh lưu dùng điốt hai cực gốc.1. Phát xung điều khiển theo nguyên tắc khống chế pha đứng+ Hệ thống này tạo ra các xung điều khiển nhờ việc so sánh giữa điện áp tựa hìnhrăng cưa thay đổi theo chu kỳ điện áp lưới và có thời điểm xuất hiện phù hợp với góc phacủa lưới với điện áp điều khiển một chiều thay đổi được.+ Ưu điểm của hệ thống:- Độ rộng xung đảm bảo yêu cầu làm việc- Tổng hợp tín hiệu dễ dàng- Độ dốc sườn trước của xung đảm bảo hệ số khuyếch đại phù hợp, làm việc tincậy, độ chính xác cao với độ nhạy theo yêu cầu.- Có thể điều khiển được hệ thống có công suất lớn.- Khoảng điều chỉnh góc mở  có thể thay đổi được trong phạm vi rộng và ít phụthuộc vào sự thay đổi của điện áp nguồn.- Dễ tự động hoá, mỗi chu kỳ của điện áp anốt của Tiristor chỉ có một xung đượcđưa đến mở nên giảm tổn thất trong mạch điều khiển.2. Phát xung điều khiển dùng điôt 2 cực gốc UJT:+ Phương pháp này cũng tạo ra các xung nhờ việc so sánh giữa điện áp răng cưaxuất hiện theo chu kỳ nguồn xoay chiều với điện áp mở của UJT. Phương pháp này đơngiản nhưng phạm vi điều chỉnh góc mở  hẹp vì ngưỡng mở của UJT phụ thuộc vào điệnáp nguồn nuôi. Mặt khác trong một chu kỳ điện áp lưới, mạch thường đưa ra nhiều xungđiều khiển gây nên tổn thất phụ trong mạch điều khiển.3. Phát xung điều khiển theo pha ngang:+ Phương pháp này có ưu điểm là mạch phát xung đơn giản nhưng có một sốnhược điểm phạm vi điều chỉnh góc mở hẹp, nhạy cảm với sự thay đổi của điện áp nguồnvà khó tổng hợp tín hiệu điều khiển.4. Lựa chọn phương án thiết kế hệ điều khiểnTừ sự phân tích ưu, nhược điểm của ba phương pháp điều khiển trên, thấy rằngphù hợp nhất với nội dung yêu cầu của đề tài là phương pháp điều khiển theo nguyên tắc
  51. 51. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 4 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọckhống chế pha đứng do vậy ta chọn phương pháp điều khiển theo nguyên tắc khống chếpha đứng để thiết kế mạch điều khiển van truyền động may bào giường.BHFXRCSS TXUrU1U®kU®kTKhèi 1 Khèi 2 Khèi 3Hình 4.1 Sơ đồ khối mạch phát xung theo nguyên tắc pha đứng+ Khối 1: Khối đồng bộ hóa và phát điện áp răng cưa (ĐBH - FXRC).+ Khối 2: Khối so sánh (SS).+ Khối 3: Khối tạo xung (TX).++ Các đại lượng điện áp gồm:- U1: Điện áp lưới (nguồn) xoay chiều, đồng pha với điện áp cung cấp cho sơ đồ chỉnhlưu.- Ur: Điện áp tựa, thường có dạng hình răng cưa.- Uđk: Điện áp điều khiển, đây là điện áp một chiều có thể thay đổi được trị số và đượclấy từ mạch khuếch đại trung gian đưa tới dùng để điều khiển giá trị góc .- UđkT: Điện áp điều khiển Tiristor, nó là chuối các xung điều khiển, lấy từ đầu ra củamạch điều khiển truyền tới điện cực điều khiển (G) và katốt (K) của các Tiristor.++ Nguyên lý làm việc:Điện áp cấp cho mạch động lực của BBĐ được đưa đến mạch đồng bộ hoá củakhối 1. Trên đầu ra của mạch đồng bộ hoá có điện áp hình sin cùng tần số với điện ápnguồn cung cấp và được gọi là điện áp đồng bộ. Điện áp đồng bộ được đưa vào mạchphát 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 sosánh sao cho cực tính của chúng ngược nhau. Tại thời điểm trị số của 2 điện áp này bằngnhau thì đầu ra của mạch so sánh thay đổi trạng thái  xuất hiện xung điện áp. Như vậyxung điện áp có tần số xuất hiện bằng với tần số xung răng cưa  bằng với tần số nguồncung cấp. Thay đổi trị số nguồn điều khiển sẽ làm thay đổi thời điểm xuất hiện xung racủa mạch so sánh. Xung này có thể đưa đến cực điều khiển của Tiristor để mở van.
  52. 52. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 5 - SVTH: Nguyễn Văn NgọcThực tế thì xung đầu ra của mạch so sánh thường không đủ độ rộng và biên độ đểmở van, do đó người ta sử dụng mạch khuếch đại và truyền xung. Nhờ đó mà các xung racủa mạch này đủ điều kiện mở chắc chắn các Tiristor.Mỗi Tiristor cần có một mạch phát xung, do đó trong sơ đồ có bao nhiêu van cầncó bấy nhiêu mạch phát xung. Vấn đề là phải phối hợp sự làm việc của các mạch phátxung này để phù hợp với quy luật mở các van ở mạch động lực.Từ sơ đồ khối của của mạch ta có thể phân tích và thiết kế từng khối chức năng.UfUrcU®kUdU®kttttUrcU®kHình 4-2: Nguyên lý điều khển chỉnh lưuII. THIẾT KẾ MẠCH CỤ THỂ1. Khối đồng bộ hóa và phát xung răng cưa (ĐBH- FXRC):+ Mạch phát xung răng cưa đảm nhận chức năng tạo ra điện áp tựa có dạng hìnhrăng cưa biến đổi một cách chu kỳ trùng với chu kỳ của các xung ở đầu ra của mạch phátxung. Điện áp răng cưa để điều khiển mạch phát xung sao cho mạch phát ra một hệ thốngcác xung điều khiển xuất hiện lặp đi lặp lại với chu kỳ bằng chu kỳ nguồn xoay chiềucung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu. Để tạo ra điện áp răng cưa phù hợp tần số và góc pha củanguồn xoay chiều cung cấp cho bộ chỉnh lưu thì tốt nhất là sử dụng sơ đồ được điều khiểnbởi điện áp biến thiên cùng tần số, dạng của nó có thể bất là kỳ. Mạch đồng bộ hóa(ĐBH) sẽ đảm bảo điều kiện chức năng tạo ra điện áp điều khiển nói trên.
  53. 53. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 6 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc1.1. Mạch đồng bộ hóa+ Mạch đồng bộ hóa sử dụng máy biến áp đồng bộ (BAĐ) để tạo ra điện áp đồngbộ pha với pha nguồn xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu). Sơ đồ nguyên lý củamạch đồng bộ hóa.U®b C0 U®b®R0 R1A0U®bU®b®t0UHình 4.2: mạch đồng bộ hoá và giản đồ điện áp+ Với việc sử dụng biến áp đồng bộ (BAĐ) có tổ nối dây Y/Y như trên nên điện ápđồng bộ (Uđb) lấy ra ở phía thứ cấp của BAĐ hoàn toàn trùng pha với các pha điện áp củanguồn điện xoay chiều cung cấp cho bộ chỉnh lưu. Điện áp đồng bộ (Uđb) được dịch chậmpha đi một góc 300điện bởi mạch tụ điện và điện trở R - C gọi là mạch dịch pha.+ Trong sơ đồ này ta sử dụng mạch dịch pha R-C bằng R0, R1, C để dịch điện áplấy bên cuộn thứ cấp máy biến áp đồng bộ BAĐ dịch đi một góc 300và như vậy điện ápđồng bộ sẽ có thời điểm bằng không và bắt đầu chuyển sang nửa chu kỳ dương trùng vớithời điểm mở tự nhiên của các Tiristor. Và nhằm thống nhất trị số điều khiển của Tiristorứng với điện áp nguồn trên mạch động lực và góc điều khiển  ở mạch phát xung và nhưvậy có thể điều khiển các Tiristor với trị số góc điều khiển nhỏ. Ta biết rằng góc mở tựnhiên của các Tiristor được tính tại vị trí giao nhau của hai điện áp pha kề nhau và gócđiều khiển được tính từ thời điểm đó trở đi. Giao điểm nói trên (điểm ứng với góc mở tựnhiên ở vị trí chậm sau điểm bắt đầu của các nửa chu kỳ điện áp pha 300điện). Mặt khácgóc điều khiển  ở mạch phát xung được tính từ điểm bắt đầu của điện áp tựa răng cưa(cũng là điểm bắt đầu của các nửa chu kỳ điện áp đồng bộ hóa) đến vị trí mà Ur + Uđk= 0. Do đó việc dịch điện áp đồng bộ(Uđb) chậm đi góc 300điện sẽ làm thỏa mãn khi gócđiều khiển  = 0 cũng tương ứng với góc mở tự nhiên của các Tiristor.
  54. 54. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh --  -- Đồ Án Trang Bị ĐiệnGVHD: Nguyễn Văn Hà - 7 - SVTH: Nguyễn Văn Ngọc1.2 Mạch tạo xung răng cưa.+UccR2 R3 R4Tr1Tr2Tr4Tr3U®b®R5ABNOR-UccR6Tr5R7C1IC1-++-UrHình 4.3: mạch tạo xung hình chữ nhật và phát xung răng cưa++ Mạch tạo xung răng cưa của đề tài như sau:Mạch tạo xung răng cưa được sử dụng đó là mạch gồm: Vi mạch KĐTT(khuếc đạithuật toán) IC1 mắc kết hợp với các phần tử chức năng (tụ điện, điện trở) theo sơ đồ củamạch tích phân. Mạch tích phân có sử dụng khóa khống chế là Tranzitor.Một mạch tích phân như trên nếu tín hiệu đầu vào là các xung hình chữ nhật thì tínhiệu đầu ra nhận được các xung có dạng hình răng cưa với các sườn rất tuyến tính. Để tạora các xung hình chữ nhật. Mạch phát xung sử dụng các Tranzitor Tr1  Tr4 mắc với nhauthành một mạch liên hợp, kết hợp với các phần tử logic (hoặc - đảo) hay NOR để biếnđiện áp đồng bộ dạng sóng hình sin thành các xung hình chữ nhật. Sơ đồ nguyên lý củamạch tạo xung hình chữ nhật và phát xung răng cưa như hình 4.3.++ Nguyên lý hoạt động của mạch tạo xung chữ nhật:

×