Thiết kế hệ truyền động cho máy bào giường

Website: http://www.webluanvan.com Email : hotro@webluanvan.com
§å ¸n m«n häc Tæng hîp hÖ ®iÖn c¬ ThiÕt kÕ
hÖ truyÒn ®éng cho m¸y bµo giêng
Lêi nãi ®Çu.
Ngµy nay m¸y c¾t gät kim lo¹i ®Æc trng cho çc ngµnh c¬ khÝ chÕ
t¹o m¸y, gia c«ng kim lo¹i...cã mét vai trß rÊt to lín trong lÜnh vùc s¶n
xuÊt cña nÒn kinh tÕquèc d©n, c¬ khÝ ho¸ cã liªn quan chÆt chÏ ®Õn
®IÖn khÝ ho¸ vµ tù ®éng ho¸. Díi t¸c ®éng cña khoa häc kü thuËt hiÖn
®¹i ®èi víi çc lo¹i m¸y mãc nãi chung, ®èi víi m¸y c¾t gät kim lo¹i nãi riªng
ngµy cµng ®îc cho phÐp ®¬n gi¶n vÒ kÕt cÊu c¬ khÝ cña m¸y s¶n xuÊt
vµ gi¶m nhÑ cêng ®é lao ®éng. M¸y c¾t gät kim lo¹i ®îc dïng ®Ó gia
c«ng çc chi tiÕt kim lo¹i b»ng çch hít çc líp kim lo¹i thõa, ®Ó sau khi gia
c«ng çc chi tiÕt cã h×nh d¸ng gÇn ®óng yªu cÇu (gia c«ng th«) hoÆc
tho¶ m·n hoµn toµn yªu cÇu ®Æt hµng víi ®é chÝnh x¸c nhÊt ®Þnh vÒ
kÝch thíc vµ ®é bãng cÇn thiÕt cña bÒ mÆt gia c«ng (gia c«ng tinh). Cã
thÓ ph©n lo¹i m¸y c¾t kim läai nh sau:
-Tuú thuéc vµo qu¸ tr×nh c«ng nghÖ ®Æc trng bëi ph¬ng ph¸p gia
c«ng d¹ng dao, ®Æc tÝnh chuyÓn ®éng v.v..., çc m¸y c¾t ®îc chia
thµnh çc m¸y c¬ b¶n: tiÖn, phay, bµo, khoan - doa, mµi vµ çc nhãm m¸y
kh¸c nh gia c«ng r¨ng, ren, vÝt v.v...
-Theo ®Æc ®iÓm cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, cã thÓ chia thµnh çc m¸y
v¹n n¨ng chuyªn dïng ®Æc biÖt. M¸y v¹n n¨ng lµ çc m¸y cã thÓ thùc hiÖn
®îc çc ph¬ng ph¸p gia c«ng kh¸c nhau nh tiÖn, khoan, gia c«ng r¨ng...,
®Ó gia c«ng çc chi tiÕt kh¸c nhau vÒ h×nh d¸ng, kÝch thíc. Çc m¸y
chuyªn dïng lµ çc m¸y dïng ®Ó gia c«ng çc chi tiÕt cã cïng h×nh d¸ng
nhng cã kÝch thíc kh¸c nhau. M¸y ®Æc biÖt lµ çc m¸y chØ dïng ®Ó
thùc hiÖn gia c«ng çc chi tiÕt cã cïng h×nh d¸ng kÝch thíc.
-Theo kÝch thíc vµ träng lîng chi tiÕt gia c«ng trªn m¸y, cã thÓ chia
m¸y c¾t kim lo¹i thµnh çc m¸y b×nh thêng ( träng lîng chi tiÕt 100
÷10.103
kg), çc m¸y cì lín ( träng lîng chi tiÕt 10.103
÷ 30.103
kg), çc m¸y
cì nÆng (träng lîng chi tiÕt 30.103
÷ 100.103
kg) vµ çc m¸y rÊt nÆng
(träng lîng chi tiÕt lín h¬n 100.103
kg).
-Theo ®é chÝnh x¸c gia c«ng, cã thÓ chia thµnh m¸y cã ®é chÝnh
x¸c b×nh thêng, cao vµ rÊt cao.
ViÖc t¨ng n¨ng suÊt m¸y vµ gi¶m gi¸ thµnh thiÕt bÞ cña m¸y lµ hai
yªu cÇu chñ yÕu ®èi víi hÖ thèng chuyÒn ®éng ®iÖn vµ tù ®éng ho¸ nh-
ng chóng lu«n m©u thuÉn nhau. Mét bªn ®ßi hái sö dông çc hÖ thèng
phøc t¹p, mét bªn l¹i yªu cÇu h¹n chÕ sè lîng thiÕt bÞ chung trªn m¸y vµ
sè thiÕt bÞ cao cÊp. VËy viÖc lùa chän mét hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn
vµ tù ®éng ho¸ cho thÝch hîp lµ mét bµi to¸n khã.
Lª Ngäc Thµnh Vinh-T§H2-K43 1

§ù¬c s ®ång ý cña hai thÇy gi¸o NguyÔn V¨n LiÔn vµ Bïi Quèc
Kh¸nh, trong tµi liÖu thiÕt kÕ m«n häc Tæng hîp hÖ ®iÖn c¬ nµy sÏ
tr×nh bµy vÒ thiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn ®éng chÝnh cña m¸y bµo giêng
7210 cã çc sè liÖu ban ®Çu nh sau:
- Tèc ®é hµnh tr×nh thuËn ( tèc ®é c¾t ):
vthuËn= 40 m/phót
vnghÞch=75 m/phót
- Khèi lîng bµn m¸y vµ chi tiÕt gia c«ng :
mb+mct = 900+800 =1700kg.
- B¸n kÝnh qui ®æi lùc c¾t : ρ = 0,028.
- HiÖu suÊt ®Þnh møc cña c¬ cÊu : η = 0,8.
- ChiÒu dµi hµnh tr×nh bµn : Lb= 2,8m
- Lùc c¾t Fz= 35kN .
Do thêi gian thùc hiÖn ng¾n vµ h¹n chÕ vÒ mÆt kiÕn thøc nªn
trong tµi liÖu thiÕt kÕ nµy kh«ng thÓ kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai sãt. Em
rÊt mong ®îc sù chØ dÉn cña çc thÇy c« gi¸o vµ nh÷ng ý kiÕn ®ãng
gãp cña çc b¹n.
Sinh viªn
Lª Ngäc Thµnh Vinh.

Ch¬ng I : Yªu cÇu c«ng nghÖ.
M¸y bµo giêng lµ lo¹i m¸y c«ng cô dïng ®Ó gia c«ng bÒ mÆt chi
tiÕt.ChiÒu dµi bµn m¸y cã thÓ tõ 1,5m ®Õn 2m.Tuú thuéc vµo chiÒu dµi
bµn m¸y vµ lùc kÐo cã thÓ chia m¸y bµo giêng lµm 3 lo¹i :
M¸y cì nhá: Lb< 3m , Fk = 30 ÷ 50 KN
M¸y cì trung b×nh : Lb = 4 ÷ 5m , Fk = 50 ÷ 70 KN
M¸y cì lín : Lb > 5m , Fk > 70 KN
TruyÒn ®éng chÝnh cña m¸y bµo lµ truyÒn ®éng tÞnh tiÕn qua l¹i
cña bµn m¸y.Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc bµn m¸y di chuyÓn qua l¹i theo
chu kú.Mçi chu kú gåm hai hµnh tr×nh thuËn vµ ngîc. Hµnh tr×nh ngîc
bµn m¸y ch¹y vÒ vÞ trÝ ban ®Çu kh«ng c¾t gät nªn gäi lµ hµnh tr×nh
kh«ng t¶i. Cø sau khi kÕt thóc hµnh tr×nh ngîc th× bµn dao l¹i di chuyÓn
theo chiÒu ngang mét kho¶ng gäi lµ lîng ¨n dao.TruyÒn ®éng phô lµ di
chuyÓn nhanh cña xµ,bµn dao,n©ng ®Çu dao trong mét hµnh tr×nh
kh«ng t¶i.
§å thÞ tèc ®é tèi u cña m¸y bµo giêng

Ho¹t ®éng cña nã nh sau :
Gi¶ thiÕt bµn m¸y ®ang ë ®Çu hµnh tr×nh thuËn vµ ®îc t¨ng tèc
®Õn tèc ®é vo = 5 ÷ 15 m/p ( tèc ®é vµo dao ) trong kho¶ng thêi gian t1.
Sau khi ch¹y æn ®Þnh víi tèc ®é vo trong kho¶ng thêi gian t2 th× dao c¾t
vµo chi tiÕt (dao c¾t vµo chi tiÕt víi tèc ®é thÊp ®Ó tr¸nh lµm søt chi tiÕt
). Bµn m¸y tiÕp tôc ch¹y víi tèc ®é æn ®Þnh vo cho hÕt thêi gian t2 th×
t¨ng tèc ®é ®Õn vth ( tèc ®é c¾t gät ). Trong th¬× gian t5 bµn m¸y
chuyÓn ®éng víi tèc ®é vth vµ thùc hiÖn gia c«ng chi tiÕt. GÇn hÕt hµnh
tr×nh thuËn, bµn m¸y s¬ bé gi¶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.
n = tdcvngLktdcvngLvthL +×+
=
++ /)1(
1
//
1
tdc :Thêi gian ®¶o chiÒu cña m¸y.
k : 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 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 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.
Itu=
Jd
Jm
M
Mc
M
Mc
++ 2)(
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=
Jd
Jm
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 vµ thÊp nhÊt cña bµn m¸y.
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.

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 Thyiristo - §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu.
S¬ ®å hÖthèng
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 çc van b¸n dÉn cã hÖ sè khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao.
ThuËn tiÖn cho viÖc thiÕt lËp çc hÖ thèng tù ®éng ®iÒu chØnh
nhiÒu vßng ®Ó n©ng cao chÊt lîng çc ®Æc tÝnh tÜnh vµ ®éng cña hÖ
thèng.
Nhîc ®iÓm :
Dïng çc 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 çc
truyÒn ®éng c«ng suÊt lín cßn lµm xÊu d¹ng ®iÖn ¸p cña nguån xoay
chiÒu. HÖ sè cosϕ 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 lùc c¾t vµ lùc ma s¸t:

F K = F Z + F ms
F Z : lùc c¾t
F ms : lùc ma s¸t
a. ChÕ ®é lµm viÖc hµnh tr×nh thuËn .
F ms = [ ])( ctby mmF ++µ
µ : hÖ sè ma s¸t gê trît , thêng µ =0,05 ®Õn 0,08. ë ®©y ta chän µ
=0,075
zF4,0=yF thµnh phÇn ¸p lùc lªn dao c¾t
bm : khèi lîngbµn
ctm : khèi lîng chi tiÕt
Ta cã:
F ms =0,075[0,4.3500+10(900+800)] = 2325
Do ®ã: F kth =F ms +F z = 35000 + 2325 =37325
b. ChÕ ®é kh«ng t¶i.
Khi lµm viÖc kh«ng t¶i, F y =F z = 0
Do ®ã F kng =F ms =0,075.10(900+800) = 1275
1.2. TÝnh chän ®éng c¬.
C«ng suÊt ®Çu trôc ®éng c¬ khi c¾t:
1,31
8,0.1000.60
37325.60
.1000.60
.
===
η
thth
th
VF
P (kw)
Trong ®ã V th =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 ng =75m/ph lµ:
2
8,0.1000.60
75.1275
.1000.60
.
===
η
ngng
ng
VF
P (kw)
Do ®ã ph¶i chän ®éng c¬ cã P®m >Pttmax = 31,58
40
75
1,31 ==
th
ng
th
V
V
P (kw)
MÆt kh¸c , hÖ thèng ph¬ng ¸n truyÒn ®éng ®¨ chän lµ hÖ truyÒn
®éng ®éng c¬ mét chiÒu dïng ph¬ng ph¸p chØnh lu. §ång thêi , trong
thùc tÕ, ®Ó ®éng c¬ lµm viÖc an toµn , ngêi ta ph¶i dù tr÷ mét hÖ sè an
toµn cho ®«ng c¬:
Kat = 1,05 ®Õn 1,1
ë ®©y ta chän hÖ sè an toµn lµ: Kat= 1,1
Do ®ã: Ptt®c = 1,1.P®c =64,14(kw)

Nh vËy ta cã thÓ chän ®éng c¬ lo¹i: 112Π cã çc th«ng sè:
P®m=70(kw) ; n®m =600 (vßng/phót) ; I®m =361(A) ;
R + Rcp = 0,0262 )(Ω ;
Rcks=24(Ω ) ; Ikt = 6,55(A) ; nmax = 1200 (vßng/phót) ;
Sè thanh dÈn t¸c dông cña phÇn øng 210;
Sè nh¸nh song song cña phÇn øng : 2;
Sè vßng d©y 1 cùc cña cuén song song : 750;
Tõ th«ng h÷u Ých cña 1 cùc : 48,8;
M« men qu¸n tÝnh cña phÇn øng : J = 18 kg.m2
;
Khèi lîng cña ®éng c¬ : Q(kg) = 1370 (kg) ;
II.TÝnh to¸n thêi gian qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng cña m¸y
§å thÞ tèc ®é tèi u cña m¸y bµo giêng:
Thêi gian çc kho¶ng t1, t4, t6, t9, t10, t12, t14 ®îc x¸c ®Þnh b»ng
c«ng thøc:
)12( ωω −
−
=
McMqd
j
t
Çc 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¬:
ω
ρ thV
=
V
0
Vo
Vng
Vth
-Vo
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12
t13 t14

Vth = 40/60 = 0,667(m/s)
011,0
8,62
667,0
)/(8,62
60
600.14,3.2
60
2
==⇒==
Π
= ρω srad
n
§Ó cã ρ = 0,028 ta cã thÓ chän hép sè cã tû sè truyÒn i= 0,028/
0,011=3
M« men phô t¶i cña ®éng c¬ khi ®· quy ®æi vÒ trôc cña ®éng c¬:
)(22,495
8,62
10.1,31 3
Nm
P
M
th
th
c ===
ω
Tèc ®é vµo dao thêng chän Vo =10 (m/p) =10/60 =0,166 (m/s)
Do ®ã : 0ω = 15,1 (rad/s)
M«men phô t¶i ®éng c¬ khi kh«ng c¾t ( hµnh tr×nh ngîc):
=ngω Vng / ρ =113,64 (rad/s)
Mng = Png / =ngω 2000/113,64 = 17,6 (Nm)
M«men qu¸n tÝnh cña bµn m¸y quy ®æi vÒ trôc ®éng c¬
Jm = Jb + Jct (Bá qua m«men qu¸n tÝnh bé truyÒn)
Jm = (mb + mct ) . ρ . ρ =(900 + 800).0,011.0,011 = 0,201
M«men qu¸n tÝnh cña hÖ thèng:
J = Jm + Jd = 0,201 + 18 = 18,201 (kg.m2
)
Tõ ®å thÞ tèc ®é ta x¸c ®Þnh c¸c kho¶ng thêi gian
)(28,0
22,4957,1114.5,2
)7,278,62(201,18
)(
.5,2
)(18,0
7,1114.5,2
7,27.201,18
)(7,1114
60
600..2
10.70
04
01
3
s
MM
j
t
s
M
j
t
Nm
P
M
th
cdm
qd
dm
dm
dm
=
−
−
=−
−
=
===
=
Π
==
ωω
ω
ω
Trong kho¶ng thêi gian t6 momen qu¸ ®é cña ®éng c¬ ®· ®¶o chiÒu:
)(18,0
5,2
)(
)(195,0
22,4957,1114.5,2
)8,627,27(201,18
)(
5,2
0
9
06
s
M
J
t
s
MM
J
t
dm
th
cdm
=
−
−
=
=
−−
−
=−
−−
=
ω
ωω
§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:
0
91
6
0
4
0
320
222
).(.2. V
tt
t
VV
t
VV
ttVtVL thth
iii
+
+
+
+
+
++=∑=∑
Do ®ã ∑Li = 0,3605

L5 = L- ∑Li = 2,8 – 0,3605= 2,4395(m)
Do ®ã ta cã thêi gian c¾t æn ®Þnh :
)(66,3
40
60.4395,2
Vth
5
5 s
L
t ===
TÝnh çc kho¶ng thêi gi¶n trong qu¸ tr×nh ch¹y ngîc:
)(508,1
75
60*885,1
);(885,1915,08,2
)(915,0
2/..2/).(2/.
)(18,0);(2,0
)(565,0
6,177,1114.5,2
)7,2764,113.(201,18
)(747,0
6,177,1114.5,2
64,113.201,18
11
14013012010
114213
12
10
stmLLL
m
tVtVtVVtVL
sttstt
st
st
ngng
ngngng
===−=∑−=
=
++++=∑
====
=
−
−
=
=
−
=
III .TÝnh chän bé biÕn ®æi
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 çch ®iÒu
chØnh gãc më α cña çc 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 çc pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p:
va = 2 U2sinθ
vb = 2 U2sin(θ - 3
2π
)
vc = 2 U2sin(θ - 3
4π
)
ud
id
Va
Vb
Vc
T1 T3
T4 T6 T2
T5
Tai

Gãc më α ®îc tÝnh tõ giao ®iÓm cña c¸c nöa h×nh sinus.(H×nh II.2)
Utb
ig3
i4
ia
i1
ig1
ig2
Ud©y(max)
Ud
0 0
H×nh II.2.§å thÞ d¹ng sãng khi gãc më
α nhá

Ho¹t ®éng cña s¬ ®å: Gi¶ thiÕt T5 vµ T6 ®ang cho dßng ch¶y qua.
VF = vc ,
VG = vb .
Khi θ = θ1 = 6
π
+ α cho xung ®iÒu khiÓn më T1. Tiristor nµy më v×
va > 0. Sù më cña T1 lµm cho T5 bÞ khãa l¹i mét çch 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 θ = θ2 = 6
3π
+ α cho xung ®iÒu khiÓn më T2. Tiristor nµy më v×
khi T6 dÉn, nã ®Æt vb lªn anot T2. Khi θ = θ2 th× vb > vc . Sù më cña T2
lµm cho T6 bÞ khãa l¹i mét çch tù nhiªn v× vb > vc.
Çc xung ®iÒu khiÓn lÖch nhau π/3 ®îc lÇn lît ®a ®Õn cùc ®iÒu
khiÓn cña çc tiristor theo thø tù 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1, ....Trong mçi nhãm, khi
mét tiristor më nã sÏ khãa ngay tiristor dÉn dßng tríc nã:
Thêi ®iÓm θ1 = 6
π
+ α më T1 khãa T5
3π
5π
7π
9π
11π
Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i:
Ud = ∫
+
+
α
π
α
π
θθ
π
6
5
6
2 .sin.2
2
6
dU = α
π
cos
63 2U
(theo TL-1)
Gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng thø cÊp m¸y biÕn ¸p:
I2 = dI.
3
2
= 0.816.Id (theo TL-1)
Gi¸ trÞ hiÖu dông dßng s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p:
I1 =
m
I2
=
3
2
m
Id
(theo TL-1)
C«ng suÊt tÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p:

S =
2
21 SS +
(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 =
2
21 SS +
= 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 çc 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:
3
361
3
== d
vtb
I
I = 120,3 (A)
• Gi¸ trÞ dßng cùc ®¹i qua mçi van: Ivmax = Id = 361 (A)
• Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ngîc ®Æt lªn mçi van: Ungmax = 2,45.U2 = 2,45.100 =
245 (V)
Tõ nh÷ng tÝnh to¸n trªn, víi chÕ ®é lµm m¸t b»ng qu¹t giã th× çc
th«ng sè cÇn cña mçi van trong m¹ch chØnh lu cÇu ba pha lµ:
• Ungt ≥ 1,6. Ungmax = 1,6 .245 = 392 (V)
• It ≥ 1,5. Imax = 1,5.361 = 541,5 (A)
Ta cã thÓ chän van T Ψ-800 cña Liªn X«(cò) ®Ó chÞu ®îc çc ®iÒu
kiÖn dßng vµ ¸p trong m¹ch. Çc th«ng sè cña van ®îc cho trong b¶ng
sau:
Itb Utm ∆U Toff Ig Ug dt
di
dt
du
A V V µs A V A/µs V/µs
800 300-600 1,3 20 1,5 4 150 200
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 çch 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 ∆/Y):
3
U
.
23
U do
2
π
= = 100 (V)
Tû sè m¸y biÕn ¸p: k = 100
380
U
U
2
1
= = 3,8
Dßng thø cÊp m¸y biÕn ¸p: I2 = dI.
3
2
= 294,75(A)
C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p: P = 3.U2.I2 = 3.100.294,75 = 88,4 (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 çc sù cè vµ çc tr¹ng th¸i
lµm viÖc bÊt thêng x¶y ra nh¨mg h¹n chÕ tæn thÊt ë møc ®é thÊp nhÊt.
MÆt kh¸c, çc 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 çc 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¸ çc 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 çc 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
çc 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 çnh 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
çnh 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
çc 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 çc ®iÖn c¶m ®êng d©y nèi. M¹ch RC ®Êu gi÷a çc
nguån pha dïng ®Ó b¶o vÖ qu¸ ¸p do çc 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... Çc trÞ sè linh kiÖn b¶o vÖ ®îc chän dùa vµo çc
trÞ sè kinh nghiÖm: C = 1µF vµ R = 1KΩ.
S¬ ®å b¶o vÖ m¹ch chØnh lu cÇu ba pha cã ®Çy ®ñ çc phÇn tö
b¶o vÖ qu¸ dßng vµ qu¸ ¸p.
§
U ®k
i K§

Ch¬ng IV : ThiÕt KÕ 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:
§Ó ®iÒu khiÓn vÞ trÝ xung trong nöa chu kú d¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt
trªn thyristor, ta sö dông nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn “ arccos ”. Theo nguyªn
t¾c nµy, ta sö dông hai ®iÖn ¸p:
- §iÖn ¸p ®ång bé us vît tríc uAK = Umsinωt cña thyristor mét gãc π/2, us
=Umcosωt.
- §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ucm lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cã thÓ ®iÒu chØnh ®îc
biªn ®é qua c¸c bé ®iÒu chØnh tèc ®é vµ dßng ®iÖn Rω vµ Ri.
NÕu ®Æt us vµo cæng ®¶o vµ ucm vµo cæng kh«ng ®¶o cña kh©u
so s¸nh th× khi us = ucm ta sÏ nhËn ®îc mét xung rÊt m¶nh ë ®Çu ra khi
kh©u nµy lËt tr¹ng th¸i: ucm = Umcosα.
Do ®ã α = arccos )
U
u
(
m
cm
.
§P ®a hµi
tr¹ng th¸i
So s¸nh
t¹o xung
Ph¶n håi
dßng
®iÖn
PPX K§X BiÕn
¸p
xung
Xung
chïm

Nh vËy, khi ®iÒu chØnh ucm tõ trÞ sè ucmmin ®Õn ucmmax ta cã thÓ
®iÒu chØnh ®îc gãc ®iÒu khiÓn α = (αmin ÷ αmax).
α
u s
u cm
u AK
u
tπ 2π
0
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 µA 741 ®Ó biÕn d¹ng ®iÖn ¸p
chØnh lu
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 µA 741.
SS+TX
A R1
R2
R3
IC1D1
D2
+E1
+15V
-15V
T.§.A.
R.C

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
e
4
1c tC
R
E
ii ×===
§iÖn ¸p khi n¹p:
14
c
1
c
CR
E
dtni
C
1
U == ∫
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 çc xung th«ng qua R9 vµ ®îc chia
thµnh çc 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 µA 741
cã çc 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/µm.
-NhiÖt ®é lµm viÖc tõ -55÷125o
C.
-Zra=60Ω.
-Zvµo=300kΩ.
-Ira=±25mA.
Khi nguån cung cÊp lµ ±15V th×:

Ura=±12V nÕu Rt>10kΩ
Ura=±10V nÕu Rt≥2kΩ
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
Ta sÏ cã :
T=2,2.R.C =1,1.C.(R1+R2)
T1=1,1.C.R1 ; T2=1,1.R2.C
VI. Kh©u khuÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung.
D1
D2
R1
R2
R3
R4C
C
R3
R4
R
Uc
Ur

§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:
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
G1
G4
SSTX
Xc
w1 D1
D
Do1
Do
T1
T4
A1
A4
K1
K4
R10
R9
R11
Rhc
+E2
D6
Tr1
Tr2
D5
R
C RT
W
Uw

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:
Uω =Kω . ω- R . I - ∆Uct
- Khi cã bé läc ®Çu ra th× hµm truyÒn m¸y ph¸t tèc
Kω hÖ sè tû lÖ Kω = Uω/ω ; Uω = 10V
τfω lµ h»ng sè thêi gian cña bé läc vµ <5ms
Chän τfω = 0,001s = 1ms
Hµm truyÒn m¸y ph¸t tèc:
VIII. C¸c bé ®iÒu chØnh Rω vµ Ri.
Bé ®iÒu chØnh lµ mét trong nh÷ng phÇn tö quan träng nhÊt trong
hÖ ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn v× nã ®¶m b¶o chÊt lîng
®éng vµ tÜnh cña hÖ thèng.
Bé ®iÒu chØnh cã hai nhiÖm vô:
- KhuÕch ®¹i tÝn hiÖu sai lÖch nhá cña hÖ
- T¹o hµm ®iÒu khiÓn ®¶m b¶o chÊt lîng ®éng vµ tÜnh cña hÖ
thèng.
Trong hÖ thèng ta sö dông hai bé ®iÒu chØnh: bé ®iÒu chØnh tû
lÖ P dïng ®iÒu chØnh tèc ®é vµ bé ®iÒu chØnh tû lÖ - tÝch ph©n PI
®Ó ®iÒu chØnh dßng ®iÖn.
Hµm truyÒn cña bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn:
pRC
)C+C(pR+1
=
p09727,0
0366,0+1
=)p(R k3
i
Hµm truyÒn cña bé ®iÒu chØnh tèc ®é: =
R
R
=K=)p(R
1
2
pω 126,97
Chän R = KΩ; R2 = Ω; R3 = Ω; C = µF. §Ó t¹o m¹ch läc F, ta nèi thªm
tô Ck = 5µF song song víi ®iÖn trë R3.
159,0
8,62
10
/8,62
60
.2
≈=→== ω
π
ω Ksrad
ndm
dm
( )
p
pF
ft 001,01
1326,0
+
=
pi
KpU
pF
p
fF
ωτ
ω
ω
ω
+
==
1
)(
)(

u ®k
Bé®iÒuchØnhdßng®iÖnPI
u i®
u i
u ω ®
R
R
R 2
C
C K
R
R
R 3
Bé®iÒuchØnhtèc®éP
u ω
IX. 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.
X. Kh©u t¹o ®iÖn ¸p nguån cung cÊp
Nguån ®iÖn ¸p mét chiÒu dïng trong m¹ch t¹o xung ®iÒu khiÓn th-
êng 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.
LM78L12
1 2
3
330 µ
25V
330 µ 10 µ
1U
V12Un =+
ΩK10
ΩK1
ΩK10
V10Umax =
2U
U 2
U 1
10V
10V

LM78L12
1
2 3
330 µ
25V
330 µ 10 µ
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 çc ®¹i lîng ®iÒu chØnh mµ kh«ng phô
thuéc vµo t¸c ®éng cña çc ®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 8 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), çc thiÕt bÞ ®o lêng §L vµ
çc 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 çc tÝn
hiÖu nhiÔu lo¹n NL t¸c ®éng lªn hÖ thèng.

MxR B§ M
§L
TH§
NL
§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 çc 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. Çc 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 çc ®¹i lîng truyÒn ®éng. §Ó ®¶m
b¶o chÊt lîng cña hÖ, ta sö dông çc m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn
vµ tèc ®é. Sù biÕn thiªn cña çc tÝn hiÖu ®Æt g©y ra çc 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 çc sai lÖch ®iÒu chØnh, ta cã thÓ
chän ®îc çc bé ®iÒu chØnh, çc m¹ch bï thÝch hîp ®Ó n©ng cao chÝnh
x¸c cña hÖ thèng.
II. M« t¶ to¸n häc ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu:
• §iÖn c¶m phÇn øng L = ==
600.2.361
220
.6,5
..
.
dmdm
dm
L
npI
U
k 0,003(H) = 3
(mH )
trong ®ã kL lµ hÖ sè lÊy gi¸ trÞ 5,5 ÷ 5,7 ®èi víi m¸y kh«ng bï vµ kL= 1,4
÷ 1,9 ®èi víi m¸y cã bï; p lµ sè ®«i cùc.
• kΦ®m = ==
−
π100
0262,0.361-220.
dm
dmdm RIU
ω
0,67
• M«men qu¸n tÝnh J = J® + Jm = 0,201 + 18= 18,201 (kg.m2
)

• H»ng sè thêi gian c¬ häc Tc = == 22
Σ
)67,0(
201,18.0262,0
)Φ(
.
dmk
JR
1,062 (s)
• H»ng sè thêi gian m¹ch phÇn øng T = ==
0262,0
003,0
u
u
R
L
0,115 (s) << Tc
• Ph¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc
lËp:
MM
k
R
k
Uu
22
)67,0(
0262,0
67,0
220
)(
−=
Φ
−
Φ
=ω = 328,36 – 0,06M
• Ph¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc
lËp:
uu
u
II
k
R
k
U
67,0
0262,0
67,0
220
−=
Φ
−
Φ
=ω = 328,36 – 0,039I
III.Tæng hîp m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn.
M¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn lµ m¹ch vßng c¬ b¶n cña hÖ
thèng, x¸c ®Þnh m«men kÐo cña ®éng c¬ vµ thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng
b¶o vÖ, ®iÒu chØnh gia tèc... HÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn ®éng c¬
quay chi tiÕt m¸y bµo giêng cã h»ng sè thêi gian c¬ häc Tc rÊt lín so víi
h»ng sè thêi gian ®iÖn tõ cña m¹ch phÇn øng T nªn ta cã thÓ coi søc
®iÖn ®éng cña ®éng c¬ kh«ng ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh
cña m¹ch vßng dßng ®iÖn.
S¬ ®å khèi cña m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn ®îc thÓ hiÖn
trªn h×nh 9.2, trong ®ã F lµ m¹ch läc tÝn hiÖu, Ri lµ bé ®iÒu chØnh dßng
®iÖn, B§ lµ bé chØnh lu cÇu ba pha, Si lµ sensor dßng ®iÖn.
u i®
fpT+1
1
u i
)pT+1)(pT+1(
K
vok®
CL
PI

pT+1
T/1
i
i
pT+1
K
F B§Ri
S i
I
Tf, T®k, Tvo , T , Ti lµ c¸c h»ng sè thêi gian cña m¹ch läc, m¹ch ®iÒu
khiÓn chØnh lu, sù chuyÓn m¹ch chØnh lu, phÇn øng vµ sensor dßng
®iÖn.
R lµ ®iÖn trë m¹ch phÇn øng vµ KCL, Ki lµ hÖ sè khuÕch ®¹i cña
chØnh lu vµ sensor dßng ®iÖn.

KCL = 10
234
=
dk
do
U
U
= 23,4;
3.361.1
10
.
==
λdms
id
i
IR
U
K = 0,009 ;
Tf =Ti =T®k = 0,001 (s) << T ;
T = 0,115 (s); Tvo = π
π
ω
π
100.6
=
em = 0,00167(s)
Hµm truyÒn cña m¹ch dßng ®iÖn ( hµm truyÒn cña ®èi tîng ®iÒu
chØnh):
)1)(1)(1)(1)(1(
/.
)(
-
1
ivodkf
uiCL
o
pTpTpTpTpT
RKK
pS
+++++
=
§Æt Ts = Tf + T®k + Tvo + Ti = 0,00467 << T = 0,115 th× cã thÓ viÕt l¹i
hµm truyÒn ë d¹ng gÇn ®óng nh sau:
)1)(1(
/.
)(
-pTpT
RKK
pS
s
uiCL
oi
++
=
¸p dông tiªu chuÈn tèi u module, ta t×m ®îc hµm truyÒn cña bé ®iÒu
chØnh dßng ®iÖn cã d¹ng kh©u tû lÖ – vi ph©n PI, trong ®ã ®· chän Tσ
= Ts =0,00467s (chän a =2):
p
p
p
R
TaKK
pT
pR
u
siCL
i
078,0
115,01
...
)1(
)( - +
=
+
=
Tõ ®ã ta cã bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn cã d¹ng kh©u PI:
Ta cã T =R2.C2
Chän C2 =10 mF khi ®ã ta cã:
)(79,7
.2.
.
.
..2.
.
)(5,11
10.10
115,0
1
2
121
6
2
2
Ω=⇒
=⇒=
Ω=== −
KR
T
CR
KK
RCRT
R
KK
K
C
T
R
s
u
icl
s
u
icl
u
R2
R1
R1
Uid
Ui
C2

Hµm truyÒn cña m¹ch vßng sÏ lµ:
222
0000436,000934,01
13,107
221
1
.
1
1)1(2
1
.
1
)(
)(
pppTpTKpTpTKpU
pI
ssissii ++
=
++
=
++
=
®
Qu¸ tr×nh qu¸ ®é sÏ kÕt thóc sau thêi gian Tq® = 8,4Ts = 0,039(s) vµ
®é qu¸ ®iÒu chØnh lµ 4,57% (Imax = 18,3A). NÕu xÐt ®Õn ¶nh hëng cña
søc ®iÖn ®éng ®éng c¬ th× do tÝnh chÊt c¶n dÞu cña nã mµ trong
nhiÒu cã thÓ kh«ng x¶y ra qu¸ ®iÒu chØnh dßng ®iÖn.
IV. Tæng hîp m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é
Sensor tèc ®é : π100
10
ω
ω ==
dm
dU
K ω
vµ h»ng sè thêi gian läc Tω = 0,001
(s).
u ω ®
u ω
P
s
i
pT2+1
K/1
ω
ω
pT+1
K
R ω
S ω
I
HCD k Φ
M
Jp
1
M c
ω
Theo kÕt qu¶ tæng hîp m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn, ta cã
hµm truyÒn cña m¹ch vßng dßng ®iÖn lµ:
222
0000436,000934,01
13,107
221
1
.
1
)(
)(
pppTpTKpU
pI
ssii ++
=
++
=
®
§Ó thuËn tiÖn trong tÝnh to¸n tiÕp theo, ta bá qua thµnh phÇn 2 2
sT
®Ó thu ®îc biÓu thøc gÇn ®óng cña hµm truyÒn m¹ch vßng ®iÒu
chØnh dßng ®iÖn hÖ thèng:
ppTKpU
pI
sii 00934,01
13,107
21
1
.
1
)(
)(
+
=
+
=
®
§Æt ωT5,0+T=T s
'
s = 0,00517, khi ®ã ®èi tîng ®iÒu chØnh cã hµm
truyÒn:
)21(
1
.
.TΦ.K
)( '
i.
ω-
2
pTpk
KR
pS
sc
o
+
=
Theo tiªu chuÈn tèi u module, ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc hµm truyÒn
cña bé ®iÒu chØnh tèc ®é lµ kh©u tû lÖ P, (lÊy hÖ sè a2 = 2):

===
2
'
ω-
ω
2
1
.
.Φ.
)(
aTKR
TkK
KpR
s
ci
p 490,7
Hµm truyÒn cña m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é lµ:
2'
000193,00209,01
416,31
1)12(4
1
.
1
)(
)(
pppTpTKpU
p
ssd ++
=
++
=
ωω
ω
M¹ch vßng tèc ®é nµy lµ v« sai cÊp 1 ®èi víi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn
vµ lµ h÷u sai ®èi víi tÝn hiÖu nhiÔu. HÖ sè khuÕch ®¹i cña bé ®iÒu
chØnh tèc ®é Kp cã thÓ ®iÒu chØnh th«ng qua tham sè a2.
KÕt qu¶ m« pháng m¹ch vßng dßng ®iÖn:

KÕt qu¶ m« pháng m¹ch vßng tèc ®é

Thiết kế hệ truyền động cho máy bào giường

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (18)

Viewers also liked

Viewers also liked (9)

Similar to Thiết kế hệ truyền động cho máy bào giường

Similar to Thiết kế hệ truyền động cho máy bào giường (20)

More from Huynh Loc

More from Huynh Loc (20)

Thiết kế hệ truyền động cho máy bào giường