Đồ án tốt nghiệp
lời cam đoan
Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp này là do em tự tìm hiểu thiết kế dới sự hớng dẫn của Thầy giáo Phan Cung. Các số liệu và kết quả trong đề tài
hoàn toàn trung thực.
Để hoàn thành bản đồ án này, em chỉ sử dụng những tài liệu tham khảo đã
đợc ghi trong bảng các tài liệu tham khảo, không sử dụng tài liệu nào khác mà
không đợc liệt kê ở phần tài liệu tham khảo.
Sinh viên
Nguyễn Thế Trung

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

1


Đồ án tốt nghiệp
Lời nói đầu
Trong những năm gần đây, cả nớc ta đang bớc vào công cuộc công
nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc, sự giáo dục đóng vai trò quan trọng trong
công cuộc này, đặc biệt là đào tạo ra đội ngũ có tay nghề cao, biết kết hợp
chặt chẽ lý thuyết và thực tiễn vào lao động sản xuất.
Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ
thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã và đang đạt đợc
nhiều tiến bộ mới. Tự động hoá quá trình sản xuất đang đợc phổ biến rộng
rãi trong các hệ thống công nghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam
nói riêng. Tự động hoá không những làm giảm nhẹ sức lao động mà còn cải
thiện chất lợng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động.
Trong các dây chuyền sản xuất, động cơ điện một chiều đợc sử dụng
rất phổ biến, việc điều khiển chúng ra sao cho phù hợp với công nghệ đặt ra
là một yêu cầu rất quan trọng. Động cơ điện một chiều đợc ứng dụng rất
nhiều trong các dây chuyền đợc điều khiển tự động, việc điều khiển các

động cơ này chủ yế là thay đổi tốc độ của chúng ra sao cho phù hợp với
công nghệ đặt ra tơng ứng với mỗi công đoạn. Trên thực tế có nhiều phơng
pháp đó là khuếch đại từ - động cơ bằng Thyristor, động cơ là một trong
những phơng pháp có u điểm nổi bật nh độ tác động nhanh cao, không gây
ồn và dễ tự hoá do các van bán dẫn và hệ số khuếch đại công suất cao.
Sau đây là phần trình bày các bớc để xây dựng tính toán chọn và thay
thế điều khiển cho động cơ quay chi tiết máy mài tròn dùng hệ Thyristor
động cơ - (TĐ)

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

2


Đồ án tốt nghiệp
Chơng I
Đặc điểm công nghệ và truyền động của máy mài
I.1. Giới thiệu chung:
Máy mài mòn có nhiều loại nhng ta có thể chia làm hai loại chính là:
Máy mài mòn và máy mài phẳng. Ngoài ra, còn có các máy khác nhau nh:
máy mài vô tâm, máy mài rãnh, máy mài cắt, máy mài răng... Trên các máy
mài có thể gia công mặt phẳng, mặt trụ trong, mặt trụ ngoài, côn trong, côn
ngoài mài trục khuỷu... Thờng trên các máy mài có ụ chi tiết hoặc bàn để
kẹp chi tiết và ụ đá mài, trên đó có trục chính với đá mài, cả hai ụ đều đặt
trên bệ máy.

Hình I-1

Hình I-2


Máy mài tròn ngoài
Máy mài tròn trong
Trên máy mài chuyển động chính là chuyển động quay của đá mài.
Còn chuyển động ăn dao là di chuyển tịnh tiến của ụ đá dọc trục (ăn dao
dọc trục).
Chuyển động di chuyển vuông góc với chi tiết (ăn dao ngang) hoặc là
chuyển động quay của chi tiết. Chuyển động phụ là di chuyển nhanh của ụ
đá hoặc chi tiết.
Máy mài phẳng có hai loại: Mài phẳng bằng biên đá và mặt đầu. Đặc
điểm là chi tiết gắn cố định trên bàn tròn hoặc bàn chữ nhật. ở máy mài
biên đá, đá mài quay tròn và chuyển động tịnh tiến qua lại. Chuyển động
chính là chuyển quay của đá và chuyển động ăn dao là di chuyển của đá (ăn
dao ngang). Còn chuyển động ăn dao dọc là chuyển động tịnh tiến của đá

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

3


Đồ án tốt nghiệp
theo chiều dọc của chi tiết ở máy mài bằng mặt đầu đá, bàn có thể là tròn
hoặc chữ nhật. Chuyển động quay của đá là chuyển động chính, chuyển
động ăn dao ngang là chuyển động di chuyển tịnh tiến của đá. Còn chuyển
động ăn dao dọc là chuyển động qua lại của bàn mang chi tiết.
Tốc độ cắt: V = đ . Rđ = 0,5d d . 10 (m/s)
Trong đó:
d: là đờng kính (m)
đ: là tốc độ quay của đá mài (rad/s)
Thông thờng chọn V = 30 ữ 50m/s
I.2. Máy mài tròn ngoài:

a) Máy mài tròn ngoài:
* Các phơng pháp mài mòn:
Mài tròn ngoài các mặt trụ có thể thực hiện bằng phơng pháp chạy dao
dọc, chạy dao hớng kính va chạy dao bậc.
- Mài mòn ngoài chạy dao dọc: Chi tiết đợc gá trên các mũi tâm tĩnh
và có chuyển động quay tròn cùng chuyển động dọc trục với vận tốc S dọc
(m/ph). Cuối mỗi hành trình kép hoặc mỗi đờng chạy dao đá mài đợc dịch
chuyển theo phơng vuông góc với đờng tâm chi tiết một lợng bằng lợng sâu
cắt (lợng chạy dao hớng kính).
Phơng pháp này đợc sử dụng để mài các chi tiết có chiều dài lớn,
chiều sâu cắt mài không nên lớn hơn 0,05mm, khi mài tinh chiều sâu cắt
mài nên chọn bé hơn nữa để nâng cao năng suất mài thờng tăng thêm lợng
chạy dao dọc.
* Mài với chiều sâu lớn:
Đây là một dạng của phơng pháp mài chạy dọc sử dụng khi gia công
các chi tiết ngắn, độ cứng vững cao, lợng d gia công lớn tới 0,4mm trong
một hành trình. Quá trình cắt do phần côn của đá thực hiện là chính, còn
phần trụ đá sẽ làm sạch bề mặt gia công.
Đôi khi ngời ta sử dụng phơng pháp mài bằng hai đá đồng thời, đá mài
thô đợc chọn với độ hạt lớn và độ cứng cao hơn so với đá mài tinh, để thuận

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

4


Đồ án tốt nghiệp
lợi cho quá trình sửa, đá mài giữa các viên đá ngời ta đặt một tấm lót dày 56mm.
Khi mài bằng phơng pháp này, đá mài phải thoát hết ra khỏi bề mặt
chi tiết. Mài với chiều sâu lớn thờng đợc thực hiện với lợng chạy dao dọc

(100-300mm/ph) và hoàn thành ngay sau một hành trình dọc.
b) Mài chạy dao hớng kính:
Phơng pháp này ngời ta sử dụng khi mài thô và mài tinh các mặt trụ.
Quá trình mài đợc thực hiện bằng một viên đá mài rộng bản, chiều dày đá
thờng lớn hơn 1-1,5mm so với chiều dài mặt gia công. Chi tiết chạy dọc
dao, lợng chạy dao hớng kính thực hiện liên tục hoặc gián đoạn. Để nâng
cao độ chính xác và độ nhám bề mặt gia công, đá mài có thêm dịch chuyển
dọc trục khoảng 3mm sang phải và sang trái giống nh chuyện động lắc.
Phơng pháp mài chạy dao dọc hớng kính có u điểm sau:
- Chạy dao thực hiện liên tục nên năng suất cao
- Có thể mài đợc các chi tiết có prophin phức tạp
- Trên một trục chính có thể lắp ráp vài viên đá để mài nhiều đoạn trên
một chi tiết đồng thời.
c) Mài chạy dọc gián đoạn:
Phơng pháp này là hình thức kết hợp giữa chạy dao dọc và chạy dao hớng kính, phần trùng lặp của các đoạn vào khoảng 5-10mm. Tuy vậy, giữa
các đoạn vẫn có thể xuất hiện các bậc, do vậy ngời ta không cắt hết toàn bộ
lợng d trên cùng một đoạn mà để lại một lợng vào khoảng 0,02-0,08mm để
mài bằng phơng pháp chạy dao dọc với lợng chạy dao lớn. Phơng pháp này
khá hiệu quả, khi gia công các chi tiết dài, số lợng lớn, hình dáng giống
nhau, đoạn có đờng kính lớn trên các trục, bậc thờng đợc mài trớc, nếu
chiều dài các bậc khác nhau thì chiều dày đá đợc chọn bằng đoạn có chiều
dài bé nhất.

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

5


Đồ án tốt nghiệp
I.3. Đặc điểm và yêu cầu truyền động điện và trang bị điện máy mài.

Sử dụng động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc, không đảo chiều quay
ở các máy cỡ nặng để duy trì tốc độ cắt là không đổi khi mòn đá hay kích
thớc gia công thay đổi. Hầu nh không yêu cầu điều chỉnh tốc độ nên động
cơ có phạm vi điều chỉnh tốc độ là D = (2 ữ 4)1 với công suất không đổi. ở
các máy trung bình và nhỏ V = 50 ữ 60m/s nên đá mài có đờng kính lớn,
tốc độ quay của đá khoảng 1000vòng/phút, ở những máy có đờng nhỏ thì
tốc độ đá rất cao. Động cơ truyền động là các động cơ đặc biệt, đá mài gắn
trên trục động cơ có tốc độ 24.000 ữ 28.000 vòng/phút hoặc lên tới 150.000
ữ 200.000 vòng/phút. Nguồn động cơ là các bộ biến tần, có thể là các máy
phát tần số cao (BBT) hoặc các bộ biến tần tĩnh.
Quán tính lớn, mô men cản tĩnh trên trục động cơ thờng là 15 ữ 20%
mô men định mức. Mô men quán tính của đá và cơ cấu truyền lực lại lớn
500 ữ 600% mô men quán tính của động cơ, do đó cần hãm cỡng bức động
cơ quay đá.
Truyền động ăn dao:
Phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 10/1 sử dụng hệ truyền động một chiều,
điều chỉnh tốc độ bằng điều chỉnh điện áp (đối với máy cỡ lớn).
Với máy cỡ nhỏ và trung bình sử dụng động cơ không đồng bộ Roto
lồng sóc thay đổi tốc độ bằng thay đổi số đôi cực.
Với chuyển động ăn dao dọc với máy cỡ lớn sử dụng hệ truyền động
quay 1 chiều với D = (20 ữ 25)/1. Máy nhỏ, trung bình sử dụng truyền động
thuỷ lực.
Truyền động ăn dao ngang hầu hết các máy sử dụng hệ truyền động
thuỷ lực.
Truyền động phụ:
Sử dụng động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

6



Đồ án tốt nghiệp
Đối với máy mài tròn 3A161 dùng để gia công mặt trụ các chi tiết có
chiều dài dới 1000mm và đờng kính dới 280mm, đờng kính đá mài lớn nhất
là 60mm, với thông số sau: động cơ ĐM (P = 7kw, = 930vòng/phút).
Quay đá mài ĐT (P = 1,7kw, = 930 vòng/phút, bơm dầu cho hệ
thống thuỷ lực để thực hiện ăn dao ngang của ụ đá, ăn dao dọc của bàn máy
và di chuyển nhanh của ụ đá ăn vào chi tiết hoặc ra khỏi chi tiết.
ĐB: Động cơ bơm nớc làm mát
ĐC: Động cơ quay chi tiết.
I.4. Đặc tính cơ bản của máy mài:
Đặc tính của cơ cấu sản xuấ đợc khái quát bằng phơng trình


M c = M o + ( M dm M 0 )
dm

q

Trong đó:
Mw: Mô men ứng với tốc độ w = 0
Mđm: Mô men ứng với tốc độ định mức wđm
Mc: Mô men ứng với tốc độ w
q: Số mũ phụ thuộc vào loại cơ cấu sản xuất với máy mài nói riêng và
máy cắt gọt kim loại nói chung, q thờng nhận hai giá trị q = 1 (ứng với
truyền động chính Mc = 1/w và p = Const) và q = 0 (ứng với truyền động ăn
dao Mc = Mđ = Const).
Trong thực tế, đặc tính cơ cấu của sản xuất không giữ đợc cố định theo
một quy luật trong toàn bộ phạm vi điều chỉnh tốc độ mà thay đổi theo điều

kiện công nghệ hoặc điều kiện tự nhiên.
Đối với truyền động chính của máy mài mòn, nói chung công suất
không đổi (p = Const) khi tốc độ thay đổi còn mô men tỷ lệ ngợc với tốc độ
Mc = 1/w. Nh vậy, ở tốc độ thấp mô men có thể lớn nên kích thớc các bộ
phận cơ khí phải chọn lớn lên, điề đó không có lợi. Mặt khác, thực tế sản
xuất cho thấy rằng các tốc độ thấp chỉ dùng cho các chế độ làm việc nhẹ (F z

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

7


Đồ án tốt nghiệp
và pz phải nhỏ) vì vậy ở vùng tốc độ thấp, ngời ta giữ mô men không thay
đổi còn công suất thay đổi theo quan hệ bậc nhất với tốc độ.
Đối với truyền động ăn dao nói chung, mô men không thay đổi khi
điều chỉnh tốc độ. Tuy nhiên, ở vùng tốc độ thấp, lợng ăn dao nhỏ, lực cắt
Fz bị hạn chế bởi chiều sâu cắt tới hạn t. Trong vùng này, khi tốc độ ăn dao
giảm, lực ăn dao và mô men ăn dao cũng giảm theo. ở vùng tốc độ cao, tơng ứng với tốc độ Vz của truyền động chính cũng phải lớn, nếu giữ F ad lớn
nh cũ thì công suất truyền động sẽ quá lớn, do đó cho phép giảm nhỏ lực ăn
dao vùng này, mô men truyền động ăn dao cũng giảm theo.

F2

Fad

a.Truyền động chính V
b. Truyền động ăn dao
Hình I.3: Đồ thị đặc tính phụ
O

O tải của máy mài
Vgh
VZ
V
V
V
Một hệ thống truyền động điện có điều chỉnh 1gọi là tốt2 nếu đặc adtính
điều chỉnh của nó giống đặc tính cơ của máy. Khi đó, động cơ đợc sử dụng
hợp lý nhất tức là có thể làm việc đồng tải ở mọi tốc độ. Nhờ đó, hệ thống
truyền động đạt đợc các chỉ tiêu năng lợng cao. Nói cách khác, có thể lựa
chọn động cơ có kích thớc nhỏ nhất cho máy.
Đặc tính điều chỉnh của truyền động điện là quan hệ giữa công suất
hoặc mô men của động cơ với tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập, khi
điều chỉnh điện áp.
M.P
M
P

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B
O

Wmin Vgh

W
Vmax

8
W



Đồ án tốt nghiệp

Hình I.4: Quan hệ M(w) và p(w) của động cơ 1 chiều kích từ độc lập
Phần ứng và giữa từ thông máy không đổi ta sẽ có:
M = K. . Iu = Const; p = M. =
Khi điều cỉnh từ thông, giữa điện áp phần cứng không đổi thì
M = K. = 1/w; p = Mw = Const
Kết hơpợ cả hai phơng pháp điều chỉnh ta có đồ thlị nh hình 1-2. Đặc
tính điều chỉnh ở vùng này có dạng giống đặc tính cơ của truyền động
chính.
Một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lợng một hệ thống truyền
động điện là độ ổn định độ % đờng đặc tính cơ càng cứngthì độ ổn định
tốc độ càng cao. Nói chung, truyền động ăn dao yêu cầu % (5 ữ 10%)
còn truyền động chính yêu cầu % (5 ữ 15%).

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

9


Đồ án tốt nghiệp
Chơng II
Đặc điểm công nghệ và nguyên lý làm việc của
sơ đồ trang bị điện máy mài 3A161
Đặc điểm công nghệ: Máy mài tròn 3A161 đợc dùng để gia công mặt
trụ của các chi tiết có chiều dài, dới 1000mm và đờng kính dới 280mm. Đờng kính đá mài lớn nhất là 600mm.
II.1. Tìm hiểu về sơ đồ điện máy mài 3A161.
Máy mài 3A161 có sơ đồ điện nh sau:

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B


10


Đồ án tốt nghiệp
* Sơ đồ gồm 2 phần chính
- Phần mạch động lực:
Bao gồm 4 động cơ: ĐM, ĐT, ĐB, ĐC
Trong đó các động cơ ĐM, ĐT, ĐB là các động cơ không đồng bộ roto
lồng sóc. Cả ba động cơ đợc cung cấp điện áp xoay chiều 3 pha, đợc đóng
cắt nhờ cầu dao CD.
+ Động cơ ĐM: Đợc bảo vệ ngắn mạch nhờ cầu chì (CC1) và đợcbảo vệ
quá tải nhờ rơ le nhiệt (1RN)
+ Động cơ ĐT: Đợc bảo vệ ngắn mạch nhờ cầu chì (CC3) và bảo vệ quá
tải nhờ rơle nhiệt (2RN).
+ Động cơ ĐC: Là động cơ điện 1 chiều đợc cung cấp điện nhờ KĐT và
đợc bảo vệ ngắn mạch nhờ cầu chì (CC2) và bảo vệ quá tải nhờ rơ le nhiệt
(3RN).
- Phần mạch điều khiển:
Sử dụng nguồn 220V nhờ biến áp (2BA) 2BA đợc bảo vệ ngắn mạch
nhờ cầu chì (CC2). Toàn bộ mạch điều khiển đợc bảo vệ ngắn mạch bởi cầu chì CC4.
II.2. Các truyền động cho máy mài 3A161:
1. Động cơ ĐM: là động cơ quay đá mài
Ký hiệu trên

Công suất

Tốc độ

Điện áp


sơ đồ
ĐM

KW
7

Vòng/phút
930

V
380

Bảng II.1. Bảng thông số kỹ thuật của động cơ ĐM
2. Động cơ ĐT:
Là động cơ bơm dầu cho hệ thống thuỷ lực để thực hiện ăn dao ngang
của U đá, ăn dao dọc của bàn máy. Di chuyển nahnh của ụ đá ăn vào chi tiết
hoặc ra khỏi chi tiết.

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

11


Đồ án tốt nghiệp

Ký hiệu trên

Công suất


Tốc độ

Điện áp

sơ đồ
ĐT

KW
1,7

Vòng/phút
930

V
380

Bảng II.2. Bảng thông số kỹ thuật động cơ ĐT
3. Động cơ ĐB:
Thực hiện chuyển động phụ, bơm nớc làm mát
Ký hiệu trên

Công suất

Tốc độ

Điện áp

sơ đồ
ĐB


KW
0,125

Vòng/phút
2800

V
380

Bảng II.3. Bản thông số kỹ thuật động cơ ĐB
4. Động cơ ĐC:
Động cơ quay chi tiết, đóng mở các van thuỷ lực
Ký hiệu trên

Công suất

Tốc độ

Điện áp

sơ đồ
ĐC

KW
0,76

Vòng/phút
250ữ 2800

V

220

Bảng II.4: Bảng thông số kỹ thật động cơ ĐC
II.3. Nguyên lý làm việc của sơ đồ:
Sơ đồ cho phép điều khiển máy ở chế độ thử máy và chế độ làm việc tự
động. ở chế độ thử máy các contăctor từ 1CT ữ 3CT đợc đóng ở vị trí 1.
Mở máy động cơ ĐT nhờ nút ấn MT sau đó có thể khởi động đồng thời
ĐM và ĐB bằng nút ấn MN. Động cơ ĐC đợc khởi động bằng nút ấn MC. ở
chế độ làm việc tự động thì các contăctor từ 1CT ữ 3CT đợc đóng sang vị trí 2.
Quá trình làm việc của máy gồm 3 giai đoạn;
* Đa nhanh ụ đá vào chi tiết gia codong nhờ truyền động thuỷ lực đóng
các động cơ ĐC, ĐB.
* Mài thô rồi tự động chuyển sang mài tinh nhờ tác động của các contactor.
* Tự động đa nhanh ụ đá ra khỏi chi tiết và cắt điện các động cơ ĐC-ĐB.

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

12


Đồ án tốt nghiệp
Khi các contăctor 1CT, 2CT, 3CT ở vị trí 2 di chuyển nhanh ụ đá vào
chi tiết. Khi ụ đá đã đi đến vị trí cần thiết thì công tắc hành trình 1KT tác
động đóng mạch cho cuộn dây contăctor KC, KB và các động cơ ĐC, ĐB đợc khởi động. Đồng thời, truyền động thuỷ lực của máy đợc khởi động và
quá trình gia công chi tiết bắt đầu. Khi kết thúc giai đoạn mài thô, công tác
hành trình 2KC tác động đóng mạch cuộn dây rơ le 1RTr tiếp điểm của nó
đống tiện cho cuộn dây nam châm 1NC để chuyển đổi van thuỷ lực, làm
giảm tốc độ ăn dao của ụ đá và giai đoạn màitinh bắt đầu. Khi kích thớc chi
tiết đã đạt yêu cầu thì CTHT 3KT tác động đóng mạnh cuộn dây Rơle 2TRr.
Tiếp điểm rơle đống điện cho cuộn dây nam châm 2NC. Để chuyển đổi van

thuỷ lực đa nhanh ụ đá về vị trí ban đầu. Sau đó công tác 1KT phục hồi cắt
điện contăctor KC, KB. Động cơ đợc cắt điện và đợc hàm động năng nhờ
contăctor H. Khi tốc độ động cơ đủ thấp, tiếp điểm rơle kiểm tra tốc độ RKt
mở ra, cắt điện cuộn dây contăctor H.
II.4. Sơ đồ máy mài tròn 3A161 (hệ khuếch đại từ động cơ. KĐT-Đ)
và đặc tính cơ.
* Khái niệm về khuếch đại từ: Khuếch đằit (KĐT) là khí cụ điện mà tín
hiệu đầu ra đợc khuếch đại nhờ cuộn kháng bằng cách thay đổi dòng điện điều khiển.
II.4.1. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo:
It

Zt
t

Iđk

wđk
R
XC
Hình II.4. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

13


Đồ án tốt nghiệp
Trên mạch từ không có khe hở, không khí đợc quấn quanh 2 cuộn dây:
Cuộn điều khiển (wđk) và cuộn làm việc (WT). Cuộn WT đợc đấu nối tiếp với
phụ tải và đầu vào của nguồn điện xoay chiều, còn cuộn dây điều khiển W đc

đợc đấu nối tiếp với biến trở R và điện kháng chăn XC để hạn chế ảnh hởng
của dòng xoay chiều và nối với nguồn điện cứ 1 chiều. Khi không có dòng
điều khiển (Iđk = 0) điện kháng cuộn dây tải (WT) là:
WT
W 2 TS
X T = WLT = W.
= WMFe
I
Ltb
S: Tiết diện mạch từ
Ltb: Chiều dài trung bình của mạch từ
MFC: Độ từ thẩm thấu của vật liệu sắt từ
Khi Iđk = 0 mạch từ cha bão hoà độ từ thẩm của sắt từ
MFC = B/H là khá lớn. Vì vậy điện kháng X th lớn gấp nhiều lần tải
XT >> ZA cho nên dòng trong mạch tải rất bé.
Khi cứ dòng điện 1 chiều với trị số định mức I đk = Iđkđm vùng làm việc
chuyển tới vùng bão hoà của đờng cong từ hoá cho nên MFC = B/H dẫn
đến điện cảm cuộn dây bị giảm đột ngột, XT << Z t. Vì vậy, dòng IT chỉ phụ
thuộc vào ZT hai trờng hợp xét trên là 2 trờng hợp tới hạn, chế độ không tải
Iđk = 0, IT = Io mà trờng hợp bão hoà đk = Iđkđm.
Khi tăng dần Iđk dòng tải tăng dần từ Io đến Iđm đặc tính điều khiển của
KĐT, phơng trình cơ bản của KĐT.
ITWT = Iđ. Wđk


I T = I dk . dk = I' dk
T

It
Iđkđm

I0

Idm

Hình II.6. Đặc tính điều khiển của KĐT

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

14


Đồ án tốt nghiệp
b) Nguyên lý làm việc:
Z1
w1

wph

wđk

ucd

u đk

u ph

Khuếch đại từ gôm 2 cuộn kháng có từ hoá đầu nối tiếp nhau phía cuộn
xoay chiều với cùng cực tính còn phía cuộn điều khiển đấu ngợc cực tính để
loại từ điện áp xoay chiều cảm ứng sang cuộn điều khiển. Kích thớc của hai
lõi thép và thông số các cuộn dây cùng loại (cuộn tải W t, cuộn điều khiển

Wđk), cuộn phản hồi Wph, cuộn dịch chuyển Wdc là hoàn toàn giống nhau,
chức năng của cuộn dịch chuyển chuyển dịch đặc tính (vào ra) san phản hồi
còn gọi là (phản hồi ngoài) thay đổi độ dốc của đặc tính vào ra.
Khi tăng dòng phản hồi quá lớn, nhánh có phản hồi dơng của đặc tính
ra trở nên dốc đứng.

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

15


Đồ án tốt nghiệp

It

It

It
phản hồi dương

Iđk

Icd<0

Icd>0

phản hồi âm

Iđk
I

=
0
Hình II.8- Đặc
ph
tính vào ra

Icd = 0 Iph = 0
II.4.3. Khuếch đại từ - Động cơ KĐT - ĐM

Icd = 0, Iph = 0

Iđk

Động cơ quay chi tiết đợc cung cấp từ KĐT. KĐT nối theo sơ đồ cầu
ba pha kết hợp với điốt chỉnh lu, có 6 cuộn làm việc (CD), 3 cuộn điều
khiển CK1, CK2, CK3, cuộn CK3 đợc nối với điện áp chỉnh lu 3CL tạo ra sức
từ hoá chuyển dịch, CK1 vừa là cuộn chủ đạo, vừa là phản hồi âm điện áp
phần ứng điện áp chủ đoạ U cd lấy trên biến trở 1BT, còn điện áp phản hồi
lấy trên phần ứng động cơ điện áp đặt vào cuộn dây CK1.
UCK1 = Ucđ = Uth = Ucd - KU
Cuộn CK2 là cuộn phản hồi dơng dòng điện phần ứng động cơ nó đợc
nối vào điện áp thứ cấp của biến dòng BD qua bộ chỉnh lu 2CL vì dòng điện
sơ cấp biến dòng tỷ lệ với dòng điện phần ứng động cơ (I 1 = 0,15I) nên dòng
điện trong cuộn CK2 cũng tỷ lệ với dòng điện phần ứng. Sức từ hoá phản hồi
đợc điều chỉnh nhờ biến trở 2BT. Tốc độ động cơ đợc điều chỉnh bằng cách
thay đổi điện áp chủ đạo U cđ (nhờ biến trở 1BT) để làm cứng đặc tính cơ ở
vùng tốc độ thấp, khi giảm Ucđ cần phải tăng hệ số phản hồi dòng vì vậy ngời
ta đặt sẵn khâu liên động cơ khí giữa hai con trợt của 2BT và 1BT.
Để thành lập đặc tính của động cơ ta dựa vào phơng trình điện áp tổng
trên cuộn CK1 và CCK1.

UCK12 = Ucd-U+Kqđ2.UCK2 = Ucđ-U + Kqđ2.Ki.I
Trong đó:
UCK2 = Kqđ2.Ki.I là điện áp trên cuộn CK2 quy đổi về CK1
Sức điện động của khuếch đại từ:

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

16


Đồ án tốt nghiệp
EKĐT = KKĐT . UCK1
Trong đó:
KKĐT: Hệ số khuếch đại điện áp của KĐT
Phơng trình cân bằng điện áp trong mạch phần cứng:
EKĐT = K + I.R.
Từ các phơng trình trên ta có phơng thức đặc tính tĩnh động cơ
K .K
.U
W = D KDT cd
1+ K
KDT










R

u + K

KDT







R

uD

1+ K









+ K .K
I .K
i qd2 u d


KDT

Dạng đặc tính cơ là:
W
W01 = Wđm
W02
W03
W04

Ucd1 = Ucđdm
Ucd2
Ucd3

Ucđ1 > Ucđ2 > Ucđ3 > Ucđ4

Ucd4

Hình II.9 - Đặc tính cơ

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

17


Đồ án tốt nghiệp
Chơng III
Thiết kế thay thế hệ truyền động quay chi tiết
cho máy mài 3A161
Máy mài 3A161 đợc chế tạo vào khoảng những năm 1960 do Liên Xô

sản xuất. Hệ thống này có những nhợc điểm chính sau:
* Tổn thất nhiều vật t, kỹ thuật
* Kồng kềnh, tốn diện tích lắp đặt
* Dài điều chỉnh và chất lợng điều chỉnh của lộ hạn chế
* Hệ số quán tính lớn
Ngày nay với sự ra đời của các bộ biến đổi khác u việt hơn hệ KĐT ĐC hầu nh là không sử dụng và trong thiết kế nữa.
Chơng này là thiết kế thay thế hệ KĐT - ĐC bằng hệ thống chỉnh lu
Thyristor - Động cơ (T - Đ).
III.1. Các phơng án điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều:
Căn cứ vào phơng trình đặc tính của động cơ ta có:

=

U
Ru + R f

.Iu
K
K

Có ba phơng án điều chỉnh tốc độ động cơ 1 chiều
* Phơng án điều chỉnh điện áp U
* Phơng pháp điều chỉnh từ thông
* Phơng pháp điều chỉnh điện trở phụ Rf
Trong đó có 2 phơng pháp điều chỉnh hiện đại và đảm bảo chất lợng tốt
là phơng pháp điều chỉnh điện áp U và điều chỉnh từ thông .

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

18



Đồ án tốt nghiệp

+
I

Rf

E

+

BBĐư

KĐT

-

Đ
KĐT

Hình III-1

Uk

BBĐk

Hình III-2
Sơ đồ khối hệ truyền động điện một chiều có dạng nh hình vẽ (hình 1-2).

Trong đó:
BBĐ: Là bộ biến đổi phần ứng
BBĐk: Là bộ biến đổi kích từ
Bộ biến đổi phần ứng có khả năng điều chỉnh điện áp ra U
Bộ biến đổi kích từ có khả năng điều chỉnh điện áp ra U kt có thể điều
chỉnh cả điện áp và từ thông.
III.1.1. Phơng pháp điều chỉnh điện áp:
Rb

Eb

I

Rư

U

Eư

Hình III-3

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

19


Đồ án tốt nghiệp
Từ thông của động cơ đợc giữ ở giá trị từ thông định mức.
Sơ đồ thay thế truyền động điện ở hình (Hình 3-3) trong đó có bộ biến
đổi phần ứng đợc thay thế bằng Eb, Rb.

Giá trị của điện áp U đợc tính bằng công thức.
U = EB - I.RB
Phơng trình đặc tính cơ điện là:

=

E
R + RB
U
Ru

.I = B u
.I
K dm K dm
K dm
K dm

(1)

Mà
I=

M
K dm

(2)

Thay (2) vào (1) ta có phơng trình đặc tính cơ

=


( R + R B ) .M
EB
ư
( K dm )
K dm

Tốc độ không tải:

0 =

EB
U
=
K dm K dm

=

Ru + RB
K dm

Phơng trình đặc tính cơ tự nhiên có U bằng hằng số không phụ thuộc
vào dòng điện I, trong đó công suất của động cơ nhỏ so với công suất.
Phơng trình:

=

U dm
Ru


.I
K dm K dm

=

U dm R u + R B

.M
K dm ( K dm ) 2

Độ cứng đặc tính cơ tự nhiên là:

TN

2
(
K dm )
=

Ru

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

20


Đồ án tốt nghiệp
Độ cứng đặc tính cơ cấp từ bộ biến đổi: TN

2

(
K dm )
=

Ru + RB

Nh vậy: B < TN Đặc tính bộ biến đổi dốc hơn đặc tính cơ tự
nhiên.
Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh sức điện động Eb. Khi
sức điện động Eb giảm dẫn đến tốc độ không tải 0 giảm bằng hằng số.
Dải điều chỉnh tốc độ
D=

max
iin

phụ tải định mức

Trong đó (max) tơng ứng có đợc khi: EBđm (Udm)
max dm
D=

dm
min

phụ tải định mức


Eb1 + Eb2 + Eb3


01
02

0

1

Eb1

03

TN

2

Eb2

BBĐ-Đ

3

Eb3
IC

I

Hình III-4
Khi điều chỉnh điện áp U (Eb) dẫn đến điều chỉnh điện áp nhỏ ơn điện
áp định mức.
Khi U < Uđm < dm

Tăng D dẫn đến min giảm
Độ trợt tốc độ.

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

21


Đồ án tốt nghiệp
S% =

0

=
0 .100 0 .100

(3)

Giảm điện áp U dẫn đến tốc độ o giảm khi đó độ sụt tốc độ uyệt đối
bằng hằng số làm cho độ trợt tốc độ 1% tăng dần đến ổn định kém.
Trong công thức (3) có:
là độ sụt tốc độ tuyệt đối


là độ sụt tốc độ tơng đối
0
Momen cho phép của động cơ
M f ( ) =

M

K dm .I dm bằng hằng số và không phụ thuộc vào .
I dm

Khi điều chỉnh điện áp U, momen cho phép là hằng số. Do đó phơng
pháp điều chỉnh điện áp U đợc gọi là phơng pháp điều chỉnh momen hằng
số. Phơng pháp điều chỉnh điện áp phù hợp với tải.

đm
min

Hình III-5
III.1.2. Phơng pháp điều chỉnh từ thông:

Mf

Điều chỉnh tốc độ động cơ nhỏ hơn giá trị định mức trong khi giữ điện
áp ở giá trị định mức.
Phơng trình đặc tính động cơ có dạng

=

U dm R u + R B

.I
K
K

(4)

Thay đổi từ thông bằng điều chỉnh dòng kích từ I K. Quan hệ từ thong

theo dòng kích từ là đờng cong từ hoá.

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

22


Đồ án tốt nghiệp
Giả thiế động cơ làm việc ở vùng không bão hoà.
= Ik; = . Ik
Thay = . Ik vào (4) ta có:

=

U dm R u + R b

.I
KI k
KI k

Hình III-6
Thay đổi dòng kích từ dẫn đến thay đổi tốc độ
Dòng kích từ giảm dần đến tốc độ không tải 0 tăng và độ sụt tốc độ
tuyệt đối tăng. Dòng điện giảm phần ứng I = const
Khi từ thông định mức thì dòng kích từ bằng dòng kích từ định mức dẫn
đến tốc độ sấp sỉ bằng tốc độ định mức.
Giảm từ thông nhỏ hơn từ thông định mức làm cho tốc độ tăng lớn
hơn tốc độ định mức đm. Do đó phơng pháp điều chỉnh từ thông là phơng
pháp điều chỉnh trên cơ bản.
Dải điều chỉnh tốc độ.

D=

max max
=
min dm

Tốc độ lớn nhất max phụ thuộc độ bền cơ
Thông thờng = ( ữ 3) đm.
Momen cho phép động cơ khi điều chỉnh từ thông là:

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

23


Đồ án tốt nghiệp
M f ( ) =
=

M
= KI dm =
I dm

U dm ( R u + R b ).I dm
.I dm


Đặt K' = Uđm - (Ru+Rb) I2dm
Mf () =


K'


Mf tỷ lệ ngợc với : Pf = Mf . bằng hằng số không phụ thuộc vào tốc
độ . Do đó phơng pháp điều chỉnh từ thông là phơng pháp điều khiển công
suất hằng.
Phơng pháp điều chỉnh từ thông phù hợp với tải c =

1



max

Mf

đm
M, P
Hình III-7
III.1.3. Phơng pháp điều chỉnh hai vùng từ thông và điện áp.
* Điều chỉnh điện áp: Điều chỉnh điện áp nhỏ hơn điện áp định mức, từ
thông bằng từ thông định mức và tốc độ nhỏ hơn tốc độ định mức.
* Điều chỉnh từ thông: Điều chỉnh điện áp bằng điện áp định mức, tốc
độ lớn hơn tốc độ định mức và từ thông nhỏ hơn từ thông định mức.
Dải điều chỉnh tốc độ khi điều chỉnh có 2 vùng.
D=

max max dm
=
.

= D .D u
min dm min

Trong đó:

Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

24


Đồ án tốt nghiệp
D =

max
là dải điều chỉnh từ thông
dm

Du =

dmx
là dải điều chỉnh điện áp
min

Momen cho phép = min ữ dm. Do đó quá trình điều chỉnh điện áp là
điều chỉnh Mf bằng hằng số.
Momen cho phép = đm ữ max. Vậy quá trình điều chỉnh từ thông là
quá trình điều chỉnh Mf = 1/.

max
dm

Mf
min
M

0
Hình III-7
III.2. Các phơng án, sơ đồ mạch chỉnh lu
III.2.1. Sơ đồ cầu một pha đối xứng:
It 1,3
Id
T1

T2

T4

T3

L
+
C
-

Ud

R

Hình III-9a
a) Xét ở chế độ chỉnh lu (Lc = 0)


Sinh viên: Nguyễn Thế Trung K10B

25