Nội dung ph ương án : Ý nghĩa của việc lựa chọn : Hệ truyền động máy phát - Động cơ : F - Đ

I .
KHÁI NIỆM CHUNG :
Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các máy sản xuất ngày một đa dạng dẫn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp và
đòi hỏi sự chính xác và tin cậy cao. Một hệ thống truyền động không những phải
đảm bảo được yêu cầu công nghệ, mà còn phải ổn định. Tuỳ theo loại máy cơng tác mà có những yêu cầu khác nhau, rất cần thiết cho giữ ổn định tốc độ, mơ
men với độ chính xác nào đó trước sự biến động về tải và các thơng số nguồn. Do đó bộ biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành một chiều đã và đang được
sử dụng rộng rãi. Bộ biến đổi này có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau để tạo ra như hệ
thống máy phát, khuếch đại từ, hệ thống van. Chúng được điều khiển theo những nguyên tắc khác nhau với những ưu điểm khác nhau. Do đó để có được một
phương án phù hợp với từng loại cơng nghệ đòi hỏi các nhà thiết kế phải so sánh những chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật để đưa ra phương án tối ưu.

1. Nội dung ph ương án :

Trên thực tế có rất nhiều phương án để giải quyết. Tuy nhiên mỗi phương án có những ưu nhược điểm của nó. Nhiệm vụ của nhà thiết kế phải chọn ra phương
án tối ưu nhất. Đối với những hệ thống truyền động điện đơn giản khơng có những u cầu cao
thì chỉ cần dùng động cơ điện xoay chiều với hệ thống truyền động đơn giản. Với hệ thống truyền động phức tạp có u cầu cao về cơng nghệ, chất lượng
như điều chỉnh trơn, dải điều chỉnh rộng thì phải dùng động cơ điện một chiều. Các hệ điều chỉnh kèm theo phải đảm bảo các yêu cầu cơng nghệ và có khả năng
tự động hóa cao. Như vậy, để chọn được hệ thống truyền động phù hợp thì chúng ta phải dựa
vào cơng nghệ của máy, cơng suất làm việc để đưa ra những phương án cụ thể để đáp ứng yêu cầu của nó. Để chọn được phương án tốt nhất trong các phương
án đặt ra thì cần phải so sánh về kỹ thuật và kinh tế Đối với truyền động của động cơ điện một chiều thì bộ biến đổi rất quan
trọng, nó quyết định đến chất lượng hệ thống. Do vậy việc lựa chọn phương án và lựa chọn bộ biến đổi thông qua vic xột cỏc h thng.
Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Minh Th SVTH:
Nguyễn Khắc Hậu
20

2. Ý nghĩa của việc lựa chọn :

Việc lựa chọn phương án hợp lý có một ý nghĩa đặc biệt quan trọng, nó được thể hiện qua các mặt.
+ Đảm bảo được yêu cầu công nghệ máy sản xuất. + Đảm bảo được sự làm việc lâu dài, tin cậy.
+ Giảm giá thành sản phẩm, tăng năng suất. + Dể dàng sữa chữa, thay thế khi xẩy ra sự cố.
II.
CÁC PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG:

1. Hệ truyền động máy phát - Động cơ : F - Đ

Trong hệ truyền động máy phát - Động cơ F - Đ nguồn cung cấp phần ứng động cơ là bộ biến đổi máy điện máy phát điều khiển kích từ độc lập.
Sơ đồ nguyên lý :
Động cơ Đ truyền động cho máy sản xuất, máy sản xuất được cấp điện phần ứng từ máy phát F. Động cơ sơ cấp kéo máy phát F và động cơ một chiều
KĐB ĐK, động cơ ĐK cũng kéo máy phát tự kích từ K để cấp điện kích từ cho động cơ Đ và máy phát F. Biến trở RKK dùng
để điều chỉnh dòng điện kích từ của máy phát tự kích từ F. Nghĩa là để điều chỉnh điện áp phát ra cấp cho các
cuộn kích từ máy phát KTF và cuộn dây động cơ KTĐ. Biến trở RKF dùng để điều chỉnh dòng kích từ máy phát F, do đó điện áp phát ra của máy phát F đặt
vào phần ứng động cơ Đ. Biến trở RKĐ dùng để điều chỉnh dòng kích từ động cơ, do đó thay đổi tốc độ động cơ nhờ thay đổi từ thơng.
Phương trình đặc tính cơ của động cơ của động cơ Đ
d u
u d
k R
I k
U Φ
− Φ
= .
ω
Gi¸o viªn híng dÉn: Ngun Minh Th SVTH:
Nguyễn Khắc Hậu
21
Với U = U
F
- R .I hay
u d
uE uD
d
I k
R R
k F
E .
. Φ
− −
Φ =
ω
Từ phương trình đặc tính cơ của hệ F - Đ ta có họ đặc tính cơ của
hệ là những đường thẳng song song nằm ở cả bốn góc phần tư
của mặt phẳng tọa độ với đặc tính cứng
Đánh giá chất l ượng của hệ thống :
- Ưu điểm :
+ Phạm vi điều chỉnh dễ dàng và lớn, + Có khả năng điều chỉnh rất bằng phẳng,
+ Tổn hao khi mở máy, đảo chiều quay và khi điều chỉnh tốc độ bé, vì quá trình nàu được thực hiện trên mặt kích từ.
+ Có thể đảo chiều động cơ một cách dễ dàng. + Có khả năng quá tải cao.
+ Đặc tính quá độ tốt, thời gian quá độ ngắn + Điện áp đầu ra của máy phát bằng phẳng có lợi cho động cơ
+ Có khả năng giử cho đặc tính cơ của động cơ cao và khơng đổi trong q trình làm việc.
- Nh ược điểm :
+ Hệ thống sử dụng nhiều máy điện quay cho nên gây ồn, kết cấu cơ khí cồng kềnh chiếm nhiều diện tích.
+ Tổng cơng suất đặt lớn. + Vốn đầu tư ban đầu lớn.
+ Máy điện một chiều thường có từ dư lớn, đặc tính từ hóa có trể nên khó điều chỉnh sâu tốc độ.
2 Hệ truyền động tiristo - Động cơ T - Đ Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Minh Th SVTH:
Nguyễn Khắc Hậu
22
Sơ đồ gồm : - FT : Máy phát tốc dùng để phản hồi âm tốc độ phần ứng của động cơ.
- BBĐ : Bộ biến đổi dùng tiristor biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều cấp cho động cơ.
- Đ : Động cơ một chiều kích từ độc lập kéo máy sản xuất. - THKĐ : Khâu tổng hợp và khuếch đại tín hiệu.
- U
Cd
: tín hiệu đặt vào. -
γ
.n : tín hiệu phản hồi âm tốc độ.
Nguyên lý làm việc của hệ thống :
Giả thiết ban đầu hệ thống đã được đóng vào lưới điện với điện áp thích hợp, lúc này động cơ vẫn chưa làm việc. Khi đặt vào hệ thống một điện áp ứng
với một tốc độ nào đó của động cơ thông qua khâu tổng hợp khuếch đại và mạch phát xung FX sẽ xuất hiện các xung đưa tới cực điều khiển của các van bộ biến
đổi. Nên lúc này các van đó đang đặt điện áp thuận thì van đó sẽ mở. Đầu ra của BBĐ có điện áp U
Cd
đặt lên phần ứng của động cơ dẫn đến động cơ quay, tốc độ của nó ứng với U
Cd
ban đầu. Trong quá trình làm việc, nếu một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độ động cơ
giảm thì ta thấy : U
đk
= U
cd
-
γ
.n , nên khi n giảm →
U
đk
tăng →
α giảm
→ U
đ
tăng →
n tăng tới điểm làm việc yêu cầu. Khi n tăng quá mức cho phép thì quá trình xẩy ra ngược lại, chính là q trính ổn định tốc độ.
Họ đặc tính của hệ thống
Sức điện động của BBĐ: E
b
= E
bm
. cos α
= U
b
U
b
= U đầu ra của bộ biến đổi E
b
= K
đk
= U
cđ
. K
b
U
đ
-
γ
.n →
α = arc cos.
bm d
b dk
E n
U K
K .
γ
−
Phương trình đặc tính c ca h thng :
Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Minh Th SVTH:
Nguyễn Khắc Hậu
23
d d
u b
d d
d b
dk d
d u
b d
d d
K R
R K
n U
K K
K R
R K
U Φ
+ −
Φ −
= Φ
+ −
Φ =
. .
. .
.
γ ω
u b
dk u
b b
dk d
b dk
I K
K R
R K
K U
K K
. .
1 .
. 1
. .
γ γ
ω
+ +
− +
=
Họ đặc tính cơ của hệ thống như hình vẽ :
Đánh giá chất lượng của hệ thống : - Ưu điểm :
+ Tác động nhanh không gây ồn và dễ tự động hóa do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại cơng suất cao.
+ Cơng suất tổn hao nhỏ, kích thước và trọng lượng nhỏ. Giá thành hạ dễ bảo dưỡng, sửa chữa.
- Nh ược điểm :
+ Mạch điều khiển phức tạp, điện áp chỉnh lưu có biểu đồ đập mạch cao, gây đến tổn thất phụ đáng kể trong động cơ và hệ thống.
+ Chuyển đổi làm việc khó khăn hơn do đường đặc tính nằm trong ở mặt phẳng tọa độ.
+ Trong thành phần của hệ biến đổi có máy biến áp nên hệ số cos
ϕ
thấp. + Do vai trò chỉ dẫn dòng một chiều nên việc chuyển đổi chế độ làm việc khó
khăn đối với các hệ thống đảo chiều. + Do có vùng làm việc gián đoạn của đặc tính nên không phù hợp truyền động
động cơ tải nhỏ.
III -
CHỌN PHNG N TRUYN NG :
Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Minh Th SVTH:
Nguyễn Khắc Hậu
24
Q q trình phân tích hai hệ thông F - Đ và T- Đ ta thấy chúng có những ưu điểm nhược điểm nhất định. Cả hai hệ thống đều đáp ứng được yêu cầu công
nghệ đặt ra. Nhưng xét về chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật thì mổi hệ thống đạt được những đặc
điểm khác nhau. Cụ thể ta thấy hệ F-Đ dể điều chỉnh tốc độ, chuyển đổi trạng thái hoạt động linh hoạt vì đặc tính hệ thống năm đều bốn góc phần tư. Với hệ
thống F-Đ khi lắp đặt chiếm diện tích lớn, cồng kềnh nhưng hiệu suất lại không cao. Khi làm việc lại gây ồn ào, rung động mạnh, công lắp đặt lớn, vốn đầu tư
cao. Trong giai đoạn CNH - HĐH ngày nay với xu thế chung hướng tới mục tiêu
yêu cầu tối ưu nhất đảm bảo tính khoa học, gọn nhẹ khơng gây ồn, ít ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Với hệ truyền động F-Đ, mặc dù có nhiều ưu điểm
nhưng còn nhiều hạn chế chưa đáp ứng được yêu cầu CNH - HĐH hiện nay. Ngày nay với nền công nghiệp hiện đại người ta đang dần tiền hành thay thế hệ
thống truyền động F-Đ bằng các hệ truyền động khác. Với hệ truyền động T-Đ có hệ số khuếch đại lớn, dể tự động hố do tác động nhanh chính xác, cơng suất
tổn hao nhỏ. Kích thước nhỏ và gọn nhẹ. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ xu hướng tự động hoá
các hệ thống tự động, gia cơng chính xác nên điều khiển hệ thống được thực hiện bằng cách lắp ghép hệ thống với các bộ điều khiển tự động như PLC, vi xử
lý. Nhìn chung hệ thống T-Đ đáp ứng được yêu cầu đặt ra. Với những ưu điểm
và những đặc điểm phù hợp cách truyền động. Vậy em quyết định chọn phương án truyền động T - Đ.
Bởi vì hệ T-Đ có chế độ tác động nhanh và dễ tự động hoá, phù hợp với yêu cầu của sự phát triển khoa học kỹ thuật đó là tối ưu hố, tự động hố gia cơng
chi tiết chính xác, độ tin cậy cao, giảm được sức lao động và tăng năng suất, kích thước cơ khí gọn nên phần cơ khí của máy gọn tạo nên tính thẩm mỹ của hệ
thống. Vì thế kinh tế vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp hn nhiu so vi h truyn ng F-.
Giáo viên hớng dÉn: NguyÔn Minh Th SVTH:
Nguyễn Khắc Hậu
25
PHẦN III
THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG

1. Các sơ đồ nối dây của bộ chỉnh l ưu có điều khiển