Đề tài thiết kế môn học sở truyền động đện điện Phần thứ Phân tích chọn phơng án truyền động Đặc trng cho công nghệ gia công chi tiết phơng pháp mài có yêu cầu cao độ xác kích thớc, độ nhẵn bề mặt Khi gia công chi tiết khác đòi hỏi phải có tốc độ khác nhau.Việc điều chỉnh tốc độ hay đảm bảo tốc độ máy đảm bảo chất lợng sản phẩm an toàn sản xuất, đạt suất cao Do đa số máy trình gia công kim loại đòi hỏi phải điều chỉnh tốc độ Đối với máy mài khâu thực nguyên công cuối nên đòi hỏi độ xác độ bóng cao nên viẹc điều chỉnh tốc độ cũngđòi hỏi cao.ở máy mài viƯc thùc hiƯn ®iỊu chØnh tèc ®é quay chi tiÕt gia công yêu cầu thiếu hÕt søc quan träng thiÕt kÕ còng nh vận hành I Chọn động Trớc chọn động ta phân tích loại động thông dụng : + Động điện xoay chiều : + Động điện chiều : Động điện xoay chiều a Động không đồng Động không đồng pha đợc sử dụng rộng rÃi công nghiệp từ công suất nhỏ đến công suất trung bình chiếm tỉ lệ lớn so với động khác Sở dĩ nh : động không đồng có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vật hành an toàn, sử dụng ngn cÊp trùc tiÕp tõ líi ®iƯn xoay chiỊu pha ( Hình 2) Hình2 Sơ đồ nguyên lý động không đồng Hình Đặc tính động không đồng =f(M) chế độ động cơf(M) chế độ động Xét đặc tính cơ: M  M th (1  a S th ) S S  th  a S th S th S Đề tài thiết kế môn học së trun ®éng ®Ưn ®iƯn Trong ®ã S th  S 2' R12  X mm Mth  1=f(M) chế độ động U2 2.1 ( R1  R12  X mm )  f P Tuy nhiên nhợc điểm loại động điều chỉnh tốc độ khống chế trình độ gặp khó khăn, mômen khởi động nhỏ, dòng khởi động lớn Mặt khác đặc tính có dạng đờng cong (Hình 3) nên việc ổn định tốc độ gặp khó khăn Nếu tuyến tính hoá đoạn đặc tính làm việc ổn định tốc độ điểm làm việc từ đến điểm A hình vẽ Còn từ điểm A đến M kđ đoạn đặc tính làm việc không ổn định động Trong thời gian gần đây, phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất kỹ thuật điện tử - tin học, động không đồng đà khai thác đợc u điểm trở thành hệ truyền động có khả cạnh tranh có hiệu với hệ truyền động Tiristor - động chiều Tuy nhiên việc ứng dụng kỹ thuật hạn chế nớc ta giá thành cao b Động đồng Động đồng pha trớc thờng dùng cho loại truyền động không điều chỉnh tốc độ , công suất trung bình lớn ( hàng trăm KW đến hàng MW ) , có yêu cầu ổn định tốc độ cao Ngày phát triển mạnh mẽ công nghiệp điện tử, động đồng đợc nghiên cứu ứng dụng nhiều công nghiệp, loại giải công suất, từ vài trăm W ( cấu ăn dao máy cắt gọt kim loại, cấu truyền động tay máy, ngời máy v.v ) đến hàng MW ( truyền động kéo tàu GTV tốc độ cao, máy cán v.v ) Nhận xét: Ưu điểm loại động có độ ổn định tốc độ cao ( đặc tính tuyệt đối cứng vùng m«men cho phÐp M  Mmax ), hƯ sè cos hiệu suất lớn , vận hành có độ tin cậy cao Nhợc điểm loại động việc động tốc độ gặp khó khăn có phơng pháp biến tần nguồn điện Tuy nhiên, phát triển mạnh mẽ kỹ thuật điện tử nhợc điểm đà đợc khắc phục biến tần công nghiệp hÃng sản xuất thiết bị điện tử công nghiệp tiếng giới nh SIEMENT ( Đức ) , OMRON (Pháp) v.v nhng giá thành cao nh công nghệ truyền thống nên chúng cha đợc sử dụng rộng rÃi nớc ta Động điện chiều Động điện chiều có hai cách mắc cuộn kích từ (mắc nối tiếp mắc song song) nên chúng đợc chia làm hai loại ®éng c¬ : ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu kÝch tõ nối tiếp động điện chiều kích từ song song Ta xét đặc tính loại động Đề tài thiết kế môn học sở truyền động đện điện a Động điện chiều kích từ nối tiếp Hình 4.a) Sơ đồ nguyên lý động điện chiều kích từ nối tiếp Hình 5-b) Đặc tính tính từ hoá động chiều kích từ nối tiếp c) Đặc tính động điện chiều kích từ nối tiếp Đặc điểm động chiều kích từ nối tiếp cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng (hình 4.a) , nên cuộn kích tõ cã tiÕt diƯn lín, ®iƯn trë nhá , sè vòng ít, chế tạo dễ dàng Phơng trình đặc tính c¬:  Uu Ru  M K ( K) Nhận xét: Dạng đặc tính biểu diễn hình vẽ Ta thấy đặc tính có dạng hypenbol mềm phạm vi dòng điện có giá trị nhỏ định mức vùng dòng điện lớn, mạch từ bÃo hoà nên từ thông hầu nh không thay đổi đạc tính có dạng gần tuyến tính Hơn đặc tính động chiều kÝch tõ nèi tiÕp cã ®é cøng thay ®ỉi theo phụ tải , thông qua tốc độ động ta biết đợc thay đổi Đề tài thiết kế môn học sở truyền động đện điện phụ tải Vì ta không nên sử dụng động cho truyền động có yêu cầu ổn định cao mà nên sử dụng cho truyền động có yêu cầu tốc độ thay đổi theo tải Vậy ta dùng động chiều kích từ nối tiếp cho công nghệ mài Hình 6.a) Sơ đồ nguyên lý động điện chiều kích từ nối tiếp b) Đặc tính động điện chiều kích từ nối tiếp b Động điện chiều kích từ độc lập Động điện chiều kích từ độc lập thờng có cuộn kích từ mắc vào nguồn chiều độc lập (hình 6.a) (đối nguồn có công suất không đủ lớn) cuộn kích từ mắc song song với mạch phần ứng (đối nguồn mét chiỊu cã c«ng st v« cïng lín) a) b) Phơng trình đặc tính cơ: Uu Ru M K ( K) Nhận xét: So với động ®iƯn chiỊu kÝch tõ nèi tiÕp th× ta thÊy ®éng c¬ ®iƯn chiỊu kÝch tõ ®éc lËp cã từ thông không phụ thuộc vào phụ tải mà phụ thuộc vào điện áp điện trở mạch kích từ nên khẳ ổn định tốc độ ®éng c¬ ®iƯn chiỊu kÝch tõ ®éc lËp cao Mặt khác đặc tính có dạng đờng thẳng ổn định cấp tốc độ Động loại có dải điều chØnh réng : M =f(M) chÕ ®é ®éng kI; =f(M) chế độ động const; M =f(M) chế độ động const Kết luận: Xét công nghệ nhận xét động chiều kích từ độc lập phù hợp với yêu cầu kinh tế cà kỹ thuật Do em đà chọn loại động II Chọn phơng pháp điều chỉnh tốc độ Đề tài thiết kế môn học sở truyền động đện điện (Với động chiều kích từ độc lập ) Từ phơng trình đặc tính cơ: n =f(M) chế ®é ®éng c¬ M (ru  r f ) U  Ce Ce C M  ta thấy có phơng pháp điều chỉnh tốc độ : + Điều chỉnh phơng pháp thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng động + Điều chỉnh phơng pháp thay đổi từ thông + Điều chỉnh phơng pháp thay đổi điện ápđạt vào phần ứng động Điều chỉnh điện trở phụ mạch phần ứng động Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ R f vào mạch phần ứng Tốc độ không tải lý tởng: Độ cứng đặc tính cơ: U dm K dm ( K dm )  var Ru  Rf Nhận xét: Hình Các đặc tính động mét chiỊu kÝch tõ ®éc lËp thay ®ỉi ®iƯn trở phụ mạch phần ứng Khi thêm điện trở phụ vào mạch mạch phần ứng độ cứng đặc tính giảm Với phụ tải Mc đó, Rf lớn tốc độ động giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch mômen ngắn mạch giảm (hình 7) Nh phơng pháp ổn định tốc độ cho toàn dải điều chỉnh Điều chỉnh từ thông Khi điều chỉnh từ thông: Tốc độ không tải lý tởng: Đề tài thiết kế môn học sở truyền động đện điện  ox  U dm var K x H×nh Đặc tính động chiều kích từ độc lập giảm từ thông Độ cứng đặc tính cơ: ( K x )  var Ru NhËn xÐt: Do cấu tạo động cơ, thực tế thờng điều chỉnh giảm từ thông Nên từ thông giảm ox tăng, giảm Ta có đặc tính với ox tăng dần độ cứng đặc tính giảm dần giảm từ thông (hình 8) Nh điều chỉnh từ thông phù hợp với loại truyền động cần tăng tốc độ lớn tốc độ định mức Vì ta loại bỏ phơng pháp Điều chỉnh điện áp động đặt vào phần ứng động Khi thay đổi điện áp ta có: Tốc độ không tải lý tởng: ox Ux var K dm Đề tài thiết kế môn học sở truyền động đện điện Độ cứng đặc tính cơ: Hình Các đặc tính động chiều kích từ độc lập giảm điện áp đặt vào phần ứng động (K dm ) const Ru NhËn xÐt: Nh vËy thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động ta đợc họ đặc tính song song với đặc tính tự nhiên (=f(M) chế độ động cơconst) (xem hình 9), thay đổi điện áp : mô men ngắn mạch động giảm, độ cứng =f(M) chế độ động const,tốc độ động thay đổi Mặt khác ta thấy điện áp đặt vào phần ứng động điều chỉnh đợc tuỳ ý Do ta điều chỉnh ổn định tốc độ dải điều chỉnh Kết luận: Từ công nghệ quay chi tiết qua phân tích trên, để phù hợp ta chọn động chiều kích từ độc lập chọn phơng pháp điều áp đặt vào phần ứng động III Chọn biến đổi để cấp điện áp cho phần ứng động Về phơng diện điều chỉnh tốc độ, động điện chiều có nhiều u việt so với loại động khác, có khả điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạnh động lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lợng cao dải điều chỉnh rộng Có hai phơng pháp điều chỉnh tốc độ động chiều -Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động -Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động Trong công nghiệp sử dụng bốn loại biến đổi chính: -Bộ biến đổi máy điện: động sơ cấp kéo máy phát chiều -Bộ biến đổi ®iƯn tõ: khuch ®¹i tõ -Bé biÕn ®ỉi chØnh lu bán dẫn: chỉnh lu Tiristor -Bộ biến đổi xung áp chiều:Tiristor-Tranzitor Đề tài thiết kế môn học sở truyền động đện điện Và tơng ứng với bốn biến đổi có bốn loại truyền động Trong đồ án em xét loại truyền động là: Hệ truyền động máy phát động-động hệ truyền động chỉnh lu động Hệ truyền động máy phát động-động (F-Đ) -Cấu trúc hệ F-Đ đặc tính Hệ thống máy phát-động hệ truyền động điện mà biến đổi máy phát điện chiều kích từ độc lập Máy phát thờng động sơ cấp không đồng pha điều khiển quay coi tốc độ quay máy phát không đổi Đề tài thiết kế môn học sở truyền động đện điện a) b) Hình 10 Hệ thống máy phát động a) Sơ đồ nguyên lý; b) Các đặc tính từ hoá đặc tính tải ... bốn biến đổi có bốn loại truyền động Trong đồ án em xét loại truyền động là: Hệ truyền động máy phát động- động hệ truyền động chỉnh lu động Hệ truyền động máy phát động- động (F-Đ) -Cấu trúc hệ... tính loại động Đề tài thiết kế môn học sở truyền động đện điện a Động điện chiều kích từ nối tiếp Hình 4.a) Sơ đồ nguyên lý động điện chiều kích từ nối tiếp Hình 5-b) Đặc tính tính từ hoá động chiều... tốc độ động ta biết đợc thay đổi Đề tài thiết kế môn học sở truyền động đện điện phụ tải Vì ta không nên sử dụng động cho truyền động có yêu cầu ổn định cao mà nên sử dụng cho truyền động có