Đồ án trang bị
điện cho máy doa
1
MỤC LỤC
Đồ án trang bị 1
điện cho máy doa 1
MỤC LỤC 2
Lời Nói Đầu
Ngày nay trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế Quốc Dân
cơ khí hóa có liên quan chặt chẽ đến cơ khí hóa và tự động hóa, hai yếu
2
tố sau cho phép đơn giản kết cấu cơ khí của máy sản xuất tăng năng
suất lao động, nâng cao chất lượng kinh tế của quá trình sản xuất và
giảm nhẹ cường độ lao động.
Việc tăng năng suất máy, giảm giá thành thiết bị điện là hai yêu
cầu chủ yếu với hệ thống truyền động điện và tự động hóa nhưng lại
mâu thuẫn nhau.Một bên đòi hỏi sự phức tạp và một bên là đòi hỏi sử
dụng yêu cầu hạn chế sử dụng thiết bị chung, máy và số thiết bị cao cấp.
Vì vậy việc lựa chon một phương án truyền động vẫn là một bài toán
khó cho những cán bộ thiết kế hệ thống truyền động điện.
Là một sinh viên khi làm đồ án này em đã hiểu được những cái
khó trong qua trình thiết kế, tính toán Trang Bị Điện cho các máy công
nghiệp. bởi vì khi thiết kế tính toán sẽ xuất hiện những mâu thuẫn,ưu
nhược điểm sau :
+ Năng suất, chất lượng kỹ thuật
+Giá thành trang bị
+ Kết cấu cơ khí và tuổi thọ máy
Từ những vấn đề trên người cán bộ kỹ thuật phải có sự lựa chọn gạt
bỏ chính xác kết hợp với các bước tính toán để đạt được những phương
án tối ưu nhất.
Với đề tài thiết kế hệ thống thiết kế hệ thống trang bị điện cho

những địa hình phức tạp, núi non hiểm trở.
+ Thang truyền: dùng để vận chuyển hành khách trong các cửa hàng
siêu thị, trong nhà ga, tàu điện ngầm, nơi mà có các lưu lượng hành
khách lớn.
+ Băng truyền: dùng để vận chuyển các vật, thành phẩm và các bán
thành phẩm, trong các phân xưởng nhà máy sẩn xuất theo dây chuyền.
Như chúng ta đã biết yêu cầu đối với các thiết bị vận tải liên tục
đó là: Chế độ dài hạn, với phụ tải hầu như không đổi, theo yêu cầu công
nghệ hầu hết các thiết bị vận tải liên tục không yêu cầu điều chỉnh tốc
độ trong các phân xưởng sản xuất, theo dây chuyền nơi có yêu cầu phải
điều chỉnh tốc độ D = 2÷1 để tăng nhịp độ làm việc của toàn bộ dây
chuyền khi cần thiết.
Hệ truyền động trên còn được sử dụng rộng rãi cho các máy nâng
hạ có công suất lớn và trung bình.
Đặc biệt với hệ truyền động của động cơ không đồng bộ 3 pha
rôto lồng sóc được ứng dụng rất rộng rãi trong các máy nâng có tốc độ
thấp và máy nâng có tải trọng nhỏ, hay nó được sử dụng cho các loại
thang máy tốc độ trung bình.
Đặc biệt đối với hệ truyền động của động cơ không đồng bộ 3 pha
rôto lồng sóc mà được cấp nguồn từ bộ biến tần có thể dùng cho các
phòng máy có tốc độ cao (khi D > 1,5mm/s) cho phép hạn chế gia tốc và
độ giật trong giới hạn cho phép và đạt độ chính xác khi dừng rất cao
(∆3 ≤ ± 5 mm)
4
Ta xét điển hình với 1 thang máy với tốc độ di chuyển của buồng
thang V = (0,75 ÷ 1m/s) thường sử dụng động cơ không đồng bộ rôto
lồng sóc hai cấp tốc độ, dây cuốn stato độc lập, nâng cao độ chính xác
khi dừng buồng thang bằng cách chuyển từ tốc độ cao sang tốc độ thấp
khi buồng thang đi đến gần tầng cần dừng.
Chính vì vậy mà ngày nay khi thiết kế và chế tạo hệ thống truyền

tốc độ có đảo chiều được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế.
5
Phần II
Tìm hiểu công nghệ của một số máy sản xuất sử
dụng hệ thống truyền động điện và thiết kế hệ
thống trang bị điện cho máy
Từ những ứng dụng của hệ thống truyền động đã cho em xin tìm
hiểu hệ thống công nghệ của máy doa và trang bị điện cho máy đó.
I, Tìm hiểu công nghệ của máy doa.
Máy doa là thiết bị với các nguyên công, gia công lỗ và yêu cầu độ
chính xác cao, hay có thể sử dụng để phay, khoan, gia công, ren… Thực
hiện các nguyên công trên máy mang lại độ chính xác rất cao.
Máy doa thường chia làm 3 loại chính, máy doa đứng và máy doa
ngang, máy doa xạ độ.
Truyền động chính của máy doa là chuyền động quay của dao
doa, và chuyển động ăn dao có thể là:
+ Chuyển động ngang hoặc dọc của bàn máy gá chi tiết gia công
+ Chuyển động di chuyển dọc trục của trục chính mang dàn doa
Chuyển động phụ chueyern động theo chiều thẳng đứng của ụ
dao, và các động cơ truyền động bơm dầu của hệ thống bôi trơn, và
động cơ bơm nước làm mát.
Đối với truyền động chính đa số là tần số đóng cắt điện không lớn,
phạm vi điều chỉnh tốc độ không rộng, thường dùng với hệ truyền động
với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc và yêu cầu phải đảo chiều
quay. Phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 130/1 với công suất không đổi, độ
trơn điều chỉnh y =1,26. Hệ thống truyền động chính phải hãm dừng
nhanh. Hiện nay hệ truyền động của động cơ không đồng bộ roto lồng
sóc và hộp tốc độ (có 1 hoặc nhiều cấp tốc độ) ở những máy doa cỡ nặng
có thể sử dụng động cơ một chiều, điều chỉnh tốc độ trơn trong phạm vi
rộng nhờ vây có thể đơn giản kết cấu cơ khí mặt khác có thể hạn chế

+ Sự phù hợp đặc tính điều chỉnh và đặc tính tải các động cơ điện 1
chiều, xoay chiều làm việc tối ưu nhất ở chế độ định mức, khả năng
mang tải.
+ Chỉ tiêu kinh tế có tính chất quyết định lựa chọn các phương án thiết
kế thể hiện ở chi phí lắp đặt và chi phí vận hành.
+ Chỉ tiêu tổn hao năng lượng: ∆P càng nhỏ càng tốt.
+ Tổn hao trong dây dẫn và tổn hao trong lõi thép.
Để tính chọn được công suất động cơ ta phải có đủ các số liệu ban
đầu như sau:
+ Các chế độ đặc trưng cho chế độ cắt gọt.
+ Khối lượng của chi tiết gia công.
+ Thời gian làm việc và thời gian nghỉ.
Kết cấu cơ khí của máy bao gồm.
- Sơ đồ động học của cơ cấu.
- Khối lượng của các bộ phận chuyển động.
Các bước tính toán chọn công suất đông cơ
7
Bước 1: chọn rơ bộ công suất động cơ truyền động được tiến hành theo
trình tự như sau:
- Xác định công suất mô men tác dụng lên trục làm việc của hộp tốc
độ (pz hoặc mz).
- Xác định công suất, moomen tác dụng lên trục động cơ và xây
dựng đồ thị phụ tải tĩnh. Tiến hành tính chọn sơ bộ công suất
động cơ.
Bước 2: Tiến hành kiểm nghiệm động cơ đã chọn theo các tiêu điểm
sau:
- Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng.
- Kiểm nghiệm theo điều kiện quá tải.
- Kiểm nghiệm theo điều kiện mở máy.
• Đối với động cơ điện 1 chiều: đặc biệt là động cơ điện 1 chiều

1, Đặc tính tốc độ: n = f(p
2
)
Theo công suất về hệ số trượt ta có n = n
1
(1-3)
Trong đó S =

Khi không tải tổn hao trên roto PCu
2
rất nhỏ so với công suất
điện tử nên hệ số trượt S ≈ 0, động cơ điện quay gần tốc độ đồng bộ n ≈
n
1
khi tải tăng lên thì tổn haoPCu
2
cũng tăng lên nên tốc độ giảm xuống
1 ít, thường khi tải định mức hệ số trượt vào khoảng 1,5 → 5% đặc tính
n = f(p
2
) là 1 đường hơi dốc xuống.
Đặc tính momen: M = f(P
2
)
Theo đường M = f (s) thì momen thay đổi rất nhiều theo hệ số
trượt S, nhưng trong phạm vi 02S < Sm thì đường M = f(s) rất gần
giống đường thẳng trong phạm vi làm việc bình thường, do tốc độ thay
đổi ít, nên momen không tải hầu như không đổi và quan hệ giữa momen
đưa ra M
2

.100%
p
p p
η
=
−
∑
Trong đó Σp là tổn hao của máy.
9
Hệ số công suất cosφ = f(p
2
)
Vì máy điện không đồng bộ phải lấy công suất kích từ từ lưới vào
nên cosφ luôn luôn nhỏ hơn 1, lúc không tải cosφ rất thấp thường không
vượt quá 0,2, khi có tải do dòng điện I
2
tăng lên nên cosφ cũng tăng lên
và đạt trị số lớn nhất khi tải xấp xỉ định mức.
Năng lực quá tải:

max
dm
M
m
M
K
=
Khi động cơ làm việc bình thường M ≤ M
đm
Nhưng trong một thời gian ngắn máy có thể chịu tải lớn hơn (quá

1
10
Trong đó : Z = R
1
+ jX
1
là tổng trở của dây quấn stato
R
1
: là điện trở dây quấn stato
X
1
: là điện kháng tản của dây quấn stato, đặc trưng cho từ thông tản
stato
E
1
: là sức điện động pha stato do từ trường của từ trường quay sinh ra
có trị số là:
E
1
= 4,44 fW
1
Kđp
1

φ
m
W
1
, Kđp

Kđq
2

φ
m
E
2S
= 4,44 Sf
2
W
2
Kđq
2

φ
m
W
2
, Kđq
2
thứ tự là số vòng dây quấn, hệ số dây quấn của dây
quấn roto
Hệ số Kđq
2
< 1 nói lên sự giảm suất điện động của dây quấn do
quấn rải trên các rãnh và rút ngắn bước quấn.
Khi roto đứng yên S = 1, tần số f
2
= f suất điện động dây quấn roto
lúc không quay là: E

2
là điện cảm tản pha dây quấn roto, X
2
là điện kháng
tản roto lúc không quay.
Từ đó ta có tỷ số suất điện động pha stato và roto là:
11
1 1 1
2 2 2
W dq
W dq
c
E K
K
E K
= =
Phương trình sức từ động của động cơ không đồng bộ:
Khi động cơ làm việc, từ trường quay trong máy do đồng thời
dòng điện của cả hai dây quấn sinh ra. Dòng điện trong dây quấn stato
sinh ra từ trường quay của stato với tốc độ n
1
đối với stato, dòng điện
trong dây quấn roto sinh ra từ trường quay roto quay đối với roto tốc
độ:
2
2 1
60 60.f S f
n Sn
p p
= = =

I
= m
1
W
1
Kđq
1
0
0
I
Trong đó
0
0
I
là dòng điện stato lúc không tải.

0
1
I
,
0
2
I
là dòng điện stato, roto khi động cơ kéo tải
m
1
,m
2
là số pha dây quấn stato và roto
Các hệ số m

2 2
2
1 1 1
2
2 2 2
W
W
I I
I
m Kdq
K
m Kdq
= =
Ta có:
0 0 0
1 0 2
I I I
= +
0
2
I
: là dòng điện roto quy đổi về stato hệ số:
12
1 1 1
2 2 2
W
W
m Kdq
Ki
m Kdq

2
2
2
2
2
1 1 2
U
I
R
R X X
S
=
 
+ + +
 ÷
 
Từ đó ta có:
( )
2
1 2
2
2
2
1 1 2
3
3
PU R
M
R
W R X X

Momen trị số cực đại M
max
ứng với giá trị tới hạn Sth làm cho đạo
hàm

0
M
S
∂
=
∂

Sau khi đạo hàm ta tính được trị số Sth có momen là:
'
2 2 2
'
1 1 2 1 2 n
R R R
Sth
R X X X X X
= + =
+ +
Do R
1
có giá trị rất nhỏ so với X
1
và X’
2
nên ta có thể bỏ qua R
1

0
1 2 3
4
S
1
S
2
S
3
S
4
1
R
2
R
2
+R'p
R
2
+R''p
R
2
+R' 'p
U'
1
<U
1
U
1
M

Mdm
=
,
max
1,6÷2,5
M
Mdm
=
Mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc:
Sử dụng phương pháp mở máy trực tiếp: Đây là phương
pháp đơn giản nhất, chỉ việc đóng động cơ trực tiếp vào lưới điện
Khuyết điểm của phương pháp này là dòng điện mở máy lớn, làm tụt
điện áp lưới rất nhiều, nếu quán tính mở máy lớn, thời gian mở máy sẽ
rất lâu, có thể làm cháy cầu chì bảo vệ, do đó phương pháp này chỉ
được sử dụng khi công suất của nguồn lớn hơn rất nhiều so với công
suất của dây.
Phương pháp giảm điện áp stato khi mở máy
15
D
2
Khi mở máy ta giảm điện áp đặt vào động cơ, có thể giảm dòng điện mở
máy, khuyết điểm của phương pháp này là momen giảm xuống rất
nhiều, vì thế chỉ được sử dụng với các trường hợp không yêu cầu
momen mở máy lớn.
Ta có thể sử dụng các biện pháp giảm điện áp như sau:
Điện áp đặt vào động cơ qua cuộn kháng CK
Lúc mở máy, cầu dao D
1
đóng, cầu dao D
2

UUdc
Idc
KZn KZn
= =
Ta thấy khi dùng máy biến áp tự ngẫu dòng điện mở máy giảm đi K²
lần, so với dùng cuộn kháng chỉ giảm Kº đồng bộ lần
Phương pháp đổi nối sao - tam giác
Phương pháp này chỉ được sử dụng với những động cơ khi làm
việc bình thường, dây quấn stato đấu hình tam giác
Y
Z
A
B
C
X
Khi mở máy ta nối hình sao để điện áp đặt vào động cơ giảm đi
3
lần.
Sauk hi mở máy ta nối lại thành hình tam giác theo đúng quy định của
máy, trên hình vẽ để mở máy ta đóng cầu dao phía sao, mở máy xong ta
đóng cầu dao phía tam giác
Dòng điện khi nối tam giác:
1
3
n
U
Id
Z
∆ =
Dòng điện khi nối sao :

sóc hai cấp tốc độ kiểu A61-4/2; P
đm
= 7,5/10 kw; n
đm
= 1460/2890
vòng/phút.
- 2Đ, động cơ truyền động bơm dầu bôi trơn kiểu IT-21/4;
P
đm
= 0,26kw; n
đm
= 1400 vòng/phút.
- 3Đ, động cơ truyền động cơ cấu ăn dao là động cơ điện một chiều
kích từ độc lập mã hiệu CT-42; P
đm
= 1,6kw; U
đm
=220v; .n
đm
=1500
vòng/phút.
- MĐKĐ- máy điện khuếch đại từ trờng ra. Ngoài ra còn có một số
động cơ không đồng bộ truyền động các cơ cấu phụ khác (không thể hiện
trong sơ đồ nguyên lý).
7.3.2. Sơ đồ truyền động chính máy doa ngang 2620
a) Sơ đồ nguyên lý
Động cơ TĐ chính là động cơ KĐB rô to lồng sóc hai cấp tốc độ :
1460 v/ph khi dây quấn stato đấu tam giác và 2890 v/ph khi đấu sao kép ,
việc chuyển đổi tốc độ từ thấp đến cao tơng ứng với chuyển đổi từ đấu -
YY và ngợc lại đợc thực hiện bởi tay gạt cơ khí 2KH có liên quan đến thiết

20
Để chuẩn bị mạch hãm và kiểm tra tốc độ động cơ ở sơ đồ dùng rơ le
kiểm tra tốc độ RKT, khi máy đang làm việc ở chiều quay thuận tiếp điểm
RKT 1 kín sẵn rơ le 1RH có điện do đó trong quá trình hãm công tắc
tơ 2N có điện , đổi nối hai trong ba pha điện áp stato để thực hiện hãm ngợc
động cơ , khi tốc độ động cơ giảm nhỏ tiếp điểm RKT 1 mở , công tắc tơ
2N mất điện kết thúc quá trình hãm . Quá trình hãm động cơ ở chiều quay
ngợc xảy ra tơng tự chỉ khác là tiếp điểm RKT 2 sẽ điều khiển sự tác động
của công tắc tơ 2T.
* Thử động cơ TĐ chính :
Muốn điều chỉnh thử máy ấn nút TT hoặc TN 2T hoặc 2N có điện ,
ở chế độ này dây quấn động cơ luôn đợc đấu và có điện trở phụ trong
mạch stato.
7.2.3. Sơ đồ truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 ( tham
khảo)
a) Sơ đồ nguyên lý
Sơ đồ hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 nh hình7-3.
21
r
3
r
3
Hình 7-3. Sơ đồ hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620
Hệ thống truyền động ăn dao thực hiện theo hệ MĐKĐ-Đ có bộ
khuếch đại điện tử trung gian, thực hiện theo hệ kín với phản hồi âm tốc độ.
Tốc độ ăn dao đợc điều chỉnh trong phạm vi (2,2-1760) mm/ph. Di chuyển
nhanh đầu dao với tốc độ 3780mm/ph chỉ bằng phơng pháp điện khí. Tốc độ
ăn dao đợc thay đổi bằng cách chuyển đổi sức điện động của khuếch đại máy
điện khi từ thông động cơ là định mức, còn di chuyển nhanh đầu dao đợc
thực hiện bằng giảm nhỏ từ thông động cơ khi sức điện động của MĐKĐ là

= U
R1
- U
M1
(7-2)
Trong đó: U
R1
- Điện áp đầu ra tầng 1, là điện áp rơi trên điện trở R8,
R9.
U
M1
Điện áp phản hồi mềm tỷ lệ với đạo hàm dòng điện mạch ngang,
đợc lấy trên 2 cuộn thứ cấp 1BO-2 và 1BO-3; Cuộn sơ cấp 1BO-1 mắc nối
tiếp trong mạch ngang của MĐKĐ.
b) Nguyên lý làm việc
Khi điện áp chủ đạo bằng không, do sơ đồ bộ khuếch đại nối theo sơ
đồ cân bằng nên dòng điện Anôt 2 nửa đèn 1ĐT là nh nhau (I
AP
=I
AT
), điện áp
rơi trên R
8
và R
9
là bằng nhau, nh vậy điện áp ra tầng 1 là bằng không.
22
U
R1
=( I

>
R
9
, điện áp ra của tầng 1 có cực tính làm cho đèn 3ĐT thông mạnh hơn 2ĐT
tứ là I
A3
> I
A2
hay I
2CK
> I
1CK
và sức tự động F

có dấu tơng ứng với chiều quay
thuận của động cơ. Tốc độ động cơ lớn hay bé là tùy thuộc vào điện áp chủ
đạo. Tơng tự ta có thể xét khi U
CĐ
< 0 (tiếp điểm RN kín)
Khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt: Lợi dụng tính chất của MĐKĐ
là khi có dòng điện phản ứng, điện áp ra của nó sẽ giảm do tác dụng của
phản ứng phần ứng. Tác dụng của cuộn bù là bù lại phản ứng phần ứng.
Mạch phản hồi âm dòng điện có ngắt gồm có cuộn bù, cầu chỉnh lu 1V và
biến trở 2BT. Khi dòng điện phần ứng còn nhỏ và nhỏ hơn dòng điện ngắt (I
< I
ng
), sụt áp trên cuộn bù nhỏ hơn điện áp trên biến trở 2BT (U
0
): Cầu chỉnh
lu 1V không thông và dòng điện cuộn bù hoàn toàn tơng ứng với dòng điện

- I
1V
(7-6)
Mức độ bù giảm đi và kết quả điện áp ra của MĐKĐ giảm nhanh khi
dòng điện phần ứng tăng. Nh vậy dòng điện phần ứng đợc hạn chế.
Trong trờng hợp này, sức từ động của MĐKĐ là:
F


= F
12
+ F
b
- F
d
= F
12
+ (I

- I
1V
) .W
b
- I

.W
b
=F
12
-I

b
). Nh vậy có thể coi sức từ động tổng của MĐKĐ
đợc sinh ra bởi 2 cuộn 1CK-2CK là F
12
và cuộn bù (I
1v
.W
b
) với sức từ động
(I
1v
.W
b
) ngợc chiều sức từ động F
12
.
23
Phần 3
Thiết lập sơ đồ mạch điện, mô hình thực
24
Sơ đồ mạch điện khống chế động cơ không đồng bộ 3
pha rô to lồng sóc 2 cấp tốc độ có đảo chiều quay và hãm
động năng khi dừng
1.Sơ đồ mạch động lực
Rn
Rn
CC1
CC2
D
BA