đề tài:
Thiết kế hệ thống truyền động chính của máy bào giờng có các số liệu ban
đầu nh sau:
- Tốc độ hành trình thuận ( tốc độ cắt ):
v
thuận
= 35 m/phút
- Tốc độ hành trình ngợc
v
nghịch
=70 m/phút
- Khối lợng bàn máy và chi tiết gia công :
m
b
= 1000 kg.
m
ct
= 1000 kg.
- Bán kính qui đổi lực cắt : = 0,024.
- Hiệu suất định mức của cơ cấu : = 0,81.
- Chiều dài hành trình bàn : L
b
=3 m
- Lực cắt F
z
= 30kN .
- hệ số ma sát = 0.081
Lời nói đầu
3
Chơng I:Đặc điểm công nghệ và yêu cầu truyền động
5

2.Chọn tụ chuyển mạch 27
3.Chọn cuộn kháng san bằng
27
III.Tính chọn bộ chỉnh lu 28
Chơng IV: Tổng hợp hệ điều khiển
29
I. Sơ đồ cấu trúc của mạch vòng dòng điện. 31
II. Sơ đồ cấu trúc mạch vòng tốc độ 32
III.Tính các tham số cần dùng trong quá trình tổng hợp 33
IV.Tổng hợp các mạch vòng điều chỉnh. 34
1.Tổng hợp mạch vòng dòng điện
34
2. Tổng hợp mạch vòng tốc độ 35
Chơng V:Thiết kế mạch điều khiển
36
I. nguyên lý điều khiển 36
II. Thiết kế mạch điều khiển chỉnh lu. 37
III. Thiết kế mạch điều khiển nghịch lu. 39
IV.Mạch biến đổi U/f 44
V. Các mạch bảo vệ 44
1. Mạch hạn chế dòng 44
2. Mạch hạn chế gia tốc và giảm tốc
45
2
Lời nói đầu.
Ngày nay máy cắt gọt kim loại đặc trng cho các ngành cơ khí chế tạo máy, gia
công kim loại có một vai trò rất to lớn trong lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế
quốc dân, cơ khí hoá có liên quan chặt chẽ đến điện khí hoá và tự động hoá. Dới
tác động của khoa học kỹ thuật hiện đại đối với các loại máy móc nói chung, đối
với máy cắt gọt kim loại nói riêng ngày càng đợc cho phép đơn giản về kết cấu cơ

kg).
-Theo độ chính xác gia công, có thể chia thành máy có độ chính xác bình th-
ờng, cao và rất cao.
Việc tăng năng suất máy và giảm giá thành thiết bị của máy là hai yêu cầu
chủ yếu đối với hệ thống chuyền động điện và tự động hoá nhng chúng luôn mâu
thuẫn nhau. Một bên đòi hỏi sử dụng các hệ thống phức tạp, một bên lại yêu cầu
hạn chế số lợng thiết bị chung trên máy và số thiết bị cao cấp. Vậy việc lựa chọn
một hệ thống truyền động điện và tự động hoá cho thích hợp là một bài toán khó.
3
Nội dung của đồ án chia làm 5 chơng, cụ thể nh sau:
Chơng I: đặc điểm công nghệ và yêu cầu truyền động. Nội dung cơ bản
của chơng này đề cập tới những nét cơ bản nhất của công nghệ truyền động bàn
máy bào giờng và có sự khảo sát kỹ đặc tính phụ tải. Tất cả những thiết kế sau này
đểu bám sát những đặc điểm này.
Chơng II: Phân tích lựa chọn phơng án truyền động. Nội dung của chơng
này trình bày các phơng án truyền động ,đa ra các phơng án khả thi rồi cuối cùng
có so sánh giữa các phơng án khả thi đề chọn ra phơng án phù hợp nhất. Tất cả đều
có sự phân tích cụ thể khi quyết định chọn phơng án tốt nhất.
Chơng III: Tính chọn thiết bị mạch lực. Nội dung cơ bản của chơng này sẽ
trình bày cách chọn công suất động cơ truyền động,van bán dẫn ,tụ
Chơng IV: Tổng hợp hệ thống. Nội dung của chơng này sẽ đi tổng hợp cấu
trúc cũng nh các tham số của các bộ điều chỉnh theo luật điều chỉnh đã chọn.
Chơng V: Thiết kế mạch điều khiển. Nêu lên nguyên lý điều chỉnh và thiết kế
sơ bộ các mạch điều khiển các bộ biến đổi.

Sinh viên thực hiện
Đỗ Quang Tùng
4
Chơng I
Đặc điểm công nghệ và yêu cầu

.Dao cắt đợc kẹp chặt trên bàn dao đứng .Bàn dao đơch kẹp chặt trên xà ngang cố
định khi gia công. Trong quá trình làm việc ,bàn máy di chuyển qua lại theo các
chu kỳ lặp đi lặp lại ,mỗi chu kỳ gồm hai hành trình thuận và ngợc .ở hành trình
thuận ,thực hiện gia công chi tiết ,nên gọi là hành trình cắt gọt .ở hành trình ngợc
bàn máy chạy về vị trí ban đầu ,không cắt gọt ,nên gọi là hành trình không tải .Cứ
sau khi kết thúc hành trình ngợc thì bàn dao lại chuyển theo chiều ngang một
khoảng gọi là lợng ăn dao s (mm/hành trình kép).Chuyển động tịnh tiến qua lại của
bàn máy gọi là chuyển động chính .Dịch chuyển của bàn dao sau mỗi một hành
trình kép là chuyển động ăn dao .Chuyển động phụ là di chuyển nhanh của xà ,bàn
dao ,nâng đầu dao trong hành trình không tải .

Hình 1. Đồ thị tốc độ của bàn máy
Đồ thị tốc đọ của bàn máy đợc vẽ trên hình 1.Trong thực tế còn có nhiều
dạng đơn giản hoặc phức tạp hơn .Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận
và đợc tăng tốc độ đến tốc độ V
0
=5 ữ15 m/ph (tốc độ vào dao )trong khoảng thời
gian t
1
.Sau khi chạy ổn định với tốc độ V
0
trong khoảng thời gian t
2
thì dao cắt vào
chi tiết (dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp để tránh sứt dao hoặc chi tiết ).Bàn máy
5
tiếp tục chạy ổn định với tốc độ V
0
cho đến hết thời gian t
3

trình thuận V
ng
=k.V
th
(thờng k=2ữ3).
Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thời
gian
ngthck
ttT
n
+
==
11
(1-1)
trong đó :
T
ck
thời gian của một chu kỳ làm việc của bàn máy ,[s]
t
th
thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình thuận [s]
t
ng
- thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình ngợc [s]
Giả sử gia tốc của bàn máy lúc tăng và giảm tốc độ là không đổi thì :
2/

th
thhthg
th

V
th
,V
ng
ở hành trình thuận và ngợc.
L
g.th
,L
t.th
chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc (gia tốc )và quá
trình giảm tốc (hãm ) ở hành trình thuận
L
g.ng
,L
t.ng
chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc (gia tốc )và quá
trình giảm tốc (hãm ) ở hành trình ngợc
V
th
,V
ng
tốc độ hành trình thuận ,ngợc của bàn máy
Thay các t
th
(1-2) và t
ng
(1-2) vào (1-1) ta nhận đợc :
dc
ng
dcngth

ng
V
V
k =
-tỉ số giữa tốc độ hành trình thuận và hành trình ngợc
t
đc
thời gian đảo chiều của máy
Từ (1-4) ta thấy khi đã chọn tốc độ cắt V
th
thì năng suất của máy phụ thuộc
vào hệ số k và thời gian đảo chiều t
đc
.Khi tăng K thì năng suất của máy tăng nhng
khi k >3 thì năng suất của máy tăng không đáng kể vì lúc đó thời gian đảo chiều
lại tăng .Nếu chiều dài bàn L>3m thì t
đc
ít ảnh hởng đến năng suất mà chủ yếu là
k .Khi L
b
bé nhất là khi tốc độ thuận lớn V
th
=(75ữ120)m/ph thì t
đc
ảnh huởng nhiều
6
đến năng suất.Vì vậy khi thiết kế máy bào giờng phải làm giảm thời gian quá trình
quá độ .
Một trong những biện pháp đó là xác định tỉ số truyền tối u của cơ cấu truyền
động của động cơ đến trục làm việc,đảm bảo máy khởi động với gia tốc cao nhất.

Jm
Việc lựa chọn tỷ số truyền tối u ở máy bào giờng là khá quan trọng .Thời gian quá
trình quá độ phụ thuộc vào mômen quán tính của máy.Mômen quán tính của máy
tỷ lệ với chiều dài của máy.
Tuy nhiên thời gian quá trình quá độ không thể giảm nhỏ quá đợc vì bị hạn
chế bởi:
-Lực động phát sinh trong hệ thống
-Thời gian quá trình quá độ phải đủ lớn để di chuyển đầu dao.
II.Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động máy bào gi ờng
1.Truyền động chính.
- Phạm vi điều chỉnh tốc độ truyền động chính là tỉ số giữa tốc độ lớn nhất và
thấp nhất của bàn máy.
D =
thmin
ngmax
min
max
V
V
V
V
=

Trong đó :
V
ngmax
tốc độ lớn nhất của bàn máy trong hành trình ngợc
V
thmin
- tốc độ nhỏ nhất của bàn máy trong hành trình thuận

1
1
min
max


==
z
z
D



trong đó z là số cấp tốc độ của máy
đối với yêu cầu của đề thì ta có
41.1=

-Hệ thống truyền động là hệ truyền động có đảo chiều quay và làm việc ở chế
độ ngắn hạn lặp lại .
7
-Do máy bào giờng chỉ có nhiệm vụ gia công thô bề mặt chi tiết ,không cần
độ bóng ,nhẵn nên độ chính xác yêu cầu không cao

% < 5% Thờng chọn

%=2%.
-Độ ổn định tốc độ: Tốc độ cần đợc ổn định trong trờng hợp gia công chi tiết
,tức là khi dao cắt cắt vào chi tiết để tránh làm sứt mẻ chi tiết hoặc dao cắt.
-Quá trình quá độ khởi động , hãm yêu cầu xảy ra êm,tránh va chạm trong bộ
truyền với tác động cực đại.

động cơ nh sau:

s.X
s
'R
R
'R.U.3
M
2
m.n
2
2
11
2
2
1f








+






càng thấp (s càng lớn), nhất là trong trờng hợp điều chỉnh sâu tốc độ, thì tổn hao
công suất trợt càng lớn.
Do có nhiều hạn chế nh trên nên vấn đề điều chỉnh điện áp stato để điều khiển
tốc độ động cơ chỉ đợc ứng dụng hạn hẹp. Hiện nay, nó thờng ứng dụng làm bộ
khởi động mềm (softstart) với mục đích thay thế các bộ khởi động có cấp dùng
rơ-le, công-tắc-tơ cho các động cơ công suất lớn và rất lớn so với lới tiêu thụ chung.
Trong phạm vi này nó cho phép tạo ra các đờng đặc tính khởi động êm, tránh việc
gây sụt áp lới, làm ảnh hởng đến các tải khác khi các động cơ công suất lớn khởi
động. Trong ứng dụng vào điểu chỉnh nó chỉ phù hợp với hệ truyền động với các
phụ tải có mô-men là hàm tăng theo tốc độ (nh quạt gió, bơm ly tâm).
Lý thuyết chứng minh là đối với hệ truyền động có mô-men tải không đổi
(M
c
=const) thì tổn thất sẽ rất lớn khi điều chỉnh. Vì vậy, việc xem xét phơng án
truyền động dùng phơng pháp điều chỉnh điện áp stato đối với hệ truyền động bàn
máy bào giờng là không có ý nghĩa; điều đó có nghĩa là phơng án dùng điều chỉnh
điện áp bị loại bỏ trong đồ án này.
2. Hệ điều chỉnh công suất trợt động cơ
a. Nguyên lý điều chỉnh:
Theo kết quả nghiên cứu máy điện không đồng bộ thì công suất điện lấy ra từ
mạch roto, đợc gọi là công suất trợt, tỷ lệ với độ trợt s. Theo cách tính tổn thất khi
điều chỉnh thì công suất này bằng:

sPsMMP
dtccs
).(
11
===

(2-6)


đến khoảng 140
o
, điều
chỉnh góc điều khiển trong khoảng này ta sẽ điều chỉnh đợc sức điện động chỉnh
lu trong mạch roto; tức là điều chỉnh đợc tốc độ không tải lý tởng của động cơ. Đặc
tính cơ điều chỉnh của hệ nối tầng van điện đợc dựng qua việc thay đổi góc điều
khiển của nghịch lu đợc dựng nh hình vẽ; trong đó do ảnh hởng của điện trở
stato, điện trở mạch một chiều và điện kháng tản của máy biến áp (MBA) cũng nh
sụt áp do chuyển mạch của nghịch lu và chỉnh lu nên các đặc tính có độ cứng và
mô-men tới hạn nhỏ hơn độ cứng và mô-men tới hạn của đặc tính tự nhiên.
b. Đánh giá và phạm vi ứng dụng:
+ Nh đã phân tích ở trên việc sử dụng sơ đồ nối cấp chỉ có ý nghĩa trong hệ
truyền động với công suất lớn (thờng cỡ trên 400kW), vì khi đó công suất trợt đa về
mới là đáng kể và việc đầu t cho các bộ biến đổi mới thoả đáng, không lãng phí.
+ Việc tái sử dụng công suất trợt rõ ràng làm tăng hiệu suất của hệ thống lên;
việc điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh lợng công suất đa về có thể đạt đợc
những chỉ tiêu điều chỉnh tốt nh êm,dải điều chỉnh khá rộng; tuy có hạn chế là mô-
men tới hạn có suy giảm so với tự nhiên, mô-men của động cơ bị giảm khi tốc độ
thấp.
+ Một vấn đề nữa là đối với các hệ thống công suất lớn vấn đề quan trọng là khởi
động động cơ, thờng dùng điện trở phụ kiểu chất lỏng để khởi động động cơ đến
vùng tốc độ làm việc sau đó mới chuyển sang chế độ điều chỉnh công suất trợt. Vì
vậy mà việc sử dụng hệ thống này chỉ phù hợp với các hệ truyền động có số lần
khởi động, dừng máy và đảo chiều ít hoặc tốt nhất là không có đảo chiều.
Từ những đánh giá trên, đối chiếu với đặc điểm của hệ truyền động bàn máy bào
giờng nêu ở chơng đầu cùng với kết quả tính công suất động cơ ở chơng ba ta loại
bỏ việc sử dụng phơng án này cho hệ truyền động của ta. Cụ thể là có hai lý do cơ
bản sau:
+ Hệ truyền động của ta làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, có đảo chiêu quay

th
,
là tuyến tính thì khi điều chỉnh điện trở roto ta có thể viết:
2
rd
0
rd
2
th
th00
R
R
.ss
R
R
s
s
s
s
===
(2-8)
Trong đó: s
0
_ là độ trợt tới hạn khi điện trở roto là R
2
(tức điện trở tự nhiên ở
mạch roto); còn s _ là độ trợt khi điện trở roto là R
rd
=R
2

M
rd
mn
f


=
++
=
(2-9)
Nh vậy, khi thay đổi điện trở roto, nếu giữ dòng roto I
2
không đổi thì mo-men
không đổi và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Vì vậy, phơng pháp điều chỉnh
tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở roto rất thích hợp với hệ truyền động có
mô-men tải không đổi (x=0). Thực tế, việc thay đổi điện trở roto dùng cấp điện trở
ngày nay ít dùng, vì vừa có hiệu suất thấp, độ trơn điều chỉnh kém, đặc tính điều
chỉnh lại dốc. Vì thế điều chỉnh xung điện trở roto dùng van bán dẫn với các mạch
vòng điều chỉnh sẽ tạo đợc đặc tính điều chỉnh cứng và đủ rộng; mặt khác lại dễ tự
động hoá việc điều chỉnh.
Nguyên lý cơ bản của bộ điều chỉnh xung điện trở roto nh sau:
~
12
R
td
t

M
H 2.2: Sơ đồ nguyên lý, hoạt động và các đặc tính điều
chỉnh bằng ph ơng pháp xung điện trở roto.

Điện trở tơng đơng R
td
trong mạch một chiều đợc tính quy đổi về mạch xoay
chiều ba pha ở roto theo nguyên tắc bảo toàn công suất. Kết quả tính quy đổi đợc:
2
R
.R.
2
1
R
0
tdf
==
(2-12)
Nh vậy, điều chỉnh chu kỳ đóng ngắt của S ta thay đổi đợc và từ đó thay đổi đ-
ợc R
f
. Cho =0 ữ 1, ta dựng đợc họ các đặc tính cơ tơng ứng quét gần nh mặt phẳng
giới hạn bởi đặc tính tự nhiên và đặc tính cơ có điện trở phụ R
f
=R
0
/2.
b/ Đánh giá và phạm vi ứng dụng:
Có thể nói việc sử dụng phơng pháp xung điện trở roto trong điều chỉnh truyền
động, về mặt lý thuyết, là một phơng pháp đơn giản nhất, dễ thực hiện và vận hành;
mạch điều chỉnh cũng rất đơn giản là gồm hai mạch vòng điều chỉnh (tốc độ và
dòng điện).
+ Phơng pháp này nh đã phân tích ở trên cũng rất phù hợp với phụ tải có mô-men
không đổi nh bàn máy bào giờng. Cụ thể là nó cho phép điều chỉnh để động cơ có

1

=
điều đó có nghĩa là thay
đổi tần số sẽ làm tốc độ từ trờng quay và do đó dẫn đến tốc độ động cơ thay đổi.
Dạng đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi tần số đợc trình bày dới hình vẽ sau:
+ Từ đặc tính cơ ta thấy khi tần số tăng ( f>f
đm
), thì mô-men tới hạn lại giảm (với
điện áp giữ không đổi), cụ thể là:
2
1
th
f
1
M
+ Trong trờng hợp tần số giảm, nếu giữ
nguyên điện áp thì dòng điện động cơ tăng
(do f giảm X=2fL cũng giảm I
tăng), gây ảnh hởng xấu đến các chỉ tiêu
của động cơ. Vì vậy để bảo đảm một số chỉ
tiêu mà không làm động cơ bị quá dòng cần
phải điều chỉnh cả điện áp động cơ, cụ thể
là giảm điện áp cùng với việc giảm tần số
theo quy luật nhất định.
b. Đánh giá và phạm vi ứng dụng
+ Từ đặc tính cơ của động cơ khi điều
chỉnh nguồn ta có nhận xét là: Nếu đảm bảo đợc luật điều chỉnh điện áp - tần số thì
ta có mọi đờng đặc tính cơ mong muốn khi giảm tần số. Nghĩa là phơng pháp điều
chỉnh tần số nguồn cung cấp kết hợp với việc điều chỉnh điện áp stato mở ra khả

Nh đã biết phơng pháp điều chỉnh điện trở roto thực chất là phơng pháp điều
chỉnh công suất trợt, nhng ở đây công suất mạch roto không đợc đa tái sinh về
nguồn hoặc sử dụng hữu ích mà lại bị tiêu tốn vô ích trên điện trở roto. Vì vậy ph-
ơng pháp này thực tế cho hiệu suất điều chỉnh thấp (chỉ đạt cỡ 10%); dải điều chỉnh
D =1 ữ 10; đặc biệt hiệu suất điều chỉnh lại tỷ lệ nghịch với vùng điều chỉnh. Còn
phơng pháp điều chỉnh tần số có khả năng giữ cho tổn thất công suất là hằng nên
tổn thất điều chỉnh nói chung là thấp nhất trong các phơng pháp áp dụng cho hệ
truyền động xoay chiều.
Cả hai phơng pháp đều cho phép có đợc momen khởi động lớn, đều có khả năng
khởi động với momen bằng momen tới hạn làm việc nhịp nhàng ở hai góc phần t (I
& IV); tức là có khả năng đảo chiều và hãm tái sinh. Nhng với phơng pháp dùng
biến tần ta có thể điều khiển việc đảo chiều kết hợp với việc điều chỉnh xung mở
các van bán dẫn trong bộ biến đổi nên khả năng tự động hoá điều chỉnh cao hơn.
3. Về tính kinh tế của phơng pháp truyền động
Phơng án dùng bộ biến tần để điều chỉnh động cơ roto lồng sóc thực tế là phơng
án truyền động kinh tế. Mặc dù giá thành các bộ biến đổi tần số có đắt hơn so với
giá đầu t cho bộ điều chỉnh xung; nhng bù lạ động cơ kéo tải lại dùng động cơ roto
lồng sóc với tín đơn giản về kết cấu, vận hành tin cậy giá thành hạ hơn so với động
cơ roto dây quấn sử dụng với bộ điều chỉnh xung. Với môi trờng làm việc nặng nề
của động cơ truyền động bàn máy bào giờng thì việc xem xét khả năng sử dụng
động cơ roto lồng sóc là hợp lý.
4. Về lĩnh vực ứng dụng, tính tin cậy trong vận hành
Do khả năng điều chỉnh tần số đa đến khả năng có mọi đặc tính cơ mong muốn
nên thực tế phơng pháp điều chỉnh tần số có thể áp dụng cho mọi yêu cầu truyền
động. Điều đó có nghĩa là việc sử dụng nó cho truyền động máy bào giờng là điều
hiển nhiên.
Xét về mặt lý thuyết thì phơng pháp điều chỉnh xung điện trở dùng ít thiết bị
hơn trong bộ biến đổi nên có tính tin cậy hơn. Nhng thực tế các van sử dụng phải
làm việc với tần số đóng mở lớn, lại chịu dòng roto thực tế không bằng phẳng nên
luôn làm việc ở chế độ quá độ do vậy mà khả năng hỏng là tăng lên độ an toàn

cho BBĐ là nguồn sức điện động với nội trở nhỏ. Các bộ nghịch lu điện áp a dùng
tranzito thay vì tiristor vì lý do tổn hao chuyển mạch bé và có khả năng điều khiển
khoá van mà không cần bất cứ thiết bị chuyển mạch phụ trợ nào. Hiện nay với ph-
ơng pháp PWM (biến điệu độ rộng xung) áp dụng cho các bộ nghịch lu điện áp,
cho phép các dạng sóng gần sin hơn và vì vậy nâng cao đợc chất lợng điều chỉnh.
Những đặc điểm đó đa đến khả năng ứng dụng bộ biến tần nguồn áp trong truyền
động yêu cầu cao về độ chính xác điều chỉnh, chiếm u thế trong truyền động công
suất nhỏ và truyền động nhiều động cơ hoạt động chính xác và đồng bộ.
+ Biến tần gián tiếp nguồn dòng: Trong TH này, nguồn cung cấp là nguồn dòng
- tức là dòng một chiều vào bộ nghịch lu không phụ thuộc vào tổng trở tải. Điều
này dẫn đến dạng sóng của dòng điện các pha sau bộ nghịch lu có dạng chữ nhật
nếu bỏ qua giai đoạn chuyển mạch, điện áp ra có dạng sin nhng mang các đỉnh
nhọn ở thời điểm chuyển mạch. Khác với bộ nghịch lu nguồn áp, ở bộ nghịch lu
dòng liên lạc điện áp một chiều phải qua cuộn dây. Cuộn dây liên lạc một chiều
ngăn các biến thiên đột ngột của dòng điện nên truyền động này rất thích hợp đối
với những nơi cần tránh biến thiên đột ngột của mô-men trên trục động cơ. Hơn
nữa, ở bộ nghịch lu nguồn dòng khi ngắn mạch đầu cực động cơ không gây h hỏng
nghịch lu vì dòng điện luôn có xu hớng giữ không đổi. Một điểm quan trọng là ở
biến tần nguồn dòng ta có thể thực hiện hãm tái sinh động cơ chỉ với mạch lực đơn
giản. Bộ biến tần nguồn dòng làm tăng đợc công suất đơn vị động cơ nên thích hợp
cho truyền động có đảo chiều, công suất động cơ truyền động lớn.
Từ những đặc điểm đặc trng của mỗi loại biến tần, tới yêu cầu truyền động chính
máy bào giờng ta chọn bộ biến đổi là bộ biến tần nguồn dòng, vì những lý do sau:
- Biến tần nguồn dòng thích ứng tốt với truyền động có mômen biến thiên đột
ngột nh trờng hợp bàn máy bào giờng lúc khởi động và thờng xuyên làm việc ngắn
hạn.
- So với biến tần nguồn áp, ở biến tần nguồn dòng dùng các tiristor thông thờng
với các chuyển mạch đơn giản chỉ có tụ điện.
- Ngắn mạch tức thời đầu ra không gây ảnh hởng gì nhờ cuộn dây liên lạc ngăn
cản tất cả các đột biến dòng điện, không có hiện tợng truyền trực tiếp dao động của

1
để giữ cho từ thông của máy điện không
đổi.
Từ kết quả thu đợc từ lý thuyết ta có đợc quan hệ giữa dòng stato và từ thông
rôto:
2
sr
m
rdm
s
).T(1
L
I +

=

trong đó: T
r

=L
r

/R
r
.
Biểu thức trên có nghĩa là nếu muốn giữ từ thông không đổi
r
=
r dm
=const, thì

nh khụng ph thuc vo tn s,nu t s R
s
/f
s
nh.Khi tn s gim,t thụng khe
h s gim do st ỏp trờn in tr stato ng vi dũng in nh mc khụng i
mi tn s,kt qu l mụmen ti hn ca ng c s gim, c bit s gim
nhanh vựng tn s thp.
trng thỏi hóm, ng c lm vic nh mt mỏy phỏt,chiu dũng in stato
ngc li so vi trng thỏi ng c.Do vy,s E
s
tng lờn,lm cho t thụng khe
h tng so vi trng thỏi ng c.Nu coi mch t khụng bóo ho,mụmen ng
c trng thỏi hóm s ln, c bit l vựng tn s trung bỡnh.
T thụng ch c duy trỡ l hng s khi st ỏp trờn dõy qun stato nh cú th
b qua.Trong thc t, in tr stato khụng th b qua nờn st ỏp trờn in tr
stato ng vi dũng in nh mc s khụng i khi gim tn s,trong khi st ỏp
17
trờn in khỏng gim theo tn s.Do vy,st ỏp trờn in tr s chim t l ln
tn s nh,s nh hng ln n t thụng khe h,do vy U/f c tng lờn
vựng tn s thp bự li st ỏp trờn in tr stato.
1.3: iu chnh t thụng khe h khụng i bng cỏch iu chnh dũng iờn-
tn s trt.
Mụmen ng c c to ra bi t thụng khe h v dũng in stato nờn iu
khin trc tip dũng in stato s nhn c c tớnh ng hc cao hn phng
phỏp iu khin in ỏp stato.Mt khỏc,vi b bin tn ngun dũng cú iu
khin,d dng hn ch c dũng in v thc hin bo v ngn mch,do vy
s thit k c mch nghch lu cú kinh t cao.
T thụng khe h t l vi dũng in t hoỏ khi mch t khụng bóo ho.Do vy,
t thụng khe h khụng i thỡ dũng t hoỏ phi gi khụng i.Khi t thụng

Id
Ud
Is
I. Tính chọn động cơ truyền động.
1.1. Phụ tải truyền động chính.
Phụ tải truyền động chính đợc xác định bởi lực kéo tổng. Nó là 2 thành lực
cắt và lực ma sát:
F
K
= F
Z
+ F
ms
F
Z
: lực cắt ,[N]
F
ms
: lực ma sát, [N]
a. Chế độ làm việc hành trình thuận .
F
ms
=
[ ]
).(
ctby
mmgF
++
à
à

=F
z
= 0
Do đó F
Kng
=F
ms
= 0,081.9,8.( 10 00 + 1000 ) = 1587,6 N
19
1.2. Tính chọn động cơ.
Đặc điểm của truyền động máy bào giờng là đảo chiều với tần số lớn .mômen
khởi động ,hãm lớn ,quá trình quá độ chiếm tỷ lệ đáng kể trong chu kỳ làm việc
.Do đó khi chọn công suất động cơ truyền động chính máy bào giờng cần xét cả
phụ tải tĩnh lẫn phụ tải động .
Công suất đầu trục động cơ khi cắt:(công suất động cơ trong hành trình thuận)
4,23
81,0.1000.60
35.32560
.1000.60
.
===

thth
th
VF
P
(kw)
Trong đó V
th
=35m/ph là tốc độ hành trình thuận

không tải
=0,07
I
1.đm
=67 A ; I
1.không tải
=40A ; r
1
=0,141 ; x
1
=0,214 ; I
rđm
=47.6A
r
r
=0,24 ; x
r
=0,20 ; J=1,32 kgm
2
; G=470 kg ; k
r
=k
e
2
=0,19.10
4
.
5,3=
dm
th

M
dm
dm
dm
3.379
705
28.9550
.9550
===
M
kđ
=3.1M
đm
=1175.83Nm
Do khi bắt đầu làm việc bàn máy chỉ có lực cản là lực ma sát
F
ms
=.g(m
b
+m
ct
)=0.081x9.8x2000 = 1587.6N
20
=>Mômen cản tĩnh trên trục động cơ :

Nm
F
M
ms
c


Nm
F
M
z
c
58.321
81,0
008,0.6,32559
.
max
===


Vậy động cơ đã chọn thoả mãn điều kiện quá tải mô-men.
c.Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng:
c1.Tính toán thời gian quá trình chuyển động của máy
Đồ thị tốc độ tối u của máy bào giờng:Thời gian các khoảng t1, t4, t6, t9, t10, t12 đợc xác định bằng công thức:
)12(



=
McMqd
j
t
Các khoảng thời gian t2, t3 ,t7, t8 đợc xác định theo kinh nghiệm vận hành.

=

srad
n
Để có

= 0,024 ta có thể chọn hộp số có tỷ số truyền i= 0,024/ 0,008 = 3
Mô men phụ tải của động cơ khi đã quy đổi về trục của động cơ:
)(320
73
10.4,23
3
Nm
P
M
th
th
c
===

Tốc độ vào dao chọn Vo =5 (m/p) =5/60 =0,083 (m/s)
Do đó :
0

= 10,41 (rad/s)
Mômen phụ tải động cơ khi không cắt ( hành trình ngợc):
=
ng

Vng /

2
Mômen quán tính của hệ thống:
J = J
m
+ J
d
= 0,128 + 1.32= 1.448 (kg.m
2
)
Từ đồ thị tốc độ ta xác định các khoảng thời gian
)039,1
6,32183,1175
8,9).42,1073.(448,1
)(
.1,3
)(128,0
81.0
008,0.6,1587
83,1175
8,9.42,10.448,1
)(3.379
60
705 2
10.28
04
01
3
s
MM
j


Trong khoảng thời gian t
6
momen quá độ của động cơ đã đảo chiều:
)(124,0
68,1583,1175
8,9).43,100.(448,1
)(
)(593,0
6,32183,1175
8,9).7342,10(448,1
)(
1,3
0
9
06
s
M
J
t
s
MM
J
t
qd
th
cdm
=



621,0
60
5
.
2
124,0128,0
593,0.
60.2
535
039,1.
60.2
535
2,0.
60
5
.4
222
4.
0
91
6
0
4
0
20
=
+
+
+
+

60.94,0
)(94,005,23
05,2738,1.
60.2
70
786,1.
60.2
70
22
.
)(738,1
68,1583,1175
8,9.146.448,1
)(786,1
68,1583,1175
8,9.146.448,1
11
1010
12
10
st
mLLL
mL
t
V
t
V
tVL
st
st

ck
th
t
t

c2.tính mômen trong các giai đoạn làm việc của động cơ :
Trong các khoảng t1,t4,t6,t9,t10,t12 dòng điện động cơ có giá trị bằng dòng quá
độ
I
qđ
= 6.I
đm
=6.67=402 A
Ta có
n
p
f
60
22


==
trong đó f=50 Hz ;n=705 v/ph
số đôi cực p=4

2
2
2
,
2

= M
dm= 379,3 (Nm)
M
nguoc
= P
dm
/
nguoc
= 23400/148 =158.1(Nm)
23
M
đt
=
( )
nguocnguocthuan
thuan
ck
tMtM
T

1
22
+
=312(Nm)
Từ kết quả tính toán trên ta có : M
dong_co
>M

II
Trong đó k
f
là hệ số hạn chế dòng qua Thyristor theo tần số, nó thay đổi
k
f
=0,85 ữ 0,98 khi f=5Hz ữ 50 Hz. Vì ta chỉ điều chỉnh tần số theo chiều giảm
để điều chỉnh tốc độ nâng nên f
max
=50 Hz. Vậy :
AII
DT
3.26
6
.9,0.
98,0
67
.
3
1
=






==

Vậy ta cần chọn van có

ba
=1.
K
u
=1,3 ữ 1,4. Ta chọn K
u
=1,4 để an toàn bảo đảm chuyển mạch chắc
chắn. U
f+
_ là điện áp pha động cơ của động cơ khi f
max
=50Hz (U
f
=220V).
Do đó:
VU
v
1239220.6).13,1( =+=
Vậy ta chọn van có
kV
U
U
thucv
ng
6,1
7,0
1239
7,0
.
max.

(V)
U
(V)
I
r
(A) I
th
(A) T
cp
(
0
C)
25