ĐỀ CƯƠNG SƠ BỘ
Đồ án môn học : trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung
Tên đề tài :
“ Nghiên cứu khái quát về cán nóng liên tục. Thiết kế chương trình điều khiển
đồng bộ hóa tốc độ, mômen cho các động cơ trong dây chuyền”.
Chương 1. Tổng quan công nghệ cán nóng liên tục
1.1. Khái niệm chung
1.2. Cấu tạo chung
1.3. Các thông số và điều kiện cán
Chương 2. Công nghệ cán nóng liên tục
2.1. Đặc điểm công nghệ.
2.2 .Hệ truyền động điện cho máy cán liên tục
Chương 3. Xây dựng hệ thống TĐĐ cho các trục cán trong hộp cán
3.1. Các phương án chọn hệ thống TĐĐ cho máy cán
3.2 .Tổng hợp hệ thống điều khiển truyền động điện
3.3. Mô phỏng hệ thống
3.4. Kết quả và đánh giá kết quả mô phỏng
Hải Phòng, ngày 23 tháng 3 năm 2012
Giáo Viên Hướng Dẫn Sinh Viên Thực Hiện

TGS.TS Hoàng Xuân Bình Phan Văn Trung
MỤC LỤC
_LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ CÁN
1.Khái niệm chung
2.Máy cán.
2.1.Cấu tạo chung.
2.2.Phân loại
3.Các thông số và điều kiện cán.
3.1.Các thông số.
3.2. Điều kiện cán.

những lời góp ý của thầy cô và các bạn.

Em xin chân thành cảm ơn !
CHƯƠNG1 . TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CÁN
1.1. Tổng quan chung về công nghệ cán
1.1.1. Khái niệm chung.
+ Cán là một hình thức gia công bằng áp lực để làm thay đổi hình
dạng và kích thước của vật thể kim loại dựa vào biến dạng dẻo của nó.
+ Yêu cầu quan trọng trong quá trình cán là ứng suất nội biến dạng
dẻo không không được lớn, đồng thời kim loại vẫn giữ được độ bền cao.
- Ứng suất nội biến dạng dẻo giảm khi nhiệt độ kim loại tăng, nên
trong thực tế cán nóng hay được sử dụng để giảm lực cản và năng lượng tiêu hao
trong quá trình cán.
- Trong nhiều trường hợp do yêu cầu công nghệ, người ta phải sử
dụng cán nguội.
+ Căn cứ theo nhiệt độ trong quá trình tái kết tinh, người ta phân
loại ra thành cán nguội và cán nóng. Đối với thép nhiệt độ đó là: 600
0
÷ 650
0
C nên
được chia ra:
- Nhiệt độ dưới 400
0
÷ 450
0
C là cán nguội.
- Nhiệt độ trên 600
0
÷ 650

b) Với mỗi công việc đòi hỏi khác nhau, ta cũng có các loại máy cán
dược phân loại khác nhau:
* Theo tên gọi.
- Máy cán thô : φ = ( 800 ÷ 1300 ) mm.
- Máy cán phôi dẹt : φ = ( 1100 ÷ 1150 ) mm.
- Máy cán phôi : φ = ( 450 ÷ 750 ) mm.
- Máy cán ray : φ = ( 750 ÷ 900 ) mm.
- Máy cán phân loại thô : φ = ( 500 ÷ 750 ) mm.
- Máy cán phân loại nhỏ : φ = ( 250 ÷ 350 ) mm.
- Máy cán dây : φ = ( 250 ÷ 350 ) mm.
* Theo số trục cán và cách bố trí chúng.
* Theo số hộp cán và cách bố trí chúng.
* Theo chế độ làm việc.
- Máy cán quay thuận nghịch có điều chỉnh.
- Máy cán không quay thuận nghịch có điều chỉnh.
- Máy cán không quay thuận nghịch không có điều chỉnh.
c) Máy cán có các đặc trưng cơ bản sau:
- Đường kính trục cán ( đối với máy cán phôi ).
- Chiều dài trục cán ( đối với máy cán lá ).
- Đường kính ống cán thành phẩm ( đối với máy cán ống).
3 /Các thông số và điều kiện cán.
Khi cho phôi kim loại vào hộp cán thì phôi bị kẹp và ép chặt giữa 2
trục cán quay ngược chiều nhau, kết quả là chiều dày của phôi bị giảm đi, chiều dài
phôI tăng lên, chiều rộng cua phôi cũng tăng lên.

Hình 1. Sơ đồ cán phôi.
Ta coi máy cán có hai trục cán giống hệt nhau, quay ngược chiều
nhau với cùng tốc độ. Ký hiệu các đại lượng của phôi trước và sau khi cán như sau:
+ Các đại lượng của phôi trước khi cán.
- H

L
( > 1 )
Sau n làn cán, hệ số kéo dài toàn phần.
λ =
n
i 1=
Π
λ
1
Nếu coi thể tích phôi là không đổi ( V
1
≈ V
2
) thì:
λ =
2
1
L
L
=
1
1
2
2
F
V
F
V
=
2

3.2/ Điều kiện để trục cán ngoạm được kim loại.
Trục cán ngoạm phôi và cán ép được là nhờ lực ma sát tiếp xúc
xuất hiện trên cung ngoạm khi trục quay.
Hình 2. Lực của trục cán tác động lên phôi.
Ngoài lực kéo vào do trục cán gây ra còn có lực đẩy ra. Nếu lực
đẩy ra này mà lớn hơn lực kéo vào thì trục cán không ngoạm được phôi.
Ta có các lực tác dụng như sau:
→
P
: Lực tác dụng của trục cán lên phôi.
→
T
: Lực ma sát tiếp tuyến với mặt tròn có xu hướng kéo phôi
vào trục cán.
Phân tích hai lực trên thành các thành phần lực theo các trục xx và
yy ta thu được kết quả như sau :
P
x
> T
x
=> Trục cán không ngoạm được phôi.
P
x
< T
x
=> Trục cán sẽ ngoạm được phôi.
=> Điều kiện ngoạm được phôi của trục cán là : T
x
≥ P
x

= m ( 1,05 - 0,0005t ) ≈ 0,25 ÷ 0,60
t : nhiệt độ của kim loại , [
0
C ]
m : hệ số. m =1 : cán nóng trên trục thép.
m = 0,8 : cán nóng trên trục gang luyện.
CHƯƠNG II. CÔNG NGHỆ CÁN NÓNG LIÊN TỤC
1/ Đặc điểm công nghệ.
1.1/ Máy cán nóng liên tục ( CNLT ).
Máy CNLT có nhiều hộp cán chỉ quay theo một chiều và đặt nối
tiếp nhau. Phôi được cán cùng một lúc qua lần lượt các hộp cán.
Máy CNLT có nhiều kiểu loại với các nhiệm vụ khác nhau :
- Máy cán tấm ( hay cán lá ) : dùng cán các phôi dẹt thành băng
thép rộng từ ( 500 ÷ 2300)mm, chiều dày từ ( 0,8 ÷ 20 )mm.
- Máy cán phân loại : rất đa dạng về thể loại, Thành phẩm là các
chủng loại thép khác nhau về hình dạng và kích thước.
- Máy cán dây : Sản phẩm là dây thép ( 5÷ 10 )mm.
- Máy cán ống : có thể là cán nhẵn ( để đảm bảo kích thước ngoài
của ống ), cán dát ( để khử sự không đồng đều đường kính, làm nhẵn mặt trong và
mặt ngoài của ống ), cán tóp hay chuốt ( để thu nhỏ đường kính ống ).
1.2/ Đặc điểm của máy cán nóng liên tục ( CNLT ).
- Tốc độ cao nên năng suất cao.
- Qua các lần cán, kim loại chưa nguội nhiều nên chất lượng sản
phẩm tốt, tuổi thọ của trục cán cao hơn, giảm được suất tiêu hao năng lượng.
- Máy làm việc với tốc độ cao nên hay xuất hiện phụ tải xung.
- Kim loại cán trên nhiều hộp cán cùng một lúc nên giữa các hộp
cán phải có sự liên hệ chặt chẽ về tốc độ.
1.3/ Các đặc trưng của máy cán liên tục.
1.3.1/ Khối lượng phôi qua các hộp cán trong một đơn vị thời gian là
không đổi.

v
1
, ω
1
, D
1
lần lượt là : tốc độ dài , tốc độ góc, đường kính
của trục cán số 1.
v
2
, ω
2
, D
2
lần lượt là : tốc độ dài , tốc độ góc, đường kính
của trục cán số 2.
s : độ vượt trước.
Từ : F
i
v
i
= const
=> FDω
t
( 1 + s ) = const
 F
1
D
1
ω

+
.
2
1
F
F
= λ.
2
1
1
1
s
s
+
+
= b
Trong đó : λ =
2
1
F
F
gọi là hệ số kéo.
1.3.2/ Trường hợp phôi không chịu căng hay nén đó là trạng thái cán tự
do.
Lúc này : v
r1
= v
v2
- Nếu giữ ω
1

+
+
+−

Trong đó :
ϕ : hệ số tính đến sự vượt trước da lực T.
δ : tỷ số thay đổi tốc độ hộp cán số 2.
δ =
2
'
2
ω
ω
ω
2
’ : tốc độ hộp cán 2 sau khi thay đổi.
=> Có các trường hợp :
- Cán tự do : δ = 1 ; T = 0 và
2
'
2
ω
ω
= λ.
2
1
1
1
s
s

1
s
s
+
+
( với δ là hệ
số nén ép ).
* Ở chế độ cán kéo:
- Mômen của động cơ truyền động hộp cán (2) sẽ tăng lên :
M
2
= M
02
+ T.
2
2
D
( M
02
là mômen của động cơ truyền động
hộp cán (2) ở chế độ cán tự do ).
- Mômen của động cơ truyền động hộp cán (1) sẽ giảm :
M
1
= M
01
+ T.
2
1
D

v
L
∆
∆
Với : L là chiều dài phôi được cán.
v là tốc độ cán phôi.
∆L là chiều dài đoạn võng.
∆v là dao động tốc độ giữa 2 hộp cán.
=> ∆l = L.
v
v
∆
∆
(∆l độ dài phần võng thêm ).
1.3.3/ Phụ tải xung.
+ Khi hộp cán ngoạm phôi sẽ làm tốc độ động cơ giảm mạnh. Đặc
tính quá độ của tốc độ và dòng động cơ biến động, biến động này phụ thuộc vào tỷ
số :
u
cd
T
T
( T
cd
: hằng số thời gian cơ điện, T
ư
: hằng số thời gian điện từ mạch phần
ứng ).

t

÷ t
2
) thì dòng động cơ lớn hơn dòng
tải tĩnh I
c
, tốc độ động cơ tăng dần.
Các thông số :
∆ω
đ
: là độ giảm tốc độ.
∆ω
c
: là độ giảm tốc tĩnh.
ω
c
: là tốc độ ổn định.
t
0
ω
0
ω
t
3
t
1
0
t
2
t
∆ω

lớn nên ∆ω
đ
cũng lớn.
+ Với máy CNLT, khi phôi vào máy, lần lượt qua các hộp cán, dao
động do tải xung lúc ngoạm phôi của các hộp cán có thể phá vỡ sự cân bằng tốc độ
giữa các hộp cán.
ω
ω
1 2
ω
(1)
(2)
1
ω
ω
2
Τ > 0
Τ < 0
Τ > 0
t
1 2
t
3
t
4
t
5
t
t
0

, lực T < 0.
=> Cứ như vậy, chế độ cán phôi bị thay đổi, lúc cán kéo, lúc cán
nén.
2/ Điều chỉnh tốc độ động cơ trong máy CNLT.
Khi điều chỉnh tốc độ động cơ trong CNLT thì phải chú ý các yêu
cầu sau :
- Duy trì được một tốc độ ứng với một chế độ cán nhằm đảm bảo
quan hệ tốc độ giữa các hộp cán.
- Có đặc tính quá độ tốt lúc ngoạm phôi nghĩa là lúc đó có độ sụt
tốc nhỏ, thời gian phục hồi tốc độ ngắn.
Vì máy CNLT có nhiều hộp cán nên việc cấp nguồn cho các động
cơ thường sử dụng phương pháp cấp nguồn riêng rẽ bởi những lý do sau :
- Đảm bảo thời gian phục hồi tốc độ nhanh hơn khi có xung phụ
tải.
- Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng và cho phép điều chỉnh 2 vùng.
Phương pháp này có thể thực hiện nhờ hệ F - Đ, CL - Đ, T - Đ.
=> Việc điều chỉh tốc độ động cơ trong máy CNLT thực hiện chủ
yếu theo 2 cách :
- Điều chỉnh độc lập : giữ nguyên điện áp phần ứng mà điều chỉnh
tốc độ qua thay đổi từ thông.
- Điều chỉnh tốc độ qua thay đổi từ thong tùy theo điện áp phần
ứng.
CHƯƠNG III. TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ CHO
MÁY CÁN NÓNG LIÊN TỤC.
Ngày nay, các hệ thống CNLT thương rất lớn, số lượng động cơ sử
dụng trong hệ thống cán vì thế cũng rất lớn. Trong hệ thống cán nóng liên tục,
thường sử dụng rất nhiều loại động cơ : Đ/c 1 chiều ( DC), đ/c không đồng bộ
( KĐB )và cả động cơ đồng bộ ( ĐB ). Trong đó quan trọng và được sử dụng nhiều
là ĐC KĐB và ĐC DC.
1/ Động cơ không đồng bộ roto dây quấn.

Q
r
Q
i.x.i
i.x.i
ii.x
ii.x
si.
T
x.
Tdt
d
µ+=Ψ
µ+=Ψ
+=Ψ
+=Ψ
Ψω+
µ
+Ψ−=
Ψ
1
dqqde
ce
D
M
i.i.M
MM
dt
d
.T

b
ω
: Đại lượng so sánh cơ bản vận tốc quay của từ trường quay stato
T
ω
: Vận tốc quay của từ trường quay stato viết ở đại lượng thật .
ω
: vận tốc quay của từ trường quay stato viết ở đại lượng tương đối .
S : độ trượt của roto đối với từ trường quay của stato
ω
ω−ω
=
D
S
D
ω
: Vận tốc quay của roto đối với từ trường quay của stato
M
e
: Momen quay của động cơ .
M
c
: Momen cản .
T
M
: Hằng số thời gian cơ khí .

class="bi x2 y0 w24 h2d"
Hình 3.1. Mô hình động cơ không đồng bộ rôto dây quấn
Hình 3.5. Đặc tính mômen động cơ

L
2
ω








s
s
U
; s
K
=
σω
ss
r
L
R
Trong đó:
m
K
: Mômen lật.
S
k
: Hệ số trượt khi
K

S
ψ

2.1.2/ Phương trình điện áp.