TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với các thầy giáo, cô giáo
trong Khoa Điện – trường Đại học SPKT Vinh đã dạy dỗ và trang bị cho em những
kiến thức chuyên ngành quý giá trong những năm học vừa qua. Đặc biệt là hướng
dẫn Người đã trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đề tài này.
Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã giúp
đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình.
Do trình độ và thời gian nghiên cứu có hạn chế, nên không tránh khỏi
những thiếu sót, nhược điểm. Vì vậy, em rất mong nhận được sự quan tâm, đóng
góp ý kiến một cách thẳng thắn, chân thành của các thầy, cô giáo trong Khoa và
độc giả để đề tài ngày càng hoàn thiện, đầy đủ, có ý nghĩa cả trong lý luận và
ngoài thực tiễn.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!
Vinh, ngày 30 tháng 3 năm 2014.
Sinh viên thực hiện:

- 1 - SVTH: Phạm Hữu Hợp
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN
Hình 1-1: Hình dạng bên ngoài của máy doa Error: Reference source not found
- 2 - SVTH: Phạm Hữu Hợp
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT
TT KÝ HIỆU NỘI DUNG
1. Đ Động cơ
2. ĐB Đồng bộ
3. BBĐ Bộ biến đổi
4. STĐ Sức từ động
5. MFT Máy phát tốc
6. MBA Máy biến áp
7. BAX Biến áp xung

2. Thiết kế mạch lực hệ truyền động
3. Thiết kế mạch phát xung điều khiển
4. Xây dựng và thuyết minh sơ đồ nguyên lý hệ truyền động
5. Xây dựng sơ đồ cấu trúc của hệ truyền động
6. Xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống
7. Mô phỏng hệ thống và chạy trên phần mềm Matlab.
- 5 - SVTH: Phạm Hữu Hợp
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ MÁY DOA NGANG 2620A
1. Chức năng, công dụng của máy doa
Máy doa ngang 2620A nằm trong nhóm máy cắt gọt kim loại thứ ba. Đây là
loại máy có vai trò quan trọng trong nền công nghiệp. Loại máy này có hệ thống
trang bị điện hiện đại, nó có thể gia công được nhiều loại chi tiết khác nhau, khả
năng công nghệ của nó có thể dùng để doa, khoan, khoét, phay với các nguyên
công sau:
- Nguyên công doa: Thường doa các lỗ hình côn, hình trụ, các mặt phẳng
vuông góc với nhau có độ định tâm cao.
- Nguyên công tiện: Khi nắp lưỡi dao tiện thì có thể tiện trong, cắt mặt đầu,
cắt ren Với nguyên công cắt ren thì truyền động ăn dao được truyền từ trục chính.
- Nguyên công khoan: Khi cần gia công các lỗ có độ định tâm cao ta có thể
thực hiện trên máy doa, nguyên công này thường nặng nề nhất.
- Nguyên công phay: Phay mặt đầu, phay mặt phẳng, phay mặt trong, phay
mặt ngoài.
2. Phân loại máy doa
- 6 - SVTH: Phạm Hữu Hợp
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Máy doa có nhiều loại khác nhau với kích cỡ, công dụng và mức độ chuyên
môn hoá khác nhau. Ta có thể phân loại máy doa theo các cách sau:
- Phân loại theo chức năng, công dụng:
+ Máy khoan, khoét

song hoặc trục thẳng góc với nhau.
Máy doa ngang dùng để gia công các chi tiết cỡ trung bình và nặng. Hình
dạng của máy được mô tả như sau:
- 8 - SVTH: Phạm Hữu Hợp
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 1-1: Hình dạng bên ngoài của máy doa
Trên bệ máy 1 đặt trụ trước 6, trên đó có ụ trục chính 5. Trụ sau 2 có đặt giá
đỡ 3 để giữ trục dao trong quá trình gia công. Bàn quay 4 gá chi tiết có thể dịch
chuyển theo chiều ngang hoặc dọc bệ máy. Ụ trục chính có thể chuyển động theo
chiều thẳng đứng cùng trục chính. Bản thân trục chính có thể chuyển động theo
phương ngang.
Chuyển động chính là chuyển động quay của dao doa (trục chính). Chuyển
động ăn dao có thể là chuyển động ngang, dọc của bàn máy mang chi tiết hay di
chuyển dọc của trục chính mang đầu dao. Chuyển động phụ là chuyển động thẳng
đứng của ụ dao vv…
5. Yêu cầu đối với truyền động điện máy doa
5.1. Truyền động chính
Yêu cầu cần phải đảo chiều quay, phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 130/1 với
công suất không đổi, độ trơn điều chỉnh ϕ = 1,26. Hệ thống truyền động chính cần
phải hãm dừng nhanh.
Hiện nay hệ truyền động chính máy doa thường sử dụng động cơ không
đồng bộ Roto lồng sóc và hộp tốc độ (động cơ có một hay nhiều cấp tốc độ). Ở
những máy doa cỡ nặng có thể sử dụng động cơ điện 1 chiều, điều chỉnh tốc độ
trơn trong phạm vi rộng. Nhờ vậy có thể giảm kết cấu, mặt khác có thể hạn chế
được mômen ở vùng tốc độ thấp bằng phương pháp điều chỉnh tốc độ hai vùng.
5.2. Truyền động ăn dao
- 9 - SVTH: Phạm Hữu Hợp
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Phạm vi điều chỉnh tốc độ của truyền động ăn dao D = 1500/1.
Lượng ăn dao được điều chỉnh trong phạm vi 2mm/ph ÷ 600mm/ph. Khi di

pháp giảm từ thông động cơ. Chỉnh định tọa độ của ụ, trục nhờ hệ kính phóng đại
quang học.
Điều khiển máy nhờ các nút bấm và tay gạt, chúng được bố trí trên hai ụ
máy.
7. Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao của máy doa 2620A
Trong máy doa ngang 2620A truyền động ăn dao là truyền động phức tạp
nhất, nó đòi hỏi hệ thống trang bị điện có mức độ tự động hoá cao. Truyền động
dùng động cơ một chiều kích từ độc lập có các yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng như:
7.1 Phạm vi điều chỉnh tốc độ
Truyền động ăn dao của máy doa ngang 2620A có yêu cầu phạm vi tốc độ
rộng, dải điều chỉnh được đặc trưng bởi hệ số:
1
1500
min
max
==
n
n
D
7.2. Độ trơn khi điều chỉnh
- 11 - SVTH: Phạm Hữu Hợp
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Vì máy làm việc ở nhiều chế độ gia công khác nhau như doa lỗ có đường
kính lớn thì cần tốc độ nhỏ, còn khi phay thì cần tốc độ lớn. Để đảm bảo chất lượng
gia công bề mặt có độ bóng từ cấp 6 ÷ 9 thì tốc độ phải được điều chỉnh vô cấp.
ϕ = =
+
n
n
i

x
, tổn hao ma sát trên gờ trượt của máy.
Trong hầu hết phạm vi điều chỉnh ở vùng tốc độ thấp lực ăn dao bị hạn chế
bởi chiều sâu cắt do F
x
không đạt tới trị số cực đại mà phụ tải vào tốc độ ăn dao.
Mà vùng tốc độ cao, lực ăn dao còn phụ thuộc vào công suất của truyền động
chính, vì những cấp ăn dao cực đại chỉ sử dụng với các cấp tốc độ chính xác cực
đại, do đó có thể dẫn tới quá tải và gây nguy hiểm cho truyền động chính. Mặt
khác, cũng với cấp tốc độ này thường dùng để gia công tinh lên lực ăn dao không
- 12 - SVTH: Phạm Hữu Hợp
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
cần lớn, nếu có kể đến sự biến đổi của lực ma sát trên gờ trượt ảnh hưởng tới tốc độ
thì lực kéo bàn là Q
n
và được biểu diễn như hình vẽ sau:
Ở vùng tốc độ gia công ta có:
M=const ; P tỉ lệ với U
Ở vùng chạy dao nhanh:
M≈ P/n ; P=const
7.5. Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải
Trong quá trình làm việc thường xảy ra quá tải tĩnh và quá tải động. Trong
đó:
- Quá tải tĩnh: Là do vật liệu không đồng nhất, khi dao cắt đi vào vùng chai
cứng hoặc khi nhiệt độ tăng quá làm cho công suất cắt tăng dẫn tới quá tải.
- Quá tải động: Là các quá trình khởi động, hãm, đảo chiều. Để rút ngắn thời
gian quá tải động thì cần phải rút ngắn quá trình này.
- 13 - SVTH: Phạm Hữu Hợp
M
c

- Sử dụng những thiết bị khống chế.
- Tăng gia tốc của hệ thống.
- Sử dụng những vật liệu nhẹ để giảm thành phần mô men quán tính.
- Tăng lực cản bằng cơ khí.
- Hãm bằng điện, sử dụng một trong ba phương pháp:
+ Hãm ngược
+ Hãm động năng
+ Hãm tái sinh
- Giảm tốc độ bằng cách giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ.
7.7. Yêu cầu về đảo chiều
Đặc điểm công nghệ của máy doa 2620A là có đảo chiều, để đảm bảo năng
suất cho máy thì việc yêu cầu về đảo chiều là rất quan trọng.
7.8. Yêu cầu về kinh tế
- 14 - SVTH: Phạm Hữu Hợp
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hệ thống thiết kế ra phải đảm bảo có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, thuận thiện
cho vận hành và sửa chữa.
Vốn đầu tư mua sắm thiết bị, chi phí vận hành phải hợp lý.
Giá thành hệ thống thấp, trong khi phải thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật.
8. Sơ đồ truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ thống máy điện
khuếch đại – động cơ một chiều
Hệ thống truyền động ăn dao thực hiện theo hệ MĐKĐ có bộ khuếch đại
điện tử trung gian, thực hiện theo hệ kín phản hồi âm tốc độ. Tốc độ ăn dao được
điều chỉnh trong phạm vi (2,2 ÷ 1760)mm/ph. Di chuyển nhanh đầu dao với tốc độ
3780mm/ph chỉ bằng phương pháp điện khí. Tốc độ ăn dao được 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 được thực hiện bằng cách giảm nhỏ từ
thông động cơ khi sức điện động của MĐKĐ là định mức.
- 15 - SVTH: Phạm Hữu Hợp
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- 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 hai nửa đèn 1ĐT là như nhau (I
aP
= I
aT
), điện áp rơi trên
R8 và R
9
bằng nhau, như vậy điện áp ra tầng 1 bằng không.
U
r1
= (I
aP
- I
aT
).R
8
= 0
và tương tự dòng điện anôt hai đèn 2ĐT và 3ĐT bằng nhau (Ia2 = Ia3), hai cuộn
dây 1CK và 2CK có điện trở và số vòng như nhau, sức từ động của chúng tác dụng
ngược chiều nhau nên sức từ động tổng của KĐMĐ bằng không.
F
∑
= F
1CK
– F
2CK
= (I
a2

còn nhỏ và nhỏ hơn dòng điện ngắt (I
ư
< I
ng
), sụt áp trên cuộn bù nhỏ hơn điện áp
trên biến trở 2BT(U
0
); cầu chỉnh lưu 1V không thông, và dòng điện cuộn bù hoàn
toàn tương ứng với dòng điện phần ứng, MĐKĐ được bù đủ. Với giả thiết I
b
= I
ư
thì sức từ động của cuộn bù sẽ là:
F
b
= I
b
.W
b
= I
ư
.W
b
Khi I
ư
> I
ng
thì ta có U
b
> U

– I
ư
.W
b
= F
12
– I
1V
.W
b
Trong đó: F
12
– stđ của hai cuộn 1CK và 2CK
F
b
= I
b
.W
b
- sức từ động của cuộn bù
F
d
= I
ư
.W
b
- sức từ động dọc trục được bù đủ khi I
ư
< I
ng

I. KHÁI QUÁT 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 công tác mà có
những yêu cầu khác nhau, rất cần thiết cho giữ ổn định tốc độ, mô men với độ
chính xác nào đó trước sự biến động về tải và các thông số nguồn. Do đó bộ biến
đổi năng lượng điện xoay chiều thành một chiều đã và đang được sử dụng rộng rải.
Bộ biến đổi này có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau để tạo ra như hệ
thống máy phát, khuyếch 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 công nghệ đòi hỏi các nhà thiết kế phải so sánh
những chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật để đưa ra phương án tối ưu.
Trong kỹ thuật, việc phân tích và lựa chọn bộ biến đổi dựa vào yêu cầu công
nghệ của quá trình sản xuất, yêu cầu của việc điều chỉnh và ổn định tốc độ, khả
năng làm việc của động cơ trong những trường hợp khác nhau đòi hỏi các đặc tính
kỹ thuật khác nhau. Trên thực tế có nhiều loại bộ biến đổi như: bộ biến đổi xoay
chiều – một chiều, bộ biến đổi một chiều – một chiều, bộ biến đổi xoay chiều –
- 20 - SVTH: Phạm Hữu Hợp
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
xoay chiều. Căn cứ vào các thông số kỹ thuật cũng như các chỉ tiêu về năng lượng,
việc điều chỉnh và ổn định tốc độ động cơ nên ở đây ta chọn bộ biến đổi xoay chiều
– một chiều để biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện một
chiều bằng việc sử dung tổ hợp máy phát – động cơ, dùng bộ biến đổi một phần
ứng, dùng chỉnh lưu vv… Nhưng phổ biến nhất và có hiệu suất cao nhất là sử dụng
sơ đồ chỉnh lưu bằng các linh kiện bán dẫn. Các sơ đồ chỉnh lưu ứng dụng tính dẫn
dòng một chiều của các dụng cụ điện tử hoặc bán dẫn để biến điện áp xoay chiều
thành điện áp một chiều một cách trực tiếp. Hiện nay dụng cụ điện tử hầu như
không còn được sử dụng rộng rãi vì kích thước lớn và quá cồng kềnh, hiệu suất
thấp. Dụng cụ được sử dụng chủ yếu hiện nay là các đi ốt bán dẫn và các trisitor.

3 fa ~
I
ư
I
KTN
KT
Đ
I
KTT
K
1
K
2
CL
1
CL
2
3 fa ~
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 2-1: Hệ truyền động T – Đ

đảo chiều bằng dòng kích từ.
Hệ có thể thay đổi tốc độ và đảo chiều quay của động cơ. Việc đảo chiều
quay của động cơ được thực hiện bằng cách đảo chiều dòng điện kích từ I
KT
qua hai
bộ chỉnh lưu 3 pha có điều khiển CL
1
và CL
2

KT
Đ
CL
3
3 fa ~
ĐK
CL
Đ
U
d
TH
&
KĐ
U
ph
U
cđ
3 pha
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Vùng dưới tốc độ cơ bản: Nhờ thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ
qua bộ chỉnh lưu 3 pha có điều khiển CL
1
(quay thuận) hoặc CL
2
(quay ngược).
Điện áp thay đổi luôn nhỏ hơn giá trị định mức U
đm
, còn từ thông là định mức Φ
đm
.

3.2. Nguyên lý làm việc
Giả sử với sơ đồ trên ta chỉ điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh
điện áp phần ứng đặt vào động cơ và khâu phản hồi chỉ có khâu phản hồi âm tốc độ
và âm dòng có ngắt.
Khâu tổng hợp khuếch đại chỉ sử dụng các vi mạch, tín hiệu vào khâu này
gồm có các tín hiệu chủ đạo U
cđ
và tín hiệu phản hồi U
ph,
tín hiệu âm dòng có ngắt.
Khi hệ thống ban đầu đã được đóng vào lưới điện với điện áp thích hợp, lúc
này động cơ vẫn chưa làm việc. Đưa vào hệ thống một điện áp đặt ứng với một tốc
độ nào đó của động cơ, thông qua khâu tổng hợp khuếch đại và mạch phát xung sẽ
xuất hiện các xung đưa đến bộ điều khiển của các bộ biến đổi. Lúc này các van
được đặt điện áp thuận sẽ mở. Đầu ra của bộ biến đổi điện áp có điện áp U
cd
đặt lên
phần ứng của động cơ làm cho động cơ làm việc với điện áp chủ đạo.
Trong quá trình làm việc, nếu do một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độ
động cơ n giảm thì ta thấy U
đk
= U
cđ
- γ.n, nên khi n giảm
→
U
đk
tăng (α giảm
→
U