trang bi dien

PHẦN 3 TRANG BỊ ĐIỆN

ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử 18

Chương 1: CÁC NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1. Khái niệm chung

Khi mở máy các động cơ có công suất trung bình và lớn người ta phải dùng các thiết bị hạn chế dòng khởi động như: Điện trở, điện kháng, máy biến áp tự ngẫu..... Trong quá trình khởi động muốn tốc độ động cơ tăng dần đến giá trị định mức, thì ta phải tìm cách loại dần các thiết bị hạn chế đó ra. Một cách tổng quát ta có sơ đồ mạch động lực, đặc tính tĩnh, đặc tính động của quá trình mở máy động cơ điện 1 chiều, xoay chiều như hình vẽ.

Nhìn vào đặc tính tĩnh và đặc tính động ta có nhận xét:



- Quá trình khởi động đi theo chiều mũi tên, tốc độ động cơ tăng dần ứng với việc loại dần các cấp điện trở phụ.

- Nếu ta sử dụng các thiết bị để đo khoảng thời gian từ 0- t1, t1-t2 bằng các rơle thời

gian và tại đó ta phát các lệnh điều khiển làm thay đổi tham số của mạch điện ( RP, XP..) và điều khiển quá trình theo mong muốn gọi là tự động khống chế theo nguyên tắc thời gian.

- Nếu như ta sử dụng các thiết bị đo tốc độ như rơle ly tâm, máy phát tốc để đo tốc độ n1, n2 và tương tự như trên ta có tự động khống chế theo nguyên tắc tốc độ.

- Nếu sử dụng rơ le dòng điện để đo dòng điện I1, I2 và tương tự ta có phương pháp tự động khống chế theo nguyên tắc dòng điện.

- Trong thực tế có nhiều bộ phận của máy làm việc bị giới hạn bởi góc quay hay quãng đường nhất định khi đó người ta sử dụng phương pháp khống chế theo nguyên tắc hành trình.

1.2 Các nguyên tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kiểu hở 1.2.1 Nguyên tắc điều khiển theo thời gian.

• Nội dung nguyên tắc Điều khiển theo nguyên tắc thời gian dựa trên cơ sở là thông số làm việc của mạch biến đổi theo thời gian. Những tín hiệu điều khiển phát ra theo quy luật thời gian cần thiết để làm thay đổi trạng thái của hệ thống. Những phần tử thụ cảm được thời gian để phát tín hiệu cần được chỉnh định dựa theo ngưỡng chuyển đổi của đối tượng. Ví dụ như tốc độ, dòng điện, mô men của mỗi động cơ được tính toán chọn ngưỡng cho thích hợp cho từng hệ thống truyền động điện cụ thể. Những phần tử thụ cảm được thời gian có thể gọi là rơ le thời gian. Nó tạo nên được một khoảng thời gian trễ (duy trì) kể từ lúc có tín hiệu đưa vào (mốc không) đầu vào của nó đến khi nó phát được tín hiệu ra đưa vào phần tử chấp hành. Các cơ cấu duy trì thời gian có thể là: cơ cấu con lắc, cơ cấu điện từ, khí nén, cơ cấu điện tử, tương ứng là rơ le loại đó,…

Bằng giải tích hoặc bằng đồ thị mà người ta xác định số cấp điện trở phụ mở máy, giá trị điện trở của từng cấp, đặc tính động để chỉnh định thời gian tác động của rơ le, các khoảng thời gian được tính tương đối như sau:

t = 2

1

21

12 lnđg

đg

đgđg MM

MM −− ωω

J là mô men quán tính Mđg1, Mđg2 là mô men động



Ví dụ minh hoạ Mạch mở máy động cơ điện một chiều qua hai cấp điện trở phụ trong mạch phần ứng:

Hình 2.2 Mạch điều khiển theo nguyên tắc thời gian

Trong sơ đồ không giới thiệu cách cấp nguồn nhưng cần phải lưu ý rằng ở mọi chỗ có nguồn đều phải được cấp đầy đủ trước khi vận hành, nhất là cần chú ý đến nguồn kích từ.. Trạng thái ban đầu sau khi cấp nguồn động lực và điều khiển thì rơ le thời gian 1KT được cấp điện mở ngay tiếp điểm thường kín đóng chậm 1KT. Để khởi động ta phải ấn nút mở máy S2 công tắc tơ K1 hút để đóng các tiếp điểm ở mạch động lực, phần ứng động cơ điện được đấu vào lưới điện qua các điện trở phụ khởi động r1, r2. Dòng điên qua các điện trở phụ lớn gây sụt áp trên điện trở r1. Điện áp đó vượt quá mức điện áp hút của rơ le thời gian 2KT làm cho nó hoạt động mở ngay tiếp điểm thừơng đóng đóng chậm 2KT, trên mạch K3 cùng với sự hoạt động của rơle 1KT chúng bảo đảm không cho công tắc tơ K1, K2 có điện trong giai đoạn đầu của quá trình khởi động. Tiếp điểm phụ K1 dóng để tự duy trì cho cuộn hút công tắc tơ K1 khi ta thôi không ấn nút S2 nữa. Tiếp điểm K1 mở ra cắt rơ le thời gian 1KT đưa rơ le thời gian này vào hoạt động để chuẩn bị phất tín hiệu chuyển trạng tháu hoạt động của truyền động điện. Mốc không của thời gian t có thể được xem là thời điểm K1 mở cắt điện 1KT.

Thời gian chỉnh định ở mõi cấp điện trở được tính theo công thức: ti= Tci lnMcMMcM

−−

2

1

Trong đó Tci : hằng số thời gian điên cơ của động cở đặc tính có điện trở phụ ở cấp thứ i Sau khi rơ le thời gian 1RTh nhả, cơ cấu duy trì thời gian sẽ tính thời gian từ gốc không cho đến đạt trị số chỉnh định thì đóng tiếp điểm thường kín đóng chậm 1KT. Lúc này cuộn dây công tắc tơ gia tốc K1 được cấp điên và hoạt động đóng tiếp điểm chính của nó ở mạch động lựcvà cấp điện trở phụ khởi động thứ nhất r1 bị nối ngắn mạch . động cơ sẽ chuyển sang khởi động trên đường đặc tính cơ thứ hai việc ngắn mạch điện trở r1 làm cho rơle thời gian 2KT mất điện và cơ cấu duy trì thời gian của nó cũng sẽ tính thời gian tương tự như đối với rơle 1KT, khi đạt trị số chỉnh định nó sẽ đóng tiếp điểm thường đóng đóng chậm 2KT. Công tắc tơ gia tốc K3 có điện hút tiếp điểm chính K3 ngắn mạch cấp điện trở thứ hai r2 động cơ sẽ chuyển sang tiếp tục khởi động trên đường đặc tính cơ tự nhiên cho đến điểm làm việc ổn định

Những yếu tố ảnh hưởng đến nguyên tắc Khi tính toán các đường đặc tính mở máy động cơ thường ta xét ở chế độ định mức. Nhưng thực tế do điện lưới, mô men cản, mô men quán tính và nhiệt độ thay đổi so với tính toán, các yếu tố đó ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính khởi động.



1.2.2 Nguyên tắc khống chế theo tốc độ • Nội dung nguyên tắc Để khống chế theo nguyên tắc này ta phải đo được tốc độ động cơ, có thể đo trực

tiếp bằng rơle kiểm tra tốc độ, nhưng khi hệ thống khống chế có nhiều cấp điện trở thì việc điều khiển gặp rất nhiều khó khăn do đó thực tế ít sử dụng. Ngoài ra ta còn có thể đo tốc độ bằng máy phát tốc nhưng trong các hệ thống đơn giản thì chỉ tiêu kinh tế thấp (máy phát tốc có giá thành cao) nên ít dùng loại này. Thông thường người ta sử dụng phương pháp đo gián tiếp. + Đối với động cơ điện 1 chiều, đo tốc độ thông qua sđđ phần ứng của động cơ.

EĐ= Ke.Φ.n (dùng rơ le điện áp mắc song song với phần ứng động cơ). + Đối với động cơ KĐB, đo tốc độ gián tiếp qua sđđ rotor, tần số dòng điện rotor và hệ số trượt. • Sơ đồ đặc trưng.

Theo định luật Kirchhoff 2 ta có:

Vòng 1 UG1= Eư + Iư Rư = Ke.φ.n2+ Iư Rư

Vòng 2 UG2= + Iư( Rư+R2) =Ke.φ.n1+ Iư( Rư+R2)

Xét trường hợp 1: Khi tốc độ động cơ tăng đến tốc độ n1 nào đó thì

UG1= Eư + Iư Rư = Ke.φ.n2+ Iư Rư = UG1tđ

Dẫn đến rơle điện áp G1 tác động đóng tiếp điểm G1 lại loại bỏ cấp điện trở phụ R1 ra khỏi mạch phần ứng động cơ. Xét trường hợp 2: Khi tốc độ động cơ tăng đến tốc độ n2 nào đó thì

UG1= Eư + Iư( Rư+R2) = Ke.φ.n2+ Iư( Rư+R2) = UG1tđ

cc ccG2

K

G2

R2 R1

G1

§

CK§

G1

1

2

H×nh 2.4



Dẫn đến rơle điện áp G2 tác động đóng tiếp điểm G2 lại loại bỏ cấp điện trở phụ R2 ra khỏi mạch phần ứng động cơ. Nhận xét:

+ Ưu điểm: Đơn giản, rẻ tiền + Nhược điểm: Khi mô men cản, điện áp lưới và nhiệt độ thay đổi cũng làm thay

đổi thời gian mở máy của động cơ. Việc chỉnh định điện áp hút của các rơ le cũng gặp nhiều khó khăn.

Ví dụ: Mạch điều khiển mở máy động cơ 1 chiều KTĐL qua 2 cấp điện trở phụ và hãm động năng. Hình 2.5

1.2.3 Nguyên tắc khống chế theo dòng điện.

Khống chế theo nguyên tắc dòng điện nghĩa là khống chế quá trình theo các giá trị đo được hoặc tính toán được. Trị số của dòng điện mở máy của động cơ dao động giới hạn được xác định từ I2 tới I1, giá trị của dòng điện I1= 2,2÷2,5 dòng Iđm được xác định căn cứ vào điều kiện vận hành của động cơ và giá trị cho phép của dòng điện phần ứng động cơ. Giá trị dòng điện I2 = (1,8÷2)Iđm được xác định căn cứ vào việc đảm bảo gia tốc tối thiểu khi mở máy động cơ ở phụ tải đã cho đến I1, I2 luôn lớn hơn Iđm này.Muốn khống chế theo nguyên tắc dòng điện ta sử dụng một số rơ le dòng điện mắc

nno

n®mn

n1

2

r1r2

II1I2I®m

AB

H·m ®éng n¨ng

I n(v/p)

I1

I2n1

n2

t1 t2 t

n=f(t)

I=f(t)

§Æc tÝnh ®éng

H·m ®éng n¨ng

H·m ®éng n¨ng

I



nối tiếp với phần ứng của động cơ điện 1 chiều hoặc mắc nôi tiếp với 1 pha của động cơ xoay chiều.

Ví dụ minh hoạ.

Hoạt động của sơ đồ: ấn nút S2 công tắc tơ K1 có điện, tiếp điểm K1 đóng duy trì, tiếp điểm K1 mạch động lực đóng cấp điện cho mạch phần ứng, động cơ hoạt động qua r1. Lúc này rơle dòng RI, rơle khoá RK cùng có điện , cùng tác động nhưng phải đảm bảo yêu cầu như sau: RI có thời gian tác động nhanh hơn RK. Lúc đó tiếp điểm thường đóng RI mở ra trước sau đó tiếp điểm thường mở RK đóng. Động cơ hoạt động, dòng điện giảm dần ( từ I1 đến I2) thì RI đạt trị số và nhả, dẫn đến công tắc tơ K2 tác động, tiếp điểm K2 đóng lại duy trì và ngắn mạch r1. Động cơ hoạt động ở đường đặc tính tự nhiên. Tiếp điểm thường mở K2 song song với tiếp điểm RI có vai trò không cho K2 mất điện với bất cứ lý do nào sau này (như do quá tải,….) nghĩa là không đưa r1 vào mạch phần ứng.

Nhận xét:

- Có thể duy trì MĐ trong quá trình khởi động ở mức xác định. - Quá trình khởi động không phụ thuộc vào nhiệt độ của dây quấn rơ le. - Không đảm bảo giữ nguyên thời gian khởi động.

1.2.4 Nguyên tắc điềukhiển theo hành trình. • Nội dung nguyên tắc. Khống chế theo nguyên tắc hành trình nghĩa là 1 khâu hay một bộ phận nào đó

của máy khi chuyển động phụ thuộc vào vị trí không gian của các bộ phận khác Ví dụ: Bàn dao của máy cắt gọt, bàn máy, buồng thang của thang máy.



Ví dụ minh hoạ:

Hình 2.7

1.3 Nguyên tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kiểu hệ kín. * Sơ đồ khối của hệ thống tự động điều chỉnh

Rn

KI

RI

Kn

§K BB§

§FTCK§

BD

AT

+

-

U®

Hình 2.8

BD là biến dòng BBĐ là bộ biến đổi, có thể là máy phát, khuếch đại từ, bán dẫn. Đk là khối điều khiển



Kn , KI là hệ số phản hồi tốc độ và dòng điện. Rn, RI bộ điều chỉnh tốc độ, dòng điện Các bộ điều chỉnh tốc độ, dòng điện (Rn, RI) là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống vì nó quyết định chất lượng tĩnh và chất lượng động của hệ thống. Nó có 2 chức năng như sau:

- Khuếch đại các sai lệch điều khiển nhỏ của hệ thống. - Đảm bảo chất lượng và độ chính xác của hệ

* Các nguyên tắc điều chỉnh - Khái niệm chung. Đối với hệ thống truyền động điện làm việc ở các trạng thái hở, trong quá trình

hãm, khởi động, đảo chiều, ăn tải, nhả tải thường gây ra các sai lệch lớn so với giá trị cho phép. Trong khi đó nhiều máy lại yêu cầu phải đảm bảo duy trì tốc độ không đổi hay các đại lượng khác theo yêu cầu của chất lượng tĩnh cũng như chất lượng động đặt ra.Trong trường hợp như vậy ta phải dùng hệ thống điều khiển tự động kiểu hệ kín.

Đối với hệ thống sử dụng động cơ điện1 chiều làm việc trong hệ thống truyền động điên kiểu hệ kín thường người ta phải sử dụng các bộ biến đổi để cung cấp nguồn điện áp một chiều cho phần ứng động cơ hay cung cấp cho cuộn kích từ của động cơ điều khiển tự động hệ kín người ta thường sử dụng bộ biến tần, hoặc điều khiển xung trở mạch rotor... ...

Trong hệ thống điều khiển tự động truyền động điện kiểu hệ kín người ta thường tiến hành lấy một số phản hồi cơ bản sau:

- Phản hồi âm: Tác động ngược chiều điện áp đặt - Phản hồi dương: Tác động cùng chiều với điệ náp đặt. - Phản hồi có ngắt: Tín hiệu phản hồi được so sánh với một lượng bên ngoài, nếu nó

vượt qua giá trị đó thì khâu phản hồi mới tham gia tác động vào hệ thống. - Phản hồi thẳng: Tín hiệu ra quay trở lại trực tiếp đầu vào.

1.3.1 Khâu phản hồi âm điện áp. • Sơ đồ nguyên lý.

Hình 2.9



BBĐ có thể sử dụng các bộ biến đổi máy điện, bộ biến đổi van .. BBĐ cung cấp điện áp 1 chiều cho phần ứng động cơ điện1 chều kích từ độc lập.

Để ổn định và nâng cao chất lượng tĩnh của khâu đk ta dùng biến trở R1, R2 làm khâu phản hồi lấy điện áp quay trở lại khống chế điện áp cung cấp cho đông cơ.

• Thành lập phương trình đặc tính cơ.

⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪

⎨

⎧

+=−=Φ=

=−=−=

Σ

Σ

DDD

D

eD

Ddïhd

RIEURIEU

nKEUKE

UUUUU

..

...

.

ππ

ππ

α

α= R1/R1+R2 ( hệ số phản hồi)

Giải hệ phương trình ta được [ ])1.(.1(.

)1(.

π

ππ

π

π

αα

α KKKRRI

KKUK

n Dd

+++

−+

=ΦΦ

Từ hệ phương trình đặc tính cơ ta vẽ được đặc tính cơ như hình vẽ Để cho tốc độ không tải của hệ thống hở

và kín bằng nhau thì điện áp đặt của hệ thống kín lớn hơn hệ thống hở là (1+KΠ) lần.

Độ sụt tốc độ (sai lệch tĩnh) trong hệ thống kín sẽ nhỏ hơn trong hệ thống hở là (1+KΠ) lần.

Như vậy phản hồi âm điện áp tạo nên đặc tính Của hệ kín cao hơn so với hệ hở. Nhưng luôn Thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên điều đó chứng tỏ khả năng duy trì tốc độ của khâu phản hồi âm điện áp là kém.

1.3.2 Phản hồi dương dòng điện. • Sơ đồ nguyên lý.

U§

BB§U® U

R ®o

§ CK §

Ufh

Ufh =ß .I.R ®o

Hình 2.10 Từ sơ đồ nguyên lý ta viết được phương trình cân bằng sau: U∑ =Uđ +β.I.R với β= Rđo/R = Rđo/RΠ + RĐ

no

I®mI

n

TN

HÖ kÝn

HÖ hë

∆nk

∆nh



EΠ = KΠ. U∑

UĐ = EΠ − I.RΠ UĐ =EĐ + I.RĐ EĐ = Ke.φ.n Giải hệ ta được:

n = φβ

φ ee

d

KKIR

KUK )1( ΠΠ −

−

Từ phương trình đặc tính cơ ta có đặc tính cơ như hình vẽ. Nhận xét: - Đối với phản hồi dương dòng điện thì điện áp đặt vào hệ hở và hệ kín là như nhau. Mặc dù có hể tạo nên đường đặc tính cơ có độ cứng rất cao ( độ sụt tốc độ ∆n% =0 thậm chí ∆n%<0). - Hệ thống không có đường đặc tính giới hạn do đó khi sử dụng phả hồi dương dòng điện trong các bộ biến đổi mang tính phi tuyến mạnh thì độ chính xác của hệ thống bị suy giảm cho nên phản hồi dương dòng điện thường được kết hợp với các phản hồi khác mà không sử dụng độc lập. 1.3.3 Phản hồi âm tốc độ. • Sơ đồ nguyên lý

C K §

F T

U §

B B §U ® U

§

Ufh

U fh = - n

Hình 2.11 FT là máy phát tốc BBĐ là bộ biến đổi điện hoặc điện tử. Phương trình đặc tính cơ

⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪

⎨

⎧

+=−=Φ=

−==−=

Σ

Σ

DDD

D

eD

d

d

RIEURIEU

nKEnUKUKE

nUU

..

..).(.

.

ππ

πππ γγ

nβKΠ> 1

n0 βKΠ=1

βKΠ<1

IIđm

n

n0

hở

kín

TN

giới hạn



Kết hợp giải hệ ta được:

n = )1(

.1 KK

RIK

KU

e

d

γφγ +−

+

K= KΠ.KĐ = KΠ/ Keφ ; R= RĐ + RΠ Từ phương trình đặc tính cơ ta vẽ được đường đặc tính cơ như hình vẽ.

Nhận xét: - Để cho tốc độ không tải lý tưởng của hệ thống hở và hệ thống kín bằng nhau, thì

điện áp đặt lên hệ hở sẽ nhỏ hơn điện áp đặt lên hệ kín là (1+γk) lần. - Độ cứng đặc tính cơ của hệ kín cao hơn hệ hở là (1+γk) lần.

- Đường đặc tính giới hạn constU d

KIn ==

∞→ γ)(lim

1.3.4 Phản hồi âm dòng có ngắt a, Khái niệm:

Trong quá trình làm việc động cơ phải trải qua các giai đoạn như, quá trình quá độ và phải làm việc ổn điịnh nếu như dòng điện phần ứng vượt quá giá trị cho phép thì ta phải tìm biện pháp hạn chế công suất đầu vào. Phản hồi âm dòng có ngắt sẽ hạn chế phụ tải tĩnh khi cho động cơ bị quá tải và tạo nên đường đặc tính có dạng điển hình gọi là đường đặc tính máy xúc.

H .b

n 0

n

AB

CIIdIng

Idm

H .a

nn 0 A B

C

DIng Id I

Ta thấy ở H.a Đặc tính gồm 2 đoạn: - Đoạn 1 là đoạn N0B chỉ có cá khâu duỳ trì tốc độ tham gia nó đảm bảo độ cứng

cao để máy làm việc có năng suất chất lượng sản phẩm. - Đoạn 2 là đoạn BC lúc này trong hệ thống chỉ còn duy nhất 1 khâu phản hồi âm

dòng điện có ngắt tham gia vào hệ thống. Nó tạo ra đường đặc tính có độ dốc lớn, nếu động cơ bị quá tải nặng nó sẽ dừng lại tại điểm C. Trong thực tế có thể chúng ta gặp trường hợp đặc tính tĩnh có 3 đoạn như hình H.b

- Đoạn AB là đoạn duy trì tốc độ có khâu phản hồi âm tốc độ tác động. - Đoạn BC Là đọan có thêm khâu phản hồi âm dòng có ngắt tham gia vào hệ thống. - Đoạn CD là đoạn chỉ có khâu phản hồi âm dòng có ngắt tham gia vào HT



b. Hệ thống điều khiển tự động với khâu phản hồi âm áp và âm dòng có ngắt. • Sơ đồ nguyên lý

Hình 2.12

U §

B B §U ® U

R 2

R 1§

-a U§

C K §

-ß IR d o

R d o

U ssR

n

Khâu phản hồi âm dòng có ngắt không phải tham gia hoàn toàn vào hệ thống, mà

chỉ tham gia vào hệ thống khi động cơ bị quá dòng. URđo > Uss . • Phương trình đặc tính cơ

Từ sơ đồ ta viết được hệ phương trình sau: U∑=Uđ- αUĐ -β∆IRđo.1[∆I] EΠ = KΠ.U∑

UĐ =EΠ - I.RΠ UĐ = EΠ + IRĐ EĐ = Kφn

⎪⎩

⎪⎨⎧

>

<=∆

ng

ng

IKhiI

IKhiII

...........1

..........0

Khi giải hệ ta được phương trình đặc tính cơ.

n = [ ]ΠΠ

ΠΠ

Π +∆∆

−+

++−

+ KIKKI

KKKRRI

KKU D

e

Dd

αβ

αφα

α 1)(1.....

)1()1(.

1

Từ phương trình đặc tính cơ ta vẽ được đặc tính cơ như hình vẽ.

n 0

n

AB

CII d

I n gI d m

H . a

U ®

U S

I dI n g

U

I

P h ¶ n h å© m d ß n g

P h ¶ n h å i © m ¸ p

1

1

I < Ing I



c, Hệ thống điều khiển tự động dùng phản hồi âm tốc độ + âm dòng có ngắt.

U§

BB§U® US

R ®o

§ C K §

U fh

FT-ß IR do

R

- n

Tương tự như các phần trên dể thành lập phương trình đặc tính cơ, ta viết hệ phương trình câ bằng điện áp của hệ, sau đó giải hệ ta được phương trình đặc tính cơ.

n = [ ]K

IKIRKK

KU Dd

γβ

γ +∆−

−+

Π

1)(1.1.

1

1.4 Một số sơ đồ điều khiển động cơ.

1. Tự động khống chế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc

S 1

S2 K1

K1

F 2

H1

K1

H2

So

220 V

1

3

5

7

9

11 13

0 0 0

AP1

F2

U1 V1 W1

M

F2

K1

PE

L1L2L3

NPE

2 4 6

8 10 12

AP2

Hình 2.14 Khởi động trực tiếp động cơ bằng khởi động từ đơn

I

n01

n02

Ing Id

nA

B

C

Hình 2.13



So

220V

S1

S2

5

7

H3

3

25

F2F2

K2

K1

H1

11

13

K1

S3

9

K2

15

17

23

H2

K1

K2

K2

19

21

K1

U1 V1 W1

M

F2

K1

PE

AP2

L1L2L3

NPE

K2

24

6

810

12

AP11

0 0 0 0 0 Hình 2.15 Khởi động có đảo chiều động cơ bằng khởi động từ kép

L1L2L3

NPE

K1

K2Rp

F2

M3~

2 4 6

810

12

AB 1

3

5

7

9

0

L1

K1

F2

0

K2

K1

K2

0

H2

F2

H3

0

11 13

0

H1

S0

S1

S2

1416

18

12 10 8

18 16 14

WU V

AP2

S3

Hình 2.16 Khởi động khi có điện trở phụ trong mạch stato



Hình 2.17 Điều khiển mở máy bằng đổi nối Y/∆ theo nguyên tắc thời gian

2. Tự động khống chế động cơ không đồ bộ 3 pha rôto dây quấn



Hình 2.18: Điều khiển mở máy theo nguyên tắc thời gian

2 Tự động khống chế động cơ điện một chiều

Hình 2.19 Khởi động theo nguyên tắc thời gian, hãm theo nguyên tắc tốc độ



CHƯƠNG 2 TRANG BỊ ĐIỆN- ĐIỆNTỬ NHÓM MÁY CẮT KIM LOẠI 2.1 Yêu cầu chung về trang bị điện và phân loại máy cắt kim loại.

2.1.1 Phân loại máy cắt kim loại. Máy cắt kim loại dùng để gia công các chi tiết kim loại bằng cách hớt đi lớp kim

loại thừa, sau khi gia công chi tiết có hình dáng theo yêu cầu.

2.1.1.1 Phân loại Trong thực tế MCKL có thể được phân loại theo các cách sau:

Hình 3.1. Phân loại máy cắt kim loại

- Tùy thuộc vào quá trình công nghệ đặc trưng bởi phương pháp gia công, dạng dao, đăc tính chuyển động v.v…, các máy cắt được chia thành các máy cơ bản: tiện, phay; bào, khoan – doa, mài và các nhóm máy khác như gia công răng, ren vít v.v…

- Theo đặc điểm của quá trình sản xuất, có thể chia thành các máy vạn năng, chuyên dùng và đặc biệt. Máy vạn năng là các máy có thể thực hiện được các phương pháp gia công khác nhau như tiện, khoan, gia công răng v.v… để gia công các chi tiết khác nhau về hình dạng và kích thước. Các máy chuyên dùng là các máy để gian công các chi tiết có cùng hình dáng nhưng có kích thước khác nhau. Máy đặc biệt là các máy chỉ thực hiện gia công các chi tiết có cùng hình dáng và kích thước.

- Theo kích thước và trọng lượng chi tiết gia công trên máy, có thể chia maý cắt kim loại thành các máy bình thường (<10.000kG), các máy cỡ lớn (<30.000kG), các máy cỡ nặng (<100.000kG) và các máy rất nặng (>100.000kG)

- Theo độ chính xác gia công, có thể chia thành máy có độ chính xác bình thường, cao và rất cao.



2.1.2 Các chuyển động chủ yếu trên máy cắt kim loại Có hai chuyển động chủ yếu trên máy cắt kim loại là: Chuyển động cơ bản (chuyển động chính) và chuyển động phụ.

2.1.2.1 Chuyển động cơ bản Là sự di chuyển tương đối của dao cắt với phôi, để đảm bảo quá trình cắt gọt người ta chia chuyển động cơ bản ra thành 2 loại chuyển động: - Chuyển động chính: Là chuyển động đưa dao cắt ăn vào chi tiết (có thể là

chuyển động quay hoặc chuyển động tịnh tiến). - Chuyển động ăn dao: Là chuyển động xê dịch lưỡi dao hoặc phôi để tạo ra 1

lớp phôi mới. Có thể là chuyển động quay hoặc chuyển động tịnh tiến. VD: Với máy tiện là chuyển động tịnh tiến liên tục của dao ….

Hình 3.2. Các dạng gia công kim loại trên các máy cắt kim loại

a) Tiện b) Khoan c) Phay d) Mài e) Bào

2.1.2.2 Chuyển động phụ Là chuyển động không liên quan trực tiếp đến quá trình cắt gọt. Chúng cần thiết

khi chuẩn bị gia công, hiệu chỉnh máy, đo đạc.... VD di chuyển nhanh các đầu dao hoặc phôi, nâng hạ xà của máy bào giường, kẹp đầu trục ở máy khoan cần....

Tốc độ của chuyển động cơ bản quyết định thời gian gia công hữu ích, thời gian máy, tốc độ của chuyển động phụ quyết điịnh thời gian gia công vô ích. Chính vì vậy chuyển động cơ bản và chuyển động phụ quyết định năng suất của máy. 2.1.3 Chọn công suất cho máy cắt kim loại

Việc chọn đúng công suất động cơ truyền động cho máy là hết sức quan trọng. Nếu chọn công suất động cơ lớn hơn cần thiết thì vốn đầu tư sẽ cao, động cơ thường xuyên chạy non tải. Làm cho hiệu suất và hệ số cosϕ giảm. Nếu chọ công suất động cơ



nhỏ hơn trị số yêu cầu thì máy sẽ không đsảm bảo được năng suất cần thiết , động cơ thường xuyên chạy quá tải làm giảm tuổi thọ của động cơ. Tăng tổn phí khi vận hành do phải sửa chũa nhiều. Do đó việc chọn đúng công suất động cơ trong hệ thông truyền động điện là vô cùng quan trọng. 2.1.4 Vấn đề điều chỉnh tốc độ máy cắt kim loại.

Để nhận được các chế độ cắt khác nhau đảm bảo các quá trình công nghệ tối ưu, cần phải điều chỉnh tốc độ truyền động chính và truyền động ăn dao. Điều chỉnh tốc độ các máy thực hiện bằng 3 phương pháp. - Cơ: Thay đổi tỷ số truyền trong hộp tốc độ ( bằng tay, khớp li hợp điện từ, thuỷ lực...... - Điện cơ: Thay đổi tốc độ động cơ và thay đổi tỷ số truyền trong hộp tốc độ - Điện: Thay đổi tốc độ của máy chỉ bằng thay đổi tốc độ động cơ truyền động.

Khi giải quyết vấn đề điềuchỉnh tốc độ truyền động chính và truyền động ăn dao phải quan tâm đến các chỉ tiêu sau:

- Phạm vi điềuchỉnh tốc độ - Độ trơn điềuchỉnh.

a, Phạm vi điềuchỉnh tốc độ

- Đối với chuyển động quay: Dω = min

max

ωω

- Đối với chuyển động tịnh tiến: Dv = min

max

VV

- Đối với chuyển động ăn dao: là tỉ số giữa lượng ăn dao lớn nhất Smax với lượng ăn

dao nhỏ nhất Smin: Ds = min

max

SS

b, Độ trơn điều chỉnh

Là tỉ số giữa hai giá trị liền nhau của tốc độ: ϕ= i

i

ωω 1+

ωi, ωi+1 Là cấp tốc độ thứ i và cấp tốc độ thứ i+1 c, Sự phù hợp giữa đặc tính của hệ thống và đặc tính của phụ tải.

max

min

Mccp( ) Mc( )

max

min

Mc( )

Mccp( )

MccpMccp McMc

Hình 3.1



Mc(ω) đặc tính cơ của máy sản xuất. Mccp(ω) đặc tính phụ tải cho phép của máy sản xuất. Mccp(ω) là mô men sinh ra của động cơ làm việc với tốc độ khi tải luôn là định mức, đặc tính này phụ thuộc hoàn toàn vào phương pháp điều chỉnh tốc độ mà đặc tính có dạng này hay dạng khác. Nếu Mccp(ω) và Mc(ω) có đặc tính giống nhau, trùng nhau là tốt nhất thì trong toàn dải điều chỉnh hệ thống luôn làm việc hết khả năng. d, Độ ổn định tốc độ Là khả năng giữ tốc độ khi tải thay đổi. Đường đặc tính cơ càng cứng độ ổn định tốc độ càng cao. Truyền động ăn dao: ∆ω% ≤ (5 – 10)% Truyền động chính: ∆ω% ≤ (5 – 15)% e, Tính kinh tế Xét đến giá thành chi phí vân hành, tổn hao năng lượng trong quá trình làm việc ổn định và quá trình quá độ, mức độ tin cậy, thuận tiện trong vận hành thay thế dễ dàng....

2.2 Trang bị điện cho nhóm máy tiện 2.2.1 Những yêu cầu và đặc điểm trang bị điện đối với nhóm máy tiện

a, Giới thiệu chung và phân loại. Máy tiện là 1 trong nhóm máy cắt gọt kim loại để thực hiện gia công tiện: tiện

côn, tiện mặt ngoài, tiện định hình... Ngoài ra có thể sử dụng các dụng cụ cắt khác như: mũi khoan, doa, tiện ren.



• Máy tiện có nhiều loại khác nhau: - Máy tiện đơn giản - Máy tiện vạn năng - Máy tiện rơvônve - Máy tiện vít

• Các chuyển động trên máy gồm: - Chuyển động cơ bản:

+ Chuyển động chính ( chuyển động quay tròn trục chính). + Chuyển động ăn dao ( chuyển động tịnh tiến bàn dao)

- Chuyển động phụ: chuyển động bơm dầu, bơm nước, gạt phoi, chuyển động nhanh bàn dao, nâng hạ xà, kẹp xà.

b, Các yêu cầu và đặc điểm trang bị điện cho máy tiện • Truyền động chính - Phải đảo chiều quay, đảm bảo quay chi tiết theo cả hai chiều. - Quá trình khởi động, hãm phải trơn tránh va đập trong bộ truyền.

Ở các máy có công suất nhỏ thường hệ thống truyền động chính không yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điện, hoặc nếu có yêu cầu thì thường là điều chỉnh có cấp, phạm vi hẹp, thì người ta thường sử dụng động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc, 1 hay nhiều cấp tố độ thường điều chỉnh bằng cách thay đổi số đôi cực từ P. Trong trường hợp này công suất của truyền động chính thường yêu cầu không đổi. Với các động cơ có công suất lớn và máy tiện đứng thì thường đặc tính cơ có dạng: Vùng 1: n = n1 ÷ n2 , Mc = const ( Pc tỉ lệ thuận với tốc độ) Vùng 2: n = n2 ÷ n3 , PC = const ( Mc tỉ lệ nghịch với tốc độ) Với các máy tiện có công suất lớn và máy tiện đứng, truyền động chính yêu cầu phải điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điện, với phạm vi tương đối rộng và điều chỉnh trơn. So với các hệ thống truyền động chính thường được sử dụng là hệ thống truyền động động cơ điện1 chiều kích từ độc lập điều chỉnh tốc độ theo hai vùng với các phương pháp điều chỉnh. Vùng 1 Tốc độ thấp (n = n1 ÷ n2) điều chỉnh bằng cách thay đổi điệnáp.

Vùng 2 Tốc độ cao (n = n2 ÷ n3) điều chỉnh bằng cách thay đổi từ thông.

Mc Pc

nn1 n2 n3

McPc

Hình 3.2



Chú ý Trong 1 số trường hợp để đơn giản cho hệ thống TĐĐ và giảm giá thành người ta chỉ áp dụng phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông.

• Truyền động ăn dao Yêu cầu: Đảo chiều quay để đảm bảo ăn dao theo hai chiều, khởi động và hãm phải êm. Ở các máy tiện có công suất nhỏ và trung bình thường truyền động ăn dao thực hiện từ truyền động chính. Các máy có công suất lớn (chiều dài chi tiết ≥ 8m hoặc máy tiện đứng) thì thông thường truyền động ăn dao được truyền động từ một động cơ riêng là động cơ điện1 chiều cấp điện từ MĐKĐ hoặc từ 1 bộ chỉnh lưu có điều khiển.

• Chuyển động phụ Không yêu cầu đảo chiều và điều chỉnh tốc độ, thường dùng động cơ KĐB rotor lồng sóc. 2.2.2 Mạch điện máy tiện 1A660 Máy tiện nặng 1A660 dùng để gia công các chi tiết bằng gang, hoặc bằng thép có trọng lượng dưới 250 kN. Tuyền động chính và truyền động ăn dao được thực hiên từ 1 động cơ 1 chiều có công suất 55 KW, phạm vi điềuchỉnh tốc độ trục chính bằng 125/1 trong đó phạm vi điều chỉnh tốc độ của động cơ điện là 5/1. Tốc độ trục chính ứng với 3 cấp tốc độ của hộp tốc độ có giá trị như sau: Cấp 1: ntc = 1,6 ÷ 8 vg/p/

Cấp 2: ntc = 8 ÷ 40 vg/p/

Cấp 3: ntc = 40 ÷ 200 vg/p/ Truyền động chính được truyền động bằng hệ FĐ điều chỉnh tốc độ bằng cách thay dòng điệnkích từ của động cơ, còn sức điện động của máy phát giữ nguyên. Nguyên lý làm việc Máy chỉ làm việc được khi tất cả các điềukiện liên động sau được đảm bảo:

- Đủ dầu bôi trơn ⇒ tiếp điểm DBT kín ⇒ K4 có điện

- Chiều quay trục chính đã được chọn ⇒ tiếp điểm CTC1 hoặc CTC2 kín ⇒ Rơle 1RLD hoặc 2RLD có điện.

- Đã đặt ở một cấp tốc độ nào đó ⇒ tiếp điểm TĐ kín - Các bánh răng trong hộp tốc độ đã ăn khớp hoàn toàn ⇒ các tiếp điểm 1KBR,

2KBR, 3KBR, 4KBR kín. - Động cơ đã có từ thông ⇒ tiếp điểm RNT kín do rơ le RNT tác động.

Ở chế độ làm việc, muốn khởi động động cơ, ta ấn nút M1 để quay ( chiều thuận) và ấn

M2 để (quay ngược). Giả thiết ta khởi động theo chiều quay thuận. Khi ấn M1 dẫn đến

LĐT có điện, đóng các tiếp điểm thường mở LĐT → nhánh 3 có điện→ K1 có điện→



T có điện, đóng các tiếp điểm thường mở T Đg và K2 có điện. Cuộn kích từ của máy phát CKF của máy phát được nối vào toàn bộ điện áp 1 chiều. điện trở kinh tế trong mạch kích từ của động cơ bị loại bỏ bởi K2, điện trở điềuchỉnh dòng kích ĐKT bị ngắn mạch, do đó dòng điện kích từ của máy phat và độg cơ có giá trị định mức. Khi điện áp máy phát tăng dần đên giá trị định mức thì rơ le RCB tác động đóng tiếp điểm RCB bên mạch điều khiển → K3 có điện, điện trở ĐKT được đưa vào mạch kích từ động cơ, dòng điện kích từ giảm xuống tương ứng với từ thông lúc đó ( đã đặt trước). Động cơ được khởi động sang giai đoạn 2 lúc này từ thông đông cơ đã giảm. Để hạn chế dòng điện mạch phần ứng trong thời gian khởi động ta dùng rơle RG có 2 cuộn dây tạo ra sức từ động ngược chiều nhau. Bình thường cuọn điên áp luôn tác động → rf luôn bị nối tắt dẫn đến quá trình khởi động đủ nhanh. Nếu dòng điện phần ứng vượt quá giá trị cho phép thì sức điện động của cuộn dòng đủ lớn làm cho rơ le RG

nhả ra tiếp điểm RG mở và điệntrở rf được nối tiếp với mạch kích từ máy phát. Kết quả

dòng phần ứng giảm. Để điều chỉnh tốc độ từ xa người ta dùng động cơ Đ1 và các nút ấn M1, M2, M3. Giả thiết động cơ đang làm việc ta muốn cho tốc độ lớn hơn ta ấn M1, đối với chiều quay thuận, M2 đối với chiều quay ngược → RĐT hoặc RDN tác động → KT có điện→ Đ1 quay kéo con trượt của ĐKT theo chiều tăng của điệntrở → giảm kích từ động cơ → tốc độ động cơ tăng. Muốn giảm tốc độ động cơ ta ấn M3 → KN có điệnđộng cơ Đ1 quay ngược → tăng kích từ động cơ → tốc độ động cơ giảm. Muốn dừng máy ta ấn nút dừng D, quá trình hãm bắt đầu. Đầu tiên là giai đoạn hãm tái sinh do tăng dòng kích từ đến giá trị định mức, trong giai đoạn này K1 mất điện, biến trở ĐKT bị ngắn mạch. Sức điện động của máy phát được giữ định mức.Khi dòng kích từ của động cơ đạt tới định mức → rơle RT tác động cắt điện K3 → T mất điện, cắt điệnvào cuộn kích thích máy phát CKF → động cơ chuyển sang hãm tai sin lần thứ 2 do sđđ máy phát giảm dần, còn từ thông động cơ định mức.Giai đoạn cuối là giai đoạn hãm động năng khi sđđ của máy phát giảm đến trị số nhả của rơle RH → Đg

và K2 mất điện cắt phần ứng máy phát và đóng điện trở hãm rh vào.

Ơ chế độ thử máy thì ta dùng nút ấn TT hoặc TN lúc này công tăc tơ LĐT hoặc LĐN không có điện nên chỉ có điện khi ấn nút TT hoặc TN.

Trong sơ đô đèn ĐH1 dùng để báo hiệu trạng thái làm việc bình thường của máy.

ĐH2 và còi báo hiệu trạng thái không bình thường của hệ thống dầu bôi trơn.



Hình 3.3 Sơ đồ mạch điện máy tiện 1A660

2.2.2 Mạch điệnT1565

A. Giới thiệu trang thiết bị của máy Máy tiện T1565 có đường kính mâm cặp 4500 mm , được dùng để gia công các

chi tiết có đường kính < 5000mm. Truyền động chính dùng động cơ điện 1 chiều công suất 70kW, tốc độ điều chỉnh bằng cách điều chỉnh dòng kích từ trong phạm vi 500 ÷ 1500 vg/p/. Để mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ người ta dùng hộp tốc độ 3 cấp. Truyền động ăn dao được thực hiện từ động cơ chính. Các chuyển động phụ do động cơ rotor lồng sóc kéo. Để cung cầp nguồn 1 chiều cho động cơ người ta dùng bộ chỉnh lưu không điều khiển 1V ÷ 6V mắc theo sơ đồ cầu 3 pha không có biến áp. Các điện kháng 1ĐK÷ 3ĐK hạn chế dòng ngắn mạch và tốc độ tăng dòng điện. Nhiệt độ các van được kiểm tra nhờ tiếp điểm nhiệt TT nối với mạch khống chế.



Cuộn kích từ động cơ CKĐ được nối vào cầu chỉnh lưu 1 pha bán điều khiển bao gồm 7V÷10V. Mạch chỉnh lưu này được cung cấp từ máy biến áp: 1BA. Mạch phát xung điều khiển cho 2 van 9V và 10V gồm 2 kênh điều khiển riêng biệt. Để tự động ổn định tốc độ người ta sử dụng phản hồi âm tốc độ. Tìn hiệu phản hồi được lấy ra từ máy phát tốc FT. Để tạo điện áp xoay chiều có giá trị nhỏ cấp nguồn cho mạch phát xung, và tạo tín hiệu đồng bộ cho mạch phát xung người ta sử dụng máy biến áp 2BA.

B. Nguyên lý làm việc của hệ thống a. Hoạt động của mạch kích từ.

- Mạch động lực: cầu chỉnh lưu 1 pha bán điều khiển 7V÷ 10V, tải là cuộn kích từ của động cơ CKĐ có điện cảm lớn.

Ta có:

UKT = Ud = Ud0 2cos1 α+

Ud0 = 222 U

π

Mạch phát xung: Ta đi xét 1 kênh phát xung cho van 9V còn kênh phát xung cho van 10V tương tự. Ta có điện áp điều khiển chung cho cả 2 kênh Xét mạch vòng thứ nhất. H.a Ta có:

Uđk = Ucđ - γn + U0

Trong đó:

Uđk là điện áp điềukhiển

Ucđ là điện áp chủ đạo

U0 là điện áp chuyển dịch

γn = Ufh là tín hiệu phản hồi âm tốc độ.

Điện áp tựa: Uđb1 là điện áp đồng bộ hình sin lấy từ máy biến áp 2BA. Khi Uđb1= 0 và bắt đầu chuyển sang dương thì cuộn thứ cấp 1BA cũng bằng 0 và bắt đầu chuyển sang dương. Tr1 là mạch so sánh đồng thời là mạch khuếch đại xungh, xung ra được truyền qua máy biến áp xung BAX1. Máy biến áp xung BAX1 có 1 cuộn sơ cấp W1và 2 cuộn thứ cấp là:

FT

Rp2

Rp1

U0

Ufh

Uc® U®k

+ -

U0

H.3.4a



W2 lấy xung ra điềukhiển cho thyristor

W3 lấy tín hiêu phản hồi dương cho mạch khuếch đại xung. Xét mạch vòng thứ 2:

ta có:

UBE = uđb - Uđk

Vậy khi uđb > Uđk thì T2 mở

khi uđb ≤ Uđk thì T2 khoá Tại thời điểm ωt = 0 thì uđb =0 và bắt đầu chuyển sang nửa chu kỳ dương như H.b

Từ ωt = 0 ÷ ω t=v1 thì uđb ≤ Uđk → T1 bị khoá

→ chưa có xung điều khiển.

Từ ωt = v1 ÷ ω t=v2 thì uđb > Uđk dẫn đến T1 mở

→ có dòng điện cực góp T1 → dòng điện qua cuộn

dây W1 dẫn đến trên các cuộn dây W1, W2, W3 xuất hiện các sđđ với thế dương ở cực tinhs có dấu * → có xung đưa đến điều khiển 9V. Đến ω t=v2

thì uđb giảm xuống = Uđk và sau đó nhỏ hơn Uđk → T1 khoá → xung điện áp ngược

được làm suy giảm bởi D2 và ngăn chặn bởi D1 và D3. Ta có góc điều khiển α như trên độ thị. Ơ kênh thứ 2 thì điện áp đông bộ lệch pha với Uđb1 1 góc 180o nên thời điểm xuất hiện xung điều khiển của 10V cung lệch so với (v 1 góc 180o.

b. Nguyên lý làm việc của hệ thống. Động cơ chỉ có thể làm việc bình thường khi: Các bánh răng trong hộp tốc độ đã ăn khớp hoàn toàn→ tiếp điểm từ 1KBR ÷ 3KBR kín, tay gạt hộp tốc độ đã được gạt về 1 tốc độ nào đó → TĐ kín, hệ thống bơm dầu bôi trơn đã hoạt động bình thường → DBT kín, xà máy đã được kẹp chặt → 1KX kín, dòng điện mạch kích từ đủ lớn → rơle RNT

tác động. Người ta chọn điện áp chuyển dịch U0 sao cho khi Ucđ = 0, γn = 0 thì Uđk =

U0 thì bộ chỉnh lưu làm việc với góc mở α0 sao cho:

UKT 0 = Ud0 2cos1 0α+ =0,7 UKTđm

Nói cách khác φ ≈ 0,7 φđm.

U®b2

D01

D02

T2

W1

W3

W2

U®k UEB

v1 v4v3v2 t

u

t

U®ku®b

Uss

H.3.4b

α



Thực hiện mở máy động cơ bằng cách ấn nút ấn MT hoặc MN dẫn đến phần ứng của động cơ được đống vào bộ chỉnh lưu diode qua 2 cấp điện trở phụ. Các điện trở này được cắt dần theo nguyên tắc tốc độ nhờ 2 cuộn dây 1RG , 2G và các ông tắc tơ 1G và 2G. Tại thời điểm đầu từ thông của động cơ φ ≈ 0,7 φđm → mô men động cơ không lớn

lắm tránh được hiện tượng va đập trong bộ truyền cơ khí. Khi tốc độ tăng → γn tăng

còn Ucđ = 0 vì tiếp điểm Rφ vẫn mở nên: Uđk = U0 - γn → dòng kích từ tăng (φ tăng) từ

φ0→φđm. Lúc này động cơ chuyển sang làm việc ở đặc tính cơ tự nhiên → rơ le Rφ tác động đóng mạch áp chủ đạo.

Nhờ có tụ điện 3C mà điện áp trên Rp2 không đột biến. Điện áp điều khiển tăng

đén giá trị. Uđk = Ucđ - γn + U0

→ góc mở α tăng lên và toocs độ động cơ tiếp tục tăng tương ứng với con trượt Rp2

Trong quá trình làm việc nếu có nhiễu loạn của phụ tải hoặc điện áp lưới, tốc độ động cơ bị thay đổi thì γn sẽ thay đổi theo dẫn đến Uđk cũng thay đổi theo → α cũng

biến thiên→ UKT cũng biến thiên→ và cuối cùng tốc độ động cơ được ổn định. Để điều chỉnh tốc độ từ xa người ta dùng động cơ xecvô ĐX. Muốn tăng tốc độ truyền động ta ấn nút MNh động cơ ĐX được đóng vào nguồn kéo theo con trượt biến

trở Rp2 theo chiều tăng của điện trở tức tăng Ucđ → Uđk↑ → α↑ → UKT ↓ → n↑, muốn

giảm tốc độ truyền động ta ấn nút MCh quá trình diễn ra tương tự. Quá trình hãm máy xảy ra sau khi ấn nút dừng D → phần ứng của động cơ được cắt ra khỏi bộ chỉnh lưu do các công tắc tơ T hoặc N nhả ra và đống vào mạch một điện trở hãm nhờ công tắc tơ H. Trong mạch có sử dụng rơ le điện áp RH, RH tác động khi sđđ của động cơ vượt quá 3,3 ÷ 0,4 trị số Eư đm. Ngoài RH ra còn có các điện trở khởi động cũng được đóng vào mạch phần ứng động cơ vì lúc đó 1G và 2G mất điện.

Thử nhắp máy được thực hiện nhơ các nút ấn TT và TN lúc này Rφ bị cắt điệnbởi tiếp điểm K, do động cơ luôn làm việc ở tốc độ thấp.



2.3 Trang bị điện- điện tử cho máy bào giường. 3.3.1 Các yêu cầu đối với hệ thống trang bị điện máy bào giường. a, Giới thiệu và phân loại Máy bào giường là 1 trong cá máy gia công cắt gọt kim loại thường được dùng để gia công các chi tiết lớn. Nó được phân loại theo nhiều cách khác nhau, nhưng ở đây ta phân loại theo chiều dài bàn máy và lực kéo:

- Máy cỡ nhỏ: chiều dài bàn LB < 3m ; Lực kéo FK = 30 ÷50 kN

- Máy cỡ trung bình: chiều dài bàn LB = 4÷ 5m ; Lực kéo FK = 50 ÷70 kN

- Máy cỡ lớn: chiều dài bàn LB > 5m ; Lực kéo FK >70 kN

Chi tiết gia công 1 được kẹp chặt trên bàn máy 2 chuyển động tịnh tiến qua lại.

Dao cắt 3 được kẹp chặt trên bàn dao đứng 4. Bàn dao 4 được đặt trên xà ngang 5 cố định khi gia công. Trong quá trình làm việc, bàn máy di chuyển qua lại theo các theo các chu kỳ lặp đi lặp lại, mỗi chu kỳ gồm hai hành trình thuận và ngược. Ở hành trình thuận, thực hiện gia công chi tiết, nên gọi là hành trình cắt gọt. Ở hành trình ngược, 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 ngược thì bàn dao lại di chuyển theo chiều ngang một khoảng gọi là lượng ăn dao s. 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.



b, Các chuyển động trên máy bào giường. • Chuyển động cơ bản

- Chuyển động chính: Là chuyển động qua lại của bàn máy trên đó có gá chi tiết gia công.

Việc đảo chiều chuyển động của bàn được thực hiện bằng cách đảo chiều quay của động cơ truyền động chính có ảnh hưởng rất nhiều đến năng suất làm việc của máy bào giường. Đây là chuyển động mang tính chu kỳ.

Hình 3.5 Giai đoạn: t1- bàn máy tăng tốc tới V0, không cắt gọt kim loại, tương ứng với động cơ làm việc

không tải t

21 - động cơ làm việc với tốc độ ổn định, không tải.

t22

- bắt đầu gia công chi tiết, động cơ làm việc với tốc độ ổn định, có tải. t

3 - động cơ tăng tốc độ đến ω

th ứng với tốc độ v

th của bàn máy, có tải.

t4 - giai đoạn cắt gọt, động cơ làm việc với tốc độ ổn định ω

th

t5 - động cơ giảm tốc đến ω

1, có tải

t61

- động cơ làm việc ổn định với tốc độ ω1, có tải.

t62

- dao ra khỏi chi tiết, động cơ làm việc không tải với tốc độ ω1.

t7 , t

8 - động cơ dảo chiều từ thuận sang ngược

t9- động cơ làm việc không tải với tốc độ không tải ω

ng ứng với v

ng của bàn máy.

t10

- động cơ giảm tốc ở chiều ngược t

11 - động cơ làm việc ổn định với tốc độ ω

1

t12

- đông cơ đảo chiều từ ngược sang thuận, bàn máy bắt đầu thực hiện một hành trình

kép mới.



Từ đồ thị trên ta thấy thời gian bàn máy làm việc theo hành trình ngược là không thực hiện cắt gọt. Vậy muốn giảm thời gian vô ích ta thực hiện bằng cách tăng tốc độ ở hành trình ngược. Thường thì Vng = k.Vth (k=2 ÷3).

• Chuyển động ăn dao Là chuyển động tịnh tiến từng bước của bàn dao mỗi hành trình kép của máy.

Kết thúc 1 hành trình của bàn máy bàn dao mới dịch chuyển sang ngang một lần.Tần số dịch chuyển của bàn dao có thể lên đến 1000 lần trên 1 giờ. • Các chuyển động phụ

- Chuyển động di chuyển nhanh bàn dao. - Chuyển động nâng hạ xà. - Chuyển động kẹp xà, nới xà. - Chuyển động bơm dầu bôi trơn, nâng đầu dao.

b, Các yêu cầu trang bị điện của các truyền động trên máy. • Truyền động chính.

- Đặc tính phụ tải - Thông thường để đảm bảo công suất

đặt nhỏ nhất cho động cơ truyền động. Nếu sử dụng động cơ điện1 chiều ta điều chỉnh theo 2 vùng.

D = (12,5 ÷ 30)/1 = min

max

VV

Hình 3.6

- Vùng điều chỉnh điện áp DA = (5 ÷ 6)/1 = minV

Vgh

- Vùng điều chỉnh điện áp D ϕ = (3 ÷ 5)/1 = ghV

Vmax

Trong hệ thống nếu sử dụng phương pháp biến đổi từ thông thì thời gian quá độ dài, do quán tính điện từ ở mạch kích từ lớn. Vì vậy để tăng năng suất người ta thu hẹp vùng biến đổi từ thông và một số trường hợp để đơn giản cho mạch điều khiển người ta chỉ sử dụng 1 phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ. Yêu cầu điều chỉnh trơn ϕ → 1 Độ sụt tốc độ ∆n% < 5% Với các máy cỡ nhỏ thường sử dụng động cơ KĐB kết hợp với bộ ly hợp điệntừ.



Máy cỡ trung bình thường dùng động cơ điện1 chiều trong hệ thống F-Đ. Máy cỡ lớn dùng động cơ điện 1 chiều trong hệ thống T -Đ, MF- Đ có MĐKĐ làm khâu trung gian. Hiện nay thường sử dụng hệ T-Đ. • Truyền động ăn dao.

- Phạm vi điều chỉnh D = 200/1 thực hiện bằng cơ khí. - Thông thường truyền động ăn dao máy bào giường thường sử dụng động cơ KĐB 3 pha rotor lồng sóc, kết hợp với hộp tốc độ.

• Truyền động phụ Sử dụng động cơ KĐB 3 pha rotor lồng sóc và nam châm điện.

3.3.2 Mạch điện truyền động chính máy bào giường 7210 a , Giới thiệu trang thiết bị trong sơ đồ - Động cơ Đ là động cơ truyền động cho bàn máy được cấp nguồn từ máy phát điện1 chiều F. - Máy điện khuếch đại từ trường ngang KĐM cung cấp nguồn kích từ cho máy phát (CKF). KĐM có 4 cuộn kích từ. Ba cuộn kích từ CK1- CK2- CK3 là cuộn điều khiển nối tiếp cùng chiều có chức năng là cuộn chủ đạo, phản hồi âm điện áp, phản hồi dương dòng điện phần ứng và phản hồi mềm sức điện đông máy phát, và điện áp tổng đặt lên các cuộn dây có 4 thành phần điện áp tương ứng như sau:

U13 = Ucđ - Ua + Ui ± Uôđ Trong đó:

U13 điện áp tổng đặt lên các cuộn dây CK1, CK2, CK3;

Ucđ điện áp chủ đạo, lấy trên biến trở BTT (đối với hành trình thuận) và BTN ( đối với hành trình ngược); Ua là điện áp phản hồi âm điện áp.

Ui là điện áp phản hồi dương dòng điện.

Uôđ là điện áp phản hồi mềm lấy trên điện trở 5R Ở chế độ xác lập các nhánh cầu được điều chỉnh sao cho cầu cân bằng và như

vậy Uôđ = 0. Trong quá trình quá độ do từ thông của máy phát thay đổi, cuộn CKF có điện cảm nên cầu mất cân bằng, điện áp phản hồi mềm khác không và tỉ lệ với đạo hàm của sức điện động máy phát, tức là phản ánh sự dao động của sđđ máy phát.

Trong sơ đồ còn có cuộn kích từ của KĐM là CK4 có chức năng là khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt, tạo cho động cơ đặc tính máy xúc, hạn chế dòng điện động cơ trong quá trình tĩnh cũng như quá trình quá độ. Nguyên lý làm việc của khâu phản



hồi dòng điện có ngắt được giải thích như sau: Khi dòng điện còn nhỏ hơn giá trị dòng điện ngắt ( Iư < Ing) thì sụt áp trên các cuộn dây cực từ phụ của động cơ và máy phát:

∆U = ( RCFF + RCFĐ).IƯ = β.RƯ∑IƯ Còn nhỏ hơn điện áp so sánh USS lấy trên điện trở 3R, các van 1V hoặc 2V

không thông, trong cuộn CK4 không có dòng điện chạy qua và như vậy từ trường do cuộn CK4 sinh ra = 0. Khi IƯ > Ing tương ứng ∆U > Uss, các van 1V hoăc 2 V dẫn dòng, trong cuộn dây CK4 xuất hiện dòng điện đi qua, lúc này cuộn Ck4 sẽ sinh ra 1 sức từ động có chiều ngược với sức từ động của các cuộn CK1-CK2- CK3 sinh ra, dẫn đến sức từ động tổng của KĐM giảm ⇒ điện áp đặt lên cuộn CKF giảm ⇒ điện áp đầu ra của máy phát giảm, tốc độ động cơ giảm nhanh khi dòng điện phần ứng tăng, tạo ra đường đặc tính dốc lớn.

Muốn điều chỉnh tốc độ động cơ ta thay đổi điện áp chủ đạo lấy trên các biến trở BTT (chiều thuận) hoặc BTN (chiều ngược).

* Nguyên lý làm việc của hệ thống

Trong sơ đồ động cơ được khởi động cưỡng bức. Hệ số cưỡng bức được duy trì ở mức độ cho phép trong thời gian đủ dài. Sau khi cho lệnh khởi động, điện áp chủ đạo được đưa vào mạch kích thích của KĐM (cuộn CK1- CK2 –CK3) là U13 có giá trị cực đại và động cơ được khởi động cưỡng bức ở gií hạn cho phép do trong sơ đồ dùng khâu điện trở phi tuyến gồm 2 bóng đèn BĐ và khâu phân mạch 4V-3R-2V (hoặc 3V – 3R – 1V). Khi U13 tăng làm điện trơe BĐ tăng theo, làm điện trở tổng mạch của các cuộn dây CK1-CK2-CK3 tăng lên. Khi điện áp trên các cuộn dây đó đủ lớn, các van 4V, 2V mở, xuất hiện dòng phân mạch ip. Dòng điện này càng lớn khi điện áp U13 càng lớn, nhờ vậy dòng điện trong cuộn CK1-CK2-CK3 được duy trì ở mức độ chop phép hầu như không đổi trong quá trình khởi động. Trong thời gian khởi động khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt cũng có tác dụng hạn chế dòng điện nhỏ hơn trị số dòng điện cho phép.

Sơ đồ có khả năng làm việc ở chế độ tự động và thử máy. Để khởi động động cơ ở chế độ tự động, ta ấn nút MT hoặc MN. Giải thiết ấn nút MT, các công tắc tơ KL, T và R tác động, biến trở BTN bị ngắn mạch, biến trở BTT được nối vào nguồn một chiều và nối các cuộn CK1- CK2- CK3 vào điện áp chủ đạo. KĐM và F được kích từ cưỡng bức và động cơ Đ được khởi động cưỡng bức đưa bàn chạy theo chiều thuận. Ở đầu hành trình thuận, công tắc hành trình 2KC bị ấn, rơle RC được tiếp điện. Nừu tốc độ cắt đã chọn lớn hơn 15 – 20m/phút thì tiếp điểm RC phân mạch biến trở BTT làm điện áp chủ đạo có trị số tương ứng với tốc độ thấp của bàn(V0 = 12 – 15m/pt – tốc độ vào dao). Sau khi dao cắt vào chi tiết, công tắc hành trình 2KC không bị ấn nữa, các tiếp điểm



của nó được phục hồi, rơle RC mất điện. Tốc độ động cơ tiếp tục tăng lên trị số ứng với điện áp chủ đạo trên biến trở BTT. Cuối hành trình thuận, chổi tiếp xúc của tiếp điểm hành trình 1KH được đẩy về phía trái, một phần biến trở BTT bị ngắn mạch, Ucđ lại giảm xuống trị số tương ứng với tốc độ V0 của bàn áy, dao ra khỏi chi tiết, sau khi công tắc hành trình 1KC bị ấn, cắt điện T, kết thúc hành trình thuận. Mặt khác, công tắc tơ N tác động ngắn mạch biến trở BTT, đưa biến trở BTN vào mạch kích từ KĐM, máy phát được kích từ theo chiều ngược và động cơ bắt đầu quay ngược. Khi bàn máy chạy ngược công tắc hành trình 1KC và sau đó chổi tiếp xúc 1KH được trả về vị trí ban đầu để chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo. Gần cuối hành trình ngược, 2KH ngắn mạch một phần biến trở BTN làm cho tốc độ động cơ giảm xuống trị số tương ứng với tốc độ bàn là 12 – 15m/ph. Hết hành trình ngược, công tắc tơ 2KC bị ấn, công tắc tơ N bị mất điện, công tắc tơ T được tiếp điện, bàn đảo chiều sang hành trình thuận và tăng tốc độ đến 12 – 15m/ph.

Hãm xẩy ra sau khi ấn nút dừng Đ, Công tắc tơ KL, T hoặc N và rơle R mất điện. Điện áp chủ đạo trên biến trở BTT hoặc BTN mất tác dụng, các cuộn dây CK1-CK2-CK3 được nối vào điện áp máy phát (ỏUF) có dấu ngược với Ucđ trước khi hãm, dòng điện trong cuộn CK1-CK2-CK3 đảo chiều; động cơ được hãm tái sinh, sau thời gian duy trì của rơle R, một phần của biến trở 1R bị ngắn mạch, điện áp phản hồi giảm đi, quá trình hãm tái sinh chuyển sang giai đoạn thứ 2 cho đến lúc ding.

Chế độ thử máy được thực hiện bằng nút ấn TT hoặc TN, công tắc tơ KL không làm việc, nên hệ thống chỉ làm việc khi còn ấn nút.

Sơ đồ không cho phép động cơ làm việc trong các trường hợp sau đây: - Không đủ áp lực dầu trong hệ thống bôi trơn (tiếp điểm RAL mở) - Bàn máy di chuyển ra ngoài phạm vi cho phép (Tiếp điểm KC mở) Hệ thống này đảm bảo phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 15/1 với độ sụt tốc độ

không quá 6%. Nhược điểm của hệ thống này là có sự liên quan giữa mạch động lực và mạch điều khiển. Điều đó gây khó khăn cho vận hành và sửa chữa, hiệu chỉnh hệ thống



Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý mạch điện máy bào giường 7210

3.4 Trang bị điện - điện tử máy doa 3.4.1. Đặc điểm làm việc, yêu cầu về truyền động điện và trang bị điện máy doa 1. Đặc điểm công nghệ Máy doa dùng để gia công chi tiết với các nguyên công: khoét lỗ trụ, khoan lỗ, có thể dùng để phay. Thực hiện các nguyên công gia công trên máy doa sẽ đạt được độ chính xác và độ bóng cao. Máy doa được chia thành hai loại chính: máy doa đứng và máy doa ngang. Máy doa ngang dùng để gia công các chi tiết cỡ trung bình và nanưg. Hình dạng bên ngoài của máy doa được giới thiệu trên hình 4 – 1.



Hình 3.8 Hình dạng bên ngoài máy doa ngang

1. Bệ máy; 2. Trụ sau; 3. Giá đỡ; 4. Bàn gá chi tiết gia công; 5. Trụ chính; 6. Trụ trước

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 ngang hoặc dọc bệ máy. Ụ trục chính có thể dịch chuyển theo chiều thẳng đứng cùng trục chính. Bản thân trục chính có thể dịch chuyển theo phương nằm 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 ngang chi tiết hay di chuyển dọc của trục chính mang đầu dao. Chuyển động phụ là chuyển động thẳng đứng của ụ dao v..v… 2. Yêu cầu đối với truyền động điện và trang bị điện máy doa. a, 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 thống truyền động chính máy doa thường sử dụng động cơ không đồng bộ rô to 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 một chiều, điều chỉnh tốc độ trơn trong phạm vi rộng. Nhờ vậy, có thể đơn giản kết cấu cơ khí, mặt khác có thể hạn chế mômen ở vùng tốc độ thấp bằng phương pháp điều chỉnh tốc độ hai vùng. c, Truyền động ăn dao: Phạm vi điều chỉnh của truyền động ăn dao là D = 1500/1. Lượng ăn dao được điều chỉnh trong phạm vi 2mm/ph ÷ 600mm/ph; khi di chuyển nhanh, có thể đạt tới 2,5 m/ph ÷ 3m/ph. Lượng ăn dao (mm/ph) ở những máy cỡ nặng yêu cầu được giữ không đổi khi tốc độ trục chính thay đổi. Đặc tính cơ bản cần có độ cứng cao, với độ ổn định tốc độ < 10%. Hệ thống truyền động ăn dao phải đảm bảo độ tác động nhanh cao, dừng máy chính xác, đảm bảo sự liên động với truyền động chính khi làm việc tự động.



Ở những máy doa cỡ trung bình và nặng, hệ thống truyền động ăn dao sử dụng hệ thống khuếch đại máy điện - động cơ điện một chiều hoặc hệ thống T – D. 3.4.2. Sơ đồ điều khiển máy doa ngang 2620. 1. Thông số kĩ thuật Máy doa 2620 là máy có kích thước cỡ trung bình.

- Đường kính trục chính: 90mm. - Công suất động cơ truyền động chính: 10kW. - Tốc độ quay trục chính điều chỉnh trong phạm vi: (12,5 ÷ 1600) vg/ph. - Công suất động cơ ăn dao: 2,1kW. - Tốc độ động cơ ăn dao có thể điều chỉnh trong phạm vi (2,1 ÷ 1500) vg/ph; tốc

độ lớn nhất: 3000 vg/ph. Hình 3.9 là sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động chính (đơn giản hoá). Động cơ

truyền động chính là động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hai cấp tốc độ: 1460. Việc chuyển đổi tốc độ từ thấp đến cao tương ứng với chuyển đổi từ đấu ∆ thành đấu YY và ngược lại được thực hiện bởi tay gạt cơ khí 2KH liên quan đến thiết bị chuyển đổi tốc độ. Nếu tiếp điểm 2KH hở, dây quấn động cơ được đấu tương ứng với tốc độ thấp.Khi tiếp điểm 2KH kín, dây quấn động cơ được đấu YY tương ứng tốc độ cao. Tiếp điểm 1KH liên quan đến thiết bị chuyển đổi tốc độ trục chính. Nó ở trạng thái hở trong thời gian chuyển đổi tốc độ và chỉ kín khi đã chuyển đổi xong. Động cơ được đảo chiều nhờ các công tơ 1T, 1N, 2T, 2N.

Giả thiết 1KH, 2KH kín. Sau khi ấn nút khởi động MT (hoặc MN) động cơ được khởi động qua 2 cấp: Lúc đầu động cơ được đấu ∆ (tốc độ thấp) do công tắc tơ Ch có điện. Sau thời gian duy trì của Rơle thời gian RTh, công tắc tơ Ch mất điện, công tắc tơ 1NH, 2NH có điện, động cơ được đấu YY (tốc độ cao).

Sau khi ấn nút dừng D, động cơ được được hãm ngược đến dừng máy, Quá trình hãm được giải thích như sau: Để chuẩn bị mạch hãm và kiểm tra tốc độ động cơ,

Ở sơ đồ dùng rơle để kiểm tra tốc độ RKT. Khi máy đang làm việc theo chiều thuận, tiếp điểm RKT – 1 kín sẵn, rơle 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 ngược động cơ . Khi tốc độ động cơ giảm nhỏ, tiếp điểm RKT-1 mở ra, công tắc tơ 2N mất điện, quá trình hãm kết thúc. Để hạn chế dòng điện hãm, đưa điện trở phụ vào mạch stato. Quá trình hãm động cơ ở chiều ngược xảy ra tương tự, chỉ khác là tiếp điểm RKT-2 sẽ điều khiển sự tác động của công tắc tơ 2T.

Muốn điều chỉnh ( thử )máy, ấn nút TT hoặc TN. Ở chế độ này, dây quấn động cơ luôn được đấu ∆ và có điện trở phụ trong mạch stato (2T hoặc 2N có điện) nên tốc độ động cơ thấp.



Trong sơ đồ còn có động cơ động cơ bơm dầu bôi trơn ĐB. Nó được đóng cắt điện đồng thời với động cơ chính nhờ công tắc tơ K8 và các tiếp điểm liên động.

Hình 3.9 Sơ đồ điều khiển truyền động chính máy doa 2620



3.5 Trang bị điện - điện tử máy mài 3.5.1. Đặc điểm công nghệ Máy mài có 2 loại chính: Máy mài tròn và máy mài phẳng. Ngoài ra còn có các máy khác nhau: máy mài vo tâm, máy mài rãnh, máy mài cắt, máy mài răng..v.v.. Thường trên máy mài có ụ chi tiết hoặc bàn, trên đó kẹp chi tiết và ụ đá mài, trên đó có trục chính với đá mài. Cả hai ụ đều đặt trên bệ máy. Sơ đồ biểu diễn công nghệ mài được giới thiệu ở hình 3.10.

Máy mài tròn có hai loại: máy mài tròn ngoài (hình3.10a) và máy mài tròn trong (hình 3.10.b). Trên máy mài tròn chuyển động chính là chuyển động quay của đá mài; chuyển động ăn dao là di chuyển tính tiến của ụ đá dọc trục (ăn dao dọc trục) hoặc di chuyển tính tiến theo hướng ngang trục (ăn dao ngang) hoặc chuyển động quay của chi tiết (ăn dao vòng). Chuyển động phụ là di chuyển nhanh ụ đá hoặc chi tiết.v.v.. Máy mài phẳng có hai loại: mài bằng biên đá (hình 3.10c) và mặt đầu (hình 3.10d). Chi tiết được kẹp trên bàn máy tròn hoặc chữ nhật. Ở máy mài bằng biên đá, đá mài quay tròn và chuyển động tịnh tiến ngang so với chi tiết, bàn máy mang chi tiết chuyển động tịnh tiến qua lại. Chuyển động quay của đá là chuyển động chính, chuyển động ăn dao là di chuyển của đá (ăn dao ngang) hoặc chuyển động của chi tiết (ăn dao dọc). Ở máy mài bằng mặt đầu đá, bàn có thể là tròn

Hình 3.10. Công nghệ mài



hoặc chữ nhật, chuyển động quay của đá là chuyển động chính, chuyển động ăn dao là di chuyển ngang của đá (ăn dao ngang) hoặc chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn mang chi tiết (ăn dao dọc). Một tham số quan trọng của chế độ mài là tốc độ cắt (m/s). v = 0,5d.ωđ.10-3 [m/s] Trong đó: d - đường kính đá mài [mm]; ω đ - tốc độ quay của đá mài [rad/s].

Thông thường v = 30 ÷ 50m/s. 3.5.2. Các đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện của máy mài. 1. Truyền động chính. Thông thường máy không yêu cầu điều chỉnh tóc độ, nên sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc. ở các máy mài cỡ nặng, để duy trì tốc độ cắt là không đổi khi mòn đá hay kích thước chi tiết gia công thay đổi, thường sử dụng truyền động cơ có phạm vi điều chỉnh tốc độ là D = 2 ÷ 4/1 với công suất không đổi. Ở máy mài trung bình và nhỏ v = 50 ÷ 80m/s nên đá mài có đường kính lớn thì tốc độ quay đá khoảng 1000 vg/ph. Ở những máy có đường kính nhỏ, tốc độ đá rất cao. Động cơ truyền động là các động cơ đặc biệt, đá mài gắn trên trục động cơ, động cơ có tốc độ (24000 ÷ 48000 vg/ph), hoặc có thể lên tới (150000 ÷ 200000 g/ph). Nguồn của động cơ là các bộ biến tần, có thể là các máy phát tần số cao (BBT quay), hoặc là các bộ biến tần tĩnh (BBT = thyristor). Mômen cản tĩnh trên trục động cơ thường là 15 ÷ 20% mômen định mức. Mômen quán tính của đá và cơ cấu truyền lực: 500 ÷ 600% mômen quán tính của động cơ, do đó cần hãm cưỡng bức động cơ quay đá. Không yêu cầu đảo chiều quay động cơ quay đá. 2. Truyền động ăn dao. a, Máy mài tròn: ở máy cỡ nhỏ, truyền động quay chi tiết dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ (điều chỉnh số đôi cực p) với D = (2 ÷ 4)/1. ở các máy lớn thì dùng hệ thống bộ biến đổi - động cơ điện một chiều (BBĐ - ĐM), hệ KĐT - ĐM có D = 10/1 với điều chỉnh điện áp phần ứng. Truyền động ăn dao dọc của bàn máy tròn cỡ lớn thực hiện theo hệ BBĐ - ĐM với D = (20 ÷ 25)/1. Truyền động ăn dao ngang sử dụng thuỷ lực. b, Máy mài phẳng: Truyền động ăn dao của ụ đá thực hiện lắp lại nhiều chu kỳ, sử dụng thuỷ lực. Truyền động ăn dao tịnh tiến qua lại của bàn dùng hệ truyền động một chiều với D = (8 ÷ 10)/1. 3. Truyền động phụ Sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc.



3.5.3. Sơ đồ điều khiển máy mài 3A161 Máy mài tròn 3A161 được dùng để gia công mặt trụ của các chi tiết có chiều dài

dưới 1000mm và đường kính dưới 280mm; đường kính đá mài lớn nhất là 600mm. Hình 3.11 giới thiệu sơ đồ điều khiển máy mài 3A161 (đơn giản hoá). Động cơ ĐM (7kW; 930 vg/ph) quay đá mài, ĐT (1,7kW; 930vg/ph) bơm dầu cho hệ thống thuỷ lực để thực hiện ăn dao ngang của ụ đá, ăn dao dọc của bàn máy và di chuyển nhanh ụ đá ăn vào chi tiết hoặc ra khỏi chi tiết; ĐB (0,125kW; 2800vg/ph) bơm nước làm mát; ĐC (0,76kW, 250 ÷ 2500vg/ph) quay chi tiết. Đóng mở van thuỷ lực nhờ các nam châm điện 1NC, 2NC và các tiếp điểm 2KT, 3KT.

Hình 3.11 Sơ đồ điều khiển máy mài 3A161



Động cơ quay chi tiết được cung cấp từ khuếch đại từ KĐT. KĐT nối theo sơ đồ cầu 3 pha kết hợp với các điot chỉnh lưu, có 6 cuộn dây làm việc (CD ~), 3 cuộn dây điều khiển CK1, CK2, CK3. Cuộn CK3 được nối với điện áp chỉnh lưu 3KL tạo ra sức từ hoá chuyển dịch. Cuộn CK1 vừa là cuộn chủ đạo, vừa là phản hồi âm điện áp phần ứng. Điện áp chủ đạo Ucđ lấy trên biến trở 1ĐT, còn điện áp phản hồi Uth lấy trên phần ứng động cơ. Điện áp đặt vào cuộn dây CK1 là:

UCK1 = Ucđ - Ufh = Ucđ - kUư Cuộn CK2 là cuộn phản hồi dương dòng điện phần ứng động cơ. Nó được nối vào điện áp thứ cấp của biến dòng BĐ qua bộ chỉnh lưu 2CL. Vì dòng điện sơ cấp biến dòng tỷ lệ với dòng điện phần ứng động cơ (I1 = 0,815Iư) lên dòng điện trong cuộn CK2 cũng tỷ lệ với dòng điện phần ứng. Sức từ hoá phản hồi được điều chỉnh nhờ biến trở 2BT. Tốc độ động cơ được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp chủ đạo Ucđ (nhờ biến trở 1BT). Để làm cứng đặc tính cơ ở vùng tốc độ thấp, khi giảm Ucđ cần phải tăng hệ số phản hồi dương dòng điện. Vì vậy, người ta đã đặt sẵn khâu liên hệ cơ khí giữa các con trượt của 2BT và 1BT. Để thành lập dadặc tính tĩnh của động cơ ta dựa vào các phương trình sau: Điện áp tổng trên cuộn CK1 là ∑1CKU :

∑1CKU = Ucđ - Uư + Kqđ2.UCK2 = Ucđ - Uư + Kqđ2.Ki.Iư

Trong đó: UCK2 = Kqđ2.Ki.Iư - điện áp trên cuộn CK2 quy đổi về CK1.

Sức điện động của khuếch đại từ (với giả thiết điểm làm việc của nó nằm ở đoạn tuyến tính): EKĐT = KKĐT. ∑1CKU

Trong đó: KKĐT - hệ số khuếch đại điện áp của KĐT. Phương trình cân bằng điện áp trong mạch phần ứng là:

EKĐT = K φω + Rư ∑

Từ các phương trình (5-2), (5-3), (5-4); sau một số biến đổi ta nhận được phương trình đặc tính tĩnh của hệ như sau: Nguyên lý làm việc của sơ đồ điều khiển tự động: Sơ đồ cho phép điều khiển máy ở chế độ thử máy và chế độ làm việc tự động. ở chế độ thử máy, các công tắc 1CT, 2CT, 3Ct được đóng sang vị trí 1. Mở máy động cơ

ω = -

KĐ.KKĐT.Ucđ

(1 + KKĐT)

[Rư + KKĐT.(RưĐ + Ki.Kqđ2)].Iư.KĐ

(1 + KKĐT)



ĐT nhờ nút ấn MT, sau đó có thể khởi động đồng thời ĐM và ĐB bằng nút ấn MN. Động cơ ĐC được khởi động bằng nút ấn MC.

Ở chế độ tự động, quá trình hoạt động của máy gồm ba giai đoạn theo thứ tự sau: 1) Đưa thanh ụ đá vào chi tiết gia công nhờ truyền động thuỷ lực, đóng các động

cơ ĐC và ĐB. 2) Mài thô, rồi tự động chuyển sang mài tinh nhờ tác động của côntg tắc tơ. 3) Tự động đưa nhanh ụ đá ra khỏi chi tiết và cắt điện các động cơ ĐC, ĐB. Trước hết, đóng các công tăc 1CT, 2CT, 3CT sang vị trí 2. Kéo tay gạt điều

khiển (được bố trí trên máy) về vị trí di chuyển nhanh ụ đá và chi tiết (nhờ hệ thống thuỷ lực). Khi ụ đá đi đến vị trí cần thiết, công tắc hành trình 1KT tác động, đóng mạch cho cuộn dây công tắc tơ KC và KB, các động cơ ĐC và ĐB được khởi động. Đồng thời truyền động thuỷ lực của máy được khởi động. Quá trình gia công bắt đầu. Khi kết thúc giai đoạn mài thô, công tắc hành trình 2KT tác động, đóng mạch cuộn Rơle 1RTr. Tiếp điểm của nó đóng điện cho cuộn dây nam châm 1NC, để chuyển đổi van thuỷ lực, làm giảm tốc độ ăn dao của ụ đá. Như vậy, giai đoạn mài tinh bắt đầu. Khi kích thước chi tiết đã đạt yêu cầu, công tắc hành trình 3KT tác động, đóng mạch cuộn Rơle 2RTr. Tiếp điểm Rơle này đóng điện cho cuộn nam châm 2NC để chuyển đổi van thuỷ lực, đưa nhanh ụ đá về vị trí ban đầu. Sau đó, công tắc 1KT phục hồi cắt điện công tắc tơ KC và KB; động cơ ĐC được cắt điện và được hãm động năng nhờ công tắc tơ H. Khi tốc độ động cơ đủ thấp, tiếp điẻm Rơle tốc độ RKT mở ra, cắt điện cuộn dây công tắc tơ H. Tiếp điểm của H cắt điện trở hãm ra khỏi phần ứng động cơ, kết thúc quá trình hãm.



Chương 3. TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CHO MÁY NÂNG VẬN CHUYỂN VÀ THIẾT BỊ GIA NHIỆT

3.1. Trang bị điện cho nhóm máy nâng vận chuyển * Khái niệm chung

Sự phát triển kinh tế của mỗi nước phụ thuộc rất nhiều vào mức độ cơ giới hoá và tự động hoá các quá trình sản xuất. Trong quá trình sản xuất, các máy nâng - vận chuyển đóng một vai trò quan trọng, đảm nhiệm vận chuyển một khối lượng lớn hàng hoá, vật liệu, nguyên liệu, thành phẩm và bán thành phẩm trong các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân. Các máy nâng - vận chuyển là cầu nối giữa các hạng mục công trình sản xuất riêng biệt, giữa các máy công tác trong một dây chuyền sản xuất v.v… Tính chất và số lượng hàng hoá cần vận chuyển tuỳ thuộc vào đặc thù của quá trình sản xuất. Ví dụ trong một xí nghiệp luyện kim có lò cao năng suất 1000 tấn gang/ngày đêm, cần phải vận chuyển lên lò cao với độ cao tới 36m khoảng 2000 tấn quặng, 700 tấn phụ gia và 1200 tấn than cốc bằng các loại xe kíp di chuyển theo mặt phẳng nghiêng. Việc sử dụng các máy nâng - vận chuyển trong các hạng mục công trình lớn đã làm giảm đáng kể thời gian thi công, giảm bớt đáng kể số lượng công nhân khoảng 10 lần. Ví dụ nếu dùng một cần cẩu tháp trên các công trường xây dựng công nghiệp hoặc xây dựng dân dụng có thể thay thế cho 500 công nhân, còn nếu dùng một máy xúc cỡ lớn để đào hào hoặc kênh mương khi xây dựng các công trình thuỷ lợi hoặc trong công việc cải tạo điền địa có thể thay thế cho 10.000 công nhân. Trong các nhà máy chế tạo cơ khí, máy nâng - vận chuyển chủ yếu dùng để vận chuyển phôi, thành phẩm và bán thành phẩm từ máy này đến máy khác, từ phân xưởng này đến phân xưởng khác hoặc vận chuyển vào kho lưu giữ. Hiện nay, máy nâng, các loại thang máy được lắp đặt trong các xí nghiệp công nghiệp, trong các nhà ở cao tầng, trong các toà thị chính, siêu thị, trong các nhà ga của tàu điện ngầm để vận chuyển hàng hoá và hành khách. Trong nông nghiệp, các máy nâng - vận chuyển trong công nghiệp cũng như trong nông nghiệp như một phương tiện để cơ giới hóa và tự động hoá các quá trình sản xuất là một yếu tố quan trọng nhằm làm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm cũng như giảm nhẹ sức lao động của con người. * Phân loại các máy nâng - vận chuyển Các máy nâng vận chuyển có kết cấu hình dáng, kích thước rất đa dạng tuỳ thuộc vào tính chất đặc điểm của hàng hoá cần vận chuyển, kích thước, số lượng và phương vận chuyển của hàng hoá. Vì vậy việc phân loại các máy nâng - vận chuyển có thể dựa trên các đặc điểm chính để phân thành các nhóm máy sau: (hình 4.1) a) Theo phương vận chuyển hàng hoá

- Theo phương thẳng đứng (thang máy, máy nâng).



- Theo phương nằm ngang (băng tải, băng chuyền). - Theo mặt phẳng nghiêng (xe kíp, thang chuyền, băng tải).

- Theo các phương kết hợp (cầu trục, cầu trục cảng, cầu trục chân dê) b) Theo phương pháp di chuyển của các cơ cấu - Lắp đặt cố định (thang máy, thang chuyền, băng tải).

- Di chuyển theo đường thẳng (cầu trục cảng, cầu trục chân dê, cổng trục, cần cẩu tháp v.v..) - Quay tròn với một góc tới hạn (cần cẩu tháp, máy xúc v.v…) c) Theo cơ cấu bốc hàng hoá - Cơ cấu bốc hàng là thùng, cabin, gầu treo… - Dùng móc, xích treo, băng. - Cơ cấu bốc hàng bằng nam châm điện (cần cẩu từ). d) Theo chế độ làm việc - Chế độ làm việc dài hạn (băng tải, băng chuyền, thang chuyền). - Chế đô ngắn hạn lặp lại (máy xúc, thang máy, cầu trục, cần trục). e) Theo phương pháp điều khiển - Điều khiển bằng tay. - Điều khiển tự động.

- Hệ thống điều khiển hở. - Hệ thống điều khiển kín.

- Điều khiển tại chổ. - Điều khiển có khoảng cách. - Điều khiển từ xa. Trong các máy nâng - vận chuyển, đơn giản nhất là những máy vận chuyển hàng theo một phương (thang máy – máy nâng theo phương thẳng đứng, băng truyền và băng tải – theo phương nằm ngang, thang chuyền và đường goòng treo theo mặt phẳng nghiêng) chỉ có một cơ cấu truyền động di chuyển là cơ cấu nâng hoặc cơ cấu di chuyển. Còn những máy nâng vận chuyển phức tạp hơn đó là máy xúc, cần cẩu, cầu trục, máy xúc có hai hoặc ba cơ cấu di chuyển, di chuyển theo từng phương riêng biệt hoặc cùng một lúc thực hiện các phương kết hợp. Chế độ làm việc của các máy nâng - vận chuyển ảnh hưởng rất lớn trong việc tính chọn công suất động cơ truyền động, thiết kế, tính chọn hệ truyền động cũng như sơ đồ điều khiển toàn máy.

Điều khiển bằng tay chỉ dùng đối với những máy nâng - vận chuyển đơn giản, không yêu cầu điều chỉnh trơn tốc độ động cơ truyền động, tần số đóng - cắt điện không lớn và thường sử dụng đối với những máy có công suất truyền động bé. Điều khiển tự động được sử dụng rộng rãi trong các máy nâng - vận chuyển dùng hệ truyền động phức tạp ( hệ MĐKĐ-Đ, hệ KĐT-Đ, hệ T-Đ v.v…)



Việc phân loại các máy nâng - vận chuyển như trình bày trên đây không phản ánh toàn bộ chức năng liên quan đến quá trình sản xuất mà các máy thực hiện, nhưng cũng giúp chúng ta có một khái niệm tổng quan về các phương pháp và dạng vận chuyển hàng hoá thông dụng nhất. Hình 4.1 giới thiệu một số máy nâng vận chuyển điển hình.

Hình 4-1. Một số máy nâng vận chuyển điển hình

a) Cầu trục; b) Cổng trục chuyển tải; c) Cầu trục chân dê; d) Cần cẩu cảng; e) Cần cẩu tháp f) Thang máy; g) Máy xúc gầu thuận; h) Cầu trục luyện thép; i) máy xúc gầu treo; k) Băng tải

3.1.1 Trang bị điện - điện tử cầu trục 3.1.1.1 Đặc điểm trang bị điện cầu trục

Cầu trục điện có kết cấu đa dạng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực khác nhau. Trong các xí nghiệp luyện kim, trong các xí nghiệp công nghiệp thường lắp đặt



các loại cầu trục để vận chuyển nguyên vật liệu, thành phẩm và bán thành phẩm. Trong các xí nghiệp tuyển than, tuyển quặng, trên các bãi chứa than của các nhà máy nhiệt điện thường lắp đặt cầu trục xếp dỡ (cầu trục vận chuyển). Trên các công trường xây dựng dân dụng và công nghiệp thường lắp đặt các loại cổng trục và cần cẩu tháp v.v… Ngoài các loại cầu trục lắp đặt cố định trên còn sử dụng cần cẩu di động như: cần cẩu ô tô, cần cẩu bánh xích, cần cẩu nổi v.v…Ta chỉ nghiên cứu cần cẩu đặc trưng nhất đó là cầu trục, có cấu tạo như hình 4.2.

Hình 4.2. Cấu tạo và trang bị điện của cầu trục

Cầu trục gồm có gầm cầu di chuyển trên đường ray lắp đặt dọc theo chiều dài của nhà xưởng, cơ cấu nâng hạ hàng lắp trên xe con di chuyển dọc theo dầm cầu (theo chiều ngang của nhà xưởng) cơ cấu bốc hàng của cầu trục có thể dùng móc (đối với những cầu trục công suất lớn có hai móc hàng, cơ cấu móc hàng chính có tải trọng lớn và cơ cấu móc phụ có tải trọng bé) hoặc dùng gầu ngoạm. Trong mỗi cầu trục có ba hệ truyền động chính: di chuyển xe cầu, di chuyển xe con (xe trục) và nâng - hạ hàng.

Trên cầu trục được trang bị 4 động cơ truyền động: hai động cơ di chuyển xe cầu 7 và 16, động cơ nâng hạ hàng 12 và động cơ di chuyển xe con 10. Phanh hãm điện từ 6, 11, 14, 18 lắp hợp bộ với động cơ truyền động. Điều khiển các động cơ truyền động bằng các bộ khống chế 3 trong cabin điều khiển. Hộp điện trở 8 dùng để khởi động và điều



chỉnh tốc độ các động cơ được lắp đặt trên dầm cầu. Bảng bảo vệ 2 để bảo vệ quá tải, bảo vệ điện áp thấp, bảo vệ điện áp không được lắp đặt trong cabin điều khiển. Để hạn chế hành trình di chuyển của các cơ cấu dùng các công tắc hành trình 4 và 5 cho cơ cấu di chuyển xe cầu; 9 và 17 cho cơ cấu di chuyển xe con và 13 cho cơ cấu nâng - hạ hàng. Cung cấp điện cho cầu trục bằng hệ thống tiếp điện chinh 1 gồm hai bộ phận: bộ cấp điện là ba thanh thép góc lắp trên các giá đỡ bằng sứ cách điện lắp dọc theo nhà xưởng và bộ phận tiếp điện lắp trên cầu trục. Để cấp điện cho thiết bị điện lắp trên cơ cấu xe con dùng bộ tiếp điện phụ 15 lắp dọc theo chiều dọc của dầm cầu.

Chế độ làm việc của động cơ truyền động các cơ cấu của cầu trục Động cơ truyền động các cơ cấu của cầu trục làm việc trong điều kiện rất nặng nề, môi trường làm việc khắc nghiệt nơi có nhiệt độ cao, nhiều bụi, độ ẩm cao và nhiều loại khí, hơi, chất gây cháy, nổ. Chế độ làm việc của các động cơ là chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại với tần số đóng cắt lớn, mở máy, hãm dừng liên tục. Do những đặc điểm đặc thù trên, ngành công nghiệp chế tạo máy sản xuất loại động cơ chuyên dùng cho cầu trục. Các loại động cơ đó là: động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc, roto dây quấn, đông cơ điện một chiều kích từ song song hoặc nối tiếp. Những đặc điểm khác biệt của động cơ cầu trục so với các loại động cơ dùng chung là:

- Độ chịu nhiệt của các lớp cách điện cao (F và H) - Mômen quán tính bé để giảm thiểu tổn hao năng lượng trong chế độ quá độ - Từ thông lớn để nâng cao khả năng quá tải của động cơ. - Có khả năng chịu quá tải cao (M

max/M

đm= 2,15 ÷ 5 đối với đông cơ không đồng bộ

và 2,3 ÷ 3,5 đối với động cơ điện một chiều) - Hệ số tiếp điện tương đối TĐ% là 15%, 25%, 40% và 60%.

Chế độ làm việc của các động cơ truyền động các cơ cấu của cầu trục được biểu diễn trên hình 4.3. Ở góc phần tư thứ nhất I, máy điện làm việc ở chế độ động cơ (đường đặc tính 1). M = M

C + M

đm (3.1)

với M – mômen do động cơ sinh ra. M

C - mômen cản do tải trọng gây ra;

Mms

- momen cản do ma sát gây ra.

Đối với động cơ nâng - hạ làm việc với chế độ nâng hàng, còn đối với động cơ di chuyển làm việc ở chế độ chạy tiến. Ở góc phần tư thứ hai II, máy điện làm việc ở chế độ máy phát. Đối với cơ cấu di chuyển đường 1 thực hiện hãm tái sinh khi có ngoại lực tác động cùng chiều với chiều



chuyển động của cơ cấu, còn đối với cơ cấu nâng - hạ thực hiện hãm động năng (đường 3) khi hãm dừng.

Hình 4.3. Chế độ làm việc của các động cơ truyền động các cơ cấu của cầu trục

Ở góc phần tư thứ ba III, máy điện làm việc ở chế độ động cơ. Đối với cơ cấu di chuyển tương ứng với chạy lùi. Còn đối với cơ cấu nâng - hạ khi M

C < M

m (khi

không tải chỉ có khối lượng của móc, G =0), trong trường hợp này M = Mms

– MC được

gọi là chế độ hạ động lực (đường 4) Ở góc phần tư thứ tư IV, máy điện làm việc ở chế độ máy phát. Đối với cơ cấu nâng - hạ hàng, khi M

C > M

ms trong trường hợp này M = M

C – M

ms, trong trường hợp

này hàng sẽ được hạ do tải trọng của nó, còn động cơ đóng điện ở chế đô nâng để hãm tốc độ hạ hàng. Lúc này động cơ làm việc ở chế độ hãm ngược đường 2. Khi thực hiện hạ động lực, động cơ làm việc ở chế độ máy phát (hãm tái sinh) với tốc độ hạ lớn hơn tốc độ đồng bộ, đường 4.



3.1.1.2. Hệ truyền động cơ cấu nầng- hạ của cầu trục dùng hệ máy phát - động cơ điện một chiều (F-Đ)

Đối với những cầu trục có trọng tải lớn, chế độ làm việc nặng nề, yêu cầu về điều chỉnh tốc độ cao hơn, đáp ứng các yêu cầu ngặt nghèo do công nghệ đặt ra, nếu dùng hệ truyền động với động cơ KĐB điều khiển bằng bộ khống chế động lực không đáp ứng thoả mãn các yêu cầu về truyền động và điều chỉnh tốc độ. Trong trường hợp này, thường dùng hệ truyền động F-Đ, T-Đ hoặc hệ truyền đông với động cơ KĐB cấp nguồn từ bộ biến tần.

Hình 4.4. Biểu diễn hệ truyền động cơ cấu nâng hạ dùng hệ F-Đ. Đây là hệ truyền động F-Đ có máy điện khuếch đại trung gian (MĐKĐ), chức năng

của nó là tổng hợp và khuếch đại tín hiệu điều khiển. Hệ truyền động này được sử dụng phổ biến cho các cầu trục trong các xí nghiệp luyện kim, trong các nhà máy lắp ráp và sửa chữa. Động cơ truyền động cơ cấu nâng - hạ Đ được cấp từ nguồn máy phát F. Kích từ cho

máy phát F là cuộn CKTF được cấp từ máy điện khuếch đại từ trường ngang MĐKĐ. MMĐKĐ có 4 cuộn kích từ:

- Cuộn chủ đạo CCĐ(9) được cấp từ nguồn bên ngoài qua cầu tiếp điểm N,H (8) và N,H(10) nhằm đảo chiều dòng chủ đạo nghĩa là quyết đinh chiều quay (nâng hoặc hạ) cho đông cơ, với điện trở hạn chế R6

- Cuộn phản hồi âm điện áp CFA(6) đấu song song với phần ứng của động cơ, gồm 2 chức năng:

• Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi sức từ động sinh ra trong cuộn CFA bằng biến trở R4(6) trong trường hợp làm việc ở tốc độ thấp, tiếp điểm công tắc tơ gia tốc G(5) kín, sức từ động sinh ra trong cuộn CFA rất lớn làm giảm sức điện động tổng của máy điện khuếch đại, kết quả điện áp ra của máy phát F giảm dần đến tốc độ của động cơ giảm.

• Khi dừng máy, cuộn CFA (6) được nối vào phần ứng của động cơ qua hai tiếp điểm thường kín N, H(7) và điên trở hạn chế R5(7). Do chiều của cuộn CFA ngược chiều với dòng trong cuộn CCĐ, giúp dừng nhanh động cơ truyền động.

- Cuộn phản hồi âm dòng có ngắt CFD(2) hạn chế dòng khi mở máy hoặc đảo chiều. Khi động cơ chưa bị quá tải Iư < Ing, dòng ngắt Ing = (2,25 ÷ 2,5)Iđm, điện áp rơi trên điện trở shun nhở hơn điện áp so sánh URsh < Uss

Trong đó: URsh = Iư.Rsh (tỷ lệ với dòng điện phần ứng); Uss đặt trên R2 hoặc R3 Khi đó các van 1V hoặc 2V khoá, dòng đi qua cuộn dây CFĐ(2) rất bé (qua R1).

Ngược lại, khi dòng điện trong động cơ lớn hơn giá trị Ing làm cho các van 1V hoặc 2V



thông (tuỳ theo cực tính của dòng điện) sinh ra dòng trong CFA khá lớn làm giảm sức từ động của máy điên khuếch đại và hạn chế được momen của động cơ. Để nâng cao chất lượng của hệ truyền động có cuộn ổn định CÔĐ. Thực chất là cuộn

phản hồi mềm điện áp của máy điện khuếch đại. Cuộn dây sơ cấp của biến áp vi phân BA được nối với đầu ra của MĐKĐ, cuộn thứ cấp được nối với cuộn dây CÔĐ. Nguyên lý hoạt động của nó như sau: Khi điện áp phát ra của MĐKĐ ổn định, dòng trong cuộn CÔĐ bằng không; nếu điện áp phát ra của máy điện khuếch đại thay đổi, trong cuộn thứ cấp của biến ap sẽ xuất hiện một sức điện động cảm ứng, làm cho dòng trong cuộn CÔĐ khác 0, chiều của dòng trong cuộn CÔĐ cùng chiều với dòng trong cuộn CCĐ nếu điện áp phát ra giảm hoặc ngược chiều với cuộn CCĐ nếu điện áp phát ra tăng, tác dụng của dòng chảy trong cuộn CÔĐ sẽ làm cho điện áp phát ra của MĐKĐ sẽ ổn định.

Hình 4.4. Sơ đồ hệ thống truyền động cơ cấu nâng hạ hệ F- Đ



Điều khiển hệ truyền động bằng bộ khống chế chỉ huy kiểu cam KC, có hai vị trí nâng và hạ hàng. Đầu tiên bộ khống chế KC được đặt vào giữa, nếu đủ điện áp cấp thì RĐA(13) tác động đóng RĐA(14) để duy trì và RĐA(14,15) đóng cấp điên cho các dòng 15 → 22.

Quay bộ khống chế KC sang phải, N(15) có điện, hàng đựợc nâng lên với tốc độ thấp nếu ở vị trí 1, ở tốc độ cao nếu ở vị trí 2 lúc này có thêm G(17) có điện làm tiếp điểm G(5) mở ra để giảm phản hồi âm áp.

Tương tự muốn hạ hàng, quay bộ khống chế KC sang trái, H(16) có điện, nếu hạ chậm thì KC ở vị trí 1, hạ nhanh ở vị trí 2.

Khi khởi động, cần phải tăng mômen (để dễ đưa hàng ra khỏi vị trí ban đầu), ta tăng dòng kích từ của đông cơ bằng cách nối tắt điên trở R7(12) nối tiếp với cuộn CKĐ và duy trì thời gian bằng các rơ le thời gian RTh1 hoặc RTh2 tuỳ chế độ nâng hoặc hạ.

Trong sơ đồ điều khiển có các khâu bảo vệ sau: - Bảo vệ quá dòng bằng rơle dòng điện cực đại RDC

- Bảo vệ quá điện áp bằng rơle điện áp cao KĐA - Bảo vệ quá điện áp “không” bằng rơle điện áp RĐA - Bảo vệ mất từ thông bằng rơle dòng điện RTT

3.1.1.3. Hệ truyền động các cơ cấu cầu trục dùng bộ điều áp xoay chiều (ĐAXC) và xung điện trở roto + Chế độ làm việc của động cơ ở góc phần tư thứ nhất I và góc phần tư thứ III (tương ứng với chế độ nâng hàng và hạ động lực), khi điều chỉnh tốc độ trong vùng giữa đường đặc tính cơ với điện trở phụ Rfmax = R0 (đường 1 và đường 1’) với trục tung (trong trường hợp này hai tiristo T

c và T

p đều khoá) được thực hiện bằng

cách thay đổi trị số điện áp xoay chiều: - Các cặp tiristo T1-T2, T6-T7 và T11-T12

mở, ứng với chiều quay thuận (nâng hàng) - Các cặp tiristo T4-T5, T6-T7 và T8-T9 mở, ứng với chiều quay ngược (hạ hàng) + Chế độ làm việc của đông cơ ở góc phần tư thứ hai II và tư IV , động cơ làm việc ở

chế độ hãm động năng. Khi đó các tiristo T1, T3, T4, T9, T10 và T12 mở, trong đó T1, T3, T10 và T12 mở thực hiên chức năng chỉnh lưu cầu một pha cấp nguồn một chiều đưa vào dây quấn stato của động cơ.

Vùng điều chỉnh điện áp xoay chiều ba pha (ĐAXC) được gạch ngang trên hình 4.4



Hình 4.5. Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động cầu trục dùng ĐAXC và xung điện trở roto

+ Điều chỉnh tốc độ động cơ truyền động các cơ cấu truyền động của cầu trục bằng xung điện trở roto bằng hai tiristo T

C và T

P . Khi đó điện áp đặt vào dây quấn stato động

cơ bằng trị số định mức (ứng với góc mở α = 0 của các tiristo của bộ ĐAXC). Trong đó T

C thực hiện chức năng như một khoá điện tử : khi T

C khoá, điện trở phụ R

f = R

0, còn

khi TC mở R

C = 0.

Như vậy khi thay đổi thời gian mở tm, thời gian khoá tk của tiristo TC ta có thể thay đổi được trị số điện trở phụ trong mạch rôto của động cơ. Trị số điện trở đó được tính

theo biểu thức sau: 00 .

_. R

Tt

ttRtR

CK

k

km

kf ==

Trong đó: TCK

– chu kỳ làm việc của tiristo TC.T

CK thường được chọn trong giới hạn

TCK

= (2 ÷ 2,5).10-3

s.

Vùng điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp xung điện trở là vùng giữa đường đặc tính cơ tự nhiên 1-2, 1’-2’ (ứng với vùng gạch theo chiều dọc trên hình 4.4.)



- Tiristo TP’ tụ điện C, điốt Đ và cuộn cảm L là mạch khoá tiristo TC. + Trong mạch điều khiển của hệ truyền động gồm có các khâu: - Rω là bộ điều chỉnh tốc độ tổng hợp tín hiệu điện áp chủ đạo Ucđ và tín hiệu phản

hồi âm tốc độ UFT (điện áp lấy từ máy phát tốc FT tỷ lệ với tốc độ của động cơ). - RI là bộ điều chỉnh dòng điện tổng hợp các tín hiệu Uω (Rω) và UI điện áp tỷ lệ với

dòng roto của động cơ lấy từ biến dòng TI (biến dòng TI là biến áp một chiều làm việc theo nguyên lý của khuếch đại từ).

- 1KĐK và 2KĐK là khối điều khiển góc mở của bộ ĐAXC và TC, TP.

3.1.2. Trang bị điện – điện tử thang máy 3.1.2.1. Phân loại và tính chọn công suất động cơ truyền động thang máy.

a. Phân loại Tuỳ thuộc vào tính chất, chức năng của thang máy có thể chia thành các nhóm chính sau: 1.Thang máy chở khách kèm theo hành lý hoặc chuyên chở các vật gia dụng trong các nhà cao tầng, công sở, siêu thị và trong các trường học. 2. Thang máy dùng trong bệnh viện, dùng chuyên chở bệnh nhân trên băng ca có nhân viên y tế đi kèm. 3. Thang máy trọng tải bé (dưới 160Kg) dùng trong thư viện, trong các nhà hàng ăn uống để vận chuyển sách, hoặc thực phẩm. 4. Thang máy trọng tải lớn dùng trong công nghiệp để chuyên chở thiết bị, máy móc, vật liệu, quặng … + Trọng tải của thang máy được thiết kế theo các trị số định mức sau:

- Thang máy trọng tải bé: 100 và 160kg. - Thang máy trọng tải lớn: 500, 750, 1000, 2000,

3000 và 5000 kg - Thang máy chở khách: 350; 500 và 100 - Thang máy dùng trong các bệnh viện: 500kg

+ Tốc độ của thang máy tuỳ thuộc vào vị trí và mục đích sử dụng được thiết kế trong khoảng v = (0,1 ÷ 5)m/s.

Hình 4.6.1. Bố trí các thiết bị của thang máy



Trị số tốc độ di chuyển buồng thang (của thang máy) phụ thuộc vào từng nhóm, được thiết kế theo các trị số định mức sau:

- Thang máy trọng tải bé: 0,25 và 0,5m/s. - Thang máy trọng tải lớn: 0,1; 0,25; 0,5; 1,0 và 1,5m - Thang máy chở khách: 0,5; 0,75; 1,0; 1, - Thang máy dùng trong các bệnh viện: 0,5m/s.

Thang máy tuỳ thuộc vào tốc độ di chuyển của buồng thang được phân ra các loại sau: - Thang máy tốc độ thấp: v ≤ 0,5m/s. - Thang máy tốc độ trung bình: 0,75< v < 1,5 m/s thường dùng trong các nhà có số

tầng từ (6 ÷ 12) tầng. - Thang máy tốc độ cao: 2,5 < v < 3,5m/s thường dùng cho các nhà có số tầng mt > 16. - Thang máy có tốc độ rất cao (siêu cao) v = 5m/s thường dùng cho các toà tháp cao tầng

Các thiết bị thang máy gồm: 1.động cơ điện; 2. Puli; 3. Cáp treo; 4. Bộ phận hạn chế tốc độ; 5. Buồng thang; 6. Thanh dẫn hướng; 7. Hệ thống đối trọng; 8. Trụ cố định; 9. Puli dẫn hướng; 10. Cáp liên động; 11. Cáp cấp điện; 12. Động cơ đóng, mở cửa buồng thang (tham khảo thêm phụ lục 2).

b. Tính chọn công suất động cơ truyền động thang máy và máy nâng Để xác định được công suất động cơ truyền động di chuyển buồng thang cần phải

có các điều kiện và thông số sau: - Sơ đồ động học của cơ cấu nâng của thang máy. - Trị số tốc độ và gia tốc giới hạn cho phép. - Trọng tải của thang máy. - Khối lượng của buổng thang và đối trọng (nếu có) - Chế độ làm việc của thang máy.

Tính chọn công suất động cơ thực hiện theo các bước sau: - Chọn sơ bộ công suất động cơ dựa trên công suất cản tĩnh.

- Xây dựng biểu đồ phụ tải toàn phần có tính đến phụ tải trong chế độ quá độ. - Kiểm tra công suất động cơ đã chọn theo điều kiện phát nhiệt (theo phương pháp

dòng điện đẳng trị hoặc mô men đẳng trị). Công suất cản tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng được tính theo biểu

thức: 310..).( −+=

ηgvGGP bt

C [kW]

Trong đó: G là khối lượng của hàng hóa, kg; Gbt là khối lượng của buồng thang, kg;

v - tốc độ nâng hàng, m/s; η - hiệu suất của cơ cấu nâng, thường g - gia tốc trọng trường, m/s2



Khi có đối trọng, công suất cản tĩnh khi nâng tải của động cơ được tính theo biểu thức:

310.....1).( −⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−+= gkvGGGP dtbtcn η

η [kW]

Và khi hạ tải 310....1.).( −⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−+= gkvGGGP dtbtch µ

η

Trong đó: Pch

: công suất cản tĩnh của động cơ khi nâng có dùng đối trọng, kW;

Pch: công suất cản tĩnh của động cơ khi hạ có dùng đối trọng, kW; k : hệ số có tính đến ma sát trong các thanh dẫn hướng của buồng thang và

đối trọng; thường chọn 1,15 ÷ 1,3. G

dt: khối lượng của đối trọng, kg.

Khi tính chọn khối lượng đối trọng G, làm sao cho khối lượng của nó cân bằng được với khối lượng của buồng thang Gbt và một phần khối lượng của hàng hoá G. Khối lượng của đối trọng được tính theo biểu thức sau: G

đt = G

bt + αG [kg]

Trong đó α là hệ số cân bằng, trị số của nó thường lấy bằng α = 0,3 ÷ 0,6. Phần lớn các thang máy chở khách chỉ vận hành đầy tải trong những giờ cao điểm, còn lại luôn làm việc non tải nên α thường lấy từ 0,35 ÷ 0,4. Đối với thang máy chở hàng, khi nâng thường làm việc đầy đủ, còn khi hạ thường không tải (G = 0) nên chọn α = 0,5. Dựa vào các biểu thức của PC và Pcn có thể xây dựng biểu đồ phụ tải (đơn giản hoá) của động cơ truyền động và chọn sơ bộ công suất động cơ trong các sổ tay tra cứu. Để xây dựng biểu đồ phụ tải toàn phần (biểu đồ phụ tải chính xác) cần phải tính đến thời gian tăng tốc, thời gian hãm của hệ truyền động, thời gian đóng, mở cửa buồng thang và cửa tầng, số lần dừng của buồng thang, thời gian ra, vào buồng thang của hành khách trong thời gian cao điểm. Thời gian ra vào của hành khách thường lấy bằng 1s cho một hành khách. Số lần dừng của buồng thang (tính theo xác suất) md được tính chọn dựa trên các đường cong trên hình 4.6. Mặc khác, khi tiến hành xây dựng biểu đồ phụ tải toàn phần cũng cần phải tính đến một số yếu tố khác phụ thuộc vào chế độ vận hành và điều kiện khai thác thang máy: thời gian chờ khách, thời gian thang

Hình 4.6.2 Đồ thị xác định số lần dừng



máy làm việc với tốc độ thấp khi đến gần tầng cần dừng v.v… Khi tính chọn chính xác công suất động cơ truyền động thang máy cần phải phân biệt hai chế độ của tải trọng: tải trọng đồng đều (hầu như không đổi) và tải trọng biến đổi. Phương pháp tính chọn công suất động cơ với chế độ tải trọng đồng đều thực hiện theo các bước sau:

1) Tính lực kéo của cáp đặt lên vành bánh ngoài của puli kéo cáp trong cơ cấu nâng, khi buồng thang chất đầy tải đứng ở tầng 1và các lần dừng theo dự kiến.

F = (G + Gbt

- Gđt

– k1∆G

1)g [N]

Trong đó: k1 - số lần dừng theodự kiến của buồng thang;

∆G1 - độ thay đổi của tải trọng trong mỗi lần dừng, Kg;

Thường lấy dk

GG =∆ 1 ; trong đó kd là số lần dừng buồng thang theo dự kiến được xác

định trên các đường cong trên h.4.6.

2) Tính momen lực kéo

η..

iRFM = [N.m] với F > 0

η..iRFM = [N.m] với F< 0

Trong đó: R - bán kuli kéo cáp, m; i - tỷ số truyền của cơ cấu nâng; η - hiệu suất của cơ cấu nâng.

3) Tính tổng thời gian hành trình nâng và hạ của buồng thang bao gồm thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn định, thời gian tăng tốc, thời gian hãm và thời gian phụ khác (thời gian đóng, mở cửa, thời gian ra, vào buồng thang của hành khách)

4) Dựa trên kết quả của các bước tính toán trên, tính momen đẳng trị và tính chọn công suất của động cơ đảm bảo thỏa mãn điều kiện M ≥ Mđt.

5) Xây dựng biểu đồ phụ tải toàn phần của hệ truyền động có tính đến quá trình quá độ, tiến hành kiểm nghiệm động cơ theo dòng điện đẳng trị. Đối với chế độ phụ tải không đồng đều, các bước tính chọn công suất động cơ truyền

động tiến hành theo các bước nêu trên. Nhưng để tính lực kéo đặt lên puli kéo cáp phải có biểu đồ thay đổi của tải trọng theo từng tầng một khi buồng thang di chuyển lên và xuống.



3.1.2.2. Mạch điện điều khiển thang máy. a. Sơ đồ khống chế thang máy tốc độ trung bình dùng hệ truyền động xoay chiều

với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hai cấp tốc độ Hệ truyền động điện dùng cho thang máy tốc độ trung bình thường là hệ truyền động

xoay chiều với động cơ không đồng bộ hai cấp tốc độ. Hệ này đảm bảo dừng chính xác cao, thực hiện bằng cách chuyển tốc độ của động cơ xuống tốc độ thấp (v

0 = 0,25m/s)

trước khi buồng thang sắp đến sàn tầng. Hệ này thường dùng cho các thang máy chở khách trong các nhà cao tầng (7 ÷ 10

tầng) với tốc độ di chuyển của buồng thang dưới 1m/s. Sơ đồ nguyên lý trên hình 4.7. Cấp nguồn cung cấp cho hệ thống bằng cầu dao CD1. Cuộn dây stato cuả động cơ

được nối vào nguồn cấp qua các tiếp điểm của công tắc tơ nâng N hoặc công tăc tơ hạ H và các công tắc tơ chuyển đổi tốc độ cao C và thấp T.

Nguồn cấp cho mạch điều khiển lấy từ hai pha. Các cửa tầng được trang bị các khoá liên động với các hãm cuối 1CT ÷ 5CT. Then cài ngang cửa liên động với các hãm cuối 1PK ÷ 5PK. Việc đóng mở cửa tầng sẽ tác động lên khoá và then cài cửa tầng làm cho nam châm 1NC tác động. Khi cắt nguồn nam châm 1NC lúc buồng thang đến sàn tầng làm quay then cài, then cài tác động lên một trong các hãm cuối PK và mở khoá cửa tầng. Hãm cuối HC(22) đặt trong buồng thang, tác động lên tiếp điểm HC hoặc bằng nam châm dừng theo tầng 2NC hoặc bằng cần đóng – mở cửa tầng.

Công tắc chuyển đổi tầng 1CĐT ÷ 5CĐT có ba vị trí là cảm biến dừng buồng thang và xác định vị trí thực của buồng thang so với các tầng. Điều khiển hoạt động của thang máy được thực hiện từ hai vị trí: tại cửa tầng bằng bấm

nút gọi tầng 1GT ÷ GT và trong buồng thang bằng các nút bấm đến tầng 1ĐT ÷ 5ĐT. Khởi động cho thang máy làm việc chỉ khi: 1D kín, 1CĐT ÷ 5CĐT kín (các cửa tầng

đã đóng), 2D, CT kín, FBH ( liên động với phanh bảo hiểm) kín, cửa buồng thang đóng, CBT kín và 3D kín.

Hãm cuối 1HC và 2HC liên động với sàn buồng thang. Nếu trong buồng thang có người, tiếp điểm của chúng mở ra. 1HC đấu song song với CBT cho nên dù 1HC hở nhưng mạch vẫn nối liền qua CBT, còn 2HC mở ra loại trừ khả năng điều khiển thang máy bằng nút ấn gọi tầng GT.

Trong sơ đồ có 5 đèn báo ĐH1 ÷ ĐH5 lắp ở trên mỗi cửa tầng và 1 đèn chiếu sáng buồng thang ĐH6. Khi có người trong buồng thang, tiếp điểm 2HC mở ra, cuộn dây rơle trung gian mất điện, tiếp điểm thường kín RTr(3) đóng làm cho đèn ĐH1 ÷ ĐH6 sáng lên báo cho biết thang đang bận và chiếu sáng cho buồng thang. Sơ đồ nguyên lý trên hình 4.7 của toà nhà 5 tầng và cho trường hợp buồng thang đang ở tầng 1.



Giả sử lúc này có một khách cũng ở tầng 1 (cùng với buông thang) muốn đến tầng 5.

Khách đi vào buồng thang, đóng cửa tầng và cửa buồng thang (không mô tả việc đóng mở cửa). Do trọng lượng của hành khách, hai tiếp điểm thường kín 1HC và 2HC(9) mở ra → RTr(9) mất điện → RTr(3) đóng, các đèn ĐH1 ÷ ĐH6 sáng lên báo hiệu buồng thang đang có người, buồng thang được soi sáng bởi ĐH6; các nút gọi tầng 1GT ÷ 5GT mất tác dụng (do 2HC(9) mở). Muốn lên tầng 5 khách ấn vào 5ĐT đặt trong buồng thang → 5ĐT (10) kín → RT5(10) có điện → RT5(4) và RT5(11) đóng → C(20) có điện → C(26) mở và C(23) đóng → 2NC(25) có điện kéo HC(22) tránh không cho gạt

Hình 4.7. Sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển thang máy nhà 5 tầng



vào các vấu đặt ở các sàn tầng; 1NC(24) có điện → đóng 1PK(20) → N(21) có điện → N(25) và N(21) đóng tạo mạch duy trì cho cuộn dây N(21), C(20) nhờ các tiếp điểm T(21) nối song song với HC(22) nối tiếp với N(21); N(2) mở làm mất tác dụng toàn bộ các nút gọi. Động cơ được đóng điện nhờ các công tắc tơ N và C làm cho buồng thang được nâng lên với tốc độ cao; cuộn dây nam châm NCH có điện giải phóng trục động cơ làm cho buồng thang di chuyển.

Buồng thang di chuyển nhanh qua các tầng 1 đến tầng 4 gạt các công tắc chuyển đổi tầng 1CĐT ÷ 4CĐT về phía trên và khi buồng thang đến gần sàn tầng 5 về phía dưới, 5CĐT bị gạt vào giữa làm cho RT5(10), C(20) mất điện → C(26) đóng → T(26) có điện → T(21) mở, mạch duy trì lúc này là HC(22) nối tiếp với N(21); chỉnh lưu CL mất điện → 2NC(25) mất điện, giải phóng HC(22) về vị trí chuẩn bị ấn vào vấu ở sàn tầng 5. Mạch động lực lúc này được đóng bởi N và T nên buồng thang được nâng với tốc độ thấp. Khi buồng thang đến ngang sàn tầng 5, HC(22) bị ấn bởi vấu đặt ở sàn tầng 5 mở ra làm N(21) mất điện → T(26) mất điện → động cơ mất điện, nam châm hãm kẹp chặt trục động cơ để buồng thang dừng ở tầng 5.

Khách bước ra khỏi buồng thang. Lúc này giả sử có một khách khác ở tầng 3, khách phải ấn vào 3GT đặt ở bên cạnh cửa tầng 3. Quá trình làm việc tương tự như đã mô tả, chỉ khác lúc này động cơ có điện do H đóng nên buồng thang hạ nhanh sau đó hạ chậm để buồng thang dừng ở tầng 3.

Hiện nay, các công tắc chuyển đổi tầng kiểu cơ khí được thay bằng bộ cảm biến kiểu không tiếp điểm, cho phép nâng cao độ tin cậy làm việc của thang máy. Ngoài ra, việc đóng mở cửa tầng và cửa buồng thang được thực hiện hoàn toàn tự động bằng hệ truyền động riêng biệt.

b. Sơ đồ khống chế thang máy cao tốc bằng hệ F-Đ có MĐKĐ trung gian Động cơ điện một chiều truyền động di chuyển buồng thang được cấp nguồn từ máy

phát F. Trị số tốc độ và chiều quay phụ thuộc vào trị số và cực tính điện áp máy phát của máy phát F. Cuộn kích từ của máy phát CKTF được cấp nguồn từ máy điện khuếch đại từ trường ngang MĐKĐ (Hình 4.7.2). Nó có các cuộn khống chế sau:

+ CCĐ - cuộn chủ đạo thực hiện hai chức năng: - Đảo chiều quay động cơ bằng hai công tắc tơ H và N. - Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng các công tắc tơ 1G và 2G. + CFA - cuộn phản hồi âm điện áp, thực hiện chức năng cưỡng bức kích từ cho máy

điện khuếch đại giảm thời gian tăng tốc của động cơ. Sức từ động sinh ra trong cuộn CFA ngược chiều với sức từ động trong cuộn CCĐ.



+ CFTĐ - cuộn phản hồi âm tốc độ thực hiện chức năng ổn định tốc độ của động cơ trong chế độ xác lập. Sức từ động sinh ra trong cuộn CFTĐ ngược chiều với sức từ động trong cuộn CCĐ. + CFGD - cuộn phản hồi âm gia tốc và độ giật, thực hiện chức năng hạn chế gia tốc và độ giật của động cơ trong quá trình quá đô. Cuộn CFGD được cấp từ hai biến áp.

- Biến điện áp TU. Nếu bỏ qua điện áp rơi trên phần ứng của động cơ thì điện áp ra của cuộn thứ cấp của TU tỷ lệ với đạo hàm bậc nhất của tốc độ động cơ chính là

gia tốc của động cơ adtdn

dtde

U uTU ===)(2

- Biến dòng TI (biến dòng một chiều hoạt động như một khuếch đại từ). Điện áp ra

của biến dòng TI bằng: ρ==== 2

2

dtnd

dtdM

dtdiUTI

Sức từ động sinh ra trong cuộn CFGD ngược chiều với sức từ động sinh ra trong cuộn CCĐ, bởi vậy có khả năng hạn chế được gia tốc và độ giật trong quá trình quá độ.

+ CÔĐ - cuộn ổn định là cuộn phản hồi mềm điện áp MĐKĐ, thực hiện chức năng ổn định điện áp phát ra của MĐKĐ>

Sức từ động tổng của MĐKĐ bằng: FΣMĐKĐ

= FCCĐ

– FCFA

– FCFGD

± FCÔĐ

4.4.2.3. Tự động khống chế thang máy dùng các phần tử Logic (Phụ lục 1)

Hình 4.7.2. Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động thang máy dùng hệ F-Đ



3.1.3. Trang bị điện – điện tử băng tải Băng tải thường dùng để vận chuyển vật liệu thể bột mịn, thể hạt hoặc kích thước nhỏ

theo phương nằm ngang hoặc theo phương mặt phẳng nghiêng với góc nghiêng nhỏ hơn 300, với các cơ cấu kéo (băng chở vật liệu) đa dạng như băng vải, băng cao su, băng bằng thép tấm v.v…

3.1.3.1. Cấu tạo và đặc điểm trang bị điện băng tải. Kết cấu của băng tải lắp cố định được biểu diễn trên hình 4.8, bao gồm có giá đỡ 10

với các con lăn đỡ trên 12 và hệ thống con lăn đỡ phía dưới 11, băng tải chở vật liệu 7 di chuyển trên các hệ thống con lăn đó bằng hai tang truyền động: tang chủ động 8 và tang thụ động 5. Tang chủ động 8 được lắp trên một giá đỡ cố định và kết nối cơ khí với động cơ truyền động qua một cơ cấu truyền lực dùng dây curoa hoặc một hộp tốc độ (hình 11-1c). Cơ cấu tạo sức căng ban đầu cho băng tải gồm đối trọng 1, hệ thống định vị và dẫn hướng 2, 3 và 4. Vật liệu cần vận chuyển từ phễu 6 đổ xuống băng tải và

đổ vào phễu nhận hàng 9.

Băng tải được chế tạo từ bố vải có độ bền cao, ngoài bọc cao su với khổ rộng (900 ÷ 1200)mm. Khi vận chuyển vật liệu có nhiệt độ cao (tới 3000C) thường dùng băng tải bằng thép có độ dày (0,8 ÷ 1,2)mm với khổ rộng (350 ÷ 800)mm.

Cơ cấu truyền lực trong hệ truyền động băng tải thường dùng ba loại: - Đối với băng tải cố định thường dùng hộp tốc độ và hộp tốc độ kết hợp với xích tải

(hình 4.8-c,d).

Hình 4.8. Băng tải cố định a, b. Kết cấu của băng tải; c, d, e. các dạng của cơ cấu truyền lực



- Đối với băng tải lắp không cố định (có thể di dời) dùng tang quay lắp trực tiếp với trục động cơ (hình 4.8-e) với kết cấu của hệ truyền động gọn hơn.

- Đối với một số băng tải di động cũng có thể dùng cơ cấu truyền lực dùng puli – đai truyền nối động cơ truyền động với tang chủ động.

Năng suất của băng tải được tính theo biểu thức: Q = δ.v [kg/s]

vvQ ..6,31000

.3600 δδ== [tấn/h]

Trong đó: δ - khối lượng tải trên một đơn vị chiều dài của băng tải, kg/m; v - tốc độ di chuyển của băng tải , m/s.

Khối lượng tải trên một đơn vị chiều dài: δ = S.γ.103 [kg/m] Trong đó: γ - khối lượng riêng của vật liệu, tấn/m3; S - tiết diện cắt ngang của vật liệu trên băng, m2. Chế độ làm việc của băng tải là chế độ dài hạn với phụ tải hầu như không đổi. Theo

yêu cầu công nghệ của hầu hết các loại băng tải không yêu cầu điều chỉnh tốc đô. Trong một số trường hợp,cần tăng nhịp độ làm việc trong các phân xưởng sản xuất theo dây chuyền, các băng chuyền phục vụ trong dây chuyền sản xuất yêu cầu phạm vi điều chỉnh tốc độ là D = 2:1. Động cơ truyền động và các thiết bị điều khiển hệ truyền động phải chọn làm việc ở chế độ dài hạn. Hệ truyền động của băng tải là hệ truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc và rôto dây quấn.

Phần lớn các loại băng tải được lắp đặt ngoài trời, nơi có môi trường làm việc khắc nghiệt, nên để đảm bảo khởi động được đầy tải, các động cơ truyền động phải có mômen mở máy lớn. Mômen khởi động của băng tải yêu cầu tới trị số Mkđ = (1,6 ÷ 1,8)Mđm. Bởi vậy thường chọn loại động cơ có hệ số trượt lớn, rãnh stato sâu để có mômen mở máy lớn.

Nguồn cấp cho động cơ truyền động phải có dung lượng đủ lớn, đặc biệt là đối với những động cơ truyền động có công suất lớn hơn 30kW. Đối với băng tải, khi cấp điện từ nguồn đến động cơ, cần kiểm tra tổn thất điện áp trên

đường cáp cấp điện, để điện áp ở cuối đường dây không được thấp hơn 0,85Uđm

.

Khi tính chọn động cơ cần phải tiến hành kiểm tra trị số gia tốc của hệ truyền động khi tăng tốc và khi hãm dừng.

3.1.3.2. Tính chọn công suất động cơ truyền động băng tải Khi tính chọn công suất động cơ truyền động băng tải cần tính đến các thành phần

công suất sau: a) Công suất để dịch chuyển vật liệu P1.



b) Công suất để khắc phục tổn hao do ma sát trong các ổ đỡ của các con lăn, ma sát khi băng di chuyển P2.

c) Công suất cần để nâng vật liệu P3 (nếu băng tải di chuyển theo mặt phẳng nghiêng).

Gọi: δb - khối lượng mét băng tải, kg/m; δ - khối lượng vật liệu trên 1m băng tải, kg/m. Lực cần thiết để dịch chuyển vật liệu bằng: F1 = Lδcosβk1.γ = L’δk1g [N] Trong đó: L - chiều dài của băng tải, m;

K1- hệ số có tính đến lực cản khi dịch chuyển vật liệu, thường lấy k1 = 0,05 β - góc nghiêng của băng tải; g – gia tốc trọng trường, m/s2.

Công suất cần thiết để dịch chuyển vật liệu: P1 = F1.v

= L’δk1v.g Trong đó v là tốc độ di chuyển của băng tải, m/s. Khối lượng của vật liệu trên một mét dài của băng tải có thể tính theo năng suất của

băng tải: vQ .6,3

=δ

Khi đó công suất cần để dịch chuyển vật

liệu bằng: gQLv

gvQLP '1 0139,0

.6,3..05,0.

==

Lực cản trong các ổ đỡ các con lăn và lực cản do ma sát khi băng chuyển động trên các con lăn được tính theo biểu thức: F2 = L2δbcosβk2g = 2L’.δb.k2.g

Trong đó: k2 - hệ số có tính đến lực cản khi không tải. Công suất cần thiết để khắc phục tổn hao công suất do lực cản ma sát bằng:

P2 = F2.v = 2L’δb.k2.g Lực cần thiết để nâng vật liệu được tính bằng: F3 = ± Lδsinβg = ± δ.H.g Trong đó: H - là chiều cao nâng của băng tải, m.

Dấu (+) trong biểu thức tương ứng khi băng tải vận chuyển vật liệu đi lên; dấu (-) khi vận chuyển vật liệu đi xuống.

Công suất cần để nâng vật liệu bằng: QHgvgQHvgHvFP 278,0

.6,3....33 ±=±±=±= δ

Công suất cản tĩnh của băng tải bằng: Pc = k(P1 + P2 + P3) = k.g.(0,0139QL’ + 2L’δbk2±0,278QH)

Trong đó: k - hệ số có tính đến tổn thất phụ do lực ma sát trong các con lăn dẫn hướng k= (1 ÷ 1,25).

Hình 4.9 Sơ đồ tính toán để xác định công suất truyền động băng tải



Công suất của động cơ truyền động băng tải được tính theo biểu thức: η

cdc

PkP =

Trong đó: k – hệ số dự trữ (k = 1,2 ÷1,25); η - hiệu suất của hệ truyền động.

3.1.3.3. Sơ đồ khống chế hệ thống băng tải Khi một băng tải làm việc độc lập, không liên quan với các thiết bị khác thì việc điều

khiển hệ truyền động bằng hệ thống nút bấm và công tắc tơ lắp trong tủ điện của băng tải. Khi có nhiều tuyến vận tải vật liệu, trong đó có nhiều máy công tác, sự liên hệ giữa

các máy công tác đó là hệ thống băng tải. Khi thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống băng tải trên phải tuân thủ các nguyên tắc sau:

- Thứ tự khởi động các động cơ truyền động băng tải ngược chiều với dòng vận chuyển vật liệu.

- Dừng băng tải bất kỳ nào đó chỉ được phép khi băng tải trước nó đã dừng. Ví dụ sơ đồ điều khiển hệ thống băng tải được trình bày trên hình 4.10. Hệ thống băng tải có ba tuyến vận chuyển vật liệu: + Tuyến 1: băng tải BT1 → thùng phân phối TP1 → băng tải BT2 → băng tải BT3 và

đổ vào thùng chứa T1. + Tuyến 2: băng tải BT1 → thùng phân phối TP1 → băng tải BT4 → thùng phân phối

TP2 → băng tải BT6 và đổ vào thùng chứa T2. + Tuyến 3: băng tải BT1 → thùng phân phối TP1 → băng tải BT4 → thùng phân phối

TP2 → băng tải BT5 và đổ vào thùng chứa T3. Chọn tuyến vận chuyển vật liệu bằng ba bộ chuyển mạch CM1, CM2, CM3. Hệ thống đèn báo bao gồm:

+ ĐB1 ÷ ĐB6 hiển thị trạng thái làm việc của 6 băng tải tương ứng. + Đèn báo ĐV1 ÷ ĐV4 hiển thị trạng thái làm việc của các van, của hai thùng phân

phối TP1 và TP2. Khi vận chuyển vật liệu theo tuyến 1, đèn báo ĐV1 sáng, còn khi vận chuyển vật liệu theo tuyến 2, đèn báo ĐV2, ĐV4 sáng, còn khi vận chuyển theo tuyến 3, đèn báo ĐV2 và ĐV3 sáng.

Hệ thống đèn báo có hai chế độ hiển thị: Để kiểm tra tuyến vận chuyển đã chọn, các đèn báo được đấu vào nguồn Ng2 (hình 4.10 c), đèn báo sáng nhấp nháy, còn khi các băng tải đã khởi động xong, các đèn báo được đấu vào nguồn Ng1 (hình 4.10 c), các đèn báo sáng ổn định. + Xét nguyên lý làm việc của hệ thống băng tải khi cần vận chuyển vật liệu theo tuyến 3.

- Đóng công tắc chuyển mạch 1CTO (hình 4.10 b), rơle trung gian RĐB(2) có điện, cấp nguồn cho hệ thống đèn chiếu sáng (hình 4.10 c).



Quay chuyển mạch CM3 sang bên phải, rơle hướng vận chuyển RHV3(8) có điện. Tiếp điểm của nó sẽ đóng để chuẩn bị cấp nguồn cho các rơle trung gian và các cuộn nam châm sau: .RHV3(26) đóng, chuẩn bị cấp nguồn cho rơle RTr1 ٭ .RHV3(36) đóng, chuẩn bị cấp nguồn cho rơle RTr4 ٭ .RHV3(38) đóng, chuẩn bị cấp nguồn cho rơle RTr5 ٭ .RHV3(62) đóng, chuẩn bị cấp nguồn cho cuộn dây nam châm NCV2 ٭ .RHV3(64) đóng, chuẩn bị cấp nguồn cho cuộn dây nam châm NCV3 ٭ RHV3 cấp cho các đèn báo ĐB1(7), ĐV2(39), ĐV3(43), ĐB4(21), ĐB5(25) vào ٭

nguồn Ng2. Các đèn báo sẽ sáng nhấp nháy cho phép chúng ta kiểm tra tính đúng đắn của tuyến đường vận chuyển vật liệu đã chọn. Để khởi động các động cơ truyền băng tải, ấn nút mở máy M → RK1(10) có điện →

RK1(16) đóng để duy trì, RK1(20) đóng → RK4(20) có điện → RK4(22) đóng → chuông điện C(22) kêu báo hiệu hệ thống băng tải chuẩn bị làm việc. Đồng thời Rơ le thời gian Rth(12) có điện, sau thời gian chỉnh định (5 ÷ 10)s, tiếp điểm thường mở đóng chậm RTh(14) đóng → RK2(14) có điện → RK2(16) đóng, RK2(12) mở → cắt nguồn cấp cho RTh(12), khi đó RK2(20) mở → RK4(20) mất điện → cắt nguồn chuông C(22); RK2(18) đóng → RK3(18) có điện → RK3(1-3) đóng nguồn cho mạch từ 26 ÷ 70.

Khi RK3(1-3) đóng → K5(54) có điện → BT5 khởi động. Khi tốc độ đạt được tốc độ định mức, RKT5(50) đóng → K4(52) có điện → BT4 khởi động. Khi tốc độ băng tải 4 đạt tốc độ định mức, RKT4(42) đóng→ K1(42) có điện → BT1 khởi động, quá trình khởi động các động cơ truyền động băng tải kết thúc. Khi muốn dừng hệ thống băng tải, ấn nút dừng máy “D”. Khi các băng tải khởi động xong, các tiếp điểm của các công tắc tơ K1 ÷ K6 (hình 11-8c) đóng lần lượt các đèn báo ĐB1 ÷ ĐB6 vào nguồn cấp Ng1, đèn báo sáng ổn định báo hiệu quá trình khởi động các băng tải kết thúc.

Công tắc CT1 ÷ CT6 dùng để cắt điện từng băng tải trong trường hợp cần sửa chữa.



Hình 4.10 Sơ đồ điều khiển hệ thống băng tải a)Sơ đồ công nghệ b) sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển c) Hệ thống đèn báo



3.2 Trang bị điện cho thiết bị gia nhiệt

3.2.1. Trang bị điện-điện tử lò điện trở 3.2.1.1. Khái niệm và phân loại

Lò điện là thiết bị biến đổi điện năng thành nhiệt năng, dùng trong công nghệ nấu chảy vật liệu, công nghệ nung nóng và trong công nghệ nhiệt luyện. Lò điện được sử dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp, ngành y tế .v.v.. a. Đặc điểm của lò điện

- Có khả năng tạo ra nhiệt độ cao do nhiệt năng được tập trung trong một thể tích nhỏ. - Do nhiệt năng tập trung nên lò có tốc độ nung nhanh và năng suất cao. - Đảm bảo nung đều, dễ điều chỉnh, khống chế nhiệt và nhiệt độ. - Lò đảm bảo được độ kín, có khả năng nung trong chân không hoặc ngoài môi

trường có khí bảo vệ vì vậy độ cháy tiêu hao kim loại không đáng kể. - Có khả năng cơ khí hóa và tự động hóa ở mức độ cao. - Đảm bảo điều kiện vệ sinh: Không có bụi, không có khói.

b. Các phương pháp biến đổi điện năng + Phương pháp điện trở: Dựa trên định luật Joule-Lence, khi cho dòng điện chạy qua dây dẫn, thì trên dây dẫn tỏa ra một nhiệt lượng, nhiệt lượng này được tính theo biểu thức: Q = I2Rt [J] Trong đó: I- Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn, A; R- Điện trở dây dẫn, Ω; t- Thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn, s. Hình 5.1. Nguyên lý làm việc của lò a, Đốt nóng trực tiếp b, Đót nóng gián tiếp 1. Vật liệu được nung nóng trực tiếp 2. Cầu dao; 3. Biến áp; 4. Đầu cấp điện 5. Dây đốt (dây điện trở) 6. Vật liệu được nung nóng gián tiếp

+ Phương pháp cảm ứng: Dựa trên định luật cảm ứng điện từ của Faraday: Khi cho dòng điện đi qua cuộn cảm thì điện năng được biến thành năng lượng của từ trường biến thiên. Khi đặt khối kim loại vào trong từ trường biến thiên đó, trong khối kim loại sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng – dòng điện xoáy (Foucault). Nhiệt năng của dòng điện xoáy sẽ nung nóng khối kim loại.



Hình 5.2. Nguyên lý làm việc của lò cảm ứng

a, Lò cảm ứng có mạch từ; b, Lò cảm ứng không có mạch từ 1. Vòng cảm ứng; 2. Mạch từ; 3. Nồi lò; 4. Tường lò bằng vách chịu nhiệt

+ Phương pháp hồ quang điện: Dựa vào ngọn lửa hồ quang điện. Hồ quang điện là một trong những hiện tượng phóng điện qua chât khí. Trong điều kiện bình thường thì chât khí không dẫn điện, nhưng nếu ion hóa chất khí và dưới tác dụng ca điện trường thì chât khí sẽ dẫn điện. Khi hai điện cực tiếp cận nhau thì giữa chúng xuất hiện ngọn lửa hồ quang. Người ta lợi dụng nhiệt năng của ngọn lửa hồ quang để gia nhiệt cho vật nung hoặc nấu chảy kim loại. Nguyên lý làm việc của lò hồ quang biểu diễn trên hình vẽ 5.3.

Hình 5.3. Nguyên lý làm việc của lò hồ quang

a. Lò hồ quang trực tiếp; b. Lò hồ quang gián tiếp 1. Điện cực; 2. Ngọn lửa hồ quang; 3. Vật liệu gia nhiệt (kim loại); 4. Tường lò

c. Phân loại lò điện trở • Phân loại theo phương pháp tỏa nhiệt:

+ Lò điện trở tác dụng trực tiếp: Là lò điện trở mà vật nung đượcc nung nóng trực tiếp bằng dòng điện chạy qua nó. Đặc điểm của lò này là tốc độ nung nhanh, cấu trúc của lò



đơn giản. Để đảm bảo nung đều thì vật nung phải có tiết diện như nhau theo suốt chiều dài của nó. + Lò điện trở tác dụng gián tiếp: Là lò điện trở mà nhiệt năng tỏa ra ở dây điện trở (dây đốt), rôi dây đốt sẽ truyền nhiệt cho vật nung bằng bức xạ, đối lưu hoặc dẫn nhiệt.

• Phân loại theo nhiệt độ làm việc: + Lò nhiệt độ thấp: Nhiệt độ làm việc của lò dưới 6500C. + Lò nhiệt độ trung bình: Nhiệt độ làm việc của lò từ 6500C đến 12000C. + Lò nhiệt độ cao: Nhiệt độ làm việc của lò lớn hơn 12000C.

c) Phân loại theo chế độ làm việc: Theo chế độ nung, lò điện trở được chia thành hai nhóm chính:

+ Lò nung nóng theo chu kỳ, bao gồm:

- Lò buồng (hình 5.4.a) thường dùng để nhiệt luyện kim loại (thường hóa, ủ, thấm than …). Lò buồng được chế tạo với công suất từ 15kW đến 75kW, nhiệt độ làm

Hình 5.4. Lò nung nóng theo chu kỳ a. Lò buồng; b. Lò giếng; c. Lò đẩy.



việc tới 9500C. Lò buồng dùng để tôi dao cụ có nhiệt độ làm việc tới 13500C, dùng dây điện trở bằng các thanh nung cacbuarun.

- Lò giếng thường dùng để tôi và nhiệt luyện kim loại (hình 5.4.b). Buồng lò có dạng hình trụ tròn được chôn sâu trong lòng đất có nắp đậy. Lò giếng được chế tạo với công suât từ 30 đến 75kW.

- Lò đẩy (hình 5.4.c) có buồng kích thước chữ nhật dài. Các chi tiết cần nung được đặt lên giá và tôi theo từng mẻ. Giá đỡ chi tiết được đưa vào buồng lò theo đường ray bằng một bộ đẩy dùng kích thủy lực hoặc kích khí nén. + Lò nung nóng liên tục, bao gồm:

- Lò băng: Buồng lò có tiết diện chữ nhật dài, có băng tải chuyển động liên tục trong buồng lò. Chi tiết cần gia nhiệt được sắp xếp trên băng tải. Lò băng thường được dùng để sấy chai, lọ trong công nghiệp chế biến thực phẩm.

- Lò quay: Thường dùng để nhiệt luyện các chi tiết có kích thước nhỏ (bi, con lăn, vòng bi), các chi tiết cần gia nhiệt được bỏ trong thùng, trong quá trình nung nóng, thùng quay liên tục nhờ một hệ thống truyền động điện. 3.2.1.2. Các sơ đồ khống chế nhiệt độ lò điện trở

1. Đặt vấn đề

+ Theo đinhl luật Joule – Lence: Q = 0,238.I2.R.t [cal]

Trong đó: Q- nhiệt lượng toả ra của dây điện trở, cal; I- dòng điện đi qua dây điện trở, A; R- điện trở của dây điện trở, Ω; t- thời gian dòng điện chạy qua dây điện trở, s;

+ Thời gian nung chi tiết đến nhiệt độ yêu cầu: a

ttCGt )(. 21 −= [s]

Trong đó: G- khối lượng của chi tiết có độ dài 100mm, kg; t1- nhiệt độ yêu cầu, 0C;

t2- nhiệt độ môi trường, 0C; C- nhiệt dung trung bình của chi tiết cần nung; a- tốc độ toả nhiệt của chi tiết có độ dài 100mm, kcal/s.

+ Công suất điện cần cung cấp cho chi tiết có độ dài là 1mm: 100

..18,42

alP = [kW]

+ Công suất tiêu thụ của lò điện trở: ϕη cos.

21

PP = [kW]

Trong đó: η - hiệu suất của lò (η = 0,7 ÷ 0,75); φ - hệ số công suất của lò (cosφ = 0,8 ÷ 0,85).



Từ biểu thức trên ta rút ra rằng: để điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở có thể thực hiện bằng cách điều chỉnh công suất cấp cho lò điện trở. Điều chỉnh công suất cấp cho lò điện trở có thể thực hiện bằng các phương pháp sau: - Hạn chế công suất cấp cho dây điện trở bằng cách đấu thêm điện trở phụ (cuộn

kháng bão hoà, điện trở) - Dùng biến áp tự ngẫu, hoặc biến áp có nhiều đầu dây sơ cấp để cấp cho lò điện trở. - Thay đổi sơ đồ đấu dây của dây điện trở (từ tam giác sang sao, hoặc từ nối tiếp sang

song song). - Đóng cắt nguồn cấp cho dây điện trở theo chu kỳ. - Dùng bộ điều áp xoay chiều để thay đổi trị số điện áp cấp cho dây điện trở.

2. Các loại cảm biến nhiệt độ Sơ đồ khối chức năng của hệ thống điều chỉnh và ổn định nhiệt độ được trình bày trên hình 5.5. Trong sơ đồ khối chức năng

gồm có các khâu chính sau: - Lò điện trở 3 là đối tượng điều chỉnh với tham số điều khiển là nhiệt độ của lò (t0). - Bộ điều chỉnh và ổn định nhiệt độ 2 (thay đổi các thông số nguồn cấp cấp cho lò điện trở) - Bộ tổng hợp tín hiệu điều khiển 1 (ε = t0

đặt – t0ph).

- Cảm biến nhiệt độ 4, có chức năng gia công ra một tín hiệu điện tỷ lệ với nhiệt độ của lò. Để nâng cao độ chính xác khi khống chế và ổn đinh

nhiệt độ của lò điện trở, hệ thống điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở là hệ thống kín (có mạch vòng phản hồi).

Việc điều chỉnh và ổn đinh nhiệt độ của lò được thực hiện thông qua việc thay đổi các thông số nguồn cấp cho lò. Như vậy tín hiệu phản hồi tỷ lệ với nhiệt độ của lò trong hệ thống khống chế và ổn định nhiệt độ lò điện trở.

Hiện nay thường dùng các loại cảm biến nhiệt độ sau: + Nhiệt kế thuỷ ngân: chiều cao của cột nước thuỷ ngân

tỷ lệ thuận với nhiệt độ của lò. Cấu tạo của nó gồm có: 1- điện cực tĩnh (có thể dịch chuyển được nhờ nam châm vĩnh cửu); 2- Nước thuỷ ngân đóng vai trò như một cực động; 3- vỏ thuỷ tinh (hình vẽ)

Hình 5.5 Sơ đồ khối chức năng của hệ thống điều chỉnh và ổn định nhiệt độ lò điện trở



Như vậy, điện cực 1 và 2 tạo thành một cặp tiếp điểm. Khi nhiệt độ trong lò nhỏ hơn trị số nhiệt độ đặt, tiếp điểm 1-2 còn hở, còn khi nhiệt độ của lò bằng hoặc lớn hơn nhiệt độ đặt, tiếp điểm 1-2 kín. Việc thay đổi trị số nhiệt độ đặt thực hiện bằng cách dịch chuyển điện cực tĩnh 1 bằng nam châm vĩnh cữu.

- Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, cùng một lúc thực hiện ba chức năng: cảm biến, khâu chấp hành và chỉ thị nhiệt độ.

- Nhược điểm: Chỉ dùng được đối với lò điện nhiệt độ thấp (t0 ≤ 650

0C), độ nhạy

không cao do quán tính nhiệt của nước thuỷ ngân lớn. + Nhiệt điện trở (RN). Trị số điện trở của nhiệt điện trở thay đổi theo nhiệt độ theo

biểu thức sau: RRN = RRN0(1 +αt0) [Ω] Trong đó: RRN - trị số điện trở của nhiệt điện trở, Ω;

RRN0- trị số điện trở của nhiệt điện trở trong điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ môi trường), Ω;

α - hệ số nhiệt điện trở, Ω/0C.

Với công nghệ chế tạo vật liệu bán dẫn, người ta có thể chế tạo được nhiệt điện trở với α >0 và α < 0.

- Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn, dễ gá lắp trong lò. - Nhược điểm: chỉ dùng được đối với lò nhiệt độ thấp (t0 làm việc dưới 6500C), trị số

điện trở của nó chỉ tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ trong một dãi nhất định. + Cặp nhiệt ngẫu (CNN) có tên gọi thường dùng là can nhiệt Khi đưa can nhiệt vào lò, nó sẽ xuất hiện một sức nhiệt điện e, trị số của e tỷ lệ tuyến

tính với nhiệt độ của lò. -Ưu điểm: trị số sức nhiệt điện e tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ trong một dải rộng, được

dùng trong tất cả các loại lò nhiệt độ làm việc tới 13500C. - Nhược điểm: trị số sức nhiệt điện rất bé nên cần phải có một khâu khuếch đại chất

lượng cao. 3.2.2.1. Một số sơ đồ khống chế nhiệt độ lò điện trở điển hình 1) Sơ đồ khống chế nhiệt độ lò điện trở bằng bộ điều áp xoay chiều dùng triac (hình

5.6) + Thông số kỹ thuật của lò: Đây là lò công suất nhỏ, nhiệt độ làm việc thấp dùng để nuôi, cấy vi trùng trong các

viện nghiên cứu - Công suất định mức: P = 500W. - Nhiệt độ làm việc: t0 = 370 ± 10.



+ Nguyên lý điều chỉnh và ổn định nhiệt độ: Nguyên lý điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở thực hiện bằng cách: điều chỉnh trị số điện áp nguồn cấp cho dây điện trở bằng cách thay đổi góc mở α của triac TC. Trị số góc mở α của triac được xác đinh bằng tốc độ nạp của tụ C

2. Tốc độ nạp của tụ C

2 phụ thuộc vào dòng colectơ của transito TR

3 (I

c).

- Dòng IC của transito TR3 xác định theo biểu thức: g

BEC R

UI = [A]

Trong đó: UBE là điện áp đặt lên cực B và E của TR3

Với 7103287

87.RRRRR

RUUVRVR

CCBE ++++

=−

− [V]

Trong đó: RNVR

RNRV

RRRRRRR

+++

=−19

1987

).( [Ω]

UCC - điện áp nguồn cấp bằng điện áp ổn áp của điôt zener Đ2; RRN

- trị số của nhiệt điện trở RN (có α < 0).

- Điện áp trên tụ C2 bằng: tCR

UdtIC

Ug

BECC .

.1

222 ∫ == [V]

Tụ C2 được nạp cho đến khi trị số điện áp trên tụ UC2 ≥ Ung (Ung - là điện áp ngưỡng của transito TR2). Transito TR2 là transito một tiếp giáp (UJT) có điện áp ngưỡng:

Ung = UEB1 = 0,68UCC

Hình 5.6. Sơ đồ nguyên lý mạch khống chế nhiệt độ



Khi điện áp trên tụ C2: UC2 ≥ Ung - transito TR2 thông, tụ C2 được phóng qua cuộn dây sơ cấp của biến áp xung W1, cuộn thứ cấp của biến áp W2 sẽ xuất hiện xung điều khiển đặt lên cực điều khiển của triac TC.

Như vậy, góc mở α của triác TC phụ thuộc vào điện áp UBE và được xác đinh theo biều

thức BE

ng

UURf

t..2 3π

ϖα ==

UBE phụ thuộc vào RRN và RVR3. Trong đó chiết áp VR1 và VR2 là chiết áp chỉnh định để chọn điểm làm việc hợp lý. Chiết áp VR3 để đặt nhiệt độ. Đồ thị điện áp tại các điểm đo của sơ đồ

được biểu diễn trên hình 5.7 + Nguyên lý ổn định nhiệt độ: Giả sử nhiệt

độ trong lò vì một lý do nào đó giảm xuống nhỏ hơn nhiệt độ đặt (t0 < t0đặt), trị số điện trở của nhiệt điện trở tăng (RRN tăng) làm cho UBE của transito TR3 tăng lên (thế B âm hơn) làm cho IC tăng, tốc độ nạp của tụ C2 nhanh hơn cuối cùng góc mở α của TC giảm, điện áp cấp cho dây điện trở tăng và nhiệt độ của lò sẽ tăng đến giá trị

2) Sơ đồ khống chế ổn định nhiệt độ lò điện trở bằng bộ điều áp xoay chiều ba pha

dùng Thyristor Đối với lò điện trở có công suất trên 5kW, để tránh hiện tượng lệch phụ tải cho lưới

điện nên phải dùng lò 3 pha. Để khống chế và ổn định nhiệt độ của lò người ta dùng bộ điều áp xoay chiều ba pha cấp điện cho dây điện trở của lò.

+ Sơ đồ mạch lực của lò biểu diễn trên hình 5.8 Sơ đồ được dùng cho các lò điện trở có dải công suất tiêu thụ từ 5 đến 90KW tùy

thuộc vào trị số dòng điện trung bình đi qua các Thyristor 1T ÷ 6T). Mạch lực gồm có các phần tử chính sau: - Cuộn kháng xoay chiều CK1 ÷ CK3 dùng để hạn chế dòng ngắn mạch và hạn chế tốc

độ tăng dòng anot (di/dt) của Thyristor. - Bộ điều áp xoay chiều ba pha điều khiển hoàn toàn dùng Thyristor 1T ÷ 6T hoặc bộ điều

áp xoay chiều ba pha bán điều khiển bằng cách thay các Thyristor 4T, 6T, 2T bằng 3 điôt).

Hình 5.7 Đồ thị điện áp



- RdđA, RdđB và RdđC là dây điện trở của lò đấu theo hình sao (Y) hoặc đấu theo hình tam giác (∆) tuỳ thuộc vào kích thước dây điện trở khi tính chọn.

- Mạch (R - C) đấu song song với các Thyristor dùng để hạn chế tốc độ tăng điện áp (du/dt) bảo vệ các Thyristor tránh hiện tượng tự mở.

+ Mạch điều khiển. Mạch điều khiển bộ điều áp xoay chiều có chức năng thay đổi góc mở α của các

Thyristor 1T ÷ 6T để thay đổi điện áp cấp cho dây điện trở của lò, chính là thực hiện chức năng điều chỉnh và ổn định nhiệt độ của lò.

Mạch điều khiển gồm có các khối chính sau: * Khối điều khiển xung pha gồm 3 khối tương tự nhau gồm có các khâu sau: - Khâu đồng pha và xác định thời điểm qua gốc “0” của điện áp lưới gồm biến áp

1BA, bộ chỉnh lưu 1CL, các điện trở 1R ÷ 5R và transito 1T. - Khâu so sánh và tạo thời điểm phát xung dùng bộ đếm DD1. - Mạch lật nhớ trạng thái (dùng trigơ R-S: DD2.1 và DD2.2). - Khâu băm xung (DD3.1 ÷ DD3.4). - Khâu khuếch đại xung dùng biến áp xung BAX1, BAX2, R6÷ R9, điôt Đ1 ÷ Đ6 và

transito TR2 ÷ TR5). - Mạch cấm R12, R13, Đ7 và Đ8. * Khối tổng hợp tín hiệu điều khiển gồm các khâu sau:

Hình 5.8. Sơ đồ mạch lực lò



- Khâu phát xung cao tần gồm DD4.1 ÷ DD4.4, chiết áp 12R và tụ điện 7C. Tần số phát xung của khâu này có thể thay đổi từ 5kHz đến 1MHz bằng cách thay đổi

trị số điện trở 12R. - Khâu gia công tín hiệu phản hồi âm nhiệt độ gồm: cảm biến nhiệt độ 1RS hoặc 2RS

được lựa chọn nhờ khoá chuyển đổi S. Cảm biến nhiệt là một nhánh của cầu đo một chiều, các nhánh còn lại là 17R, 18R và 14R-15R- 16R. Cung cấp dòng cho cầu đo là bộ ổn định dòng điện cấu tạo trên khuếch đại thuật toán DA1-2. Điện trở tinh chỉnh 21R dùng để thay đổi dòng ra giới hạn nhỏ và đảm bảo thết lập giới hạn trên của nhiệt độ cần đo. Giới hạn dưới của nhiệt độ cần đo thiết lập qua điện trở tinh chỉnh 14R. Điện áp ra từ đường chéo của cầu đo tỉ lệ với điện trở được khuếch đại bởi bộ khuếch

đại vi phân thực hiện trên DA1.1, đưa đến bộ biến đổi AD chỉ thị số và tới khuếch đại phản hồi KĐ. Tín hiệu này đưa vào transito trường FET 3T đóng vai trò như một điện trở động đấu song song với chiết áp 12R và 13R. Trị số điện trở của nó (RS-D) thay đổi phụ thuộc vào Uph chính là phụ thuộc vào nhiệt đô. Các tụ 8C, 9C và 10C để lọc nhiễu.

* Khâu bảo vệ quá dòng gồm: - Khâu gia công tín hiệu tỉ lê với dòng tiêu thụ của lò là ba biến dòng TI1 ÷ TI3,

transito TR1 ÷ TR2, khuếch đại thuật toán IC, cầu chỉnh lưu CL, chiết áp VR1 ÷ VR2, điốt Đ, các điện trở R1 ÷ R7 và rơle liên động RLĐ (hình 5.8)

- Khâu nhớ trạng thái và phục hồi gồm trigơ R-S (DD2.3 ÷ DD2.4), nút bấm phục hồi M, tụ C4, 9R ÷ 11R và đèn báo LED (hình 5.9)

* Nguồn cấp: Nguồn +a lấy từ biến áp 1BA,1CL.Nguồn +b lấy từ biến áp 2BA, 2CL. Để ổn áp sơ đồ dùng bộ ổn áp thông số 11D -27R và 12D-28R. Sau bộ chia áp 25R-16R có tụ lọc phụ thêm 14C.

Nguyên lý làm việc của sơ đồ như sau: Tại thời điểm đi qua điểm “0” của điện áp lưới, trên cực colectơ của transito TR1 xuất hiện xung chữ nhật. Xung này đưa đến cổng R của bộ đếm DD.1 ra lệnh bắt đầu đếm xung và đưa vào một đầu vào R của trigơ R-S (DD2.1 ÷ DD2.2). Khi chân thứ hai C của bộ đếm DD1(lấy từ đầu ra của bộ phát xung cao tần DD.4.1 ÷ DD.4.4) đạt được 28 = 64 xung, đầu ra 32 của bộ đếm DD.1 có mức logic “1”. Thời điểm xuất hiện mức “1” của DD.1 phụ thuộc vào tần số phát ra của bộ phát cao tần DD.4.1 ÷ DD.4.4. Tần số đó quyết định trị số góc mở α của các tiristo, chính là trị số điện áp đặt lên dây đốt của lò điện trở. Thay đổi tần số phát xung từ 5kHz đến 1MHz sẽ thay đổi được góc mở α = 1800 ÷ 00 tương ứng với trị số điện áp đặt lên dây đốt của lò từ Umax đến Umin.

Nguyên lý ổn định nhiệt độ của lò thực hiện như sau: Nếu vì một lý do nào đó, nhiệt độ trong lò thấp hơn nhiệt độ đặt, sức nhiệt điện phát ra từ cặp nhiệt ngẫu giảm, điện áp phản hồi Uph của bộ khuếch đại KĐ giảm, làm cho điện trở RS-D của FET 3T giảm, tần



số phát ra của DD.4.1 ÷ DD.4.4 tăng lên, góc mở α giảm xuống, điện áp đặt lên dây đốt của lò tăng lên, kết quả nhiệt độ của lò tăng lên bằng nhiệt độ đặt và ngược lại.

Hình 5.9.Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển

Nguyên lý làm việc của khâu bảo vệ quá dòng như sau: khi dòng tiêu thụ của lò nhỏ hơn dòng chỉnh định (Iđm < Icđ ), điện áp lấy trên chiết áp VR1 (điện áp trên chiết áp VR1 tỷ lệ với dòng điện lò tiêu thụ) nhỏ hơn điện áp lấy trên chiết áp VR2 (điện áp ngưỡng so sánh), điện áp ra của IC bằng –UCC dẫn đến transito TR1, TR2 khoá, rơle liên động RLĐ không tác động. Khi đó tiếp điểm RLĐ hở, dẫn đến đầu ra Q của trigơ R-S (DD2.3 ÷ DD2.4) có mức logic “1” dẫn đến đầu ra của bộ phát xung DD.4.1 ÷ DD.4.4 có xung, hệ thống làm việc bình thường.

Khi dòng tiêu thụ của lò lớn hơn dòng chỉnh Hình 5.10 Đồ thị điện áp tại các điểm đo



định, trị số điện trở trên chiết áp VR1 lớn hơn điện áp trên chiết áp VR2, điện áp ra của IC bằng +U

cc, TR1, TR2 thông, rơle RLĐ tác động dẫn đến đầu ra Q của trigơ R-S

(DD2.3 ÷ DD2.4) có mức logic “0” và đầu ra của bộ phát xung cao tần (DD4.1 ÷ DD4.4) không có xung.

Sau khi xử lý xong sự cố, ấn nút “M” qua khâu vi phân 6C-10R và điôt 8Đ, đưa mức logic “1” vào DD4.4, phục hồi trạng thái làm việc cho khâu phát xung cao tần. 3.2.2. Trang bị điện - điên tử lò hồ quang. 3.2.2.1. Khái niệm chung.

Lò hồ quang lợi dụng nhiệt của ngọn lửa hồ quang để nấu chảy kim loại và nấu thép hợp kim chất lượng cao.

Lò hồ quang được cấp nguồn từ biến áp lò đặc biệt với điện áp đặt vào cuộn sơ cấp (6 ÷ 10)kV, và có hệ thống tự động điều chỉnh điện áp dưới tải. 1.Các thông số quan trọng của lò hồ quang là:

+ Dung tích định mức của lò: số tấn kim loại lỏng của một mẻ nấu. + Công suất định mức của biến áp lò: ảnh hưởng quyết định tới thời gian nấu luyện và

năng suất của lò. 2. Chu trình nấu luyện của lò hồ quang gồm ba giai đoạn với các đặc điểm công nghệ sau:

+ Giai đoạn nung nóng nguyên liệu và nấu chảy kim loại. Trong giai đoạn này, lò cần công suất nhiệt lớn nhất, điện năng tiêu thụ chiếm khoảng

60 ÷ 80% năng lượng của toàn mẻ nấu luyện và thời gian chiếm 50 ÷ 60% toàn bộ thời gian một chu trình (thời gian một mẻ nấu luyện). Trong giai đoạn này thường xuyên xảy ra hiện tượng ngắn mạch làm việc, ngọn lửa hồ quang cháy kém ổn định, công suất nhiệt không cao do ngọn lửa hồ quang ngắn (1 ÷ 10mm).

+ Giai đoạn ôxy hoá là giai đoạn khử cacbon (C) của kim loại đến một trị số hạn định tuỳ theo mác thép, khử phốt pho (P) và khử lưu huỳnh trong mẻ nấu. Ở giai đoạn này, công suất nhiệt chủ yếu để bù lại tổn hao nhiệt trong quá trình nấu luyện; nó chiếm khoảng 60% công suất nhiệt của giai đoạn nấu chảy kim loại.

+ Giai đoạn hoàn nguyên là giai đoạn khử oxy, khử sulfua trước khi thép ra lò. Công suất nhiệt của ngọn lửa hồ quang trong giai đoạn này khá ổn định. Công suất yêu cầu chiếm khoảng 30% của giai đoạn nấu chảy kim loại. Độ dài cung lửa hồ quang khoảng 20mm. 3. Cấu tạo và kết cấu của lò hồ quang

Một lò hồ quang bất kỳ đều phải có các bô phận chính sau: - Nồi lò có lớp vỏ cách nhiệt, cửa lò và miệng rót thép nấu chảy. - Vòm, nóc lò có vỏ cách nhiệt.



- Giá nghiêng lò. - Điện cực. - Giá đỡ điện cực Và các cơ cấu sau: - Cơ cấu nghiêng lò để rót nước thép và xỉ. - Cơ cấu quay vỏ lò xung quanh trục của mình. - Cơ cấu dịch chyển vỏ lò để nạp liệu. - Cơ cấu nâng vòm lò để dịch chuyển vỏ lò. - Cơ cấu dịch chuyển điện cực. - Cơ cấu nâng tấm chắn gió của cửa lò. Trong sáu cơ cấu trên (trừ cơ cấu dịch chuyển điện cực) đều dùng hệ truyền đông xoay

chiều với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hoặc rôto dây quấn. Còn cơ cấu dịch chuyển điện cực dùng hệ truyền đông một chiều. Động cơ truyền đông là động cơ điện một chiều kích từ độc lập được cấp nguồn từ một bộ biến đổi. Bộ biến đổi có thể là:

- Máy điên khuếch đại - Khuếch đại từ. - Bộ chỉnh lưu có điều khiển dùng Thyristor. Chế độ làm việc của động cơ dịch chuyển địện cực là chế độ ngắn hạn lặp lại. Cấu tạo và kết cấu của lò hồ quang được giới thiệu trên hình 5.17

3.2.2.2 Sơ đồ cung cấp điện lò hồ quang Sơ đồ cung cấp điện cho lò hồ quang được giới thiệu trên hình 5.18 Nguồn cấp cho lò hồ quang được lấy từ trạm phân phối trung gian với cấp điện áp 6,

10, 20 hoặc 22kV (tuỳ theo cấp điện áp của trạm phân phối). Sơ đồ cấp điện có các thiết bị chính sau: + Cầu dao cách ly, đóng cắt không tải dùng để cách ly mạch lực của lò và lưới điên

trong trường hợp cần sửa chữa. + Máy cắt dầu 1MC, đóng cắt có tải cấp điện cho lò. + Cuộn kháng CK dùng để hạn chế dòng ngắn mạch làm việc (dòng ngắn mạch làm

việc không được lớn hơn 3 lần dòng định mức), ngoài ra cuộn kháng còn có chức năng đảm bảo cho ngọn lửa hồ quang cháy ổn định, đặc biệt là trong giai đoạn nung nóng và nấu chảy kim loại. Sau đó cuộn kháng CK được ngắn mạch bằng máy cắt dầu 2MC.

+ Máy cắt dầu 3MC và 4MC dùng để đổi nối sơ đồ đầu dây cuộn sơ cấp của biến áp lò (BAL) thành hình sao (Y) hoặc tam giác (∆).



Hình 5.17. Cấu tạo và kết cấu lò hồ quang Hình 5.18 Sơ đồ cung cấp điện lò hồ quang

+ Biến áp lò (BAL) dùng để hạ áp và điều chỉnh điện áp cấp cho lò. Biến áp lò về cấu tạo và hình dáng giống như biến áp động lực thông thường, nhưng nó làm việc trong môi trường khắc nghiệt, điều kiện làm việc nặng nề cho nên so với biến áp động lực thông thường nó có những đặc điểm khác biệt sau:



- Cùng một cấp công suất, biến áp lò có kích thước và khối lượng lớn hơn. - Dòng ngắn mạch nhỏ (Inm ≤ 3Iđm). - Có độ bền cơ học cao để chịu được sự tác động của lực điện từ phát sinh trong các

cuộn dây và thanh dẫn trong trường hợp xảy ra hiện tượng ngắn mạch làm việc. - Có khả năng tự động điều chỉnh điện áp dưới tải trong phạm vi khá rộng khi điện áp

lưới dao động. Công suất của biến áp lò có thể xác định gần đúng từ điều kiện công suất nhiệt trong

giai đoạn nóng chảy, vì ở giai đoạn còn lại công suất nhiệt lò yêu cầu ít hơn. Nếu giả thiết rằng trong giai đoạn nấu chảy, tổn thất trong lò hồ quang, trong biến áp

lò và cuộn kháng CK được bù trừ bởi năng lượng của phản ứng tỏa nhiệt thì công suất

của biến áp lò được tính theo biểu thức: ϕcos.. sdnc kt

WS = [kVA]

Trong đó: W- năng lượng hữu ích và tổn hao nhiệt trong thời gian nấu chảy và dừng lò giữa hai lần nấu, kWh;

Tnc – thời gian nấu chảy, h; Ksd – hệ số sử dụng công suất của lò trong giai đoạn nấu chảy; cosϕ - hệ số công suất của lò. Năng lượng hữu ích và tổn hao nhiệt W có thể tính được theo công thức:

W = w.G [kWh] Trong đó: w – suất chi phí điện năng để nấu chảy một tấn kim loại, kWh/T; G – khối lượng kim loại nấu chảy, T.

+ Thiết bị đo lường và bảo vệ - Phía cao áp có biến dòng TI1 và biến điện áp TU dùng cho các khí cụ đo lường: vôn

kế (V), ampe kế (A), wat kế (W), đồng hồ đo công suất hữu công (kWh) và đồng hồ công suất vô công (kVAr). - Phía hạ áp có biến dòng TI2 dùng để đo dòng và đưa tín hiệu đến mạch bảo vệ ĐKBV (khối điều khiển và bảo vệ).



3.2.2.3 Một số sơ đồ khống chế lò hồ quang a . Một số sơ đồ khống chế dịch cực lò hồ quang.

1. Sơ đồ chức năng một pha khống chế dịch cực hồ quang (hình 5.19)

Hình 5.19 Sơ đồ khối chức năng hệ điều chỉnh công suất lò hồ quang

Hệ gồm đối tượng điều chỉnh 7 (lò hồ quang) và bộ điều chỉnh vi sai. Bộ điều chỉnh gồm các phần tử cảm biến dòng 1 và biến áp 2, phần tử so sánh 3, bộ khuếch đại 5, cơ cấu chấp hành 6 và thiết bị đặt 3. Trên phần tử so sánh 4 có hai tín hiệu từ đối tượng tới (từ đối tượng dòng và áp) và một tín hiệu từ thiết bị đặt tới. Tín hiệu so lệch từ phần tử so sánh được khuếch đại qua bộ khuếch đại 5 rồi đến cơ cấu chấp hành 6 để dịch cực theo hướng giảm sai lệch. Để hoàn thiện đặc tính động của hệ, nâng cao chất lượng điều chỉnh, thường sơ đồ còn có các phần tử phản hồi về tốc độ dịch cực, về tốc độ thay đổi dòng , áp hồ quang v.v…Trong sơ đồ cũng có thể có các phần tử chương trình hoá, máy tính v.v…

Hệ điều chỉnh có thể dùng khuếch đại từ, khuếch đại máy điện, Thyristor, thuỷ lực, ly hợp điện từ… 2. Sơ đồ một pha khống chế dịch cực lò hồ quang dùng máy điện khuếch đại - động cơ

Lò hồ quang được trang bị bốn hệ truyền động như nhau, trong đó ba hệ dùng để truyền đông ba điện cực, hệ còn lại ở chế độ dự phòng.

Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động được biểu diễn trên hình 5.20 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập Đ truyền động nâng hạ điện cực thông qua cơ

cấu truyền lực dùng bánh răng - thanh răng được cấp nguồn từ máy điện khuếch đại từ trường ngang MĐKĐ.

MĐKĐ có ba cuộn kích thích: - Cuộn chủ đạo CĐC1ở chế độ tự động và CĐC2 ở chế độ bằng tay. - Cuộn phản hồi âm điện áp CFA. Ở chế độ tự động: cầu dao 1CD hở, 2CD đóng và tay gạt 5-6 và 7-8 đóng. Điện áp ra

ở chỉnh lưu tỉ lệ với dòng điện hồ quang đặt lên chiết áp 3R. Điện áp ra của cầu chỉnh



lưu 2CL tỉ lệ với điện áp hồ quang đặt lên chiết áp 4R. Điện áp đặt lên cuộn kích thích CĐ1 bằng: UCĐ1 = UR4 – UR3 (3.3)

Hình 5-20. Sơ đồ dịch cực cho một pha lò hồ quang

Khi điện áp chưa chạm vào phôi liệu, dòng điện hồ quang (Ihq) bằng không, điện áp hồ quang là trị số cực đại Uhqmax. Điện áp đặt lên cuộn CĐC1 bằng: UCĐC1 = UR4

Sức từ động sinh ra trong cuộn CĐC1 có chiều để MĐKĐ phát ra điện áp có cực tính để động cơ Đ quay theo chiều hạ điện cực đi xuống với tốc độ chậm vì lúc này dòng hồ quang bằng không nên rơle dòng RD chưa tác động, điện trở 5R nối tiếp với cuộn CĐC1, mặt khác điột 3CL thông làm ngắn mạch điện trở 7R nên dòng trong cuộn phản hồi âm điện áp CFA tăng lên.



Sức từ động tổng trong các cuộn kích thích là Ft = Fcđ - FA sẽ giảm xuống, kết quả là

điện cực được hạ xuống chậm. Khi điện cực chạm vào phôi liệu (hiện tượng ngắn mạch làm việc), dòng hồ quang có

trị số cực đại (Ihq = Inm), còn điện áp hồ quang bằng không (Uhq = 0). Mặt khác rơ le

dòng RD tác động nên điện trở 5R bị ngắn mạch, điện áp đặt trên cuộn CĐC1 bằng điện áp đặt lên điện trở R3 (UCĐ1

= UR3) Sức từ đông do cuộn dây CĐC1 đảo chiều, máy điện khuếch đại phát ra điện áp có

cực tính ngược lại, làm cho đông cơ đảo chiều quay kéo điện cực lên nhanh. Trong chế độ nâng, điôt 3CL khoá, điện trở 7R được nối tiếp với cuộn CFA làm giảm sức từ động FA; đồng thời điôt 4CL thông nên rơle điện áp RA tác động làm cuộn dây rơle thời gian mất điện. Sau thời gian mở chậm, tiếp điểm RTh mở ra đưa điện trở 10R vào nối tiếp với cuộn kích thích CKĐ của động cơ làm giảm từ thông để tăng tốc động cơ trên tốc độ cơ bản. Kết quả là sức từ động tổng trong các cuộn kích từ tăng lên để điện cực được kéo lên nhanh khỏi phôi liệu và sau thời gian chỉnh định (đủ để cho điện áp MĐKĐ đạt đến định mức) từ thông động cơ giảm để tốc độ tăng trên tốc độ cơ bản.

Khi điện cực nâng khỏi phôi liệu, ngọn lửa hồ quang xuất hiện, quá trình mồi hồ quang hoàn tất. Trong quá trình điện cực di chuyển theo chiều đi lên, dòng điện hồ quang giảm, điện áp hồ quang tăng lên. Hiệu điện áp lấy trên chiết áp 3R và 4R giảm dần, sức từ động giảm, điện áp phát ra của máy điên khuếch đại giảm dần và động cơ nâng điện cực chậm dần. Khi điện áp máy phát của máy điện khuếch đại nhỏ hơn ngưỡng tác động của RA, RA không tác động nên RTh có điện để ngắn mạch điện trở 10R làm tăng dòng của cuộn CKĐ đến giá trị định mức, tốc độ động cơ lại càng giảm đến thời điểm thời điểm khi điện áp trên 3R và 4R cân bằng về trị số, điện áp trên cuộn CĐC1 bằng không, điện áp phát ra của máy điện khuếch đại bằng không động cơ ngừng quay, ngọn lửa hồ quang cháy ổn định. Trong quá trình nấu luyện, do sự bắn phá của các điện tử lên bề mặt điện cực, làm cho điện cực bị mòn dần, hệ truyền động sẽ tự động hạ điện cực theo chiều đi xuống để duy trì độ dài cung lửa hồ quang không đổi,

duy trì tỷ số: constI

U

hq

hq =

Ở chế độ khống chế bằng tay, cầu dao 1CD đóng, 2CD mở, tay gạt 1-2 và 3-4 đóng (để nâng điện cực) hoặc 9-10 và 11-12 đóng (để hạ điện cực), cuộn CĐC2 có điện, chức năng tương tự như cuộn CĐC1 ở chế độ tự động. 3. Sơ đồ dịch cực lò hồ quang dùng Thyristor.

Bộ điều chỉnh công suất lò hồ quang dùng Thyristor có thể làm việc với lò dung lượng 200T, động cơ dịch cực có công suất 11kW. Tốc độ dịch cực tối đa 5m/ph khi dùng thanh răng và 1,5m/ph khi dùng tời.



+ Mạch lực - Động cơ một chiều kích từ độc lập Đ truyền động dịch chuyển điện cực thông qua

cơ cấu truyền động thanh răng - bánh răng được cấp nguồn từ bộ biến đổi dùng thyristor.

- Bộ biến đổi là hai bộ chỉnh lưu hình tia ba pha nối song song ngược: 1T, 3T, 5T và 2T, 4T, 6T.

- Biến áp động lực 2BA có chức năng phối hợp điện áp giữa lưới điện và động cơ điện, đồng thời hạn chế dòng điện ngắn mạch và hạn chế tốc độ tăng dòng anot để bảo vệ các thyristor.

- Cuộn kháng cân bằng CKCB1 và CKCB2 hạn chế dòng cân bằng. - Trị số tốc độ và chiều quay của động cơ phụ thuộc vào điện áp ra của bộ biến đổi .

Trị số này phụ thuộc vào góc mở α của các thyristor - Điều khiển bộ biến đổi này dùng phương pháp điều khiển chung (phối hợp tuyến

tính): α1 + α2 = 1800

Hình 5.21 Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động dịch chuyển điện cực dùng hệ T - Đ

+ Mạch điều khiển - Điện áp ra trên cầu chỉnh lưu 1CL tỷ lệ với dòng điện hồ quang (Ihq) đặt lên chiết áp VR2. - Điện áp ra trên cầu chỉnh lưu 2CL tỷ lệ với điện áp hồ quang đặt lên chiết áp VR3.

Tổng đại số của hai điện áp trên hai chiết áp đó đưa vào khâu KN (khâu không nhạy tạo ra đoạn a1 – a2) nếu tổng đại số của hai điện áp trên nhỏ hơn trị số điện áp của khâu KN, điện áp ta của KN (tương ứng như điện áp chủ đạo) bằng không. Lúc đó góc mở α = 900 cho hai nhóm van, điện áp ra của hai bộ biến đổi bằng không, động cơ dừng quay.



Nếu chế độ làm việc của lò sai lệch khỏi chế độ đã đặt (như Ihq tăng do hiện tượng ngắn mạch làm việc, Uhq tăng do chưa mồi được hồ quang hoặc ngọn lửa hồ quang bị đứt) thì tổng đại số trên hai chiết áp VR2 và VR3 lớn hơn điện áp ngưỡng của vùng không nhạy, điện áp ra của KN khác không, cực tính điện áp ra của KN sẽ quyết định trị số góc của α để cho bộ biến đổi phát ra điện áp có cực tính để động cơ quay theo chiều nâng hoặc hạ điện cực.

- Khi điện áp hồ quang (Uhq) tăng, cực tính của điên áp ra của khâu KN sẽ làm cho bộ biến đổi phát ra điện áp để động cơ quay theo chiều hạ điện cực.

- Khi dòng điện hồ quang tăng, cực tính ra của khâu KN đổi cực tính, kết quả động cơ quay theo chiều nâng điện cực đi lên. Ở vùng dòng hồ quang thay đổi nhỏ, tốc độ nâng điện cực tỷ lệ với số gia ∆Ihq (đoạn a2 b) ở vùng thay đổi lớn của dòng hồ quang, thì tốc độ nâng điện cực tăng nhảy vọt ( làm việc ở chế độ rơle) nhờ điốt ổn áp trong khâu phản hồi âm điện áp KFH



TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Trang bị điện công nghiệp – Vũ Quang Hồi 2. Trang bị điện máy cắt kim loại - Nguyễn Mạnh Tiến – Vũ Quang Hồi 3. Trang bị điện-điện tử máy công nghiệp dùng chung - Vũ Quang Hồi - Nguyễn

Văn Chất - Nguyễn Thị Liên Anh 4. www.ebook.edu.vn 5. Truyền động điện – Bùi Quốc Khánh

trang bi dien

Documents