Đề tài Thiết kế truyền động chính cho máy bào giường

nhÊt cña hµnh tr×nh bµn lµ 3200 mm hµnh tr×nh nhá nhÊt lµ 700 mm. - DiÖn tÝch hiÖu dông cña bµn lµ 900 x 300 (mm) ChØ tiªu c¬ häc : Giíi h¹n tèc ®é lµm viÖc cña bµn -Vïng 1 : V0= (40 - 60) m/ph dïng gia c«ng th« -Vïng 2 : V0= (60 - 90) m/ph Giíi h¹n c¸c tèc ®é hµnh tr×nh ng­îc -Vïng 1 : V0= (20 - 90) m/ph -Vïng 2 : V0= (12 - 60) m/ph Giíi h¹n ¨n dao ngang sau mçi hµnh tr×nh kÐp (0,5 - 25) mm Giíi h¹n ¨n dao ®øng sau mçi hµnh tr×nh kÐp (0,25 - 12,5)mm Lùc kÐo bµn : -Vïng 1 : QMax= 7000 Kg ; QMin=2500 Kg -Vïng 2 : QMax= 4700 Kg ; QMin=1700 Kg II. Nh÷ng ®Æc ®iÓm chñ yÕu cña c¸c truyÒn ®éng : A.TruyÒn ®éng chÝnh : §Æc ®iÓm chÝnh cña truyÒn ®éng m¸y bµo gi­êng lµ ®¶o chiÒu víi tÇn sè lín, m« men khëi ®éng, h·m lín. Qu¸ tr×nh qu¸ ®é chiÕm tØ lÖ ®¸ng kÓ trong chu kú lµm viÖc. Mçi chu kú lµm viÖc gåm 2 hµnh tr×nh. 1. Hµnh tr×nh thuËn : Lµ hµnh tr×nh gia c«ng chi tiÕt gåm nhiÒu giai ®o¹n.Khëi ®éng,¨n dao, vµo chi tiÕt,c¾t gät æn ®Þnh,ra dao khái chi tiÕt.Gia c«ng víi c¸c tèc ®é kh¸c nhau. 2. Hµnh tr×nh ng­îc : M¸y ch¹y kh«ng t¶i ®­a bµn m¸y mang chi tiÕt vÒ vÞ trÝ ban ®Çu ®Ó chuÈn bÞ chu kú lµm viÖc tiÕp theo tèc ®é hµnh tr×nh thuËn (tèc ®é c¾t gät).Tèc ®é hµnh tr×nh thuËn th­êng nhá h¬n hµnh tr×nh ng­îc ®Ó n©ng cao n¨ng suÊt m¸y. Do ®Æc tÝnh ®¶o chiÒu liªn tôc nªn ®å thÞ vËn tèc cã d¹ng nh­ sau: H×nh 1. §å thÞ tèc ®é vµ dßng ®iÖn cña bµn m¸y bµo gi­êng. ChuyÓn ®éng mang tÝnh chÊt chu kú. Qu¸ tr×nh c¾t gät chØ x¶y ra ë hµnh tr×nh thuËn cßn hµnh tr×nh ng­îc lµ hµnh tr×nh ch¹y kh«ng t¶i ®Ó ®­a bµn m¸y vÒ vÞ trÝ ban ®Çu. §©y lµ d¹ng ®å thÞ th­êng gÆp, trong thùc tÕ cßn cã nhiÒu d¹ng kh¸c ®¬n gi¶n hoÆc phøc t¹p h¬n. Gi¶ thiÕt bµn m¸y ®ang ë ®Çu hµnh tr×nh thuËn vµ t¨ng tèc ®é ®Õn tèc ®é V0 = 5 ¸ 15(m/phót) - tèc ®é vµo dao-trong kho¶ng thêi gian t1. +Sau khi ch¹y æn ®Þnh víi tèc ®é V0 trong kho¶ng thêi gian t2 th× dao c¾t vµo chi tiÕt (dao c¾t vµo chi tiÕt ë tèc ®é thÊp ®Ó tr¸nh søt dao hoÆc chi tiÕt). +Bµn m¸y tiÕp tôc ch¹y víi tèc ®é æn ®Þnh V0 cho ®Õn hÕt thêi gian t3. +t4 t¨ng tèc ®é tõ V0¸Vth (tèc ®é c¾t gät). +t5: bµn m¸y chuyÓn ®éng víi tèc ®é Vth vµ thùc hiÖn gia c«ng chi tiÕt. +t6: bµn m¸y s¬ bé gi¶m tèc ®é ®Õn V0. +t7: bµn m¸y lµm viÖc æn ®Þnh víi tèc ®é cña bµn m¸y lµ V0. +t8: dao ®­îc ra khái chi tiÕt khi tèc ®é cña bµn m¸y lµ V0. +t9: ®¶o chiÒu tõ hµnh tr×nh thuËn sang hµnh tr×nh ng­îc ®Õn tèc ®é Vng. +t10: bµn m¸y ch¹y theo hµnh tr×nh ng­îc víi tèc ®é Vng. +t11: thêi gian gi¶m tèc ®Õn V0 ®Ó chuÈn bÞ ®¶o chiÒu. +t12: bµn m¸y ch¹y æn ®Þnh ë vËn tèc thÊp V0 ®Ó chuÈn bÞ ®¶o chiÒu. +t13: ®¶o chiÒu sang hµnh tr×nh thuËn ®Ó b¾t ®Çu thùc hiÖn mét chu kú kh¸c. Nh­ vËy Tck = t1 + t2 +...+ t13 = åtx Tõ ®å thÞ lµm viÖc cña bµn ta thÊy r»ng kho¶ng thêi gian cña bµn m¸y theo hµnh tr×nh ng­îc th× kh«ng thùc hiªn c¾t gät kim lo¹i nªn ®Ó ®¶m b¶o n¨ng su©t m¸y ng­êi ta gi¶m nhá møc tèi thiÓu thêi gian nµy b»ng c¸ch t¨ng tèc ®é hµnh tr×nh ng­îc 2 ¸ 3lÇn (vng = k.vth). Trong tr­êng hîp t¨ng k > 3, th× thêi gian qu¸ ®é khëi ®éng cña ®éng c¬ t¨ng qu¸ lín gi¶m n¨ng su©t m¸y ®Ó t¨ng n¨ng su©t m¸y ng­êi ta ph¶i gi¶m nhá thêi gian ®¶o chiÒu b»ng c¸ch ®¶m b¶o gia tèc lín nhÊt cho phÐp khi khë ®éng ®¶o chiÒu. Mét trong c¸c biÖn ph¸p ®ã lµ ph¶i x¸c ®Þnh tØ sè truyÒn tèi ­u cña c¬ cÊu truyÒn ®éng tõ ®éng c¬ ®Õn trôc lµm viÖc . Mi + Mc = ( JD.i2 + Jm)dwm / dt ViÖc lùa chän tØ sè tèi ­u cña m¸y bµo giõ¬ng kh¸ quan träng, thêi gian qu¸ ®é phô thuéc vµo m« men qu¸n tÝnh m« men nµy tØ lÖ víi chiÒu dµi bµn m¸y .Tuy nhiªn thêi gian qu¸ ®é còng kh«ng thÓ gi¶m nhá qu¸ ®­îc v× bÞ h¹n chÕ bëi lùc ph¸t sinh trong hÖ thèng vµ thêi gian qu¸ ®é ph¶i ®ñ lín ®Ó di chuyÓn ®Çu dao. B.TruyÒn ®éng ¨n dao: TruyÒn ®éng ¨n dao còng cã tÝnh chu kú ®Æc ®iÓm nh­ sau: Mçi truyÒn ®éng ¨n dao (dao ®øng hay dao h«ng) ®Òu cã chiÒu ¨n dao vµ l­îng ¨n dao riªng còng cã thÓ lµm viÖc ®éc lËp tuú theo c«ng nghÖ. Mçi truyÒn ®éng hµnh tr×nh kÐp cña bµn th× truyÒn ®éng ¨n dao lµm viÖc mét lÇn.Th­êng b¾t ®Çu lµm viÖc khi ®æi chiÒu vµ ®øng l¹i khi s¾p vµo chi tiÕt. TruyÒn ®éng bµn lµm viÖc ë chÕ ®é xung. Víi nh÷ng m¸y lµm viÖc trong chÕ ®é b×nh th­êng, m¸y cì trung b×nh sè lÇn dÞch chuyÓn lªn tíi 1000 lÇn/ 1h. CÇn ph¶i cã d¶i ®iÒu chØnh réng D = (60 ¸ 100)/1. CÇn ph¶i linh ho¹t ch¾c ch¾n khëi ®éng,h·m nhanh, truyÒn ®éng ¨n dao ph¶i ®¶m di chuyÓn nhanh. Mc 0 Vmin V1 V2 Vmax V §Æc ®iÓm phô t¶i truyÒn ®éng ¨n dao cña m¸y bµo gi­êng 7212. §Ó ®¶m b¶o chÊt l­îng chi tiÕt gia c«ng yªu cÇu truyÒn ®«ng ¨n dao lµ .§Æc tÝnh phô t¶i cã m« men kh«ng ®æi khi ®iÒu chØnh tèc ®é. Tuy nhiªn ë vïng tèc ®é thÊp l­îng ¨n dao nhá lùc c¾t bÞ h¹n chÕ bëi chiÒu s©u tmax trong vung nµy tèc ®é ¨n dao vµ m« men nhá. ë vïng tèc ®é cao l­¬ng ¨n dao lín dßi hái tèc ®é t­¬ng øng cña chuyÓn ®éng chÝnh lín do vËy cho phÐp gi¶m nhá lùc c¾t vµ lùc ¨n dao trong tr­êng hîp nµy m« men truyÒn ®éng còng gi¶m. §Ó thùc hiªn truyÒn ®éng ¨n dao trªn m¸y bµo gi­êng th­êng th­îc hiÖn b»ng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to lång sãc vµ hép tèc ®é .Ngoµi ra trong mét sè tr­êng hîp cã thÓ thùc hiÖn b»ng c¬ khÝ. C. TruyÒn ®éng n©ng h¹ xµ: M¸y bµo gi­êng cã gi¸ ®ì gäi lµ xµ ngang ®Ó ®ì g¸ dao v÷ng ch¾c.xµ ngang ®­îc dÞch chuyÓn lªn xuèng däc theo hai trôc m¸y ®Ó ®iÒu chØnh kho¶ng c¸ch gi÷a ®Çu ra vµ chi tiÕt gia c«ng. M¸y bµo gi­êng 7212 cã truyÒn ®éng n©ng h¹ xµ th­îc hiÖn b»ng ®éng c¬ xoay chiÒu qua hÖ trôc vÝt ®ai èc n»m däc trô, truyÒn ®éng n©ng h¹ xµ vµ kÑp xµ ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸c liªn ®éng víi nhau nhê c«ng t¾c hµnh tr×nh SKB vµ c«ng t¾c t¬ BT, HT cã ng¾t tr­íc khi ®éng c¬ n©ng h¹ xµ ngang ho¹t ®éng khi xµ ngang ®­îc níi th× tù ®éng lªn vÞ trÝ cÇn thiÕt råi tù ®éng kÑp chÆt l¹i xµ .khi xµ ®­îc kÑp chÆt th× r¬ le dßng t¸c ®éng ®Ó lo¹i ®«ng c¬ kÑp xµ ra. TruyÒn ®éng n©ng h¹ xµ lµ truyÒn ®éng nhanh bµn dao chØ thùc hiÖn khi truyÒn ®éng bµn dõng l¹i. D. TruyÒn ®éng kÑp nh¶ xµ: Lµ truyÒn ®éng ®­îc ®Þnh vÞ chÆt xµ trªn hai trôc cña m¸y ®Ó gia c«ng chi tiÕt hoÆc níi láng ®Ó n©ng h¹ xµ g¸ dao. truyÒn ®éng ®­îc thùc hiÖn b»ng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé qua hÖ thèng c¬ khÝ. E. B¬m dÇu: Khi cho bé biÕn ®æi lµm viÖc th× b¬m dÇu còng lµm viÖc l­îng dÇu trong m¸y ph¶i ®¶m b¶o th× r¬ le ¸p lùc míi ho¹t ®éng lµm kÝn m¹ch cho chuyÓn ®éng bµn ,¸p lùc cÇn thiÕt lµ 2,5at hÖ thèng ®ù¬c thùc hiÖn b»ng ®éng c¬ xoay chiÒu. III. yªu cÇu trang bÞ ®iÖn cho truyÒn ®éng chÝnh: Phô t¶i cña truyÒn ®éng chÝnh (truyÒn ®éng bµn m¸y) ®­îc x¸c ®Þnh bëi lùc kÐo tæng. Nã lµ tæng cña 2 thµnh phÇn : lùc c¾t vµ lùc ma s¸t. FK = FZ + Fms (5) Trong ®ã : FZ : Lµ lùc c¾t . (N) Fms: Lµ thµnh phÇn lùc ma s¸t . (N) ë chÕ ®é lµm viÖc (hµnh tr×nh thuËn) lùc ma s¸t ®­îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc : Fms = m.{ Fy + g.(Mct + Mb)} (6) Trong ®ã : + m = 0,05 - 0,08 HÖ sè ma s¸t ë gê tr­ît. + Fy = 0,4 FZ Thµnh phÇn th¼ng ®øng cña lùc c¾t . (N) + Mct ,Mb Khèi l­îng cña chi tiÕt,bµn. (Kg) ë chÕ ®é kh«ng t¶i (hµnh tr×nh ng­îc) do thµnh phÇn lùc c¾t b»ng kh«ng nªn lùc ma s¸t b»ng : Fms = m.g (Mct + Mb) (7) Lùc kÐo tæng : FK = Fms = m.g (Mct +Mb) (8) Qu¸ tr×nh bµo chi tiÕt ë m¸y bµo gi­êng ®­îc tiÕn hµnh víi c«ng suÊt gÇn nh­ kh«ng ®æi,nghÜa lµ lùc c¾t lín t­¬ng øng víi tèc ®é c¾t nhá vµ lùc c¾t nhá sÏ t­¬ng øng víi lùc c¾t lín. Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é truyÒn ®éng chÝnh lµ tØ sè gi÷a tèc ®é lín nhÊt cña bµn m¸y (tèc ®é lín nhÊt trong hµnh tr×nh ng­îc) vµ tèc ®é nhá nhÊt cña bµn m¸y (tèc ®é thÊp nhÊt trong hµnh tr×nh thuËn). Trong ®ã: +Vng.max : Tèc ®é lín nhÊt cña bµn m¸y cña hµnh tr×nh ng­îc, th­êng : Vng.max = (75¸120) m/phót. +Vth.min: Tèc ®é nhá nhÊt cña bµn m¸y trong hµnh tr×nh thuËn, th­êng: Vth.min = (4 ¸ 6) m/phót Nh­ vËy: D = (12,5 ¸ 30) / 1 Th«ng th­êng, hÖ théng truyÒn ®éng ®iÖn sö dông ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ®­îc cÊp nguån tù bé biÕn ®æi (BB§) . Theo yªu cÇu cña ®å thÞ phô t¶i (h×nh 2), ®iÒu chØnh tèc ®é ®­îc thùc hiÖn theo hai vïng: - Vïng I : FK = Const. - Vïng II : PK = Const. +Thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng trong ph¹m vi (5 ¸ 6)/1 víi m« men trªn trôc ®éng c¬ lµ h»ng sè øng víi tèc ®é bµn thay ®æi tõ Vmin=(4¸6) m/phót ®Õn Vgh= (20¸25) m/phót, khi ®ã lùc kÐo kh«ng ®æi. + Gi¶m tõ th«ng ®éng c¬ trong ph¹m vi (4¸5)/1 khi thay ®æi tèc ®é tõ Vgh ®Õn Vmax = (75 ¸ 120) m/phót, khi ®ã c«ng suÊt kÐo gÇn nh­ kh«ng ®æi. Nh­ng sö dông ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tõ th«ng th× lµm gi¶m n¨ng suÊt cña m¸y, v× thêi gian qu¸ tr×nh qu¸ ®é t¨ng do h»ng sè thêi gian m¹ch kÝch tõ ®éng c¬ lín. V× vËy trong thùc tÕ ®Ó t¨ng n¨ng suÊt ng­êi ta th­êng më réng ph¹m vi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p, gi¶m ph¹m vi ®iÒu chØnh tõ th«ng, hoÆc ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ trong c¶ d¶i b»ng thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng. Trong tr­êng hîp nµy c«ng suÊt ®éng c¬ ph¶i t¨ng lªn k lÇn (k = Vmax/Vgh ). Nh­ng nh­îc ®iÓm cña hÖ thèng c«ng suÊt ®Æt cña ®éng c¬ t¨ng th× gi¸ thµnh t¨ng kh«ng tháa m·n ®­îc yªu cÇu vÒ kinh tÕ. Qu¸ tr×nh qu¸ ®é khëi ®éng, h·m yªu cÇu x¶y ra ªm, tr¸nh va ®Ëp trong bé truyÒn víi tèc ®é t¸c ®éng cùc ®¹i. Yªu cÇu cña truyÒn ®éng bµn : + Cã ®iÒu chØnh tù ®éng ®¶m b¶o,cã h¹n chÕ dßng vµ duy tr× ë møc ®é cùc ®¹i cho phÐp khi khëi ®éng còng nh­ ®¶o chiÒu,h·m .Yªu cÇu t¸c ®éng linh ho¹t ch¾c ch¾n cã ®é tin cËy cao . + §éng c¬ mét chiÒu dïng ®Ó truyÒn ®éng cã c«ng suÊt P >= 70KW + Yªu cÇu ®iÒu chØnh tr¬n § - 1 ®é sôt tèc ®é t­¬ng ®èi cho phÐp kh«ng lín h¬n 5%. §èi víi nh÷ng m¸y bµo gi­êng: + Cì nhá: hÖ thèng truyÒn ®éng chÝnh th­êng lµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé-khíp ly hîp; ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to d©y quÊn hoÆc ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp vµ hép tèc ®é. + Cì trung b×nh: hÖ thèng truyÒn ®éng lµ F-§ (m¸y ph¸t mét chiÒu-®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu). + Cì nÆng: hÖ thèng truyÒn ®éng lµ F-§ cã bé khuyÕch ®¹i trung gian; hoÆc hÖ chØnh l­u dïng Tiristor-®éng c¬ mét chiÒu. KÕt luËn: Qua phÇn giíi thiÖu, t×m hiÓu chung ë trªn ta thÊy: ®Æc ®iÓm cña truyÒn ®éng chÝnh cña m¸y bµo gi­êng lµ ®¶o chiÒu víi tÇn sè lín, m« men khëi ®éng, h·m ªm, qu¸ tr×nh qu¸ ®é chiÕm tû lÖ ®¸ng kÓ trong chu kú lµm viÖc, chiÒu dµi hµnh tr×nh cµng gi¶m ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh qu¸ ®é cµng t¨ng. phÇn ii thiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý i. môc ®Ých vµ ý nghÜa. 1. Môc ®Ých: Ngµy nay víi sù ph¸t truyÓn nhanh chãng cña c¸c ngµnh ®iÖn tö tin häc cïng víi sù ph¸t truyÓn cña nhiÒu nghµnh c«ng nghiÖp kh¸c c¸c linh kiÖn ®iÖn tö ngµy cµng chiÕm ­u thÕ trong c¸c thiÕt bÞ ®Òu khiÓn vµ thay thÕ c¸c linh kiÖn cò. C¸c linh kiÖn ®iÖn tö ngµy nay cã ­u ®iÓm gän nhÑ, gi¸ thµnh rÎ, lµm viÖc linh ho¹t, cã ®é tin cËy cao. Do ®ã ®Ó phï hîp vµ thay thÕ c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng phøc t¹p cång kÒnh ta ph¶i ®i thiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn ®éng cho hîp lý. §Ó thiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn ®éng cho mét ®èi t­îng nµo ta ph¶i c¨n cø vµo ®Æc ®iªm c«ng nghÖ cña nã c¨n cø vµo chØ tiªu chÊt l­îng mµ ®­a ra ph­¬ng ¸n hîp lý, ph­¬ng ¸n ®­a ra ph¶i ®¶m b¶o c¸c chØ tiªu vÒ kinh tÕ còng nh­ kü thuËt, trong ®ã chØ tiªu kü thuËt ph¶i ®­îc ®­a lªn hang ®Çu. 2. ý nghÜa: ViÖc lùa chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng cã ý nghÜa rÊt quan träng nã liªn quan ®Õn chÊt l­¬ng s¶n phÈm vµ còng nh­ hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt .NÕu nh­ viÖc lùa chän ph­¬ng ¸n ®óng th× chóng ta cã thÓ t¨ng n¨ng suÊt lµm viÖc h¹n chÕ ®­îc c¸c hµnh tr×nh thõa. ChÊt l­îng s¶n phÈm sÏ tèt h¬n, do ®ã hiÖu qu¶ kinh tÕ sÏ cao h¬n. Ng­îc l¹i nÕu kh«ng chän ®óng nã cßn g©y ra nhiÒu tæn thÊt chi phÝ th­êng xuyªn sÏ lín. ii. ph©n tÝch ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng: A . Ph©n tÝch hÖ thèng m¸y ph¸t ®éng c¬ cã m¸y ®iÖn khuÕch ®¹i cung cÊp kÝch tõ cho m¸y ph¸t: 1. S¬ ®å : Trong s¬ ®å: + K§: ®éng c¬ K§B r« to lång sãc, cã chøc n¨ng dïng ®Ó quay m¸y ph¸t F. + §: ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp, cã chøc n¨ng ®Ó thùc hiÖn truyÒn ®éng chÝnh cña m¸y bµo gi­êng. + K: m¸y ph¸t mét chiÒu, cã chøc n¨ng dïng ®Ó cung cÊp nguån mét chiÒu cho m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch kÝch tõ cña ®éng c¬. + F: m¸y ph¸t mét chiÒu cã chøc n¨ng lµ nguån cung cÊp cho ®éng c¬ §. 2. Nguyªn lý lµm viÖc: M¸y ®iÖn khuyÕch ®¹i tõ tr­êng ngang (K§M) cung cÊp nguån cho cuén kÝch tõ cña m¸y ph¸t F. M¸y ph¸t nµy cung cÊp kÝch tõ cña m¸y ph¸t F, gåm cã 4 cuén ®iÒu khiÓn, ba cuén kÝch tõ CK1, CK2, CK3 nèi tiÕp cïng chiÒu cã chøc n¨ng lµ tæng hîp tÝn hiÖu chñ ®¹o vµ ph¶n håi ©m tèc ®é ®¼ng trÞ. §iÖn ¸p tæng hîp ®Æt lªn c¸c cuén ®ã lµ: Ukc= Uc® -Ua +Ui +Uo® Trong ®ã: Ukc : §iÖn ¸p tæng ®Æt lªn c¸c cuén d©y CK1, CK2, CK3. Uc® :§iÖn ¸p chñ ®¹o lÊy trªn biÕn trë ®iÒu chØnh BTT víi hµnh tr×nh thuËn vµ BTN víi hµnh tr×nh ng­îc. Ua =a.Uf lµ ®iÖn ¸p ph¶n håi ©m theo ®iÖn ¸p ®éng c¬ (LÊy trªn 1R). Ui =b.I­.R­S lµ ®iÖn ¸p ph¶n håi d­¬ng theo dßng ®iÖn phÇn øng (lÊy trªn c¸c cùc tõ phô cña m¸y ph¸t vµ ®éng c¬). b = (Rckf +Rcf®)/R­S U0® : Lµ ®iÖn ¸p ph¶n håi mÒm lÊy trªn ®­êng chÐo cÇu ®éng (§iÖn trë 5R). + CK4: lµ cuén d©y ph¶n håi ©m dßng cã ng¾t ®Ó h¹n chÕ c­ìng bøc ®éng c¬ gåm c¸c van tõ 1V - 4V ®ång thêi h¹n chÕ qu¸ c­ìng bøc khi ®¶o chiÒu . + CÇu ®éng gåm 4 nh¸nh: Cuén CKF hai nöa cña ®iÖn trë 2R, 4R vµ ®iÖn trë 5R lµ ®­êng chÐo cÇu. ë chÕ ®é x¸c lËp c¸c nh¸nh cña cÇu ®­îc ®iÒu chØnh sao cho cÇu c©n b»ng vµ nh­ vËy Uo® = 0. Trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é do tõ th«ng m¸y ph¸t thay ®æi,cuén kÝch tõ CKF cã ®iÖn c¶m nªn cÇu mÊt c©n b»ng , ®iÖn ¸p ph¶n håi mÒm kh¸c 0 vµ tû lÖ víi ®¹o hµm søc ®iÖn ®éng m¸y ph¸t,tøc lµ ph¶n ¸nh sù dao ®éng cña søc ®iÖn ®éng m¸y ph¸t ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®iÖn ¸p Uo® b»ng c¸ch viÕt ph­¬ng tr×nh cña cÇu ®éng nãi trªn. Uo® = Lckf .p.Ef .R2R2/R2R.Kb. Trong ®ã: R2R2 lµ ®iÖn trë cña nöa ®iÖn trë 2R. Lckf lµ ®iÖn c¶m cuén kÝch tõ m¸y ph¸t Kb lµ tØ sè søc ®iÖn ®éng ®Þnh møc vµ dßng kÝch tõ ®Þnh møc cña m¸y ph¸t nÕu coi m¹ch tõ cña m¸y ph¸t lµ b·o hoµ th× . Kb = Ef®m/Ickf®m MÆt kh¸c nÕu lùa chän c¸c hÖ sè a, b, c¸c ®iÖn trë cùc tõ phô Rf vµ ®iÖn trë phÇn øng ®éng c¬ theo mét tØ lÖ thÝch hîp nµo ®ã th× : Uck = Uc® + CE® + Uo® vµ Ick = ( Uc® + Uo® - CE®)/Rckc Víi : C lµ hÖ sè tØ lÖ E® lµ søc ®iÖn ®éng ph¶n kh¸ng Rckc lµ ®iÖn trë tæng céng cña m¹ch vßng kÝch thÝch Cuén kÝch tõ CK4 cã chøc n¨ng ph¶n håi ©m dßng cã ng¾t t¹o cho ®éng c¬ ®Æc tÝnh m¸y xóc,h¹n chÕ dßng cho ®éng cë qu¸ tr×nh tÜnh còng nh­ qu¸ ®é. Khi dßng ®iÖn cßn nhá h¬n gi¸ trÞ dßng ®iÖn ng¾t (I­ < Ing) th× sôt ¸p trªn cuén d©y cùc tõ phô cña ®éng c¬ vµ m¸y ph¸t. DU = (Rcff +Rcf®).I­ = b.R­å.I­. cßn nhá h¬n ®iÖn ¸p so s¸nh Uss lÊy trªn 3R,c¸c van 1V,2V kh«ng th«ng, trong cuén CK4 kh«ng cã dßng ®iÖn, søc tõ ®éng cña nã b»ng 0. Khi I­>= Ing t­¬ng øng víi DU>=Uss , c¸c van 1V, (2V) th«ng trong cuén CK4 xuÊt hiÖn dßng ®iÖn vµ søc tõ ®éng cña cuén CK4 sÏ t¸c dông ng­îc chiÒu víi søc tõ ®éng cña cuén CK1, CK2,CK3 lµm ®iÖn ¸p m¸y ph¸t gi¶m, tèc ®é ®éng c¬ sÏ gi¶m nhanh khi dßng phÇn øng t¨ng t¹o ra ®Æc tÝnh dèc. D¹ng ®Æc tÝnh nh­ sau: W v01 Uc®1=U®m v02 Uc®2 v03 Uc®3 v04 Uc®4 Ing I­ 3. X©y dùng ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh: Khi I­ < Ing ta viÕt ®­îc ph­¬ng tr×nh m« t¶ hÖ thèng ë chÕ ®é x¸c lËp. Ukc= Uc® - aUF + bI­ .R­S (1) EF = KFKK§M UKC (2) EF = Kfv§ + I­.R­S (3) Trong ®ã : KF,K§M lµ hÖ sè khuÕch ®¹i cña m¸y ph¸t vµ cña khuÕch ®¹i m¸y ®iÖn .Víi gi¶ thiÕt m¹ch tõ m¸y ph¸t vµ khuÕch ®¹i m¸y ®iÖn kh«ng b·o hoµ th× ta cã: Víi R¦S = R¦§ + R¦F + R¦CFF + R¦CFD, lµ tæng ®iÖn trë trong m¹ch phÇn øng.Tõ c¸c ph­¬ng tr×nh (1), (2), (3) ta biÕn ®æi thµnh ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn nh­ sau: Víi K§ =1/Kf:lµ hÖ sè cña ®éng c¬ R¦§ lµ ®iÖn trë b¶n th©n cña d©y quÊn phÇn øng ®éng c¬. Khi I¦>=Ing ta viÕt ph­¬ng tr×nh m« t¶ hÖ thèng t­¬ng tù nh­ khi I¦< Ing. NÕu nh­ trong tr­êng hîp nµy trªn cuén CK4 cã ®iÖn ¸p U4 lµ hiÖu hai ®iÖn ¸p, sôt ®iÖn ¸p trªn cuén d©y cùc tõ phô DU vµ ®iÖn ¸p so s¸nh Uss. U4 = DU- Uss = b.I¦.R¦S - Uss. §Ó tiÖn cho viÖc viÕt ph­¬ng tr×nh ta quy ®æi cuén CK4 vÒ CK1-CK2-CK3 b»ng c«ng thøc: Trong ®ã: Kq®4 lµ hÖ sè quy ®æi ®iÖn ¸p cuén CK4 vÒ CK1- CK2- CK3; víi W4, R4 sè vßng d©y ®iÖn trë cuén d©y CK4, ®iÖn trë c¸c cuén nèi tiÕp CK1- CK2- CK3, U'4 lµ ®iÖn ¸p quy ®æi cña ®iÖn ¸p trªn cuén CK1- CK2- CK3 khi ®ã ta cã ph­¬ng tr×nh nh­ sau: UkcS = Ukc - U'4 = Ucd - aUf +b.I­.R­S - Kqd4.U'4 (4) EF = KF.KK§M.UkcS (5) EF = KF.v§ + I­.R­ (6) Trong ®ã : UkcS lµ ®iÖn ¸p tæng trªn c¸c cuén CK1- CK2- CK3 .Tõ c¸c ph­¬ng tr×nh (4) (5) (6) ta ®­îc ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ trong vïng I­>=Ing. 4. NhËn xÐt: HiÖn nay hÖ thèng truyÒn ®éng chÝnh cho m¸y lµ sö dông hÖ m¸y ph¸t ®éng c¬ cho nªn nã còng cã nh÷ng ­u nh­îc ®iÓm nh­ hÖ F-§. ¦u ®iÓm:Nã lµ mét hÖ thèng ®iÒu ¸p ,nã cã ®Çy ®ñ chØ tiªu chÊt l­îng cña hÖ ®iÒu ¸p tæng qu¸t. - §¬n gi¶n dÔ ®iÒu chØnh. - §é tin cËy cao Ýt bÞ ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é m«i tr­êng. - HÖ thèng ho¹t ®éng linh ho¹t khi chuyÓn tr¹ng th¸i. - §iÖn ¸p ra cña m¸y ph¸t b»ng ph¼ng kh«ng cã sãng hµi bËc cao . - C¸c thiÕt bÞ cã s½n vËn hµnh ®¬n gi¶n . - DÔ ®iÒu chØnh, d¶i ®iÒu chØnh réng (100 - 200 /1). Nh­îc ®iÓm cña hÖ thèng : - Sö dông nhiÒu m¸y ®iÖn nªn tiÕng ån lín, ®é dung ®éng do va ®Ëp lín, c«ng suÊt l¾p ®Æt lín, hÖ thèng cång kÒnh vèn ®Çu t­ lín, tèn nhiÒu diÖn tÝch l¾p ®Æt. - Do cã nhiÒu kh©u truyÒn ®éng nªn tæn hao c«ng suÊt lín hiÖu suÊt thÊp, b¶o qu¶n phøc t¹p, tèn kÐm. - Cã sù liªn quan gi÷a m¹ch ®éng lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn g©y khã kh¨n cho viÖc söa ch÷a b¶o d­ìng, hiÖu chØnh hÖ thèng. Qua ph©n tÝch vµ ®¸nh gi¸ hÖ thèng ta thÊy r»ng: Ngµy nay víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc c«ng nghÖ ®iÖn tö b¸n dÉn th× hÖ thèng m¸y ph¸t ®éng c¬ ®· tá ra cã rÊt nhiÒu nh­îc ®iÓm nhÊt lµ vÒ mÆt kinh tÕ . nã trë nªn cång kÒnh vµ lçi thêi vµ do ®ã ng­êi ta ®ang thay thÕ dÇn b»ng hÖ thèng van ®éng c¬.Tuy nhiªn ­u ®iÓm lín nhÊt lµ chÊt l­îng ®iÖn ¸p ra tèt cho nªn hÖ th«ng vÉn ®­îc sö dông trong c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng c«ng suÊt lín. B. HÖ truyÒn ®éng van ®éng c¬ : Trong hÖ truyÒn ®éng van ®éng c¬, BB§ van lµm nhiÖm vô biÕn ®æi nguån xoay chiÒu thµnh 1 chiÒu cung cÊp ®iÖn ¸p cho ®éng c¬ truyÒn ®éng. §Æc ®iÓm cña hÖ thèng nµy lµ cã BB§ tÜnh trùc tiÕp tõ xoay chiÒu thµnh mét chiÒu kh«ng qua mét kh©u trung gian c¬ häc nµo vµ bªn c¹nh chøc n¨ng biÕn ®æi n¨ng l­îng ®ã nã cßn kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh s®® ra cña BB§. 1. S¬ ®å khèi tæng qu¸t cña hÖ truyÒn ®éng van. §K BB§ TH & K§ § Nguån xoay chiÒu U§KT 1 2 U§K 5 3 4 Trong hÖ thèng chØnh l­u sö dông (T-§) cã rÊt nhiÒu s¬ ®å chØnh l­u kh¸c nhau nh­: cÇu 1 pha, tia 3 pha, cÇu 3 pha...vµ ®Ó æn ®Þnh chÊt l­îng tÜnh còng nh­ ®éng cña hÖ trong hÖ truyÒn ®éng nµy ng­êi ta th­êng lÊy c¸c tÝn hiÖu ph¶n håi mÒm nh­: ph¶n håi d­¬ng, ph¶n håi ©m...Tõ ®ã ta cã s¬ ®å tæng qu¸t chung cña hÖ nh­ sau: + 1 lµ ®éng c¬ mét chiÒu kich tõ ®éc lËp (hay c¬ cÊu chÊp hµnh ) + 2 Lµ kh©u ph¶n håi gåm c¸c tÝn hiÖu ph¶n håi nh­ ph¶n håi ©m dßng cã ng¾t, ph¶n håi ©m tèc ®é ... + 3 Lµ kh©u tæng hîp vµ khuÕch ®¹i trung gian lµm nhiÖm vô tæng hîp tÝn hiÖu chñ ®¹o (Uc®) vµ c¸c tÝn hiÖu ph¶n håi . + 4 Lµ kh©u t¹o xung ®iÒu khiÓn c¸c Tiristor. + 5 Bé biÕn ®iÖn ¸p xoay chiÒu thµnh mét chiÒu cung cÊp cho ®éng c¬ ®iÖn. U® lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu sau khi chØnh l­u víi hÖ thèng nµy ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc tèc ®é ®éng c¬ mét c¸ch dÔ dµng b»ng c¸ch thay ®æi U®k th× ®iÖn ¸p trung b×nh cña BB§ còng thay ®æi theo nhê sù thay ®æi cña gãc më a cña c¸c van. II. Nguyªn lý lµm viÖc: Gi¶ sö trong s¬ ®å trªn viÖc ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ sö dông ph­¬ng ph¸p thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ vµ trong hÖ thèng chØ cã ph¶n håi ©m tèc ®é vµ ph¶n håi ©m dßng cã ng¾t. Kh©u TH-K§ chØ sö dông c¸c vi m¹ch, tÝn hiÖu vµo kh©u nµy gåm cã tÝn hiÖu chñ ®¹o Uc®, tÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc ®é gn, tÝn hiÖu ©m dßng cã ng¾t bDI.1(DI). Khi ®ã ®iÖn ¸p vµo sÏ lµ : Uv = Uc® - gn - bDI.1(DI). TÝn hiÖu nµy ®­îc ®­a vµo bé khuÕch ®¹i trung gian khuÕch ®¹i lªn vµ ®­a vµo khèi so s¸nh cña khèi t¹o xung ®iÒu khiÓn ®Ó ph¸t xung ®iÒu khiÓn c¸c Tiristor . Khèi t¹o xung ®iÒu khiÓn gåm c¸c kªnh ®iÒu khiÓn hoµn toµn gièng nhau,mçi kªnh ®iÒu khiÓn mét Tiristor. TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn U®k ®­îc ®­a vµo khèi t¹o xung vµ so s¸nh víi ®iÖn ¸p r¨ng c­a cña khèi t¹o xung, giao ®iÓm cña hai ®iÖn ¸p nµy sÏ x¸c ®Þnh gãc më a cña bé chØnh l­u. Khi thay ®æi U®k th× gãc më a thay ®æi dÉn ®Õn ®iÖn ¸p ®Çu ra cña bé chØnh l­u thay ®æi. 3- X©y dùng ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cho hÖ truyÒn ®éng van: §Ó x©y dùng ®Æc tÝnh c¬, còng nh­ phÇn tr­íc ta gi¶ thiÕt hÖ thèng chØ cã ph¶n håi ©m dßng cã ng¾t vµ ph¶n håi ©m tèc ®é ®ång thêi quan hÖ ®Çu ra lµ tuyÕn tÝnh. Tõ ®ã ta cã ®iÖn ¸p vµo cña bé khuyÕch ®¹i Uv lµ: Uv = Uc® - gn - bDI.1(DI). (1) Ta cã : DI = I­ - Ing¾t +1(DI) gäi lµ hµm b­íc nh¶y hay tÝn hiÖu lÊy mÉu. Khi ®éng c¬ cßn non t¶i th× dßng ®iÖn phÇn øng cßn nhá khi ®ã I­ < Ing cho nªn ta cã thÓ coi 1(DI) = 0. Khi ®éng c¬ chÞu chÕ ®é t¶i nÆng nÒ I­ - Ing >=0 khi ®ã DI > 0 vµ 1(DI) =1 VËy ta cã (1') Tõ s¬ ®å khèi cña hÖ thèng ta cã: §iÖn ¸p ra cña bé khuÕch ®¹i trung gian lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn m¹ch ph¸t xung. U®k = Ura= KK§ .Uv (2) (KK§ lµ hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé khuÕch ®¹i) th× : Ud = KT .U®k = KT . Kk§ . Uv (3) (KT lµ hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé BB§) - MÆt kh¸c víi m¹ch phÇn øng ®éng c¬ ta cã : Ud = E§ + R­S . I­ (4) Víi: R­S = R­§ + Rck + RBB§ + Rdn (lµ ®iÖn trë tæng) Trong ®ã : R­§ ®iªn trë m¹ch phÇn øng ®éng c¬ Rck ®iÖn trë cuén kh¸ng san b»ng vµ c©n b»ng RBBDlµ ®iÖn trë cña bé biÕn ®æi Rdn lµ ®iÖn trë cña d©y nèi + Víi s¬ ®å h×nh tia : RBBD = Rs+ qvLs/2P; q = m (m lµ sè pha) + Víi s¬ ®å h×nh cÇu: RBB§ = 2Rs + qvLs/2P q = 2m Víi: E§ = CeF . n = n/K§ (5) (Ta ®Æt KK§ = K1, KT = K2, K§ = K3) Tõ (1) (2) (3) (4) (5) ta cã: Ud = K1 . K2[Uc® - gn - bDI .1(DI)] = n/K3 + R­S.I­ (6) hay. K1 .K2 . K3[Uc® - gn - bDI.1(DI)] = n + R­S.K3.I­ (7) (ta ®Æt K = K1.K2.K3) (8) Tõ (6) (7)(8) ta cã : n +Kg.n = K.Uc® - K.b(I­ -Ing). 1(DI) - R­S.K3.I­ hay: n(1+gK) = K[Uc®+b.I­ . 1(DI)] - I­.[K.b. 1(DI)+ R­S.K3] (9) VËy ta cã: (10) Tõ (1') ta cã ®Æc tÝnh c¬ ®­îc chia lµm hai ®o¹n : + §o¹n mét chØ cã kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é (1(DI)=0) thay vµo ph­¬ng tr×nh (10)ta ®­îc ph­¬ng tr×nh dÆc tÝnh c¬ nh­ sau. + §o¹n hai cã c¶ hai kh©u ph¶n håi tham gia I­ - Ing > 0 hay (1(DI) =1)vµ ta cã. Bá qua vïng gi¸n ®o¹n ta cã hÖ ph­¬ng tr×nh c¬ ®iÖn nh­ sau: 0 n0 n n1 n2 I®m Ing I,M 4. NhËn xÐt : ¦u ®iÓm næi bËt cña hÖ T-§ lµ cã ®é t¸c ®éng nhanh cao, gän nhÑ h¬n, tÜnh kh«ng g©y ån, yªu cÇu nÒn mãng kh«ng phøc t¹p. Do cã sö dông van b¸n dÉn cã hÖ sè khuyªch ®¹i rÊt cao ®iÒu ®ã rÊt thuËn tiÖn cho viÖc thiÕt lËp c¸c hÖ thèng ®iÒu chØnh nhiÒu vßng ®Ó n©ng cao ®Æc tÝnh tÜnh vµ ®Æc tÝnh ®éng cña hÖ thèng. Nh­îc ®iÓm cña hÖ thèng lµ do c¸c van cã tÝnh chÊt phi tyuÕn nªn d¹ng ®iÖn ¸p ra cã r¹ng ®Ëp m¹ch rÊt cao g©y tæn thÊt phô trong m¸y ®iÖn, vµ hÖ thèng tryuÒn ®éng c«ng suÊt lín cßn lµm sÊu d¹ng ®iÖn ¸p cña nguån vµ l­íi­ xoay chiÒu hÖ sè cosg thÊp III. THIÕT KÕ S¥ §å NGUY£N Lý: A. ThiÕt kÕ m¹ch ®éng lùc: Do yªu cÇu truyÒn ®éng bµn cña m¸y bµo gi­êng lµ truyÒn ®éng ®¶o chiÒu víi tÇn sè cao , m« men khëi ®éng lín qu¸ tr×nhb qu¸ ®é chiÕm ®¸ng kÓ trong qu¸ tr×nh lµm viÖc ®Ó tho¶ m·n ®­îc yªu cÇu ®ã còng nh­ yªu cÇu ta cã mét sè s¬ ®å nh­ sau -S¬ ®å chØnh l­u kÐp cÇu mét pha -S¬ ®å chØnh l­u h×nh tia 3 pha m¾c song ng­îc . -S¬ ®å chØnh l­u h×nh cÇu 3 pha m¾c song ng­îc. 1. Chän s¬ ®å chØnh l­u. §Ó ®¸p øng ®ù¬c yªu cÇu c«ng nghÖ cña m¸y bµo gi­êng lµ truyÒn ®éng ®¶o chiÒu víi tÇn sè cao, m« men khëi ®éng lín cho nªn ta chØ xÐt ®Õn s¬ ®å h×nh tia vµ h×nh cÇu 3 pha. -S¬ ®å h×nh tia 3 pha víi s¬ ®å h×nh tia 3 pha cã ­u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n sè van Ýt h¬n h×nh cÇu cho dßng qua van võa ph¶i cã sôt ¸p vµ tæn thÊt c«ng suÊt Ýt h¬n h×nh cÇu tæn thÊt do trïng dÉn còng Ýt h¬n. Nh­ng s¬ ®å h×nh tia cã d¹ng ®iÖn ¸p ra xÊu h¬n h×nh cÇu c«ng suÊt cña bé biÕn ®æi nhá h¬n h×nh cÇu. -S¬ ®å h×nh cÇu cã ­u ®iÓm lµ dßng qua c¸c van chØnh l­u nhá, Ýt bÞ qu¸ dßng, ®iÖn ¸p ra cña s¬ ®å b»ng ph¼ng h¬n c¸c s¬ ®å kh¸c, cuén kh¸ng läc nhá h¬n s¬ ®å h×nh tia vµ hÖ dïng ®­îc víi c«ng suÊt lín. Nh­ng s¬ ®å h×nh cÇu sè van lín hÖ thèng ®¶o chiÒu phøc t¹p gi¸ thµnh cao. - Qua so s¸nh c¸c ­u nhuîc ®iÓm s¬ ®å chØnh l­u cña h×nh tia vµ h×nh cÇu 3 pha ta chän m¹ch ®éng lùc cho hÖ truyÒn ®éng m¸y BG 7212 lµ s¬ ®å h×nh cÇu 3 pha v× qu¸ tr×nh qu¸ ®é chiÕm ®¸ng kÓ trong qu¸ tr×nh lµm viÖc ,d¹ng ®iÖn ¸p, dßng chØnh l­u .. h¬n h¼n s¬ ®å h×nh tia vµ h¬n thÕ n÷a hÖ truyÒn ®éng cña m¸y bµo gi­êng 7212 lµ truyÒn ®éng cã c«ng suÊt lín ( > 40kW) cho nªn s¬ ®å nµy míi ®¸p øng ®ù¬c yªu cÇu c«ng nghÖ. 2. Chän ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu: Do chØnh l­u tiristo dÉn dßng theo mét chiÒu vµ chØ ®iÒu khiÓn ®­îc khi më, cßn kho¸ theo ®iÖn ¸p l­íi cho nªn hÖ truyÒn ®éng van thùc hiÖn ®¶o chiÒu khã kh¨n vµ phøc t¹p, cÊu t¹o m¹ch ®éng lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn hÖ T-§ ®¶o chiÒu yªu cÇu an toµn cao vµ cã L«gic ®iÒu khiÓn chÆt chÏ ®Ó lµm ®­îc ®iÒu ®ã ta cã hai ph­ong ph¸p ®¶o chiÒu sau: -Gi÷ nguyªn dßng ®iÖn phÇn øng vµ ®¶o chiÒu dßng kÝch tõ ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu nµy kh«ng thÝch hîp víi m¸y bµo gi­êng v× thêi gian ®¶o chiÒu l©u, thêi gian qu¸ ®é lín, khi ®¶o chiÒu dßng I­ lín sinh ra tia löa ®iÖn trªn chæi than vµ vµnh gãp lµm gi¶m tuæi thä cña m¸y ®iÖn . - Gi÷ nguyªn dßng kÝch tõ vµ ®¶o chiÒu phÇn øng víi ph­¬ng ph¸p nµy ng­êi ta cã mét sè c¸ch ®¶o chiÒu nh­ sau; + §¶o chiÒu phÇn øng b»ng c«ng t¾c t¬ chuyÓn m¹ch lo¹i nµy qu¸ tr×nh ®¶o chiÒu l©u ®¶o chiÒu víi tÇn sè thÊp vµ do sö dông c«ng t¾c t¬ nªn khi ®¶o chiÒu sÏ sinh ra hå quang +§¶o chiÒu phÇn øng b»ng 2 s¬ ®å chØnh l­u ®Êu song song ng­îc ph­¬ng ph¸p nµy ®¶o chiÒu ®­îc víi tÇn sè lín phï hîp víi lo¹i cã c«ng suÊt lín, thêi gian qu¸ ®é do ®¶o chiÒu nhá . Qua ph©n tÝch c¸c ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu ®Ó phï hîp víi yªu cÇu truyÒn ®éng chÝnh cña m¸y baß gi­êng ta chän ph­¬ng ph¸p dïng 2 s¬ ®å ®Êu song song ng­îc 3. Chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn cho BB§ ®¶o dßng: §Ó ®iÒu khiÓn ®­îc BB§ nµy ng­êi ta sö dông 2 ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ®¶o chiÒu sau : - Ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn riªng: Khi ®iÒu khiÓn riªng 2 BB§ lµm viÖc riªng rÏ nhau t¹i 1 thêi ®iÓm chØ ph¸t xung vµo 1 BB§ cßn bé kia bÞ kho¸ kh«ng cã xung ®iÒu khiÓn. Dïng ph­¬ng ph¸p nµy kh«ng lµm xuÊt hiÖn dßng c©n b»ng do vËy kh«ng cÇn cuén kh¸ng san b»ng. Tuy nhiªn ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn riªng ph¶i ®¶m b¶o nguyªn t¾c sau, gi¶ sö khi ®éng c¬ ®ang quay thuËn bé biÕn ®æi BB§1 ®ang lµm viÖc ®Õn mét thêi ®iÓm nµo ®ã (t1) ta ph¸t lÖnh ®¶o chiÒu m¹ch ®iÒu khiÓn ph¶i lµm sao cho a1 > 900, lµm sao cho dßng phÇn øng gi¶m nhanh vÒ b»ng kh«ng. Lóc nµy c¾t xung ®iÒu khiÓn ®Ó kho¸ BB§1. §Õn thêi ®iÓm (t2) ®­îc x¸c ®Þnh bëi c¶m biÕn dßng ®iÖn phÇn øng b»ng kh«ng th× ta cho trÔ 1 kho¶ng thêi gian T = t3- t2 sau ®ã cho BB§2 lµm viÖc víi gãc a2 > 900 sao cho dßng phÇn øng kh«ng v­ît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp ®Ó thùc hiÖn h·m t¸i sinh sau ®ã a < 900 vµ thùc hiÖn qu¸ tr×nh ®¶o chiÒu. t2 i 0 t1 t3 B§2 1 - Ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn chung: C¶ 2 tæ van ®Òu cã xung më, mét tæ van ë tr¹ng th¸i t¸c dông cã trao ®æi n¨ng l­îng víi ®éng c¬ ®iÖn, cßn tæ kia ë tr¹ng th¸i ®îi. Trong ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn chung cã 2 c¸ch : + §iÒu khiÓn chung tuyÕn tÝnh: Khi ®ã ta cã a1 + a2 = 1800 cã nghi· lµ ta gi÷ cho tæng sè gãc më 2 BB§ b»ng 1800 nÕu t¨ng gãc më cña BB§1 th× gi¶m gãc më cña .BB§2 nhê ®ã ta gi÷ ®­îc S§§ tæng. S§§ tæng trong m¹ch nguån tõ BB§1 ®Õn BB§2 lµ : SEb = Eb1 + Eb2 = 0 vµ dßng khÐp kÝn qua bé biÕn ®æi lµ dßng c©n b»ng Icb= SEb / SRb = 0 nghÜa lµ kh«ng cã sù trao ®æi n¨ng l­îng gi÷a c¸c tæ van . + §iÒu khiÓn chung phi tuyÕn a1+a2=P + j (j lµ gãc kh«ng phï hîp) vµ ®­îc chän theo yªu cÇu ®Æc tÝnh tÜnh cña hÖ thèng. Do cã dßng c©n b»ng nªn tiªu t¸n n¨ng l­îng v« Ých cho nªn ph¶i sö dông cuén kh¸ng c©n b»ng vµ ph­¬ng ph¸p nµy cã ­u ®iÓm lµ kh«ng cã thêi gian trÔ khi ®¶o chiÒu nªn ®¶o chiÒu nhanh víi tÇn sè lín ®Æc tÝnh tÜnh tèt . Do viÖc ph©n tÝch vµ chän m¹ch ®éng lùc lµ s¬ ®å h×nh tia 3 pha m¾c song song ng­îc, nªn ®Ó thuËn tiÖn ta chän ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ vµ khèng chÕ theo nguyªn t¾c hçn hîp (phô thuéc tuyÕn tÝnh). Do yªu cÇu c«ng nghÖ cña m¸y bµo gi­êng ®¶o chiÒu nhanh chÝnh x¸c, víi tÇn sè cao cho nªn ph­¬ng ph¸p nµy cã thêi gian ®¶o chiÒu nhanh. 4. M¹ch ®éng lùc : Qua qu¸ tr×nh ph©n tÝch vµ chän m¹ch ®éng lùc còng nh­ ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ta cã s¬ ®å m¹ch ®éng lùc nh­ h×nh d­íi: a. Giíi thiÖu s¬ ®å: Nguån ®iÖn ¸p 3 pha ®­îc cung cÊp cho m¸y biÕn ¸p 3 pha nh»m môc ®Ých t¹o ra nguån ®iÖn thÝch hîp cho BB§. - AB ¸p t«m¸t phÝa s¬ cÊp mba - BA: biÕn ¸p nguån nèi Y-Y cã nhiÖm vô: + §Ó t¹o ®iÖn ¸p phï hîp víi BB§. + C¸ch ly víi ®iÖn gi÷a l­íi ®iÖn xoay chiÒu vµ ®éng lùc m¹ch chØnh l­u + H¹n chÕ t¨ng tèc ®é cña dßng qua van khi më van (b¶o vÖ qu¸ di/dt cho van). + H¹n chÕ qu¸ ¸p tõ bªn ngoµi truyÒn vµo BB§. -T1¸T12 : 12 tiristo lµm nhiÖm vô chØnh l­u. + T1¸T6: thuéc BB§ cung cÊp ®iÖn ¸p cho ®éng c¬ quay thuËn. + T6¸T12: thuéc BB§ cung cÊp ®iÖn ¸p cho ®éng c¬ quay ng­îc. - CB1,,CB2: lµ cuén kh¸ng san b»ng dïng ®Ó h¹n chÕ dßng c©n b»ng gi÷a nhãm van kat«t chung bé thuËn vµ anèt chung bé ng­îc. CB3, CB4 h¹n chÕ dßng c©n b»ng hai nhãm cßn l¹i. - § lµ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp: b. Ho¹t ®éng cña s¬ ®å : S¬ ®å gåm 2 BB§ ®Êu song song ng­îc víi nhau. Tõng BB§ cã thÓ lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u hoÆc nghÞch l­u. Gi¶ sö a1 lµ gãc më ®èi víi bé thuËn, a2 lµ gãc më víi bé ng­îc th× a1 + a2 = 1800 (sù phèi hîp tuyÕn tÝnh). Gi¶ sö ta cho ®éng c¬ quay thuËn th× BB§1 lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u Þ a1 = 0 í 900 ; Ud1 > 0 vµ a2 > 900 BB§2 lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l­u. Ud1 = U0 .Cos a1 > 0 Ud2 = U0 .Cos a2 < 0 C¶ 2 ®iÖn ¸p nµy ®Òu ®Æt lªn phÇn øng ®éng c¬ vµ khi nµy ®éng c¬ quay thuËn. ( c¸c thyiristo bé ng­îc kh«ng cho dßng ch¶y qua tõ Katèt ®Õn Anèt) K 0 A B C AB1 BA T1 T4 T3 T6 T5 T2 CB1 CB2 T10 T7 T12 T9 T8 T11 A2 § K2 CB4 CB3 A1 Khi a1 = a2 = 900 ®éng c¬ lµm viÖc ë tr¹ng th¸i dõng. VÝ dô: Ta cho ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é thuËn víi a1 = 600, a2 = 1200 th× ta cã : Ud1 = 1/2U0 ; Ud2 = - 1/2U0 khi ®ã ®iÖn ¸p ®Æt lªn ®éng c¬ sÏ lµ : Ud = (Ud1 - Ud2 )/2 = Ud0 Cos a1 Þ §éng c¬ sÏ quay thuËn. Gi¶n ®å ®iÖn ¸p nh­ h×nh vÏ: - BiÓu thøc ®iÖn ¸p c©n b»ng ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau : + Khi 600 ³ a1 ³ 00 th× UCB1 = - Umd . sinwt + Khi 900 ³ a1 > 600 th× UCB1 = - Umd . sinwt Víi (2P/3 -a1) ³ vt ³ (-2P/3 +a1) vµ UCB1 = - Umd . sin(wt -P/3) Víi (2P/3 -a1) (-2P/3 +a1). Trong ®ã: Umd lµ biªn ®é cña ®iÖn ¸p d©y. Gi¸ trÞ cùc ®¹i cña dßng c©n b»ng : ICBm = Umd / (2wlCB) Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng c©n b»ng : + Khi 600 ³ a1 ³ 00 vµ khi 900 ³ a1 > 600 Víi (2P/3 -a1) ³ vt ³ (-2P/3 +a1). ICBtb = {(3Umd) / ( P2wlCB)}.( sin a + a. Cosa) + Khi 900 ³ a1 > 600 Víi (2P/3 -a1) (-2P/3 +a1). ICBtb = {(3Umd) / ( P2wlCB)}.[(1- 2P/6)sin a + (P/2 - a). Cosa] UK1A1 wt UK1A2 wt wt Icb iT1 iT2 iT3 iT4 iT5 iT6 B. ThiÕt kÕ m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn : Nh­ ta ®· biÕt ®Ó cho c¸c van cña 2 BB§ më t¹i thêi ®iÓm mong muèn ta cÇn ph¶i cã m¹ch ®iÖn ph¸t ra c¸c xung ®iÒu khiÓn ®­a ®Õn më c¸c tiristo t¹i c¸c thêi ®iÓm yªu cÇu nh­ : biªn ®é, tÇn sè, c«ng suÊt vµ thêi gian tån t¹i ®Ó më ch¾c ch¾n c¸c van víi mäi t¶i mµ s¬ ®å gÆp ph¶i khi lµm viÖc ®Ó lµm ®­îc ®iÒu ®ã ta ph¶i ®i thiÕt kÕ m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn. 1. Chän ph­¬ng ph¸p ph¸t xung: Víi m¹ch ®éng lùc nh­ ®· chän ë phÇn tr­íc ®Ó ®¸p øng ®­îc yªu cÇu ®iÒu khiÓn c¸c tiristo cña bé biÕn ®æi ng­êi ta cã 3 ph­¬ng ph¸p ph¸t xung ®iÒu khiÓn nh­ sau: - Ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn theo pha ngang: ph­¬ng ph¸p nµy cã ­u ®iÓm lµ cã m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n nh­ng cã 1 sè nh­îc ®iÓm lµ ph¹m vi ®iÒu khiÓn gãc më a kh«ng réng. RÊt nh¹y víi sù thay ®æi cña ®iÖn ¸p nguån vµ khã tæng hîp tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. Do nh÷ng nh­îc ®iÓm nµy mµ hÖ thèng ph¸t xung ®iÒu khiÓn theo ph­¬ng ph¸p pha ngang kh«ng phï hîp víi yªu cÇu c«ng nghÖ cña truyÒn ®éng bµn M¸y Bµo Gi­êng. - Ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn theo §ièt 2 cùc gèc: M¹ch ph¸t xung ph­¬ng ph¸p nµy ®¬n gi¶n nh­ng nã cã nh­îc ®iÓm lµ chØ phï hîp víi hÖ thèng c«ng suÊt nhá, ®¶o chiÒu khã kh¨n. Cho nªn trong thùc tÕ ng­êi ta Ýt dïng vµ nã kh«ng phï hîp víi yªu cÇu c«ng nghÖ cña truyÒn ®éng bµn m¸y bµo gi­êng. - Ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c pha ®øng : ph­¬ng ph¸p nµy tuy cã m¹ch ph¸t xung phøc t¹p nh­ng ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu chØ tiªu chÊt l­îng . + §é réng xung ®¶m b¶o yªu cÇu lµm viÖc + Tæng hîp tÝn hiÖu dÔ dµng. + Gãc më a cña tiristocã thÓ thay ®æi ®­îc trong kho¶ng réng. + §é dèc s­ên tr­íc cña xung ®¶m b¶o cã hÖ sè khuyÕch ®¹i phï hîp, lµm viÖc tin cËy chÝnh x¸c víi ®é nh¹y cao. + Cã thÓ ®iÒu khiÓn ®­îc hÖ cã c«ng suÊt lín. §Ó ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ cña truyÒn ®éng bµn m¸y bµo gi­êng còng nh­ c¸c chØ tiªu vÒ chÊt l­îng lµm viÖc cho nªn trong ®å ¸n nµy em chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn theo pha ®øng ®Ó ph¸t xung ®iÒu khiÓn cho 2 bé biÕn ®æi. 2. S¬ ®å khèi cña m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn : Víi hÖ thèng ph¸t xung theo nguyªn t¾c pha ®øng. Ta thÊy xung ®iÒu khiÓn ®Çu ra cña hÖ thèng nµy ®Æt nªn mçi tiristo trong s¬ ®å xuÊt hiÖn lÆp l¹i cã tÝnh chu kú. Th­êng b»ng chu kú nguån cung cÊp vµ gãc ®iÒu khiÓn cña c¸c van trong s¬ ®å ë mçi chÕ ®é lµm viÖc nhÊt ®Þnh lµ gièng nhau. S¬ ®å: §BH - FSRC SS TX UL ~ U§K I II III UdkT Urc HÖ thèng ph¸t xung nµy gåm c¸c khèi chøc n¨ng sau: + Khèi I : lµ khèi ®ång bé ho¸ vµ ph¸t sãng r¨ng c­a. + Khèi II : lµ khèi so s¸nh. + Khèi III : lµ khèi t¹o xung. + UL~ : lµ ®iÖn ¸p l­íi xoay chiÒu cung cÊp cho s¬ ®å chØnh l­u. + Urc : lµ ®iÖn ¸p r¨ng c­a. + U®k : lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn, lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu (U®k quyÕt ®Þnh gãc ®iÒu khiÓn a). + U®kT : lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn tiristo, lµ chuçi c¸c xung ®iÒu khiÓn lÊy tõ ®Çu ra hÖ thèng ®iÒu khiÓn vµ ®­îc truyÒn ®Õn cùc ®iÒu khiÓn G vµ K cña thyristor. 3. M¹ch ®ång bé ho¸ vµ ph¸t sãng r¨ng c­a : - §Ó t¹o ra mét hÖ thèng c¸c xung xuÊt hiÖn lÆp ®i lÆp l¹i víi chu kú b»ng chu kú nguån xoay chiÒu cung cÊp cho s¬ ®å chØnh l­u vµ ®iÒu khiÓn ®­îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung trong mçi chu kú ta ph¶i sö dông c¸c m¹ch ph¸t xung. §Ó ®iÒu khiÓn ®­îc c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn nã lµ tÝn hiÖu còng biÕn ®æi mét c¸ch chu kú th× ta ph¶i t¹o ra c¸c ®iÖn ¸p d¹ng r¨ng c­a, ®Ó lµm ®­îc ®iÒu ®ã ta ph¶i cã m¹ch §BH-FSRC. a) M¹ch ®ång bé ho¸. §Ó t¹o ra ®iÖn ¸p ®ång bé víi s¬ ®å h×nh cÇu 3pha vµ ®Ó tiÖn cho qu¸ tr×nh ph©n chia xung sau nµy ta sö dông m¹ch ®ång bé ho¸ nh­ sau : RO R1 R2 R3 R4 Ua CO TR1 TR2 -UCC R5 TR4 B TR3 NOR R5 R6 -UCC OAI TR5 R1 * Nguyªn lý ho¹t ®éng: §Ó t¹o ®­îc tÝn hiÖu L« gÝc ë ®Çu ra m¹ch NOR vµ ®Ó t¹o ra ®­îc tÝn hiÖu ®iÖn ¸p r¨ng c­a phï hîp, ë m¹ch §BH ta sö dông 4 Tranzitor (Tr1, Tr2, Tr3, Tr4) vµ mét m¹ch céng ®¶o NOR. Tõ s¬ ®å ta thÊy ë nöa chu kú d­¬ng Tr4 më, Tr2 kho¸ ®iÓm B cã møc L« gÝc "0". Cßn Tr1 më khi [ U®b] > 0,4v víi lo¹i GiÐcmani vµ [ U®b] > 0,7v víi lo¹i SilÝc . Khi Tr1 më Tr3 kho¸ vµ ®iÓm A cã møc L«gÝc "1". VËy ®Çu vµ cuèi nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®ång bé ho¸ khi [ U®b] < 0,4(0,7)v th× Tr1 kho¸ Tr3 më vµ ®iÓm A cã møc L«gÝc "0". Nh÷ng thêi ®iÓm kh¸c cña nöa chu kú d­¬ng ë ®iÓm A cã møc L«gÝc "1". T­¬ng tù nh­ vËy ë nöa chu kú ©m ®iÖn ¸p ®ång bé ho¸, ë ®Çu vµ cuèi chu kú khi [ U®b] < 0,4(0,7)v th× ®iÓm B cã møc L«gÝc "0" nh÷ng thêi ®iÓm kh¸c cña ®iÓm B cã møc L«gÝc lµ "1"vµ ®iÓm A cã møc L«gÝc "0" ë nöa chu kú ©m. C¸c ®Çu ra A vµ B ®­îc ®­a tíi ®Çu vµo m¹ch céng ®¶o (NOR) . §Çu ra cña NOR cã C = A+B. C A B 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 Vµ ta thÊy C = 1 khi A = 0, B = 0 tøc lµ ë ®Çu vµ cuèi c¸c nöa chu kú khi [ U®b] < 0,4(0,7)v th× A,B cã møc L«gÝc "0". Vµ ta cã gi¶n ®å ®iÖn ¸p nh­ h×nh bªn. b. M¹ch t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a : Cã rÊt nhiÒu s¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a. Tuy nhiªn ®Ó t¹o ra ®­îc ®iÖn ¸p r¨ng c­a xuÊt hiÖn ë c¶ hai nöa chu kú cña ®iÖn ¸p ®ång bé vµ ®Ó ®¶m b¶o hÖ sè ®iÖn ¸p r¨ng c­a ra. Nªn ta sö dông m¹ch ph¸t sãng r¨ng c­a nh­ sau: - M¹ch ®iÖn ¸p r¨ng c­a gåm cã R6 Urc OAI TR5 C1 R7 -UCC Tranzitor Tr5, tô C1 vµ vi m¹ch OAI m¾c theo m¹ch tÝch ph©n. * Nguyªn lý ho¹t ®éng : TÝn hiÖu ®Çu ra cña khèi ®ång bé ho¸ ®­îc ®­a tíi ®Çu vµo m¹ch t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a. Khi ®iÓm C cã møc L«gÝc "0" Tr5 kho¸ tô C1 ®­îc n¹p khi ®ã OAI vµ c¸c linh kiÖn lµm viÖc nh­ mét m¹ch tÝch ph©n. Ta cã dßng n¹p: ic » 0 - iv = iht ; iv = Uv / R7 iht = -C1 dUr / dt Þ Uv / R7 = - C1 dUr / dt V×: Uv = const nªn Ur = 1/ {R7 . C1 }.[Uv ] t + Uv(0) Tô C1 vµ Tr5 ®­îc chän sao cho C1 cã thÓ phãng hÕt ®iÖn ¸p khi Tr5 më. Vµ gi¶ thiÕt khuyÕch ®¹i thuËt to¸n lµ lý t­ëng th× hÖ sè K§ lµ v« cïng lín. ë nöa chu kú ©m cña ®iÖn ¸p ®ång bé Uv(0) = 0 vµ ®Çu ra cña OAI cã mét ®iÖn ¸p r¨ng c­a tuyÕn tÝnh. 4. M¹ch so s¸nh: ViÖc so s¸nh ®iÖn ¸p r¨ng c­a vµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cã thÓ thùc hiÖn b»ng Tranzitor vµ vi m¹ch ®iÖn tö. ViÖc ghÐp nèi tÝn hiÖu cã thÓ lµ nèi tiÕp hoÆc song song miÔn lµ ®¶m b¶o tÝn hiÖu r¨ng c­a vµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cã t¸c dông ng­îc chiÒu nhau. + Ph­¬ng ph¸p so s¸nh nèi tiÕp cã ­u ®iÓm lµ chÝnh x¸c nh­ng khi tÝn hiÖu r¨ng c­a cã d¹ng xoay chiÒu th× viÖc so s¸nh gÆp nhiÒu khã kh¨n. Ngoµi ra viÖc so s¸nh b»ng Tranzitor tuy ®¬n gi¶n nh­ng kh«ng chÝnh x¸c v× Tranzitor kh«ng thÓ më khi [ Urc - U®k] = 0 . + ViÖc dïng vi m¹ch cho phÐp x¸c ®Þnh gãc a chÝnh x¸c h¬n do c¸c vi m¹ch cã hÖ sè khuyÕch ®¹i rÊt lín vµ b·o hoµ rÊt nhanh, do ®ã ®Ó thùc hiÖn chøc n¨ng so s¸nh ta dïng vi m¹ch khuyÕch ®¹i thuËt to¸n m¾c song song nh­ sau : Ura1 SS R10 R9 R8 Uo Urc U®k - §iÖn ¸p r¨ng c­a lÊy tõ ®Çu ra cña m¹ch ph¸t sãng r¨ng c­a, ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®­îc lÊy tõ ®Çu ra cña bé khuyÕch ®¹i trung gian (K§TG) ®­a qua R8. Vµ ®Ó thùc hiÖn ®­îc quan hÖ gãc më a1 + a2 = 1800 ta cÇn ph¶i chuyÓn dÞch ®iÖn ¸p r¨ng c­a, ®iÖn ¸p chuyÓn dÞch (U0) sÏ ®­îc ®­a qua R10 ®Ó chuyÓn dÞch ®iÖn ¸p r¨ng c­a soa cho khi U®k = 0 th× xung ®iÒu khiÓn ph¸t ra víi gi¸ trÞ gãc §K= 900 víi U0 = 0,5 UrcMax vµ nh­ vËy ®iÖn ¸p vµo khèi so s¸nh lµ Uv = Urc + U0 +U®k . 5. M¹ch söa xung vµ ph©n chia xung: Tõ nguyªn lý ho¹t ®éng cña kh©u so s¸nh mµ ®é dµi xung th­êng thay ®æi theo gãc më a. Do ®ã ta ph¶i cã m¹ch söa xung ®Ó ®¶m b¶o ®é réng cña xung ra ®ñ møc cÇn thiÕt. Víi BB§ lµ h×nh cÇu ®iÒu khiÓn chung tuyÕn tÝnh (a1 + a2 = 1800) th× gãc më a lu«n nhá h¬n 1800 1 gãc x ®Ó ®¶m b¶o cho BB§ kh«ng bÞ lËt nhµo nghÞch l­u th× a th­êng nhá h¬n 300 tøc lµ lín h¬n 60ms. Thêi gian nµy th­êng ®Ó më c¸c tiristor cho nªn ta chØ cÇn söa xung theo h­íng thu ng¾n l¹i. + S¬ ®å m¹ch söa xung vµ ph©n chia xung nh­ sau, ®Ó tiÖn cho viÖc kh¶o s¸t ta vÏ c¶ m¹ch so s¸nh: UCC SS R10 R9 R8 Uo Urc U®k UCC R11 - Uss + C2 +15v R12 D1 R13 Tr6 B G4 A D G1 * Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch söa xung: M¹ch söa xung gåm cã ( tô C2, R11, D1, Tr6, R12, R13) . Ta gi¶ thiÕt ®å thÞ ®iÖn ¸p r¨ng c­a Urc , U0 vµ mét gi¸ trÞ nµo ®ã cña ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (U®k) bé chØnh l­u thuËn nh­ ®å thÞ h×nh bªn th× ta cã wt = 04 wt = g1 th× ®iÖn ¸p vµo m¹ch so s¸nh cã gi¸ trÞ ©m nªn ®iÖn ¸p ra m¹ch so s¸nh cã gi¸ trÞ d­¬ng, USS = + Ubh » +UCC (Ubh lµ ®iÖn ¸p ra b·o hoµ cña m¹ch so s¸nh). T¹i wt = g14 wt = g1* th× (UV =+Urc +U0 +U®kT) lµ d­¬ng nªn ®iÖn ¸p ®Çu ra USS chuyÓn sang ©m. VËy ë kho¶ng thêi ®iÓm USS = + Ubh th× Tr6 më bëi ®Þnh thiªn R13 vµ tô C2 ®­îc n¹p theo cùc tÝnh (+,-) nh­ h×nh vÏ th× ®Çu cña G1, G4 ch­a cã ®iÖn ¸p ra (UD = 0 ). Khi USS chuyÓn sang møc b·o hoµ ©m th× Tranzitor Tr6 kho¸, tô C2 sÏ phãng ®iÖn qua nguån ® D1 ® R11 ® - C2. Sau khi tô C2 phãng nã sÏ n¹p theo chiÒu ng­îc l¹i víi cùc tÝnh (+),(-) nh­ h×nh vÏ. ChÝnh dßng phãng vµ n¹p cña tô C2 sÏ ®Æt 1 ®iÖn ¸p ©m lªn cùc gèc cña Tr6 lµm Tranzitor kho¸ l¹i vµ t¹i ®iÓm D sÏ cã xung ®iÒu khiÓn. §é réng cña xung ®iÒu khiÓn nµy phô thuéc vµo h»ng sè thêi gian phãng n¹p cña tô C2 vµ phô thuéc vµo m¹ch C2, R11, R12 . * Nguyªn lý lµm viÖc m¹ch ph©n chia xung: Xung ra ë ®iÓm D cã tÇn sè 100 Hz sÏ ®­îc ®­a ®Õn ®Çu vµo cña m¹ch L«gÝc (AND) G1vµ G4 cßn hai tÝn hiÖu Avµ B lµ c¸c xung h×nh ch÷ nhËt t­¬ng øng víi hai nöa chu kú cña ®iÖn ¸p ®ång bé ho¸. ë nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®ång bé A cã møc L«gÝc "1" nªn ®Çu ra G1 cã xung ®iÒu khiÓn cßn ®iÓm B cã møc L«gic "0" nªn ®Çu ra G4 kh«ng cã xung ®iÒu khiÓn. T­¬ng tù nh­ trªn ë nöa chu kú ©m th× G4 cã xung ®iÒu khiÓn, G1 kh«ng cã xung ®iÒu khiÓn. - Tõ nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¹ch ®ång bé ho¸ - FSRC, m¹ch so s¸nh, m¹ch söa xung vµ ph©n chia xung ta cã gi¶n ®å ®iÖn ¸p nh­ sau : Ucd =URC+U0 UNoR 0 UA 0 UB 0 wt wt wt wt URC 0 wt 0 U® xung U®kT wt Uss 0 wt g1 g2 g’1 g3 g’2 g’3 UC2 0 wt UD 0 wt UG1 0 wt UG4 0 wt Udba R12 R13 D11 G7 G10 D1 Tr6 R11 R’13 R11 R’12 D12 C2 OA2 R10 R8 R9 U®K th R0 UCC D1 C’2 OA2 + - R’10 R’8 R’9 U®K ng C OA1 + - C1 Tr6 Tr6 NOR Tr5 R7 G1 G4 R7 UCC R6 R4 A1 R3 A1 Tr1 Tr3 A1 Tr4 R2 R5 UCC Tr2 +UCC R1 R0 Uv 6. M¹ch göi xung vµ khuyÕch ®¹i xung : * Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch göi xung : V× m¹ch göi xung cña hai bé biÕn ®æi lµ nh­ nhau nªn ta chØ xÐt cho mét bé. Gi¶ sö ta xÐt cho bé thuËn c¸c phÇn tö t¹o xung ®Çu ra ®­a ®Õn biÕn ¸p xung lµ c¸c m¹ch AND tõ G1 ¸ G12. - ë nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®ång bé pha A th× G1 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn qua R14 vµ R17 cÊp tÝn hiÖu cho hai m¹ch khuyÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung ®Ó më c¸c tiristor T1 vµ T2 cña m¹ch ®éng lùc. - ë nöa chu kú ©m cña ®iÖn ¸p ®ång bé pha C th× G2 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn qua R16 vµ R19 cÊp tÝn hiÖu cho hai m¹ch khuyÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung ®Ó më c¸c tiristor T2 vµ T3 cña m¹ch ®éng lùc. - ë nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®ång bé pha C th× G3 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn qua R18 vµ R21 cÊp tÝn hiÖu cho hai m¹ch khuyÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung ®Ó më c¸c tiristor T3 vµ T4 cña m¹ch ®éng lùc. - ë nöa chu kú ©m cña ®iÖn ¸p ®ång bé pha A th× G4 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn qua R20 vµ R23 cÊp tÝn hiÖu cho hai m¹ch khuyÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung ®Ó më c¸c tiristor T4 vµ T5 cña m¹ch ®éng lùc. - ë nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®ång bé pha B th× G5 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn qua R22 vµ R25 cÊp tÝn hiÖu cho hai m¹ch khuyÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung ®Ó më c¸c tiristor T5 vµ T6 cña m¹ch ®éng lùc. - ë nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®ång bé pha B th× G6 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn qua R24 vµ R15 cÊp tÝn hiÖu cho hai m¹ch khuyÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung ®Ó më c¸c tiristor T6 vµ T1 cña m¹ch ®éng lùc. §ã lµ mét chu kú lµm viÖc tuµn tù më liªn tiÕp c¸c thyistor cña bé thuËn vµ tõ nguyªn lý lµm viÑc cña m¹ch ®énglùc, ta thÊy t¹i mét thêi ®iÓm ph¶i cã hai thyristor më (mét ë nhãm anèt chung, mét ë nhãm kat«t chung), còng tõ nguyªn lý cña m¹ch göi xung, ta thÊy nhê m¹ch göi xung mµ ta cã thÓ khëi ®éng ®­îc s¬ ®å mµ kh«ng cÇn kÐo dµi xung ®iÒu khiÓn (nÕu kh«ng cã m¹ch nµy th× khi khëi ®éng ta ph¶i kÐo dµi xung ®iÒu khiÓn ®Õn lín h¬n 60o ®Ó ®¶m b¶o ch¾c ch¾n më c¸c van). * Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch khuÕch ®¹i xung. - §Ó khuÕch ®¹i xung ta cã thÓ dïng tranrito hay thyristor c¸c m¹ch dïng thyristor th­êng ®­îc dïng trong c¸c tr­êng hîp cã ®ßi hái c«ng suÊt xung ®Çu ra lín vµ thêi gian tån t¹i xung dµi tr­êng hîp nµy Ýt dïng. - Trong thùc tÕ ng­êi ta dïng tranrito ®Ó gi¶m sù phøc t¹p cña tÇm khuÕch ®¹i, trong nhiÒu tr­êng hîp ng­êi ta dïng hai tranrito m¾c nèi tiÕp t­¬ng ®­¬ng víi mét tranrito cã hÖ sè khuÕch ®¹i dßng lµ: b = b1 . b2 Víi b1 , b2 lµ hÖ sè khuÕch ®¹i xung cña Tr7 vµ Tr8. - Khi ch­a cã xung vµo nªn hai tranrito Tr7 vµ Tr8 ch­a lµm viÖc, ch­a cã dßng ch¹y qua cuén s¬ cÊp BAX nªn kh«ng cã xung ®iÖn ¸p (U®k) trªn ®Çu ra cña cuén thø cÊp BAX. Gi¶ sö t¹i mét thêi ®iÓm nµo dã trªn ®Çu ra cña m¹ch AND cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn AND cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cã xung ra lµ 1, DI BAX +UCC DII G U®k K Tr7 UV Tr8 dÉn ®Õn Tr7 vµ Tr8 ®Òu më. Gi¶ thiÕt më b·o hoµ nªn trªn cuén s¬ cÊp ®­îc ®Æt ®iÖn ¸p b»ng +UCC nªn xuÊt hiÖn dßng ®iÖn ch¹y qua cuén s¬ cÊp cña BAX t¨ng dÇn cã dÊu (**) nh­ h×nh vÏ dÉn ®Õn tren cuén thø cÊp cña BAX xuÊt hiÖn mét xung ®iÖn ¸p cã cùc tÝnh d­¬ng ë phÝa dÊu (*) vµ xung ra qua DI vµ truyÒn ®Õn cùc ®iÒu khiÓn G cña thyristor . 7- ThiÕt kÕ m¹ch khuÕch ®¹i trung gian: M¹ch khuÕch ®¹i trung gian gåm cã kh©u t¹o ®iÖn ¸p chñ ®¹o, kh©u tæng hîp tÝn hiÖu, ph¶n håi ©m dßng ®iÖn, kh©u tæng hîp tÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc ®é. C¸c kh©u nµy ®Òu sö dông vi m¹ch khuÕch ®¹i thuËt to¸n kÕt hîp víi c¸c linh kiÖn liªn quan nªn tÝn hiÖu ra tuyÕn tÝnh so víi tÝn hiÖu vµo th«ng qua hÖ sè khuÕch ®¹i. a) M¹ch ®Çu vµo: (m¹ch t¹o ®iÖn ¸p chñ ®¹o). Lµ m¹ch tiÕp nhËn vµ t¹o ra c¸c tÝn hiÖu phï hîp víi c«ng nghÖ lµm viÖc cña bµn m¸y m¸y bµo gi­êng. TruyÒn ®éng cña bµn m¸y bµo gi­êng kh¸ phøc t¹p víi yªu cÇu c«ng nghÖ cao nªn ®éng c¬ truyÒn ®éng cho nã ph¶i lµm viÖc ë chÕ ®é ®¶o chiÒu liªn tôc nh»m thùc hiÖn c¾t gät chi tiÕt d­îc g¸ trªn bµn m¸y. Do phô thuéc vµo kÝch th­íc chi tiÕt gia c«ng c¾t gät nªn ®Ó ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh ch¹y bµn m¸y ®­îc b¶o ®¶m ch¾c ch¾n vµ chÝnh x¸c ta ph¶i dïng c«ng t¾c hµnh tr×nh. ViÖc ®iÒu chØnh tù ®éng theo nguyªn t¾c tù ®éng cã ­u ®iÓm lµ ®¶m b¶o an toµn, n¨ng suÊt lµm viÖc còng nh­ viÖc phèi hîp chÝnh x¸c c¸c truyÒn ®éng chÝnh vµ truyÒn ®éng phô. Ung Uth Bµn m¸y V 2 1 5 6 4 3 K5 K1 K2 K3 K4 K6 C«ng t¾c hµnh tr×nh t¹o ra hµnh tr×nh ch¹y bµn m¸y phï hîp nhê sù t¸c ®éng vµo c¸c tiÕp ®iÓm cña c«ng t¾c hµnh tr×nh vµ t¹o ra c¸c ®iÖn ¸p chñ ®¹o ®­a vµo m¹ch khuÕch ®¹i trung gian ®Ó khèng chÕ sù chuyÓn ®éng cña bµn m¸y vµ ®­îc m« t¶ nh­ h×nh bªn: -Trong qu¸ tr×nh ch¹y thuËn hay ng­îc th× tay g¹t V sÏ g¹t vµo c¸c tiÕp ®iÓm 1,2,3,4,5 ,6 nh»m t¹o ra c¸c chÕ ®é lµm viÖc phï hîp víi tõng thêi ®iÓm gia c«ng chi tiÕt . R6 OA4 R1 Uc® R3 R2 R4 R5 WR X1 X2 X4 X5 X3 M¹ch ®Çu vµo: §Ó phï hîp víi c«ng nghÖ ta cã m¹ch ®Çu vµo nh­ sau X1 X2 ,X3 ,X4 ,X5 lµ c¸c tiÕp ®iÓm cña c«ng t¾c hµnh tr×nh nh»m ®iÒu chØnh tÝn hiÖu ®Çu vµo phï víi qu¸ tr×nh vËn hµnh cña m¸y. X1 cã t¸c dông t¹o qu¸ tr×nh t¨ng tèc theo chiÒu, chiÒu thuËn cña chuyÓn ®éng chÝnh ®Õn vËn tèc vµo dao. X2 t¨ng tèc ®Õn Vth t¹o ra n¨ng suÊt lµm viÖc cho m¸y. X3 gi¶m tèc ®é chuÈn bÞ ra do. X4 t¨ng tèc ®é khi ®¶o chiÒu quay. X5 gi¶m tèc ®é ch¹y ng­îc ®Ó chuÈn bÞ ®¶o chiÒu chuÈn bÞ cho lÇn gia c«ng tiÕp theo. Ngoµi ra c«ng t¾c hµnh tr×nh cßn cã c¸c tiÕp ®iÓm cùc h¹n ®Ó ®¶m b¶o an toµn cho m¸y khi bÞ sù cè. - KhuÕch ®¹i thuËt to¸n OA cïng c¸c linh kiÖn kh¸c nhËn tÝn hiÖu Uo vµo ®Çu vµo vµ t¹o ra tÝn hiÖu chñ ®¹o Uc®. * Nguyªn lý lµm viÖc: Gi¶ sö bµn m¸y n»m ë vÞ trÝ hµnh tr×nh thuËn chuÈn bÞ cho qu¸ tr×nh lµm viÖc (c¾t g¹t chi tiÕt). Khi bµn m¸y chuyÓn ®éng th× c÷ g¹t n»m trªn bé phËn c¬ khÝ chuyÓn dÞch (®Æt ë bµn m¸y) sÏ g¹t vaß tay g¹t sè 1 ®Ó ®ãng tiÕp ®iÓm sè 1 cho tèc ®é ®éng c¬ truyÒn ®éng chÝnh t¨ng lªn ®Õn gi¸ trÞ vËn tèc Vo ®Ó chuÈn bÞ qu¸ tr×nh vµo dao, sau khi vµo dao th× c÷ g¹t sÏ g¹t vµo tay g¹t sè 2 ®Ó dãng X2 ®éng c¬ t¨ng tèc ®Õn Vth. Khi chuÈn bÞ kÕt thóc hµnh tr×nh c¾t g¹t th× c÷ g¹t g¹t vµo tay g¸t sè 3 ®ãng X3 gi¶m tèc ®é vÒ V0 ®Ó ra dao vµ chuÈn bÞ ®¶o chiÒu. Dao ra khái chi tiÕt th× c÷ g¹t sÏ g¹t vµo tay g¹t sè 4 ®Ó ®¶o chiÒu vµ t¨ng tèc ®é hµnh tr×nh ng­îc vµ ch¹y víi Vng tíi ®é cao nh»m t¨ng n/s m¸y th× c÷ g¹t sÏ g¹t vµo tay g¹t sè 5 ®Ó gi¶m tèc ®é ch¹y ng­îc, ®¶o chiÒu ®Ó tiÕp tôc cho hµnh tr×nh tiÕp theo. Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p chñ ®¹o t¹i c¸c thêi ®iÓm ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: X1 ®ãng: Uc®1 = = - K1 . U0 X2 ®ãng: Uc®2 = = - K2 . U0 X3 ®ãng: Uc®3 = = - K3 . U0 X4 ®ãng: Uc®4 = = K4 . U0 X5 ®ãng: Uc®5 = = K5 . U0 T¹i ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n OA lµ Uc® ®­îc ®¶o dÊu vµ sau ®ã ®­îc ®­a vµo m¹ch vßng ®iÒu chØnh tíi ®é vµ ta cã gi¶n ®iÖn ¸p Uc® nh­ sau: Uc® X1 0 X2 X3 X4 X5 t b) Kh©u tæng hîp m¹ch vßng ©m tèc ®é: S¬ ®å cña kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é: Uc® R8 R10 R9 R­ Ro OA5 OA6 R11 R12 R’12 U®kT R14 OA7 R13 U®kng1 TÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc ®é ®­îc lÊy qua m¸y ph¸t tèc cã trôc nèi cøng víi trôc ®éng c¬. TÝn hiÖu nµy tû lÖ víi tèc ®é ®éng c¬ qua hÖ s¬ tuyÕn cña m¸y ph¸t tèc. M¹ch nµy gåm c¸c vi m¹ch khuÕch ®¹i thuËt to¸n OA5, OA6, OA7 vµ c¸c linh kiÖn liªn quan. Trong ®ã tÝn hiÖu ®Çu vµo OA5 lµ Uc® vµ tÝn hiÖu ph¶n håi ©m ®é gn vµ ®­îc khuÕch ®¹i lªn Kw lÇn víi cùc tÝnh ng­îc l¹i. TÝn hiÖu nµy sau khi ®­îc tæng hîp sÏ ®­îc ®Õn ®Çu vµo ®¶o OA6 vµ ®­îc khuÕch ®¹i lªn Ki lÇn vµ ®­îc ®­a vµo khèi so s¸nh cña kªnh ®iÒu khiÓn quay thuËn. §ång thêi tÝn hiÖu nµy ®­îc ®­a vµo ®Çu vµo ®¶o cña OA7 t¹o ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÕn quay ng­îc. - ë chiÒu quay thuËn ta cã: UVOA5 = Uc® - gn ; UrOA6 = - K1K2 (Uc® - gn) = -U®kT UrOA5 = K1(Uc® - gn) ; UrOA7 = K1K2K3 (Uc® - gn) = U®kng - ë chiÒu quay ng­îc Uc® mang dÊu ©m ®ång thêi ®éng c¬ quay ng­îc lµm cho gn ®æi dÊu vµ ta cã: UrOA6 = K1K2 ( Uc® - gn) = U®kT UrOA7 = K1K2K3 (Uc® - gn) = -U®kng c) M¹ch vßng ®iÒu khiÓn dßng ®iÖn. BD CL R15 R19 R16 OA8 R17 OA9 R21 R20 R22 DII DI U®k ng U®k T U®k M¹ch nµy gåm c¸c khuÕch ®¹i thuËt to¸n OA8, OA9 vµ hai dièt DI, DII, tÝn hiÖu ph¶n håi dßng ®­îc thùc hiÖn bëi bé biÕn dßng BD qua bé chØnh l­u cÇu ®ièt ba pha ®Ó t¹o ra tÝn hiÖu phï hîp bëi ®iÖn trë ®iÒu chØnh R15 (biÕn trë) tÝn hiÖu nµy ®­îc ®­a vµo ®Çu vµo OA8. Sau ®ã ®­îc ®­a tiÕp vµo OA9 vµ ®­îc so s¸nh víi U®k bëi hai ®ièt DI vµ DII, xÐt ë chiÒu quay thuËn. Khi I­ < Ing th× tÝn hiÖu ph¶i håi ©m dßng ch­a t¸c dông v× ®iÖn ¸p ®Çu ra OA9 d­¬ng nªn dßng qua DI, DII bÞ chÆn nªn DI kho¸ khi ®ã ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k = Uc® - gn do ®ã chØ cã kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é tham gia ®­a tÝn hiÖu ®Çu vµo khèi so s¸nh. - Khi I­ > Ing do I­ t¨ng dÇn ®Õn ®Çu ra OA8 lµ d­¬ng h¬n so víi UCC nªn ®iÖn ¸p ®Çu ra OA9 lµ ©m h¬n U®k cho nªn DI th«ng vµ khi nµy ta cã: U®k = Uc® - gn - b . I Khi diÖn ¸p ra cña OA9 ®¹t tr¹ng th¸i b·o hoµ th× DI th«ng hoµn toµn dÉn ®Õn U®kT = 0, U®k ng = 0 t­¬ng ®­¬ng ( a1 = 90o , a2 = 90o). d) M¹ch t¹o nguån nu«i: Do trong m¹ch cã sö dông khuÕch ®¹i thuËn to¸n ta cÇn ph¶i sö dông hai nguån nu«i ng­îc dÊu nèi tiÕp nhau vµ cã ®Æc ®iÓm chung lµ ®iÓm nèi m¸t. Ta thiÕt kÕ s¬ ®å m¹ch nµy nh­ sau: 7815 +15(v) 7915 -UCC +UCC +15(v) §iÖn ¸p xoay chiÒu ®­îc chØnh l­u nhê hai s¬ ®å chØnh l­u h×nh tia, ®iÖn ¸p ra ®­îc æn ®Þnh nhê c¸c vi m¹ch æn ¸p vµ ®­îc läc bëi c¸c tô ®­a ra hai nguån +15v vµ -15v cã ®iÓm chung lµ 0 cña m¸y biÕn ¸p. Hai nguån nµy sÏ nu«i cho c¸c vi m¹ch vµ lµm nguån ®iÖn ¸p ng­ìng. MÆt kh¸c ®iÖn ¸p l­íi lín khiÕn cho ta chØ cÇn chän c¸c tranrito khuÕch ®¹i c«ng suÊt cã dßng nhá. UNoR 0 UA 0 UB 0 wt wt wt wt URC 0 wt Udba