Đồ án Thiết kế hệ truyền động Thyristor - Động cơ một chiều cho cơ cấu ăn dao ngang của máy doa ngang 2620

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU Sự bùng nổ của các tiến bộ kỹ thuật trong các lĩnh vực điện - điện tử - tin học trong những năm gần đây đã dẫn đến sự thay đổi sâu sắc cả về mặt lý thuyết lẫn thực tế của kĩnh vực truyền động điện tử. Điều này đạt được trước đây là nhờ sự ra đời và ngày càng phát triển các bộ biến đổi điện tử công suất với kích thước gọn nhẹ, độ tác động nhanh cao, làm việc ổn định, tin cậy giá thành không cao Ở nước ta việc ứng dụng các kỹ thuật truyền động điện trong kỹ thuật ngày càng được phát triển sâu rộng. những năm trước kia truyền động điện một chiều ít được dụng do gặp vấn đề với bộ biến đổi bởi các bộ chỉnh lưu rất khó tạo được một công suất lớn, c ác linh kiện điện tử có công suất lớn rất hiếm.với các hệ truyền động có yêu cầu cao về điều chỉnh ( tốc độn , momen, vị trí…) thì không còn một sự lựa chọn nào khácngoài hệ điều khiển một chiều nên giải pháp chủ yếu là dung hệ truyền động điện với bộ biến đổi kiểu động cơ - máy phát - động cơ rất cồng kềnh hiệu suất và độn tác động nhanh thấp. ngày nay, kỹ thuật điện tử có công suất lớn đã rất phát triển và giới hạn công suất truyền động ngày càng được mở rộng. Kỹ thuật truyền động cũng ngày càng một dược nâng cao, các bộ biến đổi công suất điện tử gọn nhẹ, hiệu suất cao và tự động hoá ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Cùng với sự tiến bộ đó, nhờ khả năng dễ tự động hoá kỹ thuật điều khiển - điểu chỉnh cũng rất phát triển. Nhằm tìm hiểu, bắt kịp và tiến tới làm chủ các tiến bộ này thì bước đầu thiết kế thử nghiệm một hệ thống điều khiển tự động là rất có ích cho các bước tiếp theo. Em xin chọn đề tài tốt nghiệp “thiết kế hệ truyền động Thyristor - Động cơ một chiều cho cơ cấu ăn dao ngang của máy doa ngang 2620 “ CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY DOA NGANG 2620 1.1. Đặc điểm công nghệ: Máy dụng để gia công các lỗ hở và giữ rất chính xác hình dáng, kích thước vị trí và các vị trí tương quan trong các chi tiết. Trên máy có thể khoan, tiện các mặt đâu và mặt ngoài, khoét các lỗ hở, phay, chuốt rãnh, cắt ren bằng lưỡi dao của trục chính doa và bằng giá đỡ hướng tâm với sự ăn dao ngang của bàn. Nhờ bộ phận chuyển mạch đặc biệt ở trên bàn phân bố nên có thể phay các mặt phẳng theo đường viền. Do máy vững chắc, chịu chấn động chính xác và chạy nhanh. Cũng như việc điều khiển tự động cho phép gia cong chíh xác với năng suất cao trên máy và giảm đến mức tối thiểu thời gian hiệu dụng và thời gian phụ. Việc thay đổi vận tốc của trục chính được thực hiện nhờ cơ cấu tìm trước một tay quay với thiết bị đặc biệt bảo vệ cho các mặt đầu của răng không bị mòn và sứt mẻ trong thời gian chuyển mạch. Sự ăn dao hiệu dụng, các dịch chuyển mạch nhanh và chậm của các bộ phận di chuyển được thực hiện nhờ một động cơ điện làm việc theo hệ thống dẫn động dòng điện một chiều với sự thay đổi vận tốc trong phạm vi rộng. Có thể thay đổi đại lượng ăn dao trong quá trình cắt. Việc điều khiển sự chuyển động nhanh hay chậm các bộ phận di động được tiến hành từ một bảng phân phối trung tâm với hệ thống điện đặc biệt. Máy cũng có tay lái để dịch chuyển chậm tất cả các bộ phận di động để dịch chuyển nhanh trục chính bằng tay. Việc phân phối ăn dao các bộ phận di động được thực hiện nhờ cái chuyển mạch từ bảng phân phối qua khớp trục nam châm điện. Một thiết bị bảo vệ trung tâm tự động đóng mạch ăn dao khi bi quá tải. Máy doa được chia làm hai loại chính: máy doa đứng và máy doa ngang.Máy doa ngang dung để gia công chi tiết cỡ trung bình và nặng. Hình dạng bên ngoài của máy doa ngang được giới thiệu như hình vẽ sau: Trên bệ máy 1 đặt trụ trước 6, trên đó có ụ trục chính 5. Trục 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 di chuyển theo chiều thẳng đứng cùng trục chính. Bản than trục chính có thể dịch chuyển theo chiều 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 của ụ dao. Yêu cầu đối với truyền động điện máy doa: a. Truyền động chính: Yêu cầu phải đảo chiều quay, phạm vi điều chỉnh tốc độ D =130 với công suất Không đổi, độ trơn điều chỉnh φ = 1,26 hệ thống chuyển động chính cần hãm dừng nhanh. Hiện nay hệ truyền động chính máy doa thường sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc và hộp tốc độ (động cơ có 1 hay nhiều cấp tốc độ). Ở những máy doa cỡ nặng có thể sử dụgn động cơ điện 1 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 được mômen bằng phương pháp điều chỉnh tốc độ 2 vùng. b. Truyền động ăn dao: Phạm vi điều chỉnh của truyền động ăn dao là D = 1500. Lượng ăn dao được điều chỉnh trong phạm vị (2 ÷ 600)mm/ph, khi di chuyển nhanh có thể đạt tới (2,5÷3)m/ph. Lương ăn dao của các máy cỡ lớn yêu cầu được giữ không đổi khi trục chính thay đổi. Đặc tính cơ cần được độ cứng cao và độ ổn định tốc độ <5%. Hệ thông truyền động ăn dao phải đảm bảo độ tác động nhanh cao, dừng máy chính xác, đảm bảo sự liên động với chuyển động chính khi làm việc tự động. Ở những máy doa cỡ trung bình và nặng , hệ thống truyền động ăn dao sư dụng hệ thống Tiristo - động cơ điện một chiều hoặc sử dụng hệ thống khuyếch đại máy điện - động cơ điện 1 chiều c. Thông số kỹ thuật máy doa ngang 2620: Máy doa ngang 2620 là loại máy có thích 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 vị (12,5 ÷ 1600)vg/ph. Công suất động cơ ăn dao :2,7kw Tốc độ động cơ ăn dao có thể điều chỉnh trong phạm vi (2,1 ÷ 1500)vg/ph ; tốc độ lớn nhất: 3000vg/ph CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 2.1 Đại cương về động cơ điện một chiều: Động cơ điện một chiều được dung rất phổ biến trong công nghiệp , giao thông vận tải và nói chung ở những thiết bọ cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi rộng như các máy công cụ lớn, máy cán thép. Cũng như máy phát điện một chiều, động cơ điện một chiều được phân lạo theo cách kích thích từ bao gồm: Động cơ điện kích thích độc lập (I = Iư ) Động cơ điện kích thích song song (I = Iư +Ikt ) Động cơ điệ kích thích nối tiếp (I = Iư = Ikt) Động cơ điện kích thích hỗn hợp (I = Iư + Ikt) Trên thực tế đặc tính cơ của động cơ điện kích thích độc lập và kích thích song song hầu như giống nhau. Nhưng khi cần công suất lớn người ta thường sử dụng động cơ điện kích thích độc lập để điều chỉnh dòng điện kích thích được thuận lới và kinh tế hơn. Mặc dù loại động cơ này đòi hỏi phải có nguồn cung cấp điện dự trữ bên ngoài. Ngoài ra động cơ điện kích thích nối tiếp được sử dụng rất nhiều nhất là trong giao thông vận tải. Ở đây ta sử dụng đong điện một chiều kích thích độc lập. 2.2 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích thích độc lập: Tuỳ theo cách kích thích từ, đông cơ điện một chiều có những đặc tính khác nhau. Trong đó quan trong nhất là đặc tính cơ biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ quay và mômen. n= f(M) Đặc tính này được suy ra từ các biểu thức : E = Ce ø .n và E = U – Iu .Ru N= và vì M= Ce . ø Iu , nên ta suy ra đặc tính cơ N=- Trong chuyển động điện, một vấn đề tương đối quan trọng được đặt ra là phải phối hợp tốt đặc tính cơ của động cơ điện và động cơ của tải và máy công tác.Tuỳ theo tính chất của truyền động có thể có những yêu cầu khác nhau đối với động cơ điện. Vì tải có thể có yêu cầu về điều chỉnh tốc độ hoạc không điều chỉnh tốc độ ứng với các mômen cản khác nhau. Và để thoả mãn yêu cầu đó cần phải dung các loại động cơ điện khác nahu có đặc tính cơ thích hợp. 2.3 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng điều chỉnh tốc độ: 1/ Dải điều chỉnh tốc độ. Dải điều chỉnh tốc độ ( hay phạm vi điều chỉnh tốc độ) là tỷ số giữa các giá trị tốc độ làm việc lớn nhất và nhỏ nhất của hệ truyền động điện ứng với một mômen tải đã cho: D = Dải điều chỉnh tốc độ của một hệ truyền động điện càng lớn càng tốt. Một máy sản xuất yêu cầu một dải điều chỉnh nhất định và mỗi một phương pháp điều chỉnh tốc độ chỉ đạt được một dải điều chỉnh nào đó. 2. Độ bằng phẳng khi điều chỉnh tốc độ: Độ bằng phẳng (độ trơn) khi điều chỉnh tốc độ được biểu hiện bởi 3 giá trị tốc độ của 2 cấp liền kề tiếp trong dải điều chỉnh: γ = Trong đó ωi là tốc độ ổn định ở mức i ωi + 1 là tốc độ ổn định ở mức kế tiếp i+1 Trong đó 1 dải điều chỉnh tốc độ, dố cấp tốc độ càng lớn thì sự chênh lệch tốc độ giữa hai cấp kế tiếp càng ít và độ bằng phẳng càng tốt. Khi cấp tốc đọ lớn (k à ) thì độ bằng phẳng (γ à1). Trong trường hợp các hệ điều chỉnh là hệ điều chỉnh vô cấp và có thể có mọi giá trị tốc độ trong toàn bộ dải điều chỉnh. Độ cứng của các đặc tính cơ: Để hiểu rõ vai trò của độ cứng đặc tính cơ của động cơ, ta xét 2 đặ tính cơ 1 và 2 trên đồ thị sau: Giả sử khi mômen cả là Mc thì 2 đặc tính ứng với tốc độ ωa tại điểm làm việc A. Nếu mômen cần gia tăng một lượng θM ( Mc ‘ = Mc + θM ) thì điểm làm việc trên đặc tính sẽ được chuyển đổi đến điểm B ứng với tốc độ ωB, còn trên đặc tính 2 là B’ ứng với tốc độ ω’B thì đặc tính cơ 2 mềm hơn đặc tính cơ 1nên thấy ngay ω’B < ωB nghĩa là lượng sụt tốc của động cơ làm việc trên đặc tính cơ 2 sẽ dóc hơn sẽ lớn hơn lượng sụt tốc khi làm việc trên cơ 1 ứng với cùng một lượng mômen cản. Nói cách khác, đặc tính cơ càng cứng thì sự thay đổi tốc độ của hệ càng ít khi bị phụ tải thay đổi nhiều. Do đó sai lệch tốc độ càng nhỏ và hệ làm việc càng ổn định, phạm vi điều chỉnh tốc độ sẽ rộng hơn. Vậy một hệ điều chỉnh tốt là giữ nguyên hoặc nâng cao độ cứng của các đường đặc tính cơ. 2.4 Điều chỉnh tốc độ động cơ: Từ phưong trình đặc tính cơ ta thấy rằng việc điều chỉnh tốc độ độngc ơ điện một chiều có thể thực hiện bằng cách thay đổi các đại lượng :ω , Rư , và U. Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi ø được áp dụng tương đối phổ biến, có thể thay đổi tốc độ liên tục và kinh tế. Trong quá trình điều chỉnh hiệu suất η = const.Vì sự điều chỉnh dựa trên việc tác động lên mạch kích thích có công suất rất nhỏ so với công suất động cơ. Cần chú ý rằng bình thường động cơ làm việc ở chế độ định mức với kích thích tối đa ø = ømax nên chỉ có thể điều chỉnh theo hướng giảm ø, tức là điều chỉnh tốc độ trên vừng tốc độ định mức và giới hạn điều chỉnh tốc độ bị giói hạn bởi các điều kiện cơ khí và đổi chiều của máy. Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách them điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng điện trở tổng ở mạch phần ứng chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ quay định mức và luôn tổn hao năng lượng trên điện trở phụ, làm giảm hiệu suất của động cơ điện. Vì cậy phương pháp này chỉ sử dụng ở động cơ nhỏ và trên thực tế thường được dùn ở động cơ cần trục. Phương pháp điều chỉnh tốc độ quay bằng cách thay đổi phần ứng cũng chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ quay dưới tốc độ định mức. Vì không thể nâng cao điện áp qua s điện thế áp định mức của động cơ điện. Phương pháp này không gây tổn hao trong động cơ điện nhưng đòi hỏi phải có nguồn riêng có điện áp điều chỉnh được. Ở đây ta sử dụng phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều từ độc lập. a/ Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng: Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn như máy phát điẹn một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển….. Các thiết bị nguồn này có chức năng biến năng lượng điện xoay chiều thành một chiều có suất điện động Eb điều chỉnh được nhờ tín hiệu điều khiển Udk . Vì là nguồn có công suất hữu hạn so với động cơ nên các bộ biến đổi này có điện trở trong Rb và điện cảm Lb khác 0. Hệ thống như sau: Eb - Eu = I u (Rb + Rud ) Vì từ thông động cơ được giữ không đổi nên đọ cứng tính cơ cũng kô đổi, còn tốc độ không tải lý tưởng thì tuỳ thuộc vào gía trị điện áp điều khiển Udk của hệ thống, do đó có thể nói phương pháp này là triệt để Để xác định giải điều chỉnh tốc độ ta để ý rằng ttốc độ lớn nhất của hệ thống bị chặn bởi đặc tính cơ cơ bản, là đặc tính ứng với điện áp phần ứng định mức và từ thông cũng được giữ ở giá trị định mức. Tốc độ nhỏ nhất của dải diều chỉnh bị giới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và về mômen khởi động. Khi mômen tải là định mức thì các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tốc độ là: w=hay w= w0(Udk)- Vì từ thông động cơ được giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ không tải lý tưởng tuỳ thuộc vào giá trị điện áp điều khiển Udk của hệ thống, do đó có thể nói phương pháp này la triệt để. Để xác định dải điều chỉnh ta để ý rằng tốc độ lớn nhất của hệ thống bị chặn bởi đặc tính cơ bản, là đặc tính ứng với điện áp phần ứng định mức và từ thông cũng được giũ ở giá định mức.Tốc độ nhỏ nhất của dải điều chỉnh bị giới hạn bởi các yêu cầu về sai số tốc độ và về momen khởi động. Khi momen tải la định mức thì các giá trị lớn nhất nhỏ nhất của tốc độ là: Để thoả mãn khả năng qua tải thì đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh phải có mômen ngắn mạch là: Mnmmin = Mcmax = KM.Mdm Trong đó KM là hệ số qua tải mômen. Vì vậy đặc tính cơ là các đường song song nhau, nên theo định nghĩa về độ cứng dặc tính cơ ta có thể viết: Với một cơ cấu máy cụ thể thì giá trị ωo max ,K dm, K M là xác định, vì vậy phạm vi điều chỉnh D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị của độ cứng β.Khi điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ bằng các thiết bị nguồn điều chỉnh thì điện trở tổng mach phần ứng gấp hoảng 2 lần thiết bị điện trở phần ứngđộng cơ. Do đó có thể tính sơ bộ được: ω= Vì thế với tải có đặ tính mômen không đổi thì giá trị phạm vi điều chỉh tốc độ cũng không vượt quá 10. Đối với các nmáy có yêu cầu cao về tải điều chỉnh và độ chính xác duy trì tốc độ làm việc thì sử dụng các hệ thống “ hở” như trên là không thải mãn được. Trong phạm vi tải cho phép có thể coi là đặc tính cơ tĩnh của chuyển dộng một chiều kích từ độc lập là tuyến tính. Khi điều khiển điện áp phần ứng thì đoọ cứng các đặc tính cơ trong toàn tải điều chỉnh là như nhau, do đó độ sụt tốc tương đối sẽ đạt các giá trị lớn tại đặc tính thấp hất của dại điều chỉnh. Hay nói cách khác, nếu tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh mà sai số tốc độ không vượt qua giá trị sai số cho phép, thì hệ truyền động sẽ làm việc với sai số cho phép trong toàn dải điều chỉnh. Sai số tương đối của tốc độ ở đặc tính cơ thấp nhất là: S= Với giá trị Mdm, ωomin , scp là xác định nên có thể tính được giá trị tối thiểu của bđộ cứng đặc tính cơ sao cho sa số không vượt quá giá trị cho phép. Để làm việc này, trong đa số các trường hợp cần xây dựng các hệ truyền động điện kiểu vòng kín. Trong suốt quá trình điều chỉnh điện áp phần ứng thì từ thông được giữ nguyên, do đó mômen tải cho phép của hệ sẽ là không đổi: Mc,cp = KΦdm .Idm =Mdm Phạm vi điều chỉnh tốc độ và mômen nằm trong hình chữ nhật bao bởi các đường thẳng ω = ωdm, M = Mdm và các trục toạ độ. Tổn hao năng lượng chính là tổn hao trong mạch phần ứng nếu bỏ qua các tổn hao không đổi trong hệ. Eb = Eo+Iu(Rb + Rud) Iu.Eu = Iu.Eu + Iu2 (Rd + Rud) nếu đặt Rb + Rud = R thì hiệu suất biến đổi năng lưọng của hệ sẽ là : ηu = hu = Khi làm việc ở chế độ xác lập ta có mômen do động cơ sinh ra đúng bằng mômen tải trên trục: M* = Mc* và gần đứng coi đặc tính cơ của phụ tải là Mc* = (ω*)x thì hu= Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng là rất thích hợp trong trường hợp mômen tải là hằng số trong toàn tải điều chỉnh. Cũng thấy rằng không nên nối them điện trở phụ vào mạch phần ứng vi như vậy sẽ làm gỉam đáng kể hiệu suất của hệ. (1) Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một chiều: Tính chất của máy phát điện được xác định bởi 2 đặc tính : Đặc tính từ hoá là sự phụ thuộc giữa sức điện động máy phát trên hai cực của máy phát vào dòng điện tải. Các đặc tính này nói chung là phi tuyến do tính chất của lõi sắt , do các phản ứng của phần ứng….. Trong tính toán gần đứng ta cũng có thể tuyến tính hoá đặc tính này: EF= KF.ΦF.ωF = KF. ωF . C.ikF Trong đó KF là hệ số kết cấu của máy phát. C= là hệ số góc của đặc tính từ hoá Nếu dây quấn kích thích của máy được cấp bởi nguồn áp lý tưởng UkF thì ikF= Sức điện động của máy phát trong trường hợp này sẽ tỷ lệ với diện áp kích thích bởi hệ số hằng kF. Như vậy có thể coi gần đúng máy phát điện một chiều kích từ độc lập là một bộ khueých đại tuyến tính. EF=kF.UkF Nếu đặt R= RuF + RuD thì có thể viết được phương trình các đặc tnhs của hệ Mýa phát - Động cơ như sau: ω = w= ω=w0(UkF,UKĐ)- M/b(UkĐ) Các biểu thức trên chứng tỏ rằng khi điều chỉnh dong điẹn kích thích của máy phát thì diều chỉnh được tốc độ không tải của hệ thống còn độ cứng đặc tính cơ thì giữ nguyên. Cũng có thể điều chỉnh kích từ của động cơ để có dải điều chỉnh tốc độ rộng hơn. Tuy nhiên phạm vi điều chỉnh tốc đọ của hệ thống Máy phát _ Động cơ bị hạn chế bởi các nguyên nhân sau: -Điện áp Máy phát không thể giảm thấp hơn trị số do từ dư của máy phát sinh ra. Do đó tốc độ cực tiểu của động cơ sẽ bị giới hạn. -Dường đặc tính cơ càng thấp thi mômen ngắn mạch của động cơ càng nhỏ và khả năng quá tải và khả năng mở máy càng kém. Yêu cầu mômen ngắn mạch ứng với đường đặc tính cơ thấp nhất không được nhỏ hơn mômen quá tải của phụ tải. - Mnm ³ l.Mcdm - Tốc độ rơi tương đối ứng với đường đặc tíh cơ thấp nhất không được thấp hơn trị số yêu cầu. Điều này là hết sức quan trọng đối với tải là máy cắt kim loại. -Độ bền vững của động cơ thông dụng chỉ được tính cho tốc độ cực đậi.Do đó giới hạn trược của phạm vi điều chỉnh tốc độ bị giới hạn. Vì những nguyên nhân trên mà phạm vi sử dung của hệ thống này chỉ thoả mãn các máy có công suất trung bình và nhỏ mà không đòi hỏi tính xác cao . Sau đây ta xem sét một ví dụ về sơ đồ truyền động ăn dao máy doa ngang mà trước đây thường dung sử dụgn hệ MĐKĐ-Đ có bộ khuyếch đại điện tử trung gian thực hiện theo hệ kín vói phản hồi âm tôc độ. Tốc độ ăn dao được điều chỉnh trong phạm vi(2,2 à 1760)mm/ph. Di chuyển nhanh đầu dao với vận tốc 3780mm/ph chỉ bằng phương pháp điện khí. Tốc độ ăn dao được thay đổi bằng cách thay đổi sức điện động của MĐKĐ khi từ thông động cơ là định mức. Còn di chuyển nhanh đầu dao được thực hiện bằng giảm nhỏ từ thông động cơ khi sức điện động của máy điện khuếch đại là định mức. Kích từ của MĐKĐ là hai cuộn 1ck và 2ck được cung cấp từ bộ khuếch đại điện từ hai tầng. Tầng 1 là khuếch đại điện áp (Đèn kép 1ĐT) và tầng 2 là khuếch đại công suất (Đèn 2ĐT và Đèn 3). Nguyên lí làm việc của hệ thống như sau: Khi điện áp chỉ đạo bằng 0 , do sơ đồ bộ khuếch đại nối theo sơ đồ cân bằng nên dòng điện anot hai nữa đèn 1ĐT là như nhau (Iap=Iat), điện áp trên r8 =r9 bằng nhau. Như vậy điện áp ra tầng 1 bằng 0 (Ur1 = (iap – iat).r8 =0) Tương tự, dòng điện 2 đèn 2ĐT và 3ĐT bằng nhau, hai cuộn 1ck và 2ck có điện trở và số vòng như sau, sức từ động của chúng có tác dụgn ngược chiều nhau. Nên sức từ động của MĐKĐ bằng 0: Ft= F1ck-F2ck = (Ia2-Ia1). Ư=0 Khi Ucd>0 ( hay tiếp điểm RT kín ) thi do sự phân cực của điến áp chủ đạo nên nửa đèn thông yếu hơn nửa đèn trái 1ĐT. Điện áp trên r8 lớn hơn điệ áp trên r9 , điện áp ra của tần 1 có cực tính làm cho đèn 3ĐT thông mạch hơn đèn 2ĐT tức là Ia3 > Ia2 hay I2ck >I1ck và sức từ động Ft có dấu tương ứng với chiều quay thuận của độngcơ. Tốc dộ của đông cơ lớn hay nhỏ là tuỳ thuộc vào điện áp chủ đạo. Tương tự ta xét khi Ucd <0 Khâu phản hồi âm dòng điện ngắt: Lợi dụng tính chất của MĐKĐ là khi có dòng điện phản ứng, điện áp ra của nó sẽ giảm do tác dụng của phản ứng phần ứng. Tác dụng của cuộn bù à bù lại phản ứng phần ứng. Mạch phản hòi âm dong điện có ngắt gồm có cuộn bù, cầu chỉnh lưu 1v và biến trở 2BT. Khi dòng điện phần ứng còn nhỏ và nhỏ hơn dòng điện ngắt(IU < Ing) , sụt áp trên cuộn bù nhỏ hơn điện áp trên biến trở 2BT , cầu chỉnh lưu 1v không thông và dòng điện cuộn bù phải hoàn toàn tương ứng với dòng điện phần ứng, MĐKĐ được bù đủ. Khi IU > Ing thì ta có Ub >Uo , cá van 1v thông, xuất hiện dong phân mạch I1v và dòng điện cuộn bu sẽ giảm đi một lượng Ib =Iu-I1v mức độ bù giảm đi và kết quả điện áp ra của MĐKĐ giảm nahnh khi dòng điện phần ứng được hạn chế. Trong trường hợp này, sức từ động của MĐKĐ là: Ft=F12+Fb-Fd = F12 + (Iu-I1v) ưb-I1v. ưb=F12-I1v . wb Trong đó :F12 là sức từ động của 2 cuộn 1ck và 2ck Fb là sức từ động của cuộn bù. Fd là sức từ động dọc trục được bù đủ khi Iu <Ing Từ đó ta thấy, khi Iu>Ing thì sức từ động của MĐKĐ bị giảm đi một lượng (I1v, wb). Như vậy có thể coi sức từ động tổng của MĐKĐ được sinh ra từ hai cuộn 1ck- 2ck là F12 và cuôn bù Fb,với sức từ động Fb ngược chiều F12. (2)Hệ thống truyền động chỉnh lưu-Động cơ một chiều(CL-D) Như ta đã biết nhược điểm lớn nhất cuả hệ thống MF-Đ là: Dùng nhiều máy điện với tổng công suất lắp dặt lớn, do đó giá thành cao, hiệu suất thấp, diện tích lắp đạt rộng và đòi hỏi nền móng chắc chắn, phí tổng vận hành lớn. Để khắc phục tình trạng này, ngày nay với sự phát triển của công nghệ điện tử, cùng với sự phát triển của mạng lưới điện trong đời sống ngưòi ta đã bắt đầu sử dụng đến hệ thống truyền động chỉnh lưu - động cơ một chiều. Bộ chuyển đổi chỉnh lưu điều khiẻn là một loại nguồn điện áp một chiều. Khi mắc nó vào mạch phản ứng động cơ một chiều ta có được hệ truyền động CL-Đ Khác với máy phát điện một chiều bộ biến đổi chỉnh lưu điều khiển trực tiếp biến dòng điện xoay chiều thành dòng một chiều mà không thông qua khâu trung gian cơ học nào cả. Bên cạnh chức năng biến đổi năng lượng đó, bộ biến đổi Thyristor còn có nhiệm vụ điều chỉnh suất điện động cho mạch phần ứng của động cơ. Đặc tính cơ của hệ chuyển động chỉnh lưu Thyristor - động cơ một chiều Ở trạng thái dòng liên tục dựa vào sơ đồ thay thế của hệ : (bỏ qua sụt áp trên van ) Ta có thể viết được phương trình đặc tính cơ w= w= Đặc tính cơ có độ cứng β = ( k.Φdm)2 /R, còn tốc độ không tải lý tưởng thì tuỳ lý tưởng thì tuỳ thuộc vào gốc điều khiển w= Khi thay đổi goc mở từ 0 à π . Sức điện động chỉnh lưu sẽ biến thiên từ Edo đến – Edo , ta được 1 họ đường đặc tính song song nhau ở nửa bên phải của mặt phẳng toạ độ [w,I] do các van không cho dòng điện phần ứng đảo chiều. Đặc tính cơ của hệ chỉnh lưu - động cơ mềm hơn của hệ MF-Đ bởi thành phần sụt áp ΔUk do hiện tượng chuyển mạch giữa các van bán dẫn gây nên. Khi gốc điều khiển biến thiên trong vùng 0 £ a £ π/2. bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lưu, động cơ làm việc ở chế độ động cơ nếu sức điện động Ecòn >0 và ở chế độ hãm ngược nếu sức điện động E đổi chiều. Khi tăng góc điều khiển π/2 £ a £ amax max và tải có tính chất thế năng để quay ngược chiều động cơ thì cả sức điện động E d và E đều đổi dấu. Nếu sức điện động của động cơ > giá trị trung bình của sức điện động của bộ bién đổi thì dòng điện phần ứng vẫn chạy theo chiều của động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh. Dươí tác dụng của suất điện động động cơ mà các van sẽ dẫn dòng trong thời gian nửa trong chu kỳ âm của điện áp lưới. Gốc pha của dòng điện xoay chiều trở nên > π/2, bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc, biến cơ năng của tải thành điện năng xoay chiều cùng tần số lưới và trả về lưới điện. Các đặc tính cơ tương ứng với trạng thái này nằm ở góc phần tư thứ IV. Khi cho gốc điều khiểna = π/2 , ta có Ed =0 và bộ biến đổi trở thành 1 vật dẫn.Nếu ngoại lực làm cho động cơ quay ngược ( ω < 0 ) thì động cơ sẽ làm việc ở trạng thái hãm động năng và đường đặc tính cơ tương ứng với đường 0 – ĐN trên đồ thị Trường hợp a 0. Nhưng ngoại lực làm cho động cơ quay ngược ( ω<0) thì động cơ làm việc ở chế độ hãm ngược tương ứng với những đoạn đặc tính kép giữa trục hoành và đường 0 – ĐN. Trên đồ thị đường đặc tính cơ của hệ CL-Đ không đảo chiều. Ta thấy đặc tính thẳng là quan hệ khi dòng id liên tục. Đặc tính Elíp là quỹ tích những điểm chuyển tiếp giữ từ dòng id liên tục sang dong id gián đoạn với các gốc anfa khác nhau và các giá trị tgφ= ΏL/ R khác nhau. Tgφ1 < tgφ2 Từ đó ta thấy điện cảm càng lớn thì đường Elíp càng sát trục tung, dòng điện gián đoạn càng giảm. Ở đây động cơ điện có sử dụgn them cuộn kháng lọc nên điện cảm vô cùng lớn vì vậy gần đứng có thể coi dòng địên gián đoạn là không tồn tịa. Như vậy, nếu sử dụng bộ biến đổi đơn thì máy điện trong hệ chỉ làm việc ở trạng thái động cơ với một chiều quay thuận, còn các trạng thái hãm chỉ xảy ra khi có ngoạ lực làm cho động cơ quay ngược. Truyền động Thyristor - động cơ một chiều có đảo chiều quay: Do van Thyristor dẫn dòng theo một chièu và chỉ điều khiển được khi mở, còn khoá theo điện áp lưới cho nên truyền động CL-Đ thực hiện đảo chiều khó khăn và phức tạp hơn truyền động MF-Đ. Có hai nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động T-Đ đảo chiều. Giữ nguyên chiều dòng điẹn phần ứng và đảo dòng điện kích từ động cơ. Giữ nguyên chiều đông điện kích và đảo chiều dong điên phần ứng. Phương pháp đảo chiều nhờ mạch kích từ đơn giản về mặt thiết bị, giá thành hạ thuận tiện trong vận hành và bảo quản. Nhưng do quán tính điện từ của mạch kích từ lớn nên thời gian đảo chiều của dòng điện lớn. Phương pháp đảo c