Tài liệu tham khảo

Chia sẻ: Mr Yo Ko | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:110

0
658
lượt xem
256
download

Tài liệu tham khảo

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong những năm gần đây cả nước ta đang bước vào công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, sự giáo dục đóng vai trò quan trọng trong công cuộc này đặc biệt là đào tạo ra đội ngũ có tay nghề cao biết kết hợp chặt chẽ lý thuyết và thực tiễn vào lao động sản xuất. Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới. Tự động hoá quá trình...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tài liệu tham khảo

  1. Tài Liệu Thiết kế bộ điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập
  2. Tài liệu tham khảo LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây cả nước ta đang bước vào công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, sự giáo dục đóng vai trò quan trọng trong công cuộc này đặc biệt là đào tạo ra đội ngũ có tay nghề cao biết kết hợp chặt chẽ lý thuyết và thực tiễn vào lao động sản xuất. Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới. Tự động hoá quá trình sản xuất đang được phổ biến rộng rĩa trong các hệ thống công nghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Tự động hoá không những làm giảm nhẹ sức lao động cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm. Với mục tiêu công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, ngày càng có thêm nhiều xí nghiệp mới sử dụng kỹ thuật cao, đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và kỹ sư điện những kiến thức về điện tử công suất, về truyền động điện, về vi mạch và xử lý trong công tác kỹ thuật hiện tại. Để đáp ứng những nhu cầu khó khăn đó em được giao nhiệm vụ làm đồ án "Thiết kế bộ điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập". Việc làm đồ án tốt nghiệp đã giúp em ôn lại phần lý thuyết đã được học ở trường kết hợp với thực tiễn lao động sản xuất của nhà máy trong thời gian em thực tập đã giúp em hiểu sâu hơn, biết vận dụng được lý thuyết được học ở trường vào thực tiễn. Đồ án của em gồm có 5 chương, giới thiệu về công nghệ cán thép nóng, các biểu thức tính toán, đưa ra phương án chọn công suất động cơ. Vấn đề điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều, phân tích tính toán mạch lực và mạch điều khiển. Tổng hợp hệ thống truyền động điện động cơ một chiều và mô phỏng bằng Simulink. 1
  3. Tài liệu tham khảo CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ CÁN 1.1. LÝ THUYẾT CÁN Cán là một hình thức gia công bằng áp lực để làm thay đổi hình dạng và kích thước của vật thể kim loại dựa vào biến dạng dẻo của nó. Yêu cầu quan trọng trong quá trình cán là ứng suất nội biến dạng dẻo, không được lớn, đồng thời kim loại vẫn giữ được độ bền cao. Cán là phương pháp biến dạng kim loại giữa hai trục cán quay ngược chiều, phôi được biến dạng liên tục và di chuyển nhờ sự quay liên tục của trục cán, ma sát giữa trục cán và phôi. Phôi cán ăn vào trục cán nhờ lực ma sát tiếp xúc giữa phôi và trục cán, do cấu tạo trục quay nên khi phôi bị lực ma sát T kéo vào khe hở giữa hai trục cán phát sinh ra lực P, lực P ta gọi là lực cán. Dưới tác dụng của lực cán P vật cán bị giảm chiều cao từ H tơi h, phần kim loại bị biến dạng trên chủ yếu làm cho vật cán dài ra, còn một phần làm cho vật cán giãn rộng từ B tới b. Hình 1.1: Sơ đồ quá trình cán trong trục phẳng 2
  4. Tài liệu tham khảo 1.2. MÁY CÁN Máy cán là loại máy gia công kim loại bằng áp lực để cán ra sản phẩm có hình dạng và kích thước nhất định, máy gồm 3 bộ phận chính như hình H1.2 Giá cán là một thiết bị nằm trong máy cán mà tại đó xảy ra quá trình cán. Cấu tạo giá cán như hình H1.3 Động cơ điện dùng động cơ một chiều, nguồn một chiều được cấp từ bộ chỉnh lưu riêng. Hình 1.2: Cấu tạo máy cán 3
  5. Tài liệu tham khảo H1.3. Cấu tạo giá cán 1.3. CÁC BIỂU THỨC TÍNH TOÁN VÀ ĐIỀU KIỆN CÁN Khi cho phôi kim loại vào hộp cán thì phôi bị kẹp và ép chặt giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau, kết quả là bề dày của phôi giảm đi, chiều dài của phôi tăng lên, chiều rộng cũng tăng chút ít. Coi máy cán có hai trục cán giống hệt nhau, quay ngược chiều nhau với cùng tốc độ và phôi cán có cơ tính đồng đều, kí hiệu các đại lượng của phôi. 4
  6. Tài liệu tham khảo H 1.4. Sơ đồ cán phôi H: Bề dày B: Chiều rộng L: Chiều cao F: Tiết diện L2 > L1, H2 < H1, B2 > B1, F2 < F1 1.3.1. Các thông số cơ bản a. Hệ số kéo dài Là tỷ số chiều dài sau khi cán và trước khi cán L2 λ= ( > 1) (1-1) L1 Sau n lần cán, hệ số kéo dài toàn phần n λ= λi (1-2) π Nếu coi thể tích phôi không đổi (V1 ≈ V2) thì 5
  7. Tài liệu tham khảo L 2 V2 / F2 F1 λ= = = (1-3) L1 V1 / F1 F2 Nếu coi độ mở rộng là không đáng kể (B1 ≈B2) thì L 2 F2 H1B1 H1 λ= = = = (1-4) L1 F1 H 2 B 2 H 2 b. Cung ngoạm Là cung tròn trên trục cán tiếp xúc với phôi cán (cung AB ở hình H1.5). c. Góc ngoạm Là góc tâm α ứng với cung ngoạm vùng biến dạng và vùng gạch chéo của phôi cán trên hình H1.5 Tại mỗi thời điểm cho cùng biến dạng là thể tích kim loại giới hạn bởi cung ngoạm α và các mặt phẳng thẳng đứng tại đầu và trục của kim loại và tại đầu ra khỏi trục của kim loại tương ứng qua các điểm A và B. 6
  8. Tài liệu tham khảo 1.3.2. Điều kiện để trục cán ngoạm được kim loại: α Tx T ' H1.5. Lực của trục cán tác dụng lên phôi Trục cán ngoạm phôi và cán ép được là nhờ lực ma sát tiếp xúc xuất hiện trên cung ngoạm AB khi trục quay. Nhưng ngoài trục kéo vào do trục cán gây ra còn lực đẩy ra. Nếu lực đẩy lớn hơn lực kéo vào thì trục cán không ngoạm được phôi. → → Lúc ngoạm phôi trục cán tác dụng phôi lực P , đồng thời lực ma sát T tiếp tuyến với mặt tròn trục cán có xu hướng kéo phôi vào trục cán, phân tích → → P và T theo các phương yy và xx ta thấy. Nếu Px >Tx thì trục cán không ngoạm được phôi Nếu Px
  9. Tài liệu tham khảo Kms ≥ tgα (1-6) Hay δms ≥ α (1-7) Kết luận: trục cán chỉ ngoạm được phôi khi hệ số ma sát trượt lớn hơn tang của góc ngoạm hay góc ma sát trượt lớn hơn góc ngoạm. Khi cán nóng: Kms = m (1,05 – 0,0005t) = 0,25 ÷ 0,60 Trong đó: t: Nhiệt độ kim loại, 0C m: Hệ số m = 1, cán nóng trên trục thép a. Độ nén (ép) Δh = H1 – H2 (1-8) Từ hình (1-5) ta có H1 = H2 + 2 BC Nên Δh = 2BC = 2 ( OB − OC ) = 2 ( R − RCosα ) (1-9) Δh = D (1 - cosα) b. Độ mở rộng (ngang) Mục đích của cán là làm nhỏ và kéo dài phôi nên việc tăng chiều rộng của phôi là điều không mong muốn. Độ mở rộng sẽ tăng khi tăng độ nén đường kính trục cán và hệ số ma sát. ΔB = B2 – B1 (1-10) ΔB = a.Δh (1-11) Trong đó a: hệ số do chú ý đến ảnh hưởng củ T0 a = 0,25 khi T0>10000C a = 0,35 khi T0
  10. Tài liệu tham khảo Khi cán, sự vượt trước là hiện tượng tốc độ ra V2 của phôi lớn hơn tốc độ dài V của trục cán (H1.6). Độ vượt trước đặc trưng bởi tỷ số: V2 − V ~= [% ] V Trong đó V: Tốc độ dài trục cán V2: Tốc độ phôi ra khỏi trục cán Còn sự chậm sau là hiện tượng tốc độ và trục cán V1 của phôi nhỏ hơn tốc độ dài V của trục cán. α γ V H1.6: Hiện tượng vượt trước chậm sau Như vậy ta có V1 < V < V2 Và trong vùng biến dạng, tốc độ phôi tăng dần từ V1 đến V2 nên sẽ có một tiết diện nào đó. Tốc độ phôi bằng tốc độ dài trục cán. Tiết diện này gọi là tiết diện tới hạn. Góc tâm tương ứng γ gọi là góc tới hạn. Lý thuyết cán cho biết, góc tới hạn tính theo công thức 9
  11. Tài liệu tham khảo α⎛ α ⎞ α γ= ⎜1 − ⎟< (1-13) 2 ⎝ 2δ ms ⎠ 2 Trong đó: α là góc ngoạm δms là góc ma sát Tiết diện tới hạn phân bố ở nửa bên phải góc ngoạm (H1.5) là 1 NB < AB có độ vượt trước có thể xác định theo góc tới hạn 2 γ2 =R (1-14) H1 ở đây: R – bán kính trục cán (mm) H1 – bề dày phôi trước khi cán (mm) d. Áp lực lên trục cán khi cán Khi cán, trục cán đặt một ngoại lực lên phôi để thắng nội trở biến dạng của phôi. Phản lực của phôi gây ra áp lực lên trục cán. Nếu ngọi Pth là áp suất ép trung bình (N/mm2) và Ftx là diện tích tiếp xúc giữa phôi và trục cán (mm2) thì phản lực toàn phần đặt lên 1 trục cán là P = Pth. Ftx [N] Trị số áp suất ép trung bình phụ thuộc vào thành phần hoá học của phôi, T0 là bề dày phôi, độ nén và tốc độ cán Hệ số ma sát và nhiều yếu tố khác nữa. Ftx = Btb. l Trong đó B1 + B 2 Bth = 2 l: dây cung AB chắn góc ngoạm α α l = AB ≈ AC = Dsin 2 10
  12. Tài liệu tham khảo Vì sin α 1 − cos α = và theo (1-9) 2 2 D(1-cosα) = Δh nên α Δh 1 sin = = (1-18) 2 2D D ⇒ Áp lực lên trục cán khi cán P = Ptb. Bth. B.Δh [N] (1-19) Trị số áp suất trung bình thường tính theo công thức của xelicop A ( A δ − 1) 2H c Ptb = 1,15.K c . (1-20) Δh ( δ − 1 ) Trong đó Kc: giới hạn chảy của vật liệu phôi 2D δ = fms Δh 1 ⎡ ⎛ H1 ⎞ ⎤ δ δ ⎢ 1 + 1( −δ − 1) ⎜ 2 ⎟ ⎥ H0 ⎢ ⎝ H2 ⎠ ⎥ A= H2 ⎢ δ +1 ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎣ ⎥ ⎦ H0: bề dày phôi 11
  13. Tài liệu tham khảo α α Δ H17: Thông số kỹ thuật khi cán 1.4. TÍNH MÔ MEN TRUYỀN ĐỘNG TRỤC CÁN 1.4.1. Phương pháp Xelicốp Phương pháp này được dựa theo áp suất trung bình để tính toán mô men truyền động trục cán bao gồm Mô men hữu ích Mhi cần để làm biến dạng phôi và khắc phục lực ma sát giữa phôi với trục cán trong khu vực cung ngoạm. Mô men ma sát Mms để thắng lực ma sát ở các ổ trục và các khâu truyền động khác. Mô men không tải M0. Mô men động Mđ để khắc phục lực quán tính tạo gia tốc. Mô men động xuất hiện khi đảo chiều và khi thay đổi tốc độ. dω jd.n M® = j hay M ® = ( Nm ) (1-21) dt 9,55dt [J] – kgm2 Tổng ba thành phần mô men đầu là mô men cản tĩnh toàn phần Vậy mô men cán là 12
  14. Tài liệu tham khảo M = Mhi + Mms + M0 + Mđ Mô men không tải thường bằng vài phần trăm mô men định mức của động cơ kéo. M0 = (3 ÷ 5)% Mđm Mô men hữu ích tính từ áp lực trên tục cán. Nếu coi biến dạng phôi giống nhau ở 2 phía trục cán (α1 = α2) (H 1-7) ta có Lực tác dụng P1 = P2 = P. Giá lực a1 = a2 = a và mô men tác dụng để quay một trục cán là M1 = p.a = p. ϕ. l (1-23) α α H1.8. Sơ đồ tính lực cán Với P tính theo (1-19) l tính theo (1-18) a ϕ= là tỷ số giữa giá lực và chiều dài cung ngoạm l Cán nóng ϕ = 0,5 13
  15. Tài liệu tham khảo Thay (1-18), (1-19) vò (1-23) có M1 = Ptb. Btb ϕ. R. Δh Mô men truyền động cho cả hai trục Mhi = 2Ptb. Btb. ϕ. R. Δh (1-24) Mô men ma sát tính theo công thức Pdμ1 ⎛ 1 ⎞ ⎛ M hi + Pdμ1 ⎞ M ms = + ⎜ − 1⎟ ⎜ ⎟ (1-25) i ⎝ η ⎠⎝ i ⎠ Trong đó: P: áp suất lên trục cán (N/mm2) d: đường kính ngõng trục cán (mm) μ1: hệ số ma sát trong ổ bi i: tỉ số truyền 1.4.2. Phương pháp suát tiêu hao năng lượng Là phương pháp dùng đường cong suất tiêu hoa năng lượng xây dựng từ thực nghiệm. Đường cong này biểu thị năng lượng tiêu hao trên một đơn vị khối lượng sản phẩm theo độ kéo dài hay chiều dầy phôi sau các lần cán. Đường cong này thay đổi theo hình dạng Prophin phôi theo tiết diện phôi lúc đầu và lúc cuối, theo nhiệt độ và thành phần hoá học của phôi cũng như theo loại máy cán, kết cấu… Đường cong suất tiêu hao năng lượng có dạng như hình (H1.8) thường nó biểu thị quan hệ w=f(x) theo độ kéo dài hoặc tiết diện phôi. 14
  16. Tài liệu tham khảo Kw.h/tÊn H1.9: Đường cong suất tiêu thụ năng lượng khi cán Phương pháp này sẽ càng chính xác nếu các điều kiện cán tính toán càng sát với điều kiện xây dựng đường cong suất tiêu hao năng lượng. Do vậy, khi tính toán phải chọn đường cong càng gần điều kiện máy thiết kế càng tốt. Nếu có sai khác thì phải điều chỉnh mô men cán cho lần cán đang tính sẽ là: M = Mtđ + Mms = 1,4. 107. ΔW. F. D (1-26) Trong đó: F: tiết diện phôi ở lần cán đang tính (mm2) D: đường kính trục làm việc (mm) ΔW: hiệu sthnl của lần cán đang tính 1.5. TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ. Các động cơ một chiều công suất lớn dùng cho máy cán có cấu tạo đảm bảo đặc tính động tốt nhất ở công suất định mức đã cho. Người ta dùng rộng rãi các động cơ một chiều có nhiều tốc độ. Các động cơ này cho phép giảm đường kính phần ứng và do đó giảm mô men quán tính của động cơ với cùng công suất. 15
  17. Tài liệu tham khảo Nâng cao tốc độ dài phần ứng, nâng cao hiệu suất mở rộng được dải chỉnh tốc độ nhờ thay đổi điện áp. Lựa chọn đúng công suất của động cơ điện có một ý nghĩa kinh tế rất lớn bởi vì nó đóng vai trò rất quan trọng trong việc xác định giá thành ban đầu và giá thành tiêu thụ vận hành ở các hệ thống truyền động điện khác nhau. Sử dụng động cơ điện công suất nhỏ hơn quy định có thể làm thay đổi phá vỡ chế độ công tác bình thường của máy móc, làm giảm năng suất và có thể gây nên sự cố, bản thân động cơ có thể bị hư hỏng. Trường hợp như vậy không những làm giá thành ban đầu tăng lên mà còn làm tăng tổn hao năng lượng vì hiệu suất của động cơ giảm. Mô men truyền động trục cán từ (1-16) M = Mtđ + Mms = 1,4. 107. ΔW. F. D M = 1,4. 107. 376. 1444.10-6. 200.10-3 M = 1250 (KNm) Trong đó ΔW = 376. 103 là STHNL của lần cán đang tính và lần cán trước đó F = 1444 mm2 tiết diện cán ở lần cán đang tính D = 200mm đường kính trục làm việc. ⎛ KW.RN ⎞ Từ các chỉ số Mđt = 1250 (KNm) α = 164 ⎜ t.m ⎟ ⎝ ⎠ T = 5195 (Tm2) Ta tính được công suất của động cơ ở lần cán có tiêu hao năng lượng lớn nhất. αJ 164.5195 P®m = = =556 (KW) M ®m 1250 Trong đó Pđm: công suất định mức [KW] 16
  18. Tài liệu tham khảo Mđm: mô men định mức [KNm] (mô men truyền động) J: mô men quán tính phần ứng [T.m]2 trục cán α: chỉ số kỹ thuật của động cơ Vậy ta chọn động cơ loại Mπ9000-1300 Pđm U n Loại ĐC Mđm α Ukt Ikt (Kw) (V) (vg/ph) Mπ6-1300 600 600 600/1300 1250 164 262V/68V 25A/66A 17
  19. Tài liệu tham khảo CHƯƠNG II: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 2.1. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU. 2.1.1. Khái niệm chung Quan hệ giữa tốc độ và mô men của động cơ gọi là đặc tính cơ của động cơ. ω = f (M) hoặc n = f(M) Quan hệ giữa tốc độ và mô men của máy sản xuất gọi là đặc tính cơ của máy sản xuất. Các đặc tính cơ trên có thể biểu diễn ở dạng hàm thuận hoặc hàm ngược, ví dụ: ω = f (M) hay M = f(ω). Ngoài đặc tính cơ, đối với động cơ một chiều, người ta còn sử dụng đặc tính có điện. Đặc tính cơ điện biểu diễn quan hệ giữa tốc độ và dòng điện trong mạch động cơ. w = f (I) hay n = f(I). Trong các biểu thức trên: ω: tốc độ góc rad/s n: tốc độ quay v/ph M: mô men Nm Trong nhiều trường hợp, để đơn giản trong tính toán hoặc dưới dạng so sánh, đánh giá các chế độ làm việc của truyền động điện, người ta có thê dùng hệ đơn vị tương đối. Muốn biểu diễn một đại lượng nào đó dưới dạng tương đối ta lấy tri số của nó chia cho trị số cơ bản của đại lượng đó. Trị số cơ bản được chọn là: Uđm, Iđm, wđm, nđm, fđm, Rđm. Với đại lượng tương đối ta dùng ký hiệu “*” ví dụ: điện áp tương đối là U*, mô men tương đối là M*. 18
  20. Tài liệu tham khảo như vậy một số thông số có thể tính được trong hệ đơn vị tương đối nhự sau: U M W U* = ; M* = ; W= U ®m M ®m W®m φ φ* φ®m Việc trọn các đại lượng cơ bản là tùy ý, sao cho các biểu thức tính toán được đơn giản, thuận tiện như: Tốc độ cơ bản ở động cơ một chiều kích từ hỗn hợp và kích từ độc lập là tốc độ không tải lý tưởng ω0, còn đối với động cơ kích từ nối tiếp thì tốc độ cơ bản là ωđm. 2.1.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn và điệnáp không đổi thì mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng (hình 2.1a). Uö Uö Rf Cct Rkt I Rkt Rf Ukt I H2.1. Sơ đồ nối dây của động cơ điện một chiều a. Kích từ song song b. Kích từ độc lập Khi nguồn một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch điện kích từ mắc vào hai nguồn độc lập nhau. Lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập (hình 21b). 19

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản