Bài giảng Trang bị điện máy gia công kim loại - Chương 6: Trang bị điện máy cán thép

 việc của hệ truyền động trục cán 
như nhau. 
 Động cơ truyền động trục cán làm việc ở chế độ rất nặng nề: đặc trưng bởi 
tần số đóng cắt điện lớn (có máy đạt 1500 lần/ giờ) và luôn làm việc ở trạng 
thái quá tải, lúc ngoạm phôi, mômen của động cơ truyền động có thể đạt tới 
(2,5 ÷ 3)Mđm . Từ những đặc điểm trên, ta có thể đưa ra những yêu cầu chính 
đối với thiết bị truyền động trục cán của máy cán thép như sau: 
- Phạm vi điều chỉnh tốc độ yêu cầu D = 10:1. 
 100
- Phải làm việc với độ tin cậy cao trong điều kiện nặng nề (tần số đóng 
cắt lớn, thường xuyên quá tải) 
 2. Hệ truyền động hộp cán trong máy CNQTN 
 Trong máy cán nóng quay thuận nghịch thường sử dụng hai phương pháp 
truyền động. 
 - Truyền động nhóm: là dùng một động cơ truyền động quay hai trục cán 
nhờ hộp bánh răng. Ưu điểm của phương pháp này là sơ đồ điều khiển đơn 
giản, nhưng sơ đồ động học phức tạp, kích thước của hai trục cán yêu cầu 
phải như nhau. 
 - Truyền động riêng rẽ: phương pháp này có ưu điểm là: sơ đồ động học 
đơn giản, kích thước của hai trục cán không yêu cầu giống nhau, nhưng sơ 
đồ nguyên lý điện phức tạp, cần đến hai động cơ, mỗi động cơ truyền động 
một trục riêng biệt. 
 a) Hệ thống truyền động điện (truyền động nhóm) hộp cán trong máy cán 
nóng quay thuận nghịch (CNQTN) 
 Dải điều chỉnh tốc độ động cơ truyền động yêu cầu D = 10:1 và được thực 
hiện điều chỉnh hai vùng: 
 - Vùng dưới tốc độ cơ bản (n < nđm) 
 Thực hiện bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng của động cơ. 
 - Vùng trên tốc độ cơ bản ( n > nđm) 
 Thực hiện bằng cách giảm từ thông kích từ của động cơ. 
 Quá trình điều chỉnh tốc độ ở hai vùng tiến hành không đồng thời và không 
phụ thuộc lẫn nhau. Sơ đồ nguyên lý điện trên hình 6-11 và sơ đồ điều khển 
trên hình 5-12. 
 * Cấu trúc của sơ đồ: 
 Động cơ truyền động trục cán Đ(1) được cấp nguồn từ hai máy phát 1F(3) 
và 2F(4) nối song song nhau. Cuộn kích từ của hai máy phát KT1F(5) và 
KT2F(5) được cấp nguồn từ máy kích từ FKF(6). Cuộn kích từ của máy phát 
KTFKF(14) được cấp nguồn từ máy điện khuếch đại từ ngang MĐKĐF(14). 
 Máy điện khuếch đại MĐKĐF có các cuộn kích từ sau: 
- AKĐF(15) cuộn điện áp thực hiện chức năng đảo chiều quay của động 
cơ bằng hai công tắc tơ 1N(15) và 1T(15). 
- CĐKĐF(9) là cuộn chủ đạo đồng thời là cuộn phản hồi âm điện áp có 
ngắt. Nguyên lý làm việc của khâu này như: 
 Khi điện áp máy phát 1F và 2Fcòn nhỏ hơn điện áp so sánh (Uss lấy trên 
biến trở 2R(10), một trong hai điôt 1CL hoặc 2CL khoá nên dòng trong cuộn 
CĐKĐF bằng không. Khi điện áp của máy phát 1F và 2F tăng bằng giá trị so 
sánh thì 1CL hoặc 2CL thông, dòng điện trong cuộn CĐKĐF khác không, 
có sẽ làm điện áp của máy phát 1F và 2F không bị tăng nhanh một cách 
cưỡng bức. 
 101
Đ
RAR1
1F
2F
CB
CP
KT1F KT2FR2
R3 R4
FKF MKĐF
R5
CĐKĐF
KTKN
KH
R6
1VR
KĐTF
2N 2T
2VR
R7
3VR
2Y3Y
1Y
AKĐTF
CĐKĐTF
KTFKF MĐKĐF
+-
1N
1T1T 1N
AKĐF
DKĐF
KN KT 4VR
1Đ 2Đ 3Đ
4Đ
6Đ 7Đ 8Đ5Đ
4Y
9Đ
10Đ DKĐĐ
11Đ
12Đ
a b c
KĐTF
R8AKĐTĐ
MĐKĐĐ KTFKĐ
R9AKĐTĐ
2BA
1BA
FKĐ
KTĐR11R10
CĐKĐĐ R12
DKĐTĐ
MKĐĐR13
R17R16R15R14
4Y 5Y
14Đ
13Đ
+ -
KH
KC
1T
0123456 2 3 4 5 61
T P
Các tiếp 
điểm bảo vệKH
1NKH
2T
KN
1N
1T
2N
KT
1Y
2Y
3Y
4Y
5Y
KN
KT
RA
2T 2N
KT
KN
1T
1N
KN
KT
RA
KT
KN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
25
26
27
28
29
13
24
1T
H. 6-11 Sơ đồ truyền động nhóm máy CNQTN
 102
 Điện áp trên biến trở 2R được cấp từ nguồn khuếch đại từ KĐT(11). 
 Khuếch đại từ KĐTF có hai cuộn khống chế: 
 - AKĐTF(12): là cuộn điện áp (cuộn dịch chuyển) để chọn điểm làm việc 
ban đầu của KĐT. 
 - CĐKĐTF(13): là cuộn chủ đạo dùng để thay đổi thay đổi trị số điện áp ra 
của KĐTF, chính là thay đổi trị số điện áp so sánh lấy trên biến trở 2R bằng 
các công tắc tơ gia tốc 1Y, 2Y, 3Y. 
 + DKĐF(16): là cuộn phản hồi âm dòng có ngắt, nhằm hạn chế dòng điện 
của động cơ, bảo vệ động cơ truyền động trong trường hợp bị quá tải. 
Nguyên lý làm việc của khâu hạn chế dòng như sau: 
 Khi dòng điện phần ứng trong động cơ truyền động còn nhỏ hơn trị số 
dòng ngắt Iư < Ing [trị số Ing = (2,25 ÷ 2,5)Iđm] , điện áp Ui < Uss với Ui = 
Iư(Zcp + ZCB), còn Uss = Uab hoặc Ubc lấy trên biến trở 4R(17). Khi đó điôt 
5Đ, 6Đ hoặc 7Đ, 8Đ khoá, dòng trong cuộn DKĐF bằng không. Ngược lại, 
khi Iư ≥ Ing, Ui ≥ Uss , khi đó 2 trong 4 điôt trên sẽ thông, dòng điện trong 
cuộn DKĐF khác không, do tính chất khử từ của cuộn DKĐF, điện áp phát 
ra của 1F và 2F giảm nhanh về không tạo ra đường đặc tính cơ dạng máy 
xúc bảo vê cho động cơ không bị cháy khi quá tải. Điện áp trên biến trở 
4R(17) được cấp nguồn từ khuếch đại KĐTĐ(19). Khuếch đại từ KĐTĐ có 
hai cuộn khống chế: 
- Cuộn AKĐTĐ(20) là cuộn điện áp (cuộn chuyển dịch) dùng để chọn 
điểm làm việc của KĐT. 
- Cuộn DKĐTĐ(26) là cuộn phản hồi âm dòng điện kích từ của động cơ 
truyền động 
+ MKĐF(27): là cuộn phản hồi mềm điện áp của máy phát kích từ FKF(7). 
Nguyên lý làm việc của khâu phản hồi mềm điện áp như sau: Cuộn MKĐF 
được nối vào đường chéo của cầu vi phân qua điện trở hạn chế R5. Cầu vi 
phân được cấu thành từ 4 vai cầu gồm các điện trở R2, R3, R4 và hai cuộn 
kích từ KT1F và KT2F. Khi điện áp phát ra của FKF ổn định (UFKF = const), 
cầu cân bằng [R2.R4 = R3.(ZKT1F + ZKT2F)]. Dòng trong cuộn MKĐF bằng 
không, ngược lại khi điện áp phát ra của máy phát FKF có xu thế tăng hay 
giảm, do hai cuộn kích từ có tính cảm, cầu mất cân bằng, dòng trong cuộn 
MKĐF khác không (chiều của nó sẽ ngược hoặc cùng chiều với dòng trong 
cuộn AKĐF. Kết quả điện áp phát ra của FKF sẽ ổn định. 
 Sức từ động tổng của MĐKĐF bằng: 
 FΣ = FAKĐF – FCĐKĐF - FDKĐF ± FMKĐF
 Như vây điều chỉnh tốc độ động cơ truyền động trục cán Đ bằng cách thay 
đổi trị số điện áp đặt vào phần ứng của động cơ (vùng n < nđm) thực hiện 
bằng cách thay đổi điện áp phát ra của MĐKĐF thông qua các cuộn kích 
thích của nó. 
 103
 Cuộn kích từ của động cơ truyền động KTĐ(23) được kích nguồn từ máy 
phát kích từ FKĐ(23). Cuộn kích từ cảu máy phát kích từ KTFKĐ(21) được 
cấp từ máy điện khuếch đại từ trường ngang MĐKĐĐ(21). Máy điện khuếch 
đại có các cuộn kích thích sau: 
 + AKĐĐ(22) là cuộn điện áp. 
 + CĐKĐĐ(25) là cuộn chủ đạo dùng để điều chỉnh tốc độ, dòng trong 
cuộn CĐKĐĐ cùng chiều với dòng trong cuộn AKĐĐ, nên khi công tắc tơ 
gia tốc 4Y và 5Y(28) mất điện, làm cho điện áp rơi trên R17 (nối song song 
với CĐKĐĐ) giảm xuống, kết quả điện áp ra của MĐKĐĐ giảm xuống, 
dòng kích từ trong cuộn KTĐ giảm và tốc độ động cơ tăng lên. 
 + DKĐĐ(18) là cuộn phản hồi âm dòng có ngắt. Khi Iư < Ing, Ui < Uss , điôt 
9Đ, 12Đ (hoặc 10Đ,11Đ) khoá, dòng trong cuộn DKĐĐ khác không, nó làm 
cho điện áp ra của MĐKĐĐ tăng lên, dòng kích từ của động cơ tăng lên, tốc 
độ động cơ giảm nhanh xuống về không bảo vệ cho động cơ không bị cháy 
trong trường hợp quá tải. 
 + MKĐĐ là cuộn phản hồi mềm điện áp máy phát kích từ FKĐ(27). 
 Cuộn dây MKĐĐ được nối vào đường chéo của cầu vi phân cấu thành từ 4 
vai cầu gồm: R10, R11, R12 và cuộn kích từ của động cơ KTĐ(23). Khi 
điện áp ra của máy phát FKĐ ổn định ( UFKĐ = const). Cầu cân bằng (R10. 
ZKTĐ = R11.R12), dòng trong cuộn MKĐĐ bằng không. Trong trường hợp 
điện áp phát ra của FKĐ có xu hướng thay đổi, cầu mất cân bằng (do cuộn 
KTĐ có tính điện cảm) dòng trong cuộn MKĐĐ khác không, chiều dòng 
trong cuộn MKĐĐ sẽ cùng chiều hoặc ngược chiều với dòng trong cuộn 
AKĐĐ làm cho điện áp phát ra của FKĐ sẽ ổn định. 
 Sức từ động tổng của MĐKĐĐ bằng: 
 FΣ = FAKĐĐ + FCĐKĐĐ + FDKĐĐ ± FMKĐĐ
 Như vậy, điều chỉnh tốc độ động cơ truyền động ở vùng 2(n > nđm) thực 
hiện bằng cách giảm từ thông kích từ của động cơ thông qua điều khiển 
dòng kích từ của máy điện khuếch đại từ trường ngang MĐKĐĐ. 
 * Nguyên lý làm việc của sơ đồ khống chế 
 Khống chế động cơ truyền động Đ được thực hiện bằng bộ khống chế chỉ 
huy KC. Mạch chỉ hoạt động được khi các tiếp điểm bảo vệ đã được đóng 
kín. Khi KC ở vị trí “0”, công tắc KH(12) = 1 → KH(13) = 1 [duy trì] → 
KH(14) = 1 (cấp nguồn cho các dòng 14 ÷ 21). 
 + Khởi động động cơ từ tốc độ bằng không đến tốc độ định mức (nđm). 
 Quay bộ khống chế chỉ huy lần lượt từ “0” đến vị trí “4” sang bên phải 
tương ứng với chiều quay thuận, công tắc tơ 1T(14) = 1 và 2T(15) = 1 → 
dòng trong cuộn dây AKĐF có chiều để động cơ chạy theo chiều thuận. Các 
công tắc tơ gia tốc 1Y(18), 2Y(19), 3Y(21) lần lượt có điện, làm tăng dòng 
trong cuộn CĐKĐTF, dẫn đến tăng điện áp ra của KĐTF (tăng điện áp so 
 104
sánh Uss trên biến trở 2VR). Kết quả điện áp đặt lên phần ứng động cơ tăng 
từ không lên đến định mức Uưđm. Trong quá trình này, từ thông kích từ của 
động cơ giữ không đổi. 
 + Tăng tốc độ từ nđm đến tốc độ trên cơ bản. Khi quay bộ khống chế chỉ 
huy sang vị trí “5” và vị trí “6”, các công tắc tơ 4Y và 5Y lần lượt mất điện, 
làm giảm điện áp đặt lên cuộn dây CĐKĐĐ, kết quả từ thông kích từ của 
động cơ giảm (Ф < Фđm) tốc độ của động cơ sẽ tăng lên. 
 + Hãm động cơ từ tốc độ nđm về 0. 
 Khi quay bộ khống chế chỉ huy từ vị trí “4” về vị trí “0”, các công tắc tơ 
1T(14), 2T(15), 1Y(18), 2Y(19) và 3Y(21) mất điện. Riêng công tắc tơ 
KT(27) chưa mất điện (vì rơle điện áp RA còn tác động). Lúc này công tắc 
tơ 1N(16) và 2N(17) có điện [qua tiếp điểm KC(15) ], dòng trong cuộn điện 
áp AKĐF(15) đảo chiều, đông cơ thực hiện hãm ngược. Khi tốc độ động cơ 
giảm xuống (ứng với điện áp Uư= (10 ÷ 15)%Uđm , rơle điện áp RA thôi tác 
động, công tắc tơ 1N và 2N mất điện, quá trình hãm ngược kết thúc. 
 + Hãm đông cơ từ tốc độ n > nđm về “0” 
 Khi chuyển tay qua bộ khống chế chỉ huy từ vị trí “0” về vị trí “0”, lần lượt 
các công tắc tơ 4Y và 5Y có điện. Điện áp trên cuộn CĐKĐĐ tăng dần lên 
dẫn đến khi dòng kích từ của động cơ tăng dần lên đến chỉ số định mức, tốc 
độ của động cơ giảm xuống đến trị số nđm, quá trình giảm tốc từ nđm về “0” 
xảy ra tương tự như đã trình bày.