Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án môn học Kỹ thuật điều khiển động cơ với đề tài Điều khiển đóng mở cửa thang máy có nội dung trình bày về: Một cửa thang máy được mở ra và đóng vào bằng động cơ 1Hp, sử dụng biến tần Mitsubishi và Limit switch để điều khiển cửa mở ra và đóng lại nhẹ nhàng, đóng và mở cửa phải sử dụng nút nhấn, cửa chuyển động nhanh và không va vào thành cửa... Để nắm nội dung chi tiết của đồ án, mời các bạn cùng tham khảo.
Kỹ thuật điều khiển động cơ TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỂN THƠNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Đề Tài: Điều khiển đóng mở cửa thang máy: Một cửa thang máy được mở ra và đóng vào bằng động cơ 1Hp Sử dụng biến tần Mitsubishi và Limit switch để điều khiển cửa mở ra và đóng lại nhẹ nhàng Đóng và mở cửa phải sử dụng nút nhấn Cửa chuyển động nhanh và khơng va vào thành cửa Nếu cửa đang đóng mà có người vào thì phải mở ra,đợi ấn nút đóng cửa Giáo Viên Hướng Dẫn : TS. Lê Quang Đức Sinh Viên Thực Hiện: Nhóm 8 Lê Đức Thái Vũ Hồi Nam Ngơ Đức Thiệu I.Phân tích u cầu của khách hàng : o Nhóm 8 Dùng động cơ 3 pha điều khiển đóng mở cánh cửa Page 1 Kỹ thuật điều khiển động cơ o o tới o Dùng biến tần và limit switch để đóng mở cửa nhẹ nhàng Dùng cảm biến hồng ngoại để tụ động mở cửa khi có người Chọn biến tần của hãng Mitsubishi Tập trung vấn đềchủ yếu là điều khiển: Điều khiển đóng là nếu khi ban đầu đóng cửa thì cần tốc độ nhanh khi gần hết q trình thì chậm lại và dừng ở cuối q trình tránh va đập u cầu mở cửa ngược lại thì cũng vậy u cầu có cảm biến hồng ngoại phát hiện người tới cửa để mở ra hoặc đang đóng cửa mà có người thì dừng lại và mở cửa ra II.Giải pháp sơ bộ: Đặc tính phụ tải Do u cầu của đề tài là điều khiển cửa đóng mở nhẹ nhàng, khơng va đập nên nhóm sẽ sử dụng các thiết bị chính như: động cơ, biến tần, cảm biến hồng ngoại và 4 limit switch để điều khiển cửa Nhóm 8 Page 2 Kỹ thuật điều khiển động cơ Limit switch SM1 có tác dụng giảm tốc độ ở cuối hành trình mở cửa Limit switch SD1 có tác dụng giảm tốc độ ở cuối hành trình đóng cửa Các Limit switch SM2 và SD2 có tác dụng để dừng êm động cơ. Nhóm 8 Page 3 Kỹ thuật điều khiển động cơ III. Chọn thiết bị chính 1.Chọn động cơ mở cửa Theo u cầu của bài ta chọn động cơ có các thơng số: Điện áp 3 pha 400/50Hz Cơng suất 1HP Tiêu chí lựa chọn: động cơ kéo tải nhẹ, kích thước nhỏ gọn phù hợp cho khơng gian giới hạn, chất lượng, tối ưu hóa hiệu quả giúp giảm chi phí cho vận hành Theo đó nhóm chọn động cơ của hãng SIEMENS model 1LA7 0834AA Thơng số của động cơ: Động cơ: 3 pha – 4 cực Điện áp: 400V, tần số 50Hz Tốc độ động cơ: 1395rpm Dòng điện: 1.91A Hệ số cơng suất: cosφ=0,80 (Catalog trang 12) 2.Chọn hộp số cho động cơ Nhóm 8 Page 4 Kỹ thuật điều khiển động cơ Thiết kế hệ thống truyền động như hình vẽ : r = 2cm : là bán kính Pulley gắn tại điểm nối với cánh cửa R = 4cm : là bán kính Pulley gắn tại trục hộp số L = 75cm : là chiều rộng của 1 cánh cửa (là Pulley loại bánh răng ) như vậy Từ r = 2cm => C = 0,1256(m) Vậy để thực hiện 1 hành trình đóng (mở) pulley có r = 2(cm) cần quay Chọn thời gian để thực hiện 1 hành trình đóng ( mở ) cửa là 5s như vậy tốc độ quay của Pulley có r = 2(cm) là 1,2 (v/s) 72 (v/p) Ta có tỷ số truyền giữa 2 Pulley là : Theo như đã chọn thì tốc độ của động cơ là 1395 (v/p), suy ra tỷ số truyền của hộp số cần tìm là : Vì vậy: ta chọn hộp số ZQ250 của VNID.JSC Nhóm 8 Page 5 Kỹ thuật điều khiển động cơ ( Catalog hộp giảm tốc trang : 5 ) Có các thơng số như: Tỷ số truyền: 40.17 Cơng suất truyền: 2.9 KW 3.Chọn Biến Tần Nhóm 8 Giới thiệu một số dòng biến tần của Mitsubishi Page 6 Kỹ thuật điều khiển động cơ FRD700 Là dòng dòng biến tần mới Dải cơng suất từ 0,17,5 (kw) Với thiết kế nhỏ gọn an tồn dễ sử dụng có cải tiến nhiều về chức năng như Digital Dial với đèn LED hiển thị, tích hợp chức năng dừng khẩn cấp FRD700 phù hợp cho những ứng dụng như : bơm , quạt , máy ép, băng tải… FRA700 Là dòng biến tần tính năng cao Dải cơng suất từ 0,4630 (kw) Kết hợp nhiều những chức năng sáng tạo và đáng tin cậy. FRA700 có thể điều khiển chính xác các đối tượng mà khơng cần các Encoders và rất nhiều tính năng khác FRA700 phù hợp cho những ứng dụng như : sử dụng cho thang máy (nâng hạ), cầu trục , sử dụng nhiều trong hệ thống kho hàng FRF700 Dải cơng suất từ 0,75 – 630 (kw) FRF700 phù hợp cho những ứng dụng như : hệ thống khai thác khí, quạt , máy thổi, máy nén… FRE700 Dải cơng suất từ 0,1 – 15 (kw) Là dòng biến tần có cơng suất tầm trung với nhiều tính năng, điều khiển chính xác FRF700 phù hợp cho những ứng dụng như: máy dệt, cửa và thiết bị truyền động của cửa thang máy, cần cẩu… Tiêu chí lựa chọn Phù hợp với động cơ có cơng suất 1 HP Chun dùng cho việc mở cửa Điện áp 380V, tần số 50Hz Có điều khiển Vector Nhóm 8 Page 7 Kỹ thuật điều khiển động cơ Từ đó ta chọn biến tần:FRE7400.26 chun dùng cho việc đóng mở cửa (catalo trang 37 manual ) Các thơng số kĩ thuật cơ bản: Điện áp 380 480 V Tần số 50/60Hz Cơng suất định mức 0,75kW Nhóm 8 Page 8 Kỹ thuật điều khiển động cơ Dòng điện định mức 2.6A 4.Chọn thiết bị bảo vệ biến tần Chọn AC Choke . Tác dụng Giúp cải thiện hệ số cơng suất và ổn định nguồn vào. Giảm ảnh hưởng của nhiễu do biến tần sinh ra. lọc sóng hài sinh ra từ biến tần Tiêu trí chọn. Chọn theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần (bientancatalog trang 63) Thơng số kỹ thuật: Chọn loại FRBALB4.0K Điện áp 380 480 V Dòng điện: 12A Nhóm 8 Chọn DC Reactors Tác dụng Giúp ổn định dòng biến tần, giảm nhấp nhơ điện áp DC Page 9 Kỹ thuật điều khiển động cơ bus hạn chế sóng hài do biến tần sinh ra Tiêu chí chọn chọn theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần ( bientancatalog trang 64 ) Có các thơng số: Chọn FFRHELH0,75KE Cơng suất 9.4 kW Nhóm 8 Chọn EMC Tác dụng Lọc nhiễu điện từ hạn chế tác hại của sóng hài tới các thiết bị Tiêu chí chọn Theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần Page 10 Kỹ thuật điều khiển động cơ ( bientancatalog trang 58) Có các thơng số: Chọn FFRMSH0408ARF1 Cơng suất 17W Chọn điện trở hãm Tác dụng dùng điện trở hãm để dừng và hãm động cơ nhanh ở tốc độ cao Tiêu chí chọn chọn theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần (biêntancatalog trang 67) Có các thơng số: Mã FRABR H0.75K Điện trở 700 ơm IV.Chọn thiết bị cho mạch động lực 1.Chọn MCCB Nhóm 8 Tác dụng Page 11 Kỹ thuật điều khiển động cơ Đây là thiết bị đóng ngắt bằng tay, có khả năng đóng ngắt tự động khi hệ thống có dòng điện q tải vượt q giới hạn định mức giúp bảo vệ biến tần Tiêu chí chọn MCCB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn Có dòng định mức lớn hơn hoặc bằng dòng định mức của biến tần ( 2.6A) Theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần ( nếu có) Vậy nhóm chọn theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần MCCB NF32SV của hãng Mitsubishi ( catalog MCCB trang 20) Dòng điện cắt : 5A Dòng điện MAX: 5kA Loại : 3 cực Điện áp: 380V 2.Chọn máy biến áp cách ly Nhóm 8 Tác dụng Cách biệt và độc lập nhau về điện Chống nhiễu khi lưới điện dao động Page 12 Kỹ thuật điều khiển động cơ Ta chọn máy biến áp cách ly loại ST1000VABACL của VStanda., JSC. ( trang 11) Điện áp vào : 1pha 220V, điện áp ra : 220V Cơng suất :1 kVA 3.Chọn Contactor Tác dụng Contactor là khí điện dùng để đóng ngắt các tiếp điểm, tạo liên lạc trong mạch điên Tiêu chí chọn: Chọn contactor loại dùng cho tải AC1 Theo dòng định mức lớn hơn hoặc bằng dòng của biến tần Theo khuyến cáo nhà sx biến tần.( nếu có ) Chọn contactor loại: SN10 của Mitsubishi do nhà sản xuất biến tần khuyến cáo ( catalo contactor trang 11) Có các thơng số như sau: Dòng điện : 11A Điện áp cuộn hút :200 220V Số tiếp điểm phụ cho sẵn : 1 NO Số cực : 3 Nhóm 8 Page 13 Kỹ thuật điều khiển động cơ 3.Chọn relay trung gian Nhóm 8 Tác dụng Sử dụng role trung gian để đóng mở các tiếp điểm trên mạch. Chọn relay của hãng Rockwell Loại : 700K22ZKA Điện áp : 240VAC Dòng điện : 2A Điện áp cuộn hút :240VAC 50/60hz Số cực : 4 cực , 2NO+2NC Page 14 Kỹ thuật điều khiển động cơ ( catalog relay control trang 1&2) Chọn Limit switch. Tác dụng Giới hạn hành trình các cấp tốc độ Chọn limit switch của hãng OMRON, số hiệu:D4B4111N Số lượng: 4 cái Khối lượng: 960g Đầu tác động: cần bánh xe Nhóm 8 Page 15 Kỹ thuật điều khiển động cơ Có các thơng số: Tốc độ hoạt động: 1mm/s đến 0.5m/s Tần số hoạt động: với điện là 30 tác động/phút Dòng định mức 20A Dòng ngắn mạch 100 A (catalo trang 105) 5.Cáp động lực Nhóm 8 Tiêu chí chọn: Chịu được q tải động cơ Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép phải lớn hơn 700C Theo khuyến cáo nhà sx biến tần chọn cáp PVC có tiết diện 2,5mm2 cho mạch động lực và cáp vào động cơ Chọn cáp CADIVI Cáp 3 lõi, ruột đồng, cách điện và vỏ bằng nhựa PVC, cấp điện áp 0,6/1kV.Tần số 50Hz.Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép đối với cáp là 700C.(catalog cáp trang 10) Page 16 Kỹ thuật điều khiển động cơ V. Chọn thiết bị chính cho mạch điều khiển 1. Ch ọn MCB cho mạch điều khiển . Nhóm 8 Tiêu chí : Bảo vệ được cho các phần tử của mạch điều khiển được an tồn khi có sự cố xảy ra như q dòng thì MCB sẽ tác động bảo vệ Nhóm tính tốn sơ bộ dòng điện của các thiết bị trong mạch điều khiển thì dòng điện tổng gần bằng 1A. Chọn MCB hãng Mitsubishi BHD6 (catalog trang 5) 2 poles Điện áp: 230 AC Dòng điện 1.6A Dòng điện cắt 6 kA Page 17 Kỹ thuật điều khiển động cơ Chọn cáp điều khiển: Kết nối các thiết bị điện trên mạch điều khiển Chọn loại cáp có mã1060101 1 lõivớiđường kính 1mm2của hãng Cadivi.(catalog trang 2) 2.Chọn cảm biến hồng ngoại Nhóm 8 Tiêu chí chọn: Chọn cảm biến hồng ngoại có thể nhận biết được người ra vào để điều khiển cửa khơng đóng hoặc mở ra khi cửa đang đóng khi vẫn còn có người ra vào Page 18 Kỹ thuật điều khiển động cơ Chọn loại F3E16T6 của Omron Có các thơng số: Khoảng cách có phát hiện 05m Thời gian đáp ứng: max 110ms Nguồn sáng: LED hồng ngoại Nguồn cấp : 1030VDC 3.Chọn nguồn riêng cho cảm biến chọn loạiS8JCZ01524CD của OmRon Nguồn cấp 200~240VAC (185~264VAC),50/60Hz Nhóm 8 Page 19 Kỹ thuật điều khiển động cơ Điện áp ngỏ ra: 24VDC ±10% Dòng ra : 0.7 A Vỏ sắt gắn DIN rail Bảo vệ q dòng, q áp Có catalogue kèm theo_trang 1. 4.Chọn nút ấn Ta chọn nút nhấnYW1LAF2E11QM3 của IDEC Điện áp max. 250V , sử dụng loại 1NO1NC. NO cho tiếp điểm thường mở, NC cho tiếp điểm thường đóng. (catalog trang 6) Nhóm 8 Page 20 Kỹ thuật điều khiển động cơ 5.Đèn báo : Đèn báo nguồn, chạy thuận ,chạy nghịch, báo lỗi. Chọn loại YW1P1M45 của hãng IDEC Sử dụng đèn led điện áp định mức: 230/240 AC/DC Điện áp 220v AC ( catalog trang 3 ) VI. Cài đặt các thơng số cho biến tần và động cơ Cài đặt thơng số cho động Nhóm 8 Tham số Mô tả Pr.80 công suất motor Số cực motor Pr.81 Pham vị cài Cài đặt đặt 0.115kW 0.75kW 2,4,6,8 Page 21 4 cực Kỹ thuật điều khiển động cơ Pr.82 Pr.83 Pr.84 Các thông số cơ bản Pr.0 Pr.1 Pr.2 Pr.6 Pr.7 Pr.8 Pr.9 Pr.13 Pr.30 Pr.57 Pr.78 Nhóm 8 dòng motor điện áp motor tần số motor Tăng momen tần số max xuất ra tần số min xuất ra Tốc độ đặt thấp nhất thời gian tăng tốc thời gian giảm tốc dòng điện bảo vệ quá nhiệt của motor Tần số bắt đầu Chọn chức năng hãm tái sinh Thời gian khởi động sau khi bị mất điện chế độ chạy thuận, chạy nghịch 0500A 01000v 1.91A 400V 10120Hz 50Hz 030% 6% 0120Hz 50Hz 0120Hz 0400Hz 10Hz 0 3600/360s 0 3600/360s 0500A 1s 060Hz 50Hz 0,1,2 Thông qua điện trở hãm 0.15s 9999 9999 Không khởi động lại 0,1,2 Bật chạy thuận,nghịch Page 22 2s 1.91 A Kỹ thuật điều khiển động cơ Chức năng Pr.150 bảo vệ đầu vào, Pr.151 Pr.251 Pr.261 Pr.872 Pr.192 Phát hiện quá dòng động cơ định mức Thời gian cho phép quá dòng 150% Bảo vệ đầu ra khi mất pha Lựa chọn khi mất điện Bảo vệ đầu vào khi mất pha Chức năng báo sự cố 0200% 150% 010s 2s 0,1 Có bảo vệ 0,1,2 Khi mất điện sẽ tắt biến tần Có bảo vệ Báo động khi q tải 0,1 0/1/3/4/7/8 … VII. Thuyết minh mach đơng l ̣ ̣ ực mach điêu khiên ̣ ̀ ̉ Có file cad kèm theo Ngun lý hoạt động: Ban đầu chưa có cấp điện, hay biến tần bị lỗi thì tất cả các đèn đều tắt Bắt đầu ta thì ta ấn ON điện cấp nguốn cho cuộn hút Contactor KM thì khi đó đóng tiếp điểm trên mạch động lực, cấp nguồn vào biến tần. Đồng thời đóng 1 tiếp điểm thường mở trên mạch điều khiển đóng để giữ dòng điện và bật sáng đèn Đ1 Giả sử cửa ban đầu đang đóng. Để thực hiện q trình mở cửa ta ấn nút nhất M: Nhóm 8 Page 23 Kỹ thuật điều khiển động cơ Điện sẽ được cấp cho cuộn hút RL2 đèn Đ3 sáng. Tiếp điểm thường mở sẽ đóng để giữ nguồn điện kết hợp bên mạch động lực thì tiếp điểm RL2 bên đó cũng đóng cấp điện vào biến tần ngõ vào STR(chạy ngược). Lúc này biến tần hoạt động cấp điện cho động cơ chạy với tốc 1 50 hz ( mở nhanh) do mình cài đặt. Động cơ chạy thuận cửa bắt đầu mở và khi đến cơng tắc Limit Switch SM1 thì điện cấp cho cuộn hút RL3 đóng tiếp điểm RL3 trên biến tần tức là chân RLmà ta đã chọn tốc độ số 2 với tần số 10Hz. Cửa vẫn tiếp tục được mở và khi đến SM2 cuộn hút KM2 được cấp điện, khi đó tiếp điểm thường đóng của KM2 được mở ra thì ngắt dòng điện vào RL2, đèn D3 tắt và q trình mở kết thúc Thực hiện q trình đóng cửa: Ta ấn nút nhấn Đ cấp nguồn cho cuộn hút RL1. Tiếp điểm thường mở sẽ đóng đèn đóng,đèn Đ2 sáng và để giữ nguồn điện kết hợp bên mạch động lực thì tiếp điểm RL1 bên đó cũng đóng cấp điện vào biến tần ngõ vào STF (chạy thuận). Lúc này biến tần hoạt động cấp điện cho động cơ chạy với tốc độ 1 50 hz ( đóng nhanh) đo mình cài đặt. Động cơ chạy ngược cửa bắt đầu đóng và khi đến cơng tắc Limit Switch SD1 thì điện cấp cho cuộn hút RL3, đóng tiếp điểm RL3 trên biến tần hay chính là ta đã chọn tốc độ số 2 10Hz. Cửa vẫn tiếp tục được mở và khi đến SD2 cuộn hút KD2 được cấp điện, khi đó tiếp điểm thường đóng của KD2 được mở ra thì ngắt dòng điện vào RL1, đèn Đ2 tắt và q trình đóng kết thúc Khi có người vào mà cửa đang đóng thì cảm biến hồng ngoại phát hiện khi đó cảm biến sẽ điều khiển Role đóng lại cấp nguồn cho cuộn hút HN. Ngay lập tức q trình đóng sẽ bị cắt nguồn điện và dừng lại đồng thời q trình mở được cấp điện và bắt đầu mở cửa ra bởi các tiếp điểm thường đóng và mở ký hiệu trên mạch điều khiển Nhóm 8 Page 24 Kỹ thuật điều khiển động cơ + Khi xay ra lôi ̉ ̃ ở đâu ra ,tiêp điêm CB ̀ ́ ̉ ở biến tần mở => ngăt ́ biên tân ra khoi nguôn, CA đong lai đen Đ4 sang bao lôi ́ ̀ ̉ ̀ ́ ̣ ̀ ́ ́ ̃ + Nếu xảy ra sự cố ngắn mạch hay quá tải lúc đó MCB ngắt mạch điều khiển ra khỏi lưới, MCCB ngắt động cơ, biến tần ra khỏi lưới Nhóm 8 Page 25 ... và thiết bị truyền động của cửa thang máy, cần cẩu… Tiêu chí lựa chọn Phù hợp với động cơ có cơng suất 1 HP Chun dùng cho việc mở cửa Điện áp 380V, tần số 50Hz Có điều khiển Vector Nhóm 8 Page 7 Kỹ thuật điều khiển động cơ... Limit switch SD1 có tác dụng giảm tốc độ ở cuối hành trình đóng cửa Các Limit switch SM2 và SD2 có tác dụng để dừng êm động cơ. Nhóm 8 Page 3 Kỹ thuật điều khiển động cơ III. Chọn thiết bị chính 1.Chọn động cơ mở cửa Theo u cầu của bài ta chọn động cơ có các thơng số:... Chọn cảm biến hồng ngoại có thể nhận biết được người ra vào để điều khiển cửa khơng đóng hoặc mở ra khi cửa đang đóng khi vẫn còn có người ra vào Page 18 Kỹ thuật điều khiển động cơ Chọn loại F3E16T6 của Omron Có các thơng số: