Một cầu thang được mở cửa ra và đóng vào bằng động cơ 250w, hãy sử dụng biến tần và limit switch để điều khiển cửa mở và đóng lại nhẹ nhàng, nhanh và không va đập vào thành cửa sử dụng biến tần hãng ABB

Kỹ thuật điều khiển động cơ

TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỂN THÔNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
Đề Tài : Một cầu thang được mở cửa ra và đóng vào bằng động cơ
250W, hãy sử dụng biến tần và limit switch để điều khiển cửa mở và
đóng lại nhẹ nhàng, nhanh và không va đập vào thành cửa. Sử dụng biến
tần hãng ABB.

Giáo Viên Hướng Dẫn : TS. Lê Quang Đức.
Sinh Viên Thực Hiện:
Nhóm 50:
Đặng Anh Tuấn
Nguyễn Từ Thanh Tuấn

Nhóm 50

0951060062
0951060064

Page 1


Kỹ thuật điều khiển động cơ


Phân tích yêu cầu của khách hàng:

o Dùng động cơ 3 pha điều khiển đóng mở cánh cửa
o Dùng biến tần và limit switch để đóng mở cửa nhẹ nhàng
 Chọn động cơ, biến tần ABB
Tập trung vấn đề chủ yếu là điều khiển:

1. Điều khiển đóng là nếu khi ban đầu đóng cửa thì cần tốc độ nhanh khi
gần hết quá trình thì chậm lại và dừng ở cuối quá trình tránh va đập
2. Yêu cầu mở cửa ngược lại thì cũng vậy
3. Yêu cầu thêm 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

 Giải pháp sơ bộ:

Nhóm 50

Page 2


Kỹ thuật điều khiển động cơ

II. Chọn Động cơ:
Theo yêu cầu của bài ta chọn động cơ có công suất 250W, điện áp 380V.
Tiêu chí vì đối tượng kéo tải nhẹ ta chọn loại nhỏ nhất đáp ứng thông số
sau
o Điện áp 3 pha 380/50Hz
o Công suất 250W

Thông số của động cơ:
Động cơ: 3 pha – 4 cực
Điện áp: 380V, tần số 50Hz

Tốc độ động cơ: 1350r/min.
Dòng điện: 0,72A
Hệ số công suất: cosφ=0,82

Nhóm 50

Page 3


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Đặc tính cơ chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại.

Chọn hộp số:
Vì chế độ làm việc của động cơ là chế độ làm việc nhẹ và tốc độ của
động cơ là 1350 r/m mà ta có thể chọn được hộp số.
Ta chọn hộp số loại ZQ-250 của VNID.,SJC.

Nhóm 50

Page 4


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Chọn Biến Tần: : chọn biến tần dựa vào các thông số của động cơ.
Với công suất định mức: 250W. Cấp điện: 3pha 380V đến 480V.
Từ đó ta chọn biến tần: ACS 310-03X- 01A3-4

 Các thông số kĩ thuật cơ bản:

Điện áp 380 - 480 V.
Tần số 50Hz.
Công suất định mức 0,37 kW.
Dòng điện vào lớn nhất: 2.4A
Dòng điện định mức 1,3 A
Dòng điện ra lớn nhất: 2.1A
Nhóm 50

Page 5


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Chọn Input Choke & Output Choke: chọn theo catalog của biến tần
Ta chọn Input choke loại CHK-01

Thông số kỹ thuật:
Điện áp 380 - 480 V.
Dòng điện: 1,3A

Nhóm 50

Page 6


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Output choke: ta chọn loại ACS-CHK-B3

Chọn MCCB
 Chọn MCCB: chọn loại có thể bảo vệ được cho cho mạch động lực

được an toàn khi có sự cố xảy ra.
Nhóm 50

Page 7


Kỹ thuật điều khiển động cơ

 Dựa vào catalog của biến tần ta chọn MCCB có dòng điện cắt là 10A

 Chọn MCCB S803S-B10

Các thông số kĩ thuật của MCCB:
Dòng điện cắt : 10A.
Nhóm 50

Page 8


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Dòng điện MAX: 50kA
Tần số 50/60Hz
Loại : 3 cực
Điện áp: 400V


Chọn contactor: thuộc hãng ABB.
Tiêu chí chọn theo dòng định mức của biến tần: 1,3A.
Chọn contactor loại A-9-30-10

 Các thông số kĩ thuật của contactor:
 Thuộc loại A9-30-10, có 3 poles.
 Dòng điện tiếp điểm chính: 9A
 Với điện áp: 380-400V,công suất 0.25kW, dòng điện 0.88A

 Chọn MCB cho mạch điều khiển:
Nhóm 50

Page 9


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Tiêu chí bảo vệ được cho các phần tử của mạch được an toàn khi
có sự cố xảy ra như quá dòng, quá áp thì MCB sẽ tác động bảo vệ
 Chọn MCB hãng ABB, loại S252S-C4

Điện áp: 230/400V AC
Dòng điện 4A
Dòng điện cắt 6 kA

 Chọn role trung gian: sử dụng role trung gian để đóng mở các
tiếp điểm trên mạch.
Ta chọn loại MY2N AC220/240 của hãng omron
Với dòng điện 3A. Điện áp 220/240 VAC. Sử dụng loại 4PDT.

Nhóm 50

Page 10


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Chọn máy biến áp cách ly: ta chọn máy biến áp cách ly loại ST1000VA-BACL của V-Standa., JSC.

Điện áp vào : 1pha 220V, điện áp ra : 220V
Công suất :1 kVA

Chọn bộ nguồn AC- DC:
Yêu cầu: chọn bộ nguồn cho cảm biến hồng ngoại ở điện áp 24VDC
nên ta chọn loại S8JX G01524 hãng OMRON
Thông số: Điện áp ra 5A , dòng điện 3A , Công suất 15W

Nhóm 50

Page 11


Kỹ thuật điều khiển động cơ

CHỌN LIMIT SWITCH:
Chọn limit switch của hãng OMRON, số hiệu:
653-D4B-3111N.
 Số lượng: 4 cái
 Khối lượng: 960g
 Đầu tác động: cần bánh xe

Chọn cảm biến hồng ngoại
Yêu cầu: chọn cảm biến hồng ngoại có thể nhận biết được người ra vào
để điều khiển cửa không đóng hoặc mở ra khi cửa đang đóng khi vẫn
còn có người ra vào.
Lựa chọn: cảm biến hồng ngoại của hãng Pepperl+Fuchs như sau.
Loại cảm biến: RMS
Tốc độ phát hiện: 0.1m/s
Góc thiết lập: 00….400
Chế độ hoạt động: rađa cảm biến chuyển động.
Phạm vi cảm biến: 2000 x 4500 mm
Gắn ở độ cao : 2200mm và góc nghiêng 30 độ.
Tần số hoạt động: 24,05….24,25 GHz
Điện áp: 12…36 V DC, 12…28 V AC
Công suất tiêu thụ: ≤ 1W
Nhiệt độ môi trường: -20C…60C
Gắn độ cao tối đa: 4000mm
Nhóm 50

Page 12


Kỹ thuật điều khiển động cơ

 Chọn cable, đèn báo, nút nhấn


Cáp: Chọn cáp theo tiêu chí với dẫn điện tốt, dây cáp đảm bảo an toàn

Dựa vào catalog của biến tần

Nhóm 50

Page 13


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Chọn cáp 3 lõi cho mạch động lực có tiết diện: 2,5mm2, cáp vào động cơ
1,5mm2
Chọn cáp 2 lõi cho mạch điều khiển có tiết diện: 0,5mm2

Nhóm 50

Page 14


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Nút nhấn: ta chọn nút nhấn YW1L-V4E11Q0R của IDEC
Điện áp max. 250V , sử dụng loại 1NO-1NC
NO cho tiếp điểm thường mở, NC cho tiếp điểm thường đóng.

 Đèn báo: đèn báo nguồn, chạy thuận ,chạy nghịch, báo lỗi.
Chọn loại YW1P-1EQM3 của hãng IDEC.
Sử dụng đèn led điện áp định mức: 230/240 AC/DC

Nhóm 50

Page 15

Kỹ thuật điều khiển động cơ

II. Đấu nối biến tần, cài đặt, mạch động lực – mạch điều khiển
 Nhiệm vụ, yêu cầu và các bộ phận trong mạch động lực:
 Nguồn điện áp vào 3 pha: 380VAC/ 50Hz.
 CB: Là thiết bị dùng để bảo vệ các thiết bị trong mạch động lực,
ngắt nguồn điện khi có sự cố ngắn mạch, quá tải. Phải ngắt được
trị số dòng điện ngắn mạch lớn, CB phải có thời gian cắt bé.
 Các contacter dùng để cấp nguồn cho hệ thống hoạt động.
 Biến tần và động cơ được nối đất để chống dòng dò.

 Nhiệm vụ, yêu cầu và các bộ phận trong mạch điều khiển:
Mạch điều khiển được dùng để điều khiển việc cấp nguồn, cấp tín
hiệu điều khiển các chế độ chuyển động của động cơ. Báo các chế độ
hoạt động của động cơ thông qua các đèn báo.
 Mạch điều khiển bao gồm:
- Nút nhấn on, off để đóng mở nguồn.
- Các nút nhấn điều khiển chạy thuận,chạy nghịch.
- Cầu chì để bảo vệ mạch ngắn mạch cho mạch điều
khiển.
- Các đèn báo chạy thuận, chạy nghịch, báo nguồn, báo
lỗi.
- Tiếp điểm của các cơ cấu relay.
- Các cuộn hút và các tiếp điểm của contacter.

Nhóm 50

Page 16

Kỹ thuật điều khiển động cơ

1.Đấu nối biến tần: File autocad kèm theo
2. Cài đặt biến tần
Yêu cầu:
- Cài đặt cho biến tần các thông số của động cơ, lưới điện
- Cài đặt các chế độ bảo vệ, điều chỉnh tốc độ, chế độ vận hành
Thông số
1802
1801
2202
2203
9905
9906
9907
9908
9909

1401

9902

1201
1202
1003

1301
1302

Nhóm 50

Cài Đặt Các Thông Số Cơ Bản
Mô tả
Khoảng cài đặt
Tần số tối đa
0 to 16000 HZ
Tần số tối thiểu
0 to 16000HZ
Thời gian tăng tốc
0 to 1800s
Thời gian giảm tốc
0 to 1800s
Cài Đặt Cho Động Cơ
Điện áp định mức
200 to 690 V
Dòng điện định mức
0 to 4.2 A
Tần số cơ bản
10 to 500 HZ
Tốc độ định mức động cơ
50…30000 rpm
Công suất định mức động
0,05 to 0.75KW
cơ
Cài đặt relay output
Relay output

0,1,2 …. 52

Cài đặt ANALOG INPUTS
MINIMUM AI1
0….10V
MAXIMUM AI1
0…10V

380 V
1.2 A
50 HZ
1350 rpm
0.25 KW

4 ( tác động khi đầu ra
lỗi )

Cài đặt phƣơng pháp điều khiển
Điều khiển
-3,-2..0..1,2,..,31
Cài đặt tốc độ
Kích hoạt tốc độ đặt
0….13
Tốc độ đặt
0….50Hz
Cho phép động cơ đảo
1,2,3
chiều

Cài đặt
50HZ
0 HZ

5s
5s

3 (điều khiển tốc
độ)
3 (DI3)
10 Hz
3= REQUEST
(Cho phép động cơ
đảo chiều)
0V
10V
Page 17


Kỹ thuật điều khiển động cơ

III. Thuyết minh

-

ề

Có file kèm theo

Nguyên 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 quá trình mở cửa ta
ấn nút nhất M:
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 DI1(chạy thuận). Lúc này biến tần hoạt động cấp điện
cho động cơ chạy với tốc độ 1 50 hz ( mở nhanh) do mình cài
đặt. Động cơ chạy thuận cửa bắt đầu mở và khi đến công tắc
Limit Switch SM1 thì điện cấp cho cuộn hút RL3 đóng tiếp
điểm RL3 trên biến tần tức là chân DI3 hay chính là 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 quá trình mở kết thúc
 Thực hiện quá 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
Nhóm 50

Page 18


Kỹ thuật điều khiển động cơ

điện kết hợp bên mạch động lực thì tiếp điểm RL1 bên đó
cũng đóng cấp điện vào biến tần ngõ vào DI2(chạy ngược).
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 công tắc Limit Swit 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 quá trình đóng kết thúc
 Khi có người vào mà cửa đang đóng thì cảm biến hồng ngoại phát
hiện khi đó sẽ đóng tiếp điểm thường mở RD/3 GN/4 cấp nguồn
cho cuộn hút HN. Ngay lập tức quá trình đóng sẽ bị cắt nguồn
điện và dừng lại đồng thời quá 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
+ Khi xảy ra lỗi ở đầu ra ,tiếp điểm ROCOM-RONC ở biến tần

mở = ngắt biến tần ra khỏi nguồn, ROCOM-RONO đóng lại đèn Đ4
sáng báo lỗi.
+ 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 50

Page 19