NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ROBOT KIỂM TRA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ROBOT KIỂM TRA
ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN


MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Robot thiết kế có khả năng vận hành, giám sát và kiểm tra các thông số kỹ thuật trên
đường dây tải điện 500kV.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Nội dung 1: Tìm hiểu yêu cầu đường dây tải điện.
Nội dung 2: Thiết kế cơ khí cho robot kiểm tra đường dây tải điện cao thế.
Nội dung 3: Thiết kế nguồn cảm ứng.
Nội dung 4: Máy tính nhúng và ngôn ngữ lập trình Python.
Nội dung 5: Thiết kế màn chắn từ Faraday và thiết kế phần điện cho robot.
Nội dung 6: Đánh giá kết quả và ứng dụng thực tiễn.


TỔNG QUAN VỀ YÊU CẦU ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN


Lịch sử phát triển


TỔNG QUAN VỀ YÊU CẦU ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN


Yêu cầu kỹ thuật

 Kích thước

Điện áp

110 kV

220 kV

Đường

24

27

500kV
25

kính
dây
Ф(mm)

 Độ bền cơ học
 Khoảng cách an toàn
Điện áp

Đến

110kV

220kV

15m

18m

35kV
Khoảng
cách

14m


TỔNG QUAN VỀ YÊU CẦU ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN


Yêu cầu kỹ thuật
 Khoảng cách an toàn phóng điện
Điện áp
Khoảng

22kV
4,0 m

35kV
4,0 m

cách an
toàn điện

 Hành lang bảo vệ an toàn điện

110kV
6,0 m

220kV
6,0 m

500kV
8,0 m


TỔNG QUAN VỀ YÊU CẦU ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN


Khả năng hiện nay của Công ty truyền tải
 Về năng lực
 Về trang thiết bị



Những yêu cầu đặt ra
 Kiểm tra bề mặt
 Kiểm tra nhiệt độ

Cảm biến đo nhiệt độ
PT1000

Cảm biến đo nhiệt độ
SM

THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO ROBOT KIỂM TRA ĐƯỜNG DÂY TẢI
ĐIỆN CAO THẾ


Yêu cầu kỹ thuật khi thiết kế robot
 Khối lượng robot
 Chịu

được tác động của môi trường

 Chịu

được điện trường lớn

Hoạt động ổn định


Phương án thiết kế cơ khí
 Robot

chạy trên hai dây trên của một pha

 Robot

chạy trên một dây trên của một pha


THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO ROBOT KIỂM TRA ĐƯỜNG DÂY TẢI
ĐIỆN CAO THẾ



Thiết kế robot chạy trên một dây
Khung robot

Hình 1 Vật liệu làm khung robot

Giá đỡ ổ bi và trục

Hình 2 Giá đỡ ổ bi và trục


THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO ROBOT KIỂM TRA ĐƯỜNG DÂY TẢI
ĐIỆN CAO THẾ


Thiết kế robot chạy trên một dây
Bánh xe

Hình 3 Kích thướt bánh xe

Hình 4 Hình ảnh thực tế


THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO ROBOT KIỂM TRA ĐƯỜNG DÂY TẢI
ĐIỆN CAO THẾ


Thiết kế robot chạy trên một dây
Giá đỡ

Hình 5 Kích thướt giá đỡ

Động cơ truyền động cho robot

Hình 6 Động cơ giảm tốc 775


THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO ROBOT KIỂM TRA ĐƯỜNG DÂY TẢI
ĐIỆN CAO THẾ


Thiết kế robot chạy trên một dây
Mạch từ cung cấp nguồn cho robot

Hình 7 Lá thép và gông cố định


THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO ROBOT KIỂM TRA ĐƯỜNG DÂY TẢI
ĐIỆN CAO THẾ


Thiết kế robot chạy trên một dây
Mạch từ cung cấp nguồn cho robot

Hình 8 Mạch từ thực tế

Cơ cấu đóng mở mạch từ

Hình 9 Cơ cấu chuyển động

THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO ROBOT KIỂM TRA ĐƯỜNG DÂY TẢI
ĐIỆN CAO THẾ


Thiết kế robot chạy trên một dây
Mạch từ dùng lõi sắt ferrite

Hình 10 Lõi ferrite

Gia công mạch từ

Hình 11 Cơ cấu mạch từ


THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO ROBOT KIỂM TRA ĐƯỜNG DÂY TẢI
ĐIỆN CAO THẾ
 Thiết kế robot chạy trên một dây
Cơ cấu đóng mở mạch từ hoàn chỉnh
Nguyên lý hoạt động
Kết luận

Hình 12 Mạch từ thực tế


THIẾT KẾ NGUỒN CẢM ỨNG


Nhằm giải quyết vấn đề

 Pin, ắc quy có nguồn hữu hạn
 Cung cấp đủ năng lượng cho robot

Hình 1 Mô tả cuộn cảm ứng


THIẾT KẾ NGUỒN CẢM ỨNG
 Thiết kế bộ nguồn
 Dòng bơm lên đường dây là 629A
 Dòng điện qua động cơ là 3,53A
 Điện áp trên một cuộn cảm ứng là 7,56V

Hình 2 Số liệu thực nghiệm khi robot chạy


THIẾT KẾ NGUỒN CẢM ỨNG


Nguồn cho động cơ qua khung định vị

Hình 3 Sơ đồ nguyên lý

Hình 4 Hình ảnh thực tế dùng 10 tụ


THIẾT KẾ NGUỒN CẢM ỨNG


Nguồn cấp cho các động cơ

Hình 5 Sơ đồ nguyên lý


THIẾT KẾ NGUỒN CẢM ỨNG


Nguồn cho máy tính nhúng

Hình 6 Sơ đồ nguyên lý


MÁY TÍNH NHÚNG VÀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON
 Máy tính nhúng
 Giới thiệu chung

Hình 1 Raspberry Pi 3 model B+


MÁY TÍNH NHÚNG VÀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON
 Ngôn ngữ lập trình Python
 Giới thiệu chung

 Thư viện OpenCV

Hình 2 Ứng dụng OpenCV trong sử lý ảnh


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO ROBOT
 Mạch động lực

Hình 1 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực

Hình 2 Mạch động lực thực tế


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO ROBOT
 Mạch động lực

Hình 3 Mạch in mạch động lực


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO ROBOT
 Mạch điều khiển

Hình 4 Mạch in mạch điều khiển


THIẾT KẾ MÀN CHẮN TỪ FARADAY


Màn chắn từ Faraday

Hình 1 Thay đổi từ trường qua màn chắn

Hình 2 Từ trường trong màn Faraday