Đồ án môn học Kỹ thuật điều khiển động cơ: Điều khiển đóng mở cửa thang máy
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.71 MB, 25 trang )
Kỹ thuật điều khiển động cơ
TRƯỜNG 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: 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 không 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 Hoài Nam
Ngô Đức Thiệu
I.Phân tích yêu 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 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 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.
1.
II.Giải pháp sơ bộ:
Đặc tính phụ tải.
Do yêu cầu của đề tài là điều khiển cửa đóng mở nhẹ nhàng,
không 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 yêu cầu của bài ta chọn động cơ có các thông số:
Điện áp 3 pha 400/50Hz
Công suất 1HP
Tiêu chí lựa chọn: động cơ kéo tải nhẹ, kích thước nhỏ gọn phù
hợp cho không 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
Thông 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 công 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 thông số như:
Tỷ số truyền: 40.17.
Công 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 công suất từ 0,17,5 (kw)
Với thiết kế nhỏ gọn an toàn 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 công 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
không 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 công 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 công suất từ 0,1 – 15 (kw)
Là dòng biến tần có công 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 công suất 1 HP.
Chuyên 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 chuyên dùng cho việc đóng mở
cửa (catalo trang 37 manual )
Các thông số kĩ thuật cơ bản:
Điện áp 380 480 V.
Tần số 50/60Hz.
Công 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 công 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)
Thông 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 nhô 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 thông số:
Chọn FFRHELH0,75KE.
Công 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 thông số:
Chọn FFRMSH0408ARF1
Công 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 thông số:
Mã FRABR
H0.75K
Điện trở 700 ôm
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 quá tải vượt quá 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
Công 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 thông 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)
4.
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 thông 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 quá 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 toàn khi có sự cố xảy ra như quá dòng thì MCB sẽ tác
động bảo vệ.
Nhóm tính toán 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 không 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 thông 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 quá dòng, quá 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 thông số cho biến tần và động cơ.
Cài đặt
thông số
cho động
cơ
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
0
0400Hz
10Hz
0
3600/360s
0
3600/360s
0500A
1s
060Hz
50Hz
0,1,2
1
Thông qua
điện trở hãm
0
0.15s
9999
9999
Không khởi
động lại.
0,1,2
0
Bật chạy
thuận,nghịch
.
Page 22
2s
1.91 A
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Chức năng Pr.150
bảo vệ
đầu vào,
ra.
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
1
Có bảo vệ.
0,1,2
0
Khi mất
điện sẽ tắt
biến tần.
Có bảo vệ
3
Báo động
khi quá tải.
0,1
0/1/3/4/7/8
…
VII. Thuyết minh mach đông l
̣
̣
ực mach điêu khiên.
̣
̀
̉
Có file cad 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:
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 công 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 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
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 công 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 quá 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 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.
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
