ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ THANG MÁY

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY GVHD:TS.LÊ QUANG ĐỨC BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG  ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT ĐỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ THANG MÁY GVHD: TS LÊ QUANG ĐỨC SVTH: NGUYỄN ANH TÙNG NGUYỄN ĐĂNG QUÝ NGUYỄN VĂN THẮNG THANG MÁY CHO TÒA NHÀ TẦNG, TẢI NÂNG HẠ - Thông số: thang máy nặng M = tấn, tốc độ nâng hạ V=1.3 m/s - Chọn động kéo, hộp số, thiết bị điện điều khiển NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN:1Page ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY GVHD:TS.LÊ QUANG ĐỨC - Điều khiển thang máy lên xuống nút ấn: ấn nút CL để lên, ấn nút CX để xuống Ấn nút Stop để dừng Nút Emergency để dừng máy khẩn cấp - Có bảo vệ hành trình hai đầu khơng cho phép thang máy chạy vượt giới hạn cho phép - Bảo vệ trọng lượng limit switch đặt gầm buồng thang: Nếu tải trọng nặng limit switch đặt gầm đóng, khơng cho thang máy chạy đóng cịi báo động - Kết hợp điều khiển q trình thắng khí nâng hạ GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI -Thang máy thiết bị vận tải dùng để chở hàng người vv… theo phương thẳng đứng Những loại thang máy đại có cấu khí phức tạp,hệ thống truyền động, hệ thống khống chế phức tạp nhằm đảm bảo suất, vận hành tin cậy, an toàn Tất thiết bị điện lắp đặt buồng thang buồng máy -Ta giả sử thang máy chở người, ngơi nhà tầng cao 4m NHĨM SINH VIÊN THỰC HIỆN:1Page ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY GVHD:TS.LÊ QUANG ĐỨC Đồ thị đặc tính YÊU CẦU ĐẶT RA - Phụ tải thang máy tải năng, yêu cầu thang máy phải dừng tầng xác, di chuyển êm, khơng giật, đảm bảo an toàn cho hành khách - Động truyền thang máy làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại Thời gian mở máy ngắn, momen khởi động lớn để kéo thang máy lên - Khi có lệnh điều khiển thang máy tăng tốc từ từ lên tốc độ định mức phải khoảng thời gian ngắn phải dừng lại vị trí mong muốn cách nhẹ nhàng xác, trường hợp điện buồng thang không bị rớt xuống đáy hố thang mà phải giữ lại - Khi q tải phải có đèn cịi báo hiệu, thang máy phải ngưng hoạt động, sau số hành khách khỏi thang máy tình trạng q tải khơng cịn thang máy trở lại làm việc bình thường - Trong thang máy di chuyển điều khiển thang máy di chuyển theo chiều ngược lại HƯỚNG GIẢI QUYẾT:  Đầu tiên phải sử dụng biến tần chuyên dùng cho thang máy loại biến tần hỗ trợ luật điều khiển vector, ta đặt limit switch tầng để bảo vệ hành trình dừng thang máy  Để bảo vệ người thang • Tải moment khơng đổi,cần trường hợp điện nên moment khởi động lớn thời lắp đặt thêm thắng khí, gian ngắn bị điện thắng khí • u cầu biến tần điều khiển cấp điện Vector  Để điều khiển thang máy theo chiều ngược lại thang di chuyển ta sử dụng cấu khóa liên động  Khi q tải phải có tín hiệu đèn còi báo cho hành khách biết đồng thời ngắt khơng cho điều NHĨM SINH VIÊN THỰC HIỆN:1Page ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY GVHD:TS.LÊ QUANG ĐỨC khiển chạy lên xuống, khơng cịn tình trạng q tải cịi đèn tự tắt SƠ ĐỒ KHỐI MƠ PHỎNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHỌN MÁY SẢN XUẤT(Chọn động cơ) 1.Tính tốn chọn động cơ: Động có nhiệm vụ kéo máy sản xuất, thang máy nên động phải có đủ cơng suất để đảm bảo kéo thang máy NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN:1Page ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY GVHD:TS.LÊ QUANG ĐỨC A Đặc tính động làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại - Đặc tính - Đặc điểm chế độ thời gian làm việc (có tải) khơng đủ để làm nóng động đến nhiệt độ ổn định, thời gian nghỉ không đủ để làm nguội động đến nhiệt độ môi trường - Đặc trừng cho đồ thị phụ tải ngắn hạn lặp lại độ lớn phụ tải Pc thời gian đóng điện tương đối (td td%): TD = tlv/tck, TD% = (tlv/tck).100% Trong đó: tlv thời gian làm việc, tck thời gian chu kì (tck = tlv + tn) B Tính tốn - Trọng lượng thang máy:G=5000kg - Ta chọn khối lượng buồng thang máy:Gbt=2200kg - Ta chọn khối lượng chở khách:Gt=2800kg - Ta có α α ÷ hệ số cân bằng( =0,3 0,6) α ÷ - Đối với thang máy tải khách ta chọn( =0,35 0,4) ta chọn hệ số α =0,4 η - Ta chọn cấu có hiệu suất truyền: =85% NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN:1Page ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY GVHD:TS.LÊ QUANG ĐỨC - Tốc độ di chuyển lớn cho phép v=1,3m/s - Chọn gia tốc g=9,8m/s2 Vậy ta có khối lượng đối trọng là: α Gdt=Gbt+ Gt= 2200 + 0,4.2800= 3320kg • Tỉ số truyền động cơ: 2π Rt n 2π * 0,3 *1500 i= = = 36,249 v 78 Với: i tỉ số truyền Rt bán kính puly = 300 mm n tốc độ động = 1500 vòng/phút v vận tốc nâng tải = 78 m/p • Tính lực kéo đặt lên puli cáp kéo buồng thang tầng lần dừng F = (G + G0 – k1.∆G1 – Gđt).g (N) Trong đó: k1 số lần dừng buồng thang ∆G1 thay đổi khối lượng tải sau lần dừng g: gia tốc trọng trường Vì Gđt = G0 + α.G (Kg)  F = (Gđm(1 - α) – k1.∆G1).g Trong đó:Gđm tải trọng định mức (kg) α hệ số cân (trong khoảng từ 0,3-0,6 => chọn α = 0,4) hiệu suất cấu 85% Tại tầng thấp nhất: F = Gđm(1 - α).g Fnt = Gđm(1 - α).g = 2800(1 – 0,4).9,81 = 16480,8 (N) Fht = - Gđm(1 - α).g = - 2800(1 – 0,4).9,81 = - 16480,8 (N) • Moment theo lực kéo: Mnt = Fnt.R/(i.η) = 16480,8.0,3/(0,85.36,249) = 160,46 (N.m) Mht = Fht.R.η/I = -16480,8.0,3.0,85/36,249 = -115,9 (N.m) • Tính tổng thời gian hành trình nâng hạ buồng thang: Chọn chiều cao buồng thang (m) chiều cao tầng (m) Gia tốc cực đại: amax = 1,5 (m/s2) Thời gian chạy 20Hz: 0,2 (s) - Thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn định: 2,33 (s) - Thời gian tăng tốc: 0,87 (s) NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN:1Page ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY GVHD:TS.LÊ QUANG ĐỨC - Thời gian hãm: 0,4 (s)  tlv = 2,33 + 0,87 + 0,4 = 3,8 (s) • Tốc độ góc quy trục động cơ: wđc=(2.i.v)/D = (2.36,249.1,3)/0.6 =157,079 rad/s  nđc= (60.wđc)/2π = (60.157,079)/2π =1500 v/p • Công suất nâng tải: (G − Gdt ).v.g (5000 − 3320).1,3.9,8 = 0,85 η Pload= = 25,18KW • Vậy cơng suất động yêu cầu là: Pđc=Pload + 15%.Pload= 25,18 + 0,15.25,18 = 28,957KW • Ta có đối trọng 3320kg ta chọn động P > 28,957KW, tỉ số ≤ truyền i 36,249, tốc độ đầu hãng siemens ≥ NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN:1Page 41,38 (v/p).vậy ta chọn động 2.Chọn động  Yêu cầu: Công suất động cơ: P ≥ 28,957 KW Tỉ số truyền động cơ: i ≤ 36,249 Tốc độ đầu ra: ≥ 41,38 (v/p) Moment làm việc: ≥ 160,46 (N.m) Động có hộp số kèm theo Mơi trường làm việc: Trong nhà  Giải pháp: Từ yêu cầu ta chọn động sau:  Gồm có: Helical geared motor -Động liền hộp giảm tốc bánh xoắn Bevel geared motor -Động liền hộp giảm tốc bánh côn Worm geared motor -Động liền hộp giảm tốc trục vít Parallel shaft geared motors-Động liền hộp giảm tốc trục song song Ở nhóm chọn loại động liền hộp giảm tốc trục song song Động hãng:SIEMENS Mãsố :FZ.168B-LG200LB4E 3/5 Công suất : 30KW Điện áp : 400/690V (Δ/Υ) Tần số : 50 Hz Dòng điện định mức: 55A Tốc độ : 1475 rpm Tốc độ định mức: nout = 50 rpm Tỷ số truyền hộp số: ni = 29,64 Moment định mức đầu hộp số: 5757 N.m Số cực:4 Hệ số cơng suất : 0.85 Đường kính puly(mm) = 600 (tự chọn) Số cực: Pole Cb siemens.pdf  Chọn Contactor cho mạch điều khiển  Yêu cầu: Cuộn hút contactor có nhiệm vụ cấp điện cho thắng hoạt động Điện áp làm việc: 24VDC Dòng định mức: ≥ 1,5 IDC = 1,5.5,2 = 7,8 A  Giải pháp Chọn contactor có dịng cho phép làm việc lớn tiếp điểm 9A, điện áp cuộn hút 230V mã số: 3TF30 10-0A Catalog sicop_datasheet.pdf trang CHỌN CÁC THIẾT BỊ KÈM THEO 1.Chọn cable  Chọn cable cho mạch động lực Theo khuyến cáo biến tần ta chọn cable sau:  Nhóm xin chọn Cable lõi Dòng định mức: 103A Độ sụt áp: 1,5mV 20072210554989135.pdf trang 12  Chọn cable cho mạch điều khiển Theo khuyến cáo biến tần nhóm xin chọn cáp sau: Chọn cáp PVC có kích thước 1mm2 Dịng định mức 15A Độ sụt áp 38mV 20072210554989135.pdf trang 12 2.Limit switch  Yêu cầu Limit switch có nhiệm vụ ngăn khơng cho thang máy q hành trình dùng để bảo vệ tải cho thang máy  Giải pháp Ta chọn limit switch cho bảo vệ hành trình sau: 3SE2 100-0E Ta chọn limit switch cho bảo vệ tải sau: 3SE2 100-0B Limit switch 09-027_031 trang 9/29 3.Chọn đèn báo 4.Chọn nút nhấn 5.Chọn nguồn AC/DC cung cấp cho thắng khí Bộ nguồn AC/DC có nhiệm vụ cấp nguồn 24V cho thắng khí Ta chọn nguồn LPS205-M nằm LPS200-M Series hãng Emerson Có nguồn vào 220V, nguồn 24V/5,2A Catalog embpowershortform2013.pdf trang 14 datasheet.pdf trang 6.Chọn Relays  Yêu cầu Relay dùng để đóng ngắt tiếp điểm mạch động lực mạch điều khiển Điện áp cuộn hút: 220V  Giải pháp Chọn relays trung gian hãng siemens với mã số: 3RH11 22-1AP00 Điện áp cuộn hút : 230V 0900766b80cb644c.pdf trang 3/70 MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Mạch Các thiết bị mạch động lực: - MCCB: Cách ly,bảo vệ ngắn mạch - Biến tần: Thay đổi tốc độ động cơ,điều khiển hãm - Động cơ: Kéo buồng thang máy Các thiết bị mạch điều khiển: - CB bảo vệ ngắn mạch - Contactor đóng mở tiếp điểm bên mạch động lực mạch điều khiển - Contactor đóng điện cho thắng hoạt động - Relay trung gian đóng mở tiếp điểm - Đèn báo - Nút nhấn - Cơng tắc hành trình File autocad kèm theo:Thang máy\Ban ve.dwg Thuyết minh mạch - Ta đóng MCCB CB cấp điện cho mạch động lực mạch điều khiển Khi đóng chưa nhấn nên biến tần chưa có điện,đèn báo biến tần chưa có điện D2 sáng (Báo hệ thống dừng) - Khi ta nhấn nút Start cuộn hút KM1 có điện đóng tiếp bên mạch động lực cấp điện cho biến tần, đèn báo biến tần có điện sáng (D1 sáng) đóng tiếp điểm phụ bên mạch điều khiển để tự giữ Giả sử lúc thang máy tầng LW1 tác động, cấp điện cho Relay R3, đèn D5 sáng, tiếp điểm thường đóng R3 mở khơng cho phép nhấn nút điều khiển chạy xuống - Khi ta nhấn nút CL để chạy lên Relay R1 có điện, đèn báo cho phép chạy lên sáng (D3 sáng) Tiếp điểm thường mở R1 bên mạch động lực đóng lại cấp tín hiệu đầu vào cho Input FWD cho phép động chạy thuận với tốc độ 41,38 Hz Tiếp điểm thường đóng R1 mở không cho phép điều khiển chạy chiều ngược lại Khi tần số động đạt 5Hz xuất dòng giữ tải Sau biến xuất tín hiệu nhả thắng thơng qua Relay (BRA-BRC thường mở đóng lại) Sau 0,1s contactor KM2 có điện làm đóng tiếp bên mạch động lực cấp điện cho phanh điện từ nhả Đèn báo phanh có điện sáng (D10 sáng) Sau 0,87s động tăng tốc lên tới 41,38 Hz thang máy lên tầng Khi thang máy chạy 1,3 (m/s) (41,38 Hz) đến tầng chạm vào LW3 tác động làm R4 có điện Tiếp điểm R4 mở đóng lại cấp tín hiệu đầu vào cho Input X2 cho phép động chạy với tốc độ 20Hz đèn D6 sáng Khi động chạy với tốc độ 20Hz chạm LW4 tác động tiếp điểm thường đóng R4 mở ngắt điện vào Relay CL ngưng tín hiệu chạy thuận đèn D7 sáng Động giảm tốc xuống tần số 5Hz biến tần xuất moment giữ tải xuất tín hiệu bóp phanh Đèn D10 tắt Cuộn hút KM2 điện Phanh điện từ tự động bóp Động dừng lại - Khi ta nhấn nút CX để chạy xuống Quá trình hoạt động tương tự Thay vào R1 R2 LW3 LW2 LW4 LW1 - Khi buồng thang tải LW5 tác động đóng điện cho R6 R6 có điện, đèn D8 sáng báo tải buồng thang Tiếp điểm thường đóng R6 mở ngắt không cho cấp điện R1,R2 Không cho phép điều khiển thang máy chạy lên chạy xuống - Khi biến tần bị lỗi, biến tần xuất tín hiệu báo lỗi thông qua Relay (RA-RC thường mở đóng lại ) cấp điện cho R7 R7 có điện, tiếp điểm thường đóng R7 mở ra, ngắt điện cấp cho R1, R2 Biến tần dừng Đèn D9 sáng báo lỗi biến tần - Khi hệ thống xảy cố chúng nhấn nút E-Stop để dừng khẩn cấp biến tần - Muốn dừng hệ thống ta nhấn nút Stop Đèn D2 sáng báo hệ thống dừng - Khi hệ thống bị điện đột ngột, cuộn hút KM1, KM2 điện Làm tiếp điểm KM1, KM2 nhả Thắng tự động bóp lại tránh trường hợp bị rơi buồng thang Khi có điện lại đảm bảo biến tần khơng có điện Lúc muốn thang máy hoạt động trở lại ta vận hành ban đầu - CÀI ĐẶT BIẾN TẦN Cài đặt biến tần:  Cài đặt thông số động (Trang44) Thông số cài đặt Lựa chọn F 1.03 Điện áp định mức 400V F 1.04 Dòng điện định mức 55A F 1.01 Kiểu động Paramete Chú thích r Động khơng đồng F 1.05 Tần số định mức 50Hz F 1.06 Tốc độ định mức 1475 rpm F 1.02 Công suất định mức 30KW F 1.01 Kiểu động Động không đồng Paramete r Thông số cài đặt Lựa chọn Chú thích F 0.02 Chế độ hoạt động Điều khiển tốc độ (43) F 0.05 Tốc độ thang máy 40,572 Hz (43) F 3.00 Tốc độ bắt đầu Hz (46) F 3.01 Thời gian bắt đầu S (46) F 7.04 Thời gian tăng tốc 0,87s (81) F 3.04 Tốc độ đặt trước 20Hz Giảm tốc chuẩn bị phanh (46) F 3.03 Tốc độ đặt trước 40,572Hz (46) F 9.06 Báo lỗi biến tần E014 Động tải (111) F 5.06 Phản hồi thông tin lỗi 16 bên Lỗi bên tiếp điểm thường hở (51) F 5.07 Phản hồi thông tin lỗi bên ngồi 17 Lỗi bên ngồi tiếp điểm thường đóng (51)  Ta tính tốn điểm đặt tần số: Tốc độ yêu cầu 1,3 m/s => vout =78 m/p Tính theo đường kính puly qng đường vịng quay là: npuli = vout /(π.d) = 78/(3,14.0,6) = 41,4 v/p Trong đó: nout: tốc độ u cầu d: đường kính puli ntruochopso = npuli.i = 41,4.29,4 = 1217,16 v/p Trong đó: ntruochopso: tốc độ trước hộp số npuli: tốc độ sau hộp số i: tỷ số truyền hộp số ntruochopso = 60.f/p => f = ntruochopso.p/60 = 1217,16.2/60 = 40,572 Hz đó: f: tần số p: số cặp cực 2p=4 => p = Vậy chọn tốc độ đặt biến tần 40,572 Hz  Điều khiển phanh Pamamete Thơng số cài đặt r Lựa Chú thích chọn F 7.00 Thời gian nhả phanh 0,1s (55) F 7.01 Thời gian đóng phanh 0,4s (55) F 5.08 Phản hồi thông tin đầu 20 Phản hồi thông tin vào phanh đầu vào thường mở BSM (51) F 5.09 Phản hồi thông tin đầu 21 vào phanh Phản hồi thơng tin đầu vào thường đóng BSM (51) F 7.02 Lựa chọn tín hiệu phản h ồi Pamamete r Thơng số cài đặt Tín hiệu phản hồi từ phanh (51) Lựa chọn Chú thích