Hcmute nghiên cứu, thiết kế, chế tạo valy thí nghiệm truyền động điện cơ bản

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ÐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ÐIỂM NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VALY THÍ NGHIỆM TRUYỀN ÐỘNG ÐIỆN CƠ BẢN Mã số : T2014-92 Chủ nhiệm đề tài: GV ÐẶNG QUANG KHOA S K C0 5 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VALY THÍ NGHIỆM TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CƠ BẢN Mã số : T2014-92 Chủ nhiệm đề tài : GV ĐẶNG QUANG KHOA TP HCM, Tháng 11 / Năm 2014 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VALY THÍ NGHIỆM TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CƠ BẢN Mã số : T2014-92 Chủ nhiệm đề tài : ĐẶNG QUANG KHOA TP HCM, Tháng 11 / Năm 2014 Luan van T2014-92 Danh sách thành viên tham gia nghiên cứu đề tài : Chủ trì đề tài : Th.S Đặng Quang Khoa Đơn vị phối hợp : Khoa Cơ Khí Máy – Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Trang Luan van T2014-92 MỤC LỤC Phần I : Mở đầu Phần II : Nội dung Chương : Giới thiệu số khí cụ điện Chương : Một số mạch điều khiển 20 Chương : Thiết kế, chế tạo valy thí nghiệm 26 Chương : Kết luận kiến nghị 38 Tài liệu tham khảo 39 Trang Luan van T2014-92 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ MÁY Tp HCM, Ngày tháng 11 năm 2014 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung : - Tên đề tài : “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VALY THÍ NGHIỆM TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CƠ BẢN” - Mã số : T2014-92; - Chủ nhiệm : Đặng Quang Khoa - Cơ quan chủ trì : Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM - Thời gian thực : tháng Mục tiêu : - Thiết kế, chế tạo valy thí nghiệm Kết nghiên cứu: - Valy thí nghiệm Truyền động điện Sản phẩm: - Valy thí nghiệm Truyền động điện Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: - Phòng TN Trang bị điện - điện tử, Bộ mơn Cơng nghệ chế tạo máy, Khoa Cơ Khí Máy, trƣờng Đại học SPKT Tp.HCM Trƣởng Đơn vị (ký, họ tên) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) Trang Luan van T2014-92 INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: - Project title : RESEARCH, DESIGN, MANUFACTURE LABORATORY ELECTRIC EQUIPMENT SUITCASE - Code number : T2014 – 93 ; - Coordinator : Dang Quang Khoa - Implementing institution : University of Technical Education HCMC - Duration : from 3/2014 to 11/2014 Objective(s) : - Design, fabrication experiments suitcase Creativeness and innovativeness : Research results : - The Laboratory Electric Equipment Suitcase Products : - The Laboratory Electric Equipment Suitcase Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability : - Laboratory electrical equipment - Machinery Manufacturing Technology Department - Faculty of Machine Engineering - University of Technology and Education HCMC Trang Luan van T2014-92 PHẦN I : MỞ ĐẦU I Tổng quan tình hình nghiên cứu Ngồi nƣớc : Hiện nay, công nghiệp giới ứng dụng tự động hóa hồn tồn dây chuyền chế biến, sán xuất Các giáo dục tiên tiến giới liên tục cho đời modul mô tự động hóa phục vụ cơng tác giảng dạy, nghiên cứu, có tính trực quan, tƣơng tác thân thiện với ngƣời sử dụng Do đó, sinh viên khơng nhiều thời gian có mặt lớp phịng thí nghiệm, xƣởng thực hành mà nắm bắt cặn kẻ truyền động điện Trong nƣớc : Ngành giáo dục nƣớc ta đƣợc Nhà Nƣớc trọng đầu tƣ nhằm nâng cao chất lƣợng đào tạo, đáp ứng thay đồi nhu cầu xã hội Cụ thể, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp HCM áp dụng CDIO vào chƣơng trình đào tạo Tuy nhiên, CDIO đòi hỏi sinh viên phải tự học, cụ thể tiết lớp tiết tự học Vấn đề khó khăn áp dụng CDIO sinh viên tự học gần nhƣ tự học mơn học lý thuyết Cịn mơn học chun ngành, mang tính thực tế, trải nghiệm thực tiễn cần phải có thêm nhiều thiết bị mơ phỏng, thực nghiệm,… đủ đáp ứng Hiện nay, q trình thí nghiệm mơn Trang Bị Điện – Điện tử có số hạn chế nhƣ sau : - Sinh viên chƣa nắm vững kiến thức khí cụ điện (do tự học) - Hiệu giảng dạy thấp II Tính cấp thiết đề tài : Là phƣơng tiện phục vụ giảng dạy cho môn học Trang bị điện – điện tử máy cơng nghiệp - phịng Thí nghiệm Trang bị điện – điện tử, Khoa Cơ Khí Máy nhằm giải khó khăn, cụ thể nhu cầu tự học sinh viên ngành CTM Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp HCM với môn Trang Bị Điện – Điện tử Máy Công Nghiệp III Mục tiêu đề tài : - Valy thí nghiệm Truyền động điện Trang Luan van T2014-92 IV Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu : - Đối tƣợng nghiên cứu : loại khí cụ điện thơng dụng V Cách tiếp cận - Phƣơng pháp nghiên cứu : - Tham khảo tài liệu ngồi nƣớc liên quan đến khí cụ điện - Tham khảo số modul thí nghiệm VI Nội dung nghiên cứu : - Tìm hiểu tính cấu tạo loại khí cụ điện - Khảo sát thiết kế valy - Chế tạo valy thí nghiệm Trang Luan van T2014-92 PHẦN II : NỘI DUNG CHƢƠNG I : GIỚI THIỆU MỘT SỐ KHÍ CỤ ĐIỆN 2.2.1 CÁC PHẦN TỬ BẢO VỆ Cầu chì a Khái niệm ký hiệu Ký hiệu mạch điện : Cầu chì phần tử d ng để bảo vệ cho thiết bị điện tránh khỏi cố ngắn mạch ( gọi đoản mạch, chập mạch) Cầu chì hoạt động dựa ngun lý nóng chảy nhờ tác động nhiệt Bộ phận cầu chì dây chảy Dây chảy thƣờng làm chất có nhiệt độ nóng chảy thấp Với mạch có cƣờng độ dịng điện lớn, dây chảy làm chất có nhiệt độ nóng chảy cao nhƣng thiết diện nhỏ thích hợp Do vậy, dây chảy thƣờng dây chì thiết diện trịn chì, k m, hợp kim chì-thiết, nhơm hay đồng đƣợc dập, cắt theo hình dạng nhƣ hình Hình Dây chảy đƣợc k p chặt vít vào đế cầu chì Cầu chì thƣờng có nắp cách điện để tránh hồ quang bắn tung tóe xung quanh dây chảy đứt Để cầu chì bảo vệ đƣợc đối tƣợng cần bảo vệ với dòng điện mạch, dây chảy phải chảy đứt trƣớc đối tƣợng bị phá hu Trị số dòng điện mà dây chảy bị chảy đứt đƣợc gọi dịng điện giới hạn R ràng cần có dịng giới hạn lớn dòng định mức ( Igh >Iđm) để dây chảy khơng bị đứt làm việc với dịng định mức Trang Luan van T2014-92 CHƢƠNG :THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VALI THÍ NGHIỆM Để có sở cho việc thiết kế chế tạo vali thí nghiệm trang bị điện, nhóm nghiên cứu tham khảo số bảng điện mạch điện dùng giảng dạy số trường.Mục đích việc tham khảo để tìm hiểu cách bố trí khí cụ điện, linh kiện điện tử bảng mạch Để từ tìm cách bố trí hợp lí khí cụ vali thí nghiệm Mục đích cuối thiết kế vali thí nghiệm cho gọn nhẹ, bố trí đầy đủ khí cụ để phục vụ cho việc thực hành trực tiếp lớp mà học sinh khơng cần phải di chuyển đến phịng thí nghiệm 3.1 THAM KHẢO MỘT SỐ BẢNG MẠCH, MẠCH ĐIỆN THÍ NGHIỆM 3.1.1 Một số bảng mạch điện tử dùng cho thí nghiệm Tham khảo bảng mạch điện tử có ý ngh a quan trọng việc bố trí khí cụ điện Bởi linh kiện điện tử bảng mạch có số lƣợng nhiều nên địi hỏi việc bố trí phải hợp lí để bảng điện có kích thƣớc nhỏ gọn a Bảng điện khảo sát linh kiện công suất trường ĐH Kỹ Thuật Cơng Nghệ ( hình 4.1 ) Hình 3.1  Nhận xét : Trang 26 Luan van T2014-92 - Linh kiện điện tử c ng có nhiều chân giống khí cụ điện, mạch điện ta thấy chân linh kiện đƣợc nối lỗ cấm jack - Bên dƣới loại linh kiện ký hiệu sơ đồ mạch điện k m theo lỗ cấm jack Việc bố trí nhƣ làm cho ngƣời học nhớ ký hiệu tƣơng ứng với linh kiện cách dễ dàng - Việc bố trí lỗ cấm làm cho việc nối liền hai linh kiện dễ dàng nhờ sợi dây cấm b Bảng điện thí nghiệm chỉnh lưu pha trường ĐH Kỹ Thuật Cơng Nghệ ( hình 4.2 ) Hình 3.2  Nhận xét : - Ở mạch điện này, ta thấy có nhiều linh kiện mạch Các linh kiện số lƣợng nhiều nhƣng có hai loại Diode SCR - Mỗi loại linh kiện đƣợc bố trí riêng chỗ quy định s n bảng điện - Các linh kiện c ng loại đƣợc đánh số theo thứ tự t xuống - Các chân c ng đƣợc nối lỗ cấm jack c ng với ký hiệu mạch điện Trang 27 Luan van T2014-92 c Vali chứa kit thí nghiệm µPC-89C51 ( hình 3.3 ) Hình 3.3  Nhận xét : - Qua hai bảng mạch ( hình 4.1 4.2 ) ta thấy đƣợc cách bố trí linh kiện điện tử bảng điện hợp lý - Ở hình 4.3, cách mang bảng mạch đến trực tiếp lớp học để làm mơ hình dạy học cho học sinh - Bảng mạch đƣợc đặt gọn vali gỗ d Bộ thực tập điện tử cở từ nước ngồi Hình 3.4 Trang 28 Luan van T2014-92  Nhận xét: - C ng giống nhƣ cách bố trí ba mạch trên, thực tập có linh kiện đƣợc đặt khung nhựa tiện lợi cho việc di chuyển mạch điện đến nơi khác - Khung đƣợc làm nhựa nên nh , nh vali đƣợc làm t nhôm gỗ Tính th m mỹ cao vali đƣợc làm t nhơm gỗ e Một số vali thí nghiệm mạch điện điện tử Hình 3.5  Kết luận: T bảng mạch điện tử trên, ta thấy đƣợc cách bố trí linh kiện hợp lí Việc nối dây t chân linh kiện lỗ cấm jack giúp cho học sinh dễ dàng Trang 29 Luan van T2014-92 nối kết linh kiện với dây cắm Vì vậy, ta áp dụng cách để bố trí khí cụ điện vali thí nghiệm 3.1.2 Một số bảng điện, tủ điện thực hành thí nghiệm dùng dạy học Việc tham khảo bảng điện, tủ điện s cho ta biết kích thƣớc tiêu chu n khí cụ điện để làm số liệu tính tốn kích thƣớc bảng mạch vali thí nghiệm a Thiết bị thực hành đấu nối điện cơng nghiệp ( hình 3.6 ) Hình 3.6  Nhận xét : - Đây thiết bị t nƣớc ngồi, khí cụ có chân đƣợc nối vào hàng đấu nối Học sinh đấu nối dây hàng đấu nối, k o dài tu i thọ linh kiện nhƣng việc đấu nối lâu phải sử dụng thiết bị hỗ trợ nhƣ : tua-vit, kiềm, … Trang 30 Luan van T2014-92 - T thiết bị này, ta biết đƣợc kích thƣớc tiêu chu n số khí cụ điện nhƣ : contactor, nút nhấn, CB, … - Thiết bị giải đƣợc nhiều tập giáo trình điện cơng nghiệp nhƣng kích thƣớc khối lƣợng lớn, giảm tính linh hoạt giảng dạy b Thiết bị thực hành điều khiển động ( hình 3.7 ) Hình 3.7  Nhận xét: - Các chân khí cụ đƣợc nối lỗ cấm khí cụ đƣợc nối với dây jack - Thiết bị đƣợc thiết kế theo dạng bàn, gọn nhƣng di chuyển xa đƣợc, thích hợp đặt cố định Trang 31 Luan van T2014-92  Kết luận: - T sở liệu cách bố trí, xếp linh kiện khí cụ ta chọn đƣợc cách bố trí khí cụ vali hợp lí gọn - Việc kết nối khí cụ vali ta chọn kết nối lỗ cấm thông qua jack cấm THIẾT KẾ VALI THÍ NGHIỆM TRANG BỊ ĐIỆN .1 Yêu cầu thiết kế  Nhỏ gọn, bền, th m mỹ  An toàn sử dụng  Cho ph p thực đƣợc hệ thống tập phong phú  Khái quát đƣợc sơ đồ điều khiển điện  Chi phí thấp Trang 32 Luan van T2014-92 Lựa chọn phƣơng án Dưới mạch điện thực tế giảng dạy Trường Cao Đẳng Nghề Kỹ Thuật Công nghệ TP.HCM ( hình 3.8 ) Hình 3.8  Nhận xét  Ƣu điểm: - Các khí cụ bố trí lộ ngồi giúp ngƣời học thấy đƣợc cấu tạo, hoạt động khí cụ chúng làm việc - Dây đấu nỗi mặt bàn thuận tiện cho việc đấu nối, tạo điều kiện cho ngƣời học thao tác trực tiếp khí cụ  Nhƣợc điểm: - Các khí cụ bố trí nỗi hồn tồn, làm mặt bàn có kích thƣớc lớn, khơng gọn - Dây nỗi khơng an toàn - Bản mạch điện đƣợc đấu nối đầu cốt, thuận tiện nhƣng d ng lâu ngày dể bị rơ Trang 33 Luan van T2014-92 Nút nhấn đƣợc bố trí phía khơng thuận tiện cho việc điều khiển -  Kết luận: - Bố trí khí cụ nỗi phần để thuận tiện quan sát cấu tạo hoạt động chúng - Đi dây chìm hồn tồn dƣới bảng mạch làm cho mặt gọn, an toàn thao tác - Các nút nhấn bố trí bên phải bảng mạch thuận tiện điều khiển - Các đ n báo đặt phía c ng bảng mạch để dể dàng quan sát - Các chân cắm bố trí thành khối thể đƣợc sơ đồ cấu tạo khí cụ trách việc chồng ch o dây T kết luận trên, nhóm nghiên cứu đƣa phƣơng án sau:  Phƣơng án 1: cách bố trí khí cụ nhƣ hình sau( hình 4.9 ) Hình 3.9  Ƣu điểm:  - Nút nhấn đặt bên phải tiện cho sinh viên điều khiển, thuận tay phải - Tiết kiệm khơng gian làm cho Vali có kích thƣớc nhỏ gọn Nhƣợc điểm: - Đ n báo đặt phía dƣới không thuận tiện quan sát làm việc - Bộ phận điều khiển đặt phía khơng thuận tiện cho việc điều khiển Trang 34 Luan van T2014-92  Phƣơng án : bố trí khí cụ nhƣ hình sau( hình 3.10 ) Hình 3.10  Ƣu điểm: - Đ n báo phía dể dàng quan sát - Bộ phận nút nhấn đặt bên phải bảng mạch thuận tiện cho việc điều khiển - Các khí cụ bố trí thành cụm làm cho khơng gian mặt bàn gọn hơn, có th m m  T hai phƣơng án đƣợc đƣa trên, ngƣời nghiên cứu chọn phƣơng án làm phƣơng án thiết kế vì: - Bố trí đủ khí cụ cần thiết cho hệ thống tập đƣợc đƣa (chƣơng II) - Sắp đặt khí cụ hợp lý hơn, thuận tiện cho ngƣời thực hành thí nghiệm Vali - Việc dây mạch thực jack cắm 3.5 4.2.3 Thiết kế chi tiết vali a Số lượng khí cụ điện có vali - Contactor: 02 (cái) 24VDC, tiếp điểm phụ - thƣờng đóng, thƣờng mở - Relay Timer: 02 – 24VDC (8 chân) - Nút nhấn:0 Trang 35 Luan van T2014-92 - Estop: 01 - Đ n tín hiệu: 02 (thể cho động cơ) - Phít cắm nguồn: - Đ n tín hiệu báo có nguồn: - Cơng tắc hành trình: 02 - Fuse: 01 - Switch: 01 b Kích thước khí cụ điện  Relay timer : 45  45  105 mm  Contactor : 65  56  90 mm  Nút nhấn : 25  60 mm  Đ n tín hiệu : 30  60 mm  Phít cắm nguồn : 27  20  30 mm  Đ n tín hiệu báo có nguồn : 29  12  30 mm  Nút d ng kh n cấp : 30  70 mm Trong khí cụ điện Relay timer Contactor có chiều cao cao nhất, chiều cao vali phụ thuộc vào chiều cao Relay timer, ta chọn chiều cao vali 150 mm (gồm hai phần: hộp (110 mm) nắp vali (40 mm)) Chiều dài rộng vali phụ thuộc vào cách bố trí, đặt khí cụ điện vào vali Chiều dài vali: đƣợc định phận contactor phận nút nhấn 360 + 124 + 2x3 + 5x2 = 500 (mm) Trong đó:  360 : chiều dài contactor  124 : phận nút nhấn  2x3 : lines bao Trang 36 Luan van T2014-92  5x2 : khoảng cách t đƣờng bao tới biên Chiều rộng vali: đƣợc định nút nhấn CB, nguồn vào 55 + 60 + 267 + 2x4 + 5x2 =400 (mm) Trong đó:  55 : phần logo  60 : phận cấp nguồn  267 : phận nút nhấn  2x3 : lines bao  5x2 : khoảng cách t đƣờng bao tới biên 500  400  150 (mm)  T cho kích thƣớc vali: c CácH bố trí, khoảng cách khí cụ điện vali LAMP L1 L2 X1 X1 X2 X2 MODULE THI NGHIEM TRANG BI ÐIEN RELAY TIMER POWER IN POWER OUT 24VDC fuse 0V RT1 4 NO 6 7 (-) POWER (+) POWER R/1 S/3 T/5 13 21 43 31 NC COM COM 21 22 13 14 21 22 LS1 LS2 13 14 21 22 13 14 21 22 13 14 21 22 13 14 E-STOP (-) CONTACTOR A1 NO NC (+) CONTROL BUTTON LIMIT SWITCH RT2 A1 S1 R/1 S/3 T/5 13 21 43 31 S2 A2 Y/2 V/4 W/6 14 22 44 32 A2 Y/2 V/4 W/6 14 22 44 32 S3 CONTACTOR CONTACTOR S4 Trang 37 Luan van T2014-92 CHƢƠNG : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận : Đề tài hoàn thành mục tiêu đề :  Thiết kế, chế tạo đƣợc valy thí nghiệm trang bị điện II Kiến Nghị : - Phát triển đề tài ngày hồn thiện hơn, có nhiều mơ hình mạch điện khơng máy cơng cụ mà cịn máy cơng nghiệp để sinh viên, kỹ sƣ, học viên cao học dễ dàng tiếp cận, tìm hiểu, thiết kế, thực hành cách hoạt động mạch điện máy công cụ nói riêng máy cơng nghiệp nói chung Trang 38 Luan van T2014-92 TÀI LIỆU THAM KHẢO V Quang Hồi c ng tác giả khác; Trang Bị Điện-Điện Tử Máy Công Nghiệp Dùng Chung; Nhà xuất Giáo Dục-2003 Phạm Văn Chới; Giáo Trình Khí Cụ Điện; Nhà xuất Giáo Dục-2007 GVC-ThS.Nguyễn Trọng Thắng; Giáo Trình Máy Điện II; ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-2006 GVC-ThS.Nguyễn Trọng Thắng GV-ThS Trần Phi Long; Giáo Trình Máy Điện-Khí Cụ Điện; ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-2005 ThS Lƣu Văn Quang; Giáo Trình Thực Tập Truyền Động Điện; ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM-2006 Trần Duy Phụng; Hƣớng dẫn thực hành thiết kế lắp đặt thiết bị điện công nghiệp; Trung tâm hƣớng nghiệp dạy nghề Lê Thị Hồng Gắm Nguyễn Ngọc C n, Trang bị điện máy cắt kim loại, N B Đại học quốc gia TP HCM Jean Barry Jean-Yves Kersulec, Sơ đồ điện, N B Khoa học kỹ thuật Hà Nội 1996 Water PC, Tự học nhanh đồ họa văn phòng, N B Khoa học kỹ thuật Hà Nội 2009 Trang 39 Luan van S K L 0 Luan van ... phúc KHOA CƠ KHÍ MÁY Tp HCM, Ngày tháng 11 năm 2014 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung : - Tên đề tài : “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VALY THÍ NGHIỆM TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CƠ BẢN” - Mã... Luan van T2014-92 CHƢƠNG :THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VALI THÍ NGHIỆM Để có sở cho việc thiết kế chế tạo vali thí nghiệm trang bị điện, nhóm nghiên cứu tham khảo số bảng điện mạch điện dùng giảng dạy số trường.Mục... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VALY THÍ NGHIỆM TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CƠ BẢN Mã số : T2014-92