BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Giảng viên Lê Quang Đức NHÓM 7 Sinh viên thực hiện Lớp 20DTDA1 Ngành KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Khoa/Viện Viện K[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Giảng viên: Lê Quang Đức NHÓM: Sinh viên thực hiện: Lớp : 20DTDA1 Ngành: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Khoa/Viện: Viện Kỹ Thuật Tp.HCM, ngày 00 tháng năm 2022 ĐỀ BÀI CÂU (3 điểm ) Thang máy chở hàng có đối trọng Thơng số động cơ: Tốc độ nM= 750 rpm; Moment quán tính JM: tra catalogue; Công suất P= Catalog; Moment TM = cần tính Thơng số hộp giảm tốc: Tỷ số truyền iG = 10/1; Moment quán tính JG = 0.39 kg.m2 ; Hiệu suất ηG = 89% Thông số rulo: JD=0.59 kg.m2 R= 50 cm Ma sát rulo quy đổi trục rulo: TR = 0.23 N.m Thông số tải: Khối lượng cabin tải mC= 800 kg, Khối lượng ĐỐI TRỌNG mdt = 900 kg Khối lượng tải: m = 500 kg Tốc độ tải v = ??? Chiều cao h = 15 m Chu kỳ hoạt động kéo dài t8 có giai đoạn Nâng: t3 = 35 s, thời gian tăng tốc 5s, thời gian giảm tốc s Đợi trên: t4-t3 = 300 s Hạ: t7-t4 = 40 s, thời gian tăng tốc 5s, thời gian giảm tốc s Đợi : t8 – t7 = 150 s a b Tính tốc độ tải trọng v tốc độ động dự tính 1500 rpm Tính moment tải quy đổi trục động nâng lên TL_UP moment tải quy đổi trục động hạ tải TL_DOWN c Tính moment quán tính tải trọng thiết bị cabin đối trọng quy đổi trục động d Tính gia tốc góc quay, tính moment động TM giai đoạn từ đến t7 Tính trung bình bình phương moment xoắn động yêu cầu e Tính chọn động điện cho tải S3 với hệ số giảm tải ks3 nhà sản xuất động cho theo bảng sau CDF Ks3 15% 1.4 25% 1.3 40% 1.2 60% 1.1 f Kiểm tra moment khởi động động chọn phải lớn với moment tăng tốc giai đoạn t1 máy tính câu d Nếu khơng đạt u cầu chọn động lớn CÂU Điều khiển dùng khí cụ điện (3đ) a Tính chọn thiết bị khí cụ điện cảm biến để điều khiển thang máy nâng hàng theo yêu cầu đề Điều khiển chuyển động nút nhấn: Nâng Hạ Khi lên trên, đến limit switch phía dừng lại Khi xuống dưới, đến limit switch dừng lại Ấn nút Stop vị trí dừng lại b Thiết kế mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái c Thuyết minh mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái CÂU Điều khiển dùng biến tần (4 đ) a Xác định loại tải (Nhẹ, thơng thường, nặng), Tính chọn biến tần phụ kiện kèm theo (MCCB, Contactor, AC reactor, Noise Filter, Break Unit) b Tính chọn thiết bị khí cụ điện cảm biến để điều khiển tời: Chạy thang máy tốc độ (50 Hz), Có nút ấn: Lên , Xuống Chế độ chạy JOG Hz để chạy thử máy sửa chữa bảo trì Giới hạn chiều lên chiều xuống tời limit switch c Thiết kế mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái d Lập danh sách thông số giá trị tương ứng cần cài đặt để biến tần hoạt động theo yêu cầu BÀI LÀM Câu 1: a Tốc độ tải trọng tốc độ động dự tính 1500 rpm: ω0 V = ω.r = n r= i 1500 9,55.i r= 9,55.10 0,5 = 7,85 (rad/s) b - Momen động lúc nâng lên: + Momen từ tải quy rulo: T1=F.r = (mc + m – mdt) g r = (800 + 500 – 900) 9,8 0,5 = 1960 (N.m) + Momen từ tải quy rulo có ma sát: T2=T1+TR= 1960+0,23= 1960,23 (N.m) + Momen quy trục động lúc động nâng lên: T2 TL_up= 1960,23 = i ŋ - Momen động lúc hạ xuống : + Momen từ tải quy rulo: 10 = 220,25 (N.m) 0,89 T1’=F.r = (mdt – (mc +m)) g r = (900 – (800 + 500)) 9,8 0,5 = –1960 (N.m) + Momen từ tải quy rulo có ma sát: T2’=T1+TR= –1960+0,23= –1959,77 (N.m) + Momen quy trục động lúc động nâng lên: ' TL_DOWN= T ŋ = i – 1959,77 0.89 10 c Momen quán tính tải đối trọng : Jdt=mdt r2=900 0.52= 225 (Kg.m2) Momen quán tính cabin: Jc=mc.r2=800 0.52= 200 (Kg.m2) = –174,42 (N.m) Momen quán tính tải : Jt=m.r2=500 0.52= 125 (Kg.m2) J1=Jdt+Jc+Jt=225+200+125 = 550 (Kg.m2) Momen quán tính quy đổi rulo: J2=J1+JD=550+0,59=550,59 (Kg.m2) Momen quán tính quy đổi hộp giảm tốc: J3=J2+JG=550,59+0,39=550,98 (Kg.m2) Momen quán tính quy đổi động cơ: 550,89 J3 J4= = = 5,51 (Kg.m2) i 10 d - Gia tốc góc quay giai đoạn từ t0 đến t7: Gia tốc lúc nâng t0-t3 + t0-t1=5s : ω −ω 750 10 α01 = = t − 9,55 = 15,7 (rad/s ) 9,55 + t1-t2=27s : 750 ω −ω 750 − 21 α12 = = 9,55 t 9,55 = (rad/s2) 27 + t2-t3=3s: − ω −ω 32 α23 = 9,55 = -26,18 (rad/s2) = 9,55 t 750 Gia tốc lúc đợi từ t3 đến t4 : t3-t4=300s ω −ω α34 = t − = 9,55 9,55 = (rad/s2) 300 Gia tốc lúc hạ t4-t7 : + t4-t5=5s : −ω −ω 750 − − α45 = = t 9,55 = -15,7 (rad/s2) 9,55 + t5-t6=32s : −ω −ω 750 − − 750 65 α56 = = t 9,55 9,55 = (rad/s ) 32 + t6-t7=3s : −ω −ω − − 750 76 α67 = t = 9,55 = 26,18 (rad/s2) 9,55 - Momen động giai đoạn từ t0 đến t7: Momen động lúc nâng t0-t3 : + t0-t1=5s : TM01 - TL_up = J4 α01 TM01 – 220,25 = 5,51 15,7 TM01= 306,757 (N.m) + t1-t2=27s : TM12 - TL_up = J4 α12 TM12 – 220,25 = 5,51 TM12= 220,25 (N.m) + t2-t3=3s : TM23 - TL_up = J4 α23 TM23 – 220,25 = 5,51 (-26,18) TM23= 75 (N.m) Momen động lúc đợi t3-t4 : Lúc đợi động không chạy nên momen động Momen động lúc hạ t4-t7 : + t4-t5=5s : TM45 - TL_DOWN = J4 α45 TM45- (-174,42) = 5,51 (-15,7) TM45=-260,927 (N.m) + t5-t6=32s : TM56 - TL_DOWN = J4 α56 TM56- (-174,42) = 5,51 TM45= -174,42 (N.m) + t6-t7=3s : TM67 - TL_DOWN = J4 α67 TM67- (-174,42) = 5,51 26,18 TM67= -30,17 (N.m) Trung bình phương momen xoắn động : - + Tổng thời gian thang máy từ t0 đến t7: ttổng=t3+t34+t47=35+300+40=375s + Trung bình bình phương momen : √ MTB= 306,7572+220,252+752+ 02+(−260,927)2 +(−174,42)2 +(−30,17)2 375 =25,7 (N.m) e Giá trị hiệu dụng momen: T= √( 306,7572 5)+(220,252 27)+(752 3) = 226,6 (N.m) 35 Công suất động : n T 750 226,6 P= = = 17795,8 (W)=17,8(Kw) 9,559,55 CDF= 35−0+ 375−335 = 14,28% 525 Chọn CDF theo nhà sản xuất 15% với hệ số giảm tải ks3=1.4 Chọn động cơ: 17,8 1,4 =12,7(Kw) Chọn động ABB có cơng suất 15Kw tốc độ 750rpm tên: M3BP 200MLA có mã động là: 3GBP204410-••G f Cơng suất động cơ: 15 Kw Tốc độ động cơ: 737 rpm Momen danh định động cơ: P 9,55 Mn= out n737 = 15 Kw 9,55 = 194,37 (N.m) Momen khởi động động cơ: Mkd= Mn = 194,37 1,8 = 388,74 (N.m) Momen khởi động động lớn momen tăng tốc t1 tính câu d (388,74>306,775) nên khơng cần chọn lại động Câu 2: - I - Điều khiển thang máy nâng hàng theo yêu cầu đề Điều khiển chuyển động nút nhấn: Nâng Hạ Khi lên trên, đến limit switch phía dừng lại Khi xuống dưới, đến limit switch dừng lại Ấn nút Stop vị trí dừng lại Mạch động lực : Chọn khí cụ điện : a Động : Chọn động ABB 15Kw : M3BP 200MLA có mã động là: 3GBP204410-••G - Thơng số kỹ thuật động : + Điện áp : 400V + Công suất đầu : 15Kw + Dòng định mức : 32,4 A + Tốc độ : 737 rpm + Hiệu suất : 89,5% + Momen danh định: P 9,55 Mn= + out n737 = 15 Kw 9,55 = 194,37 (N.m) Momen khởi động : M =2 kd Mn Mkd = Mn = 194,37 = 388,74 (N.m) + Momen tối đa : M max =2,4 Mn Mkd = Mn 2,4 = 194,37 2,4 = 466,488 (N.m) b MCCB: - Chức : đóng ngắt bảo vệ mạch động lực bị đoản mạch - Chọn MCCB có cường độ dịng điện lớn dòng định mức động 1,5 lần để tránh gắp cố trình sử dụng IMCCB >= Idm 1,5 = 32,4 1,5 = 48.6 A Chọn MCCB LS có mã : ABS103c Thông số kỹ thuật : - + Số cực : 3p + Dòng ngắt mạch : 42kA + Dòng định mức : 50A + Điện áp làm việc : 380V/440V + Tần số định mức : 50/60Hz c Contactor : (số lượng : 2) - Chức : điều khiển đảo chiều động - Chọn contactor với dòng điện dòng định mức nhân với hệ số khởi động (1,2-1,4) Icontactor = Idm 1.4 = 32,4 1,4 = 45.36 A - Chọn contactor LS có mã : MC-50a Thơng số kỹ thuật : + Số cực : 3p + Dòng định mức : 50A + Công suất : 22 Kw 10 + Điện áp điều khiển : 380V + Tiếp điểm : 2NO,2NC + Độ bền học : 2,5 triệu lần đóng ngắt d Relay nhiệt : - Chức :bảo vệ động nhiệt - Chọn relay nhiệt với hệ số khởi động từ 1,2 đến 1,4 lần dòng định mức Irelay = Idm 1,4 = 32,4 1,4 = 45,36 Chọn relay nhiệt LS có mã : MT-63 - Thông số kỹ thuật : + Số cực : 3p + Dòng điện định mức : 4-65A + Điện áp hoạt động : 690V + Điện áp thử nghiệm xung : 6kA + Dùng cho contactor : MC-50a , MC-65a + Lắp trực tiếp vào contactor e Dây cáp : - Chức : truyền tải điện đến thiết bị điện - Chọn dây cáp : Cường độ dòng điện tổng: I P 15 Kw = U = 380 =39,47 A Tiết điện dây chọn là: 39,47 S= = 6,57 mm2 (trong mật độ dòng điện cho phép dây đồng 6A/mm2) Chọn dây cáp có tiết diện 10mm2 có võ cách điện Thuyết minh mạch động lực: Nguồn điện chạy qua MCCB để bảo vệ mạch ránh trường hớp đoản mạch, qua contactor để điều khiển đảo chiều động cơ, qua relay nhiệt đề bảo vệ động 11 gặp cố nhiệt Để đảo chiều động ta đảo thứ tự cực cảu động II Mạch điều khiển : Chọn khí cụ điện : a MCB: - Chức : đóng ngắt mạch điều khiển bảo vệ mach điều khiển gạp cố đoản mạch - Chọn MCB LS có điện áp 220V có mã : BKN 2P - Thông số kỹ thuật : + Số cực : 2p + Dòng định mức : 16A + Dòng ngắt 6kA + Điện áp :230V b Nút nhấn : (số lượng : 3) - Chức : điều khiển đảo chiều động , đóng ngắt tồn mạch - Chọn nút nhấn có mã XA2EA42 hãng schneider - Thông số kỹ thuật : + Điện áp định mức : 380V + Dòng điện tải :10A + Điện áp xung : 6kA + Độ bền học : 1500000 chu kỳ nhấn + Độ bền điện : 50000 chu kỳ nhấn c Đèn báo hiệu : (số lượng 3) - Chức : báo hiệu chế độ hoạt động động cảnh báo tải - Chọn đèn có mã : XB7EV03MP(xanh lá), XB7EV04MP(đỏ), XB7EV06MP(xanh dương) hãng schneider - Thông số kỹ thuật : + Điện áp : 230V + Đường kình : 22mm 12 d Limit switch: (số lượng :2) - Chức : dừng động đến vị trí đặt switch - Chọn limit switch có mã : WLCA12-2N-N hãng OMR - Thơng số kỹ thuật : + Dịng định mức : 10A + Điện áp : 250V + Tiếp điểm : 1NC/1NO + Hàng trình di chuyển : 20omax + Nhiệt độ làm việc : 10oC đến 80oC + Độ bền : 15000000 lần + Độ bền điện : 750000 lần Thuyết minh mạch điều khiển : Khi t đóng MCCB MCB để cấp điện cho mạch động lực mạch điều khiển động chưa thể hoạt động Ta phải nhấn nút ON-T ON-N để động hoạt động - Muốn động hoạt động chế độ quay thuận khéo thang máy lên ta phải nhấn nút ON-T , cuộn dây KT có điện đồng thời đóng tiếp điểm KT để trì dong điện, động hoạt động kéo máy lên đến limit switch ngắt điện dừng động - Muốn động hoạt động chế độ quay nghich hạ thang máy xuống ta phải nhấn nút ON-N , cuộn dây KN có điện đồng thời đóng tiếp điểm KN để trì dong điện, động hoạt động hạ thang máy xuống đến limt swich ngắt điện dừng động - Muốn dừng động ta nhấn nút OFF lúc cuộn dây KT KN đề bị ngắt điện tiếp điểm KT KN mở Động không cấp điện không hoạt động III Khóa chéo : 13 Khi nhấn ON-T KT mở ngắt điện cuộn dây KN Ngược lại nhấn ON-N KN mở ngắt điện cuộn dây KT Khóa chéo dùng để tránh trường hợp động làm việc ỏa chế độ lúc tránh việc hư động gấy chập mạch cháy nổ IV Mạch bảo vệ : Khi có tượng tải tiếp điểm RLN hở đồng thời đèn báo hiệu , cuộn dây KT KN bị ngắt điện , tiếp điểm KT KN hở Động không cấp điện ngưng hoạt động Khi xảy tượng đoản mạch MCCB MCB nhảy ngắt điện mạch động lực mạch điều khiển V Hiển thị trạng thái : Khi động chạy chế độ quay thuận khéo thang máy lên đèn DT sáng Khi động chạy chế độ quay nghịch hạ thang máy xuống đèn DN sáng Khi động gặp cố nhiệt đèn DCB sáng để báo hiệu VI Hoat động tồn mạch : Đóng MCCB cấp điện cho mạch động lực MCB cấp điện cho mạch điều khiển + Ta nhấn nút ON-T điện cấp vào cuộn dây KT tiếp điểm thường mở KN đóng lại đồng thời tiếp điểm thường đóng KT hở ngắt điện cuộn dây KN, lúc tiếp điểm KT đóng lại cấp điện cho động chạy thuận khéo thang máy lên đèn DT sáng Khi thang máy lên đến gạt limit switch tiếp điểm thường đóng LM-T mở ngắt điện cuộn dây KT , tiếp điểm thưởng mở KT tiếp điểm KT mở tiếp điểm thưởng đóng KT đóng lại động khơng cấp điện ngừng hoạt động đồng thời đèn báo chạy thuận DT tắt + Ta nhấn nút ON-N điện cấp vào cuộn dây KN tiếp điểm thường mở KN đóng lại đồng thời tiếp điểm thường đóng KN hở ngắt điện cuộn dây KT, lúc tiếp điểm KN đóng lại cấp điện cho động chạy 14 nghịch hạ thang máy xuống đèn DN sáng Khi thang máy xuống đến gạt limit switch tiếp điểm thường đóng LM-N mở ngắt điện cuộn dây KN , tiếp điểm thưởng mở KN tiếp điểm KN mở tiếp điểm thưởng đóng KN đóng lại động khơng cấp điện ngừng hoạt động đồng thời đèn báo chạy nghịch DN tắt + Khi động chạy t nhấn nút off cuộn dây KT KN bị gắt điện Tiếp điểm thường mở tiếp điểm KT,KN mở Tiếp điểm thường đóng KT,KN LM-T,LM-N đóng lại Đèn báo hiệu DT, DN không sáng Động không cấp điện dừng lại + Khi gặp cố qua nhiệt tiếp điểm thường đóng RLN relay nhiệt mở ngắt điện toàn mạch, đồng thời tiếp điểm thường mở RLN relay nhiệt đóng lại để cấp điện cho đèn cảnh báo DCB sáng Động không cấp điện dừng hoạt động + Khi xảy tượng đoản mạch MCCB MCB nhảy lên ngắt điện toàn mạch 15