Tiểu Luận Truyền Động Điện 2.Pdf

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRẦN XUÂN TR ƯỜNG TIỂU LUẬN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Giảng viên hướng dẫn: TS... LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

TRẦN XUÂN TR ƯỜNG

TIỂU LUẬN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Giảng viên hướng dẫn: TS VÕ HỮU HẬU

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2024

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Võ Hữu Hậu, người đã tận tình chỉ dạy và theo dõi chúng em trong suốt quá trình học môn Truyền Động Điện Nhờ sự tận tâm hướng dẫn của thầy, em đã có thể hoàn thành bài tiểu luận này Ngoài ra em cũng xin gửi cảm ơn đến các thầy cô khoa Điện Điện -

Tử đã đóng góp cho em rất nhiều lời khuyên quý báu

TP Hồ Chí Minh, ngày 2 tháng 06 năm 2024

Author

Trần Xuân Tr ường

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng dẫn khoa học của TS Võ Hữu Hậu Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo

Ngoài ra, trong tiểu luận còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như

số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về

nội dung Đồ án tốt nghiệp/ tổng hợp của mình Trường Đại học Tôn Đức Thắng không

liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có)

TP Hồ Chí Minh, ngày 2 tháng 6 năm 2024

Tác giả Trần Xuân Tr ường

ĐỀ TÀI: HỆ TRUYỀN ĐỘNG CẦU TRỤC

1

1

a) Xác định các thông số của tải quy về trục động cơ

❖ Số cuối MSSV = 7

❖ Các thông số kỹ thuật của bài toán:

▪ Vmax = 2 m/s

▪ tacc,f = tdec,r = 17s

▪ tacc,r = tdec,f = 22s

▪ trun,f = trun,r = 50s

▪ tidle = 10s

▪ R = 10cm; R = 30cm; R = 25cm1 2 3

▪ mload = 50kg

▪ Hiệu suất b truy n dây ộ ề đai: = 0,9𝜂1

▪ Hiệu suấ ộ ời: 0,8t b t 𝜂2=

▪ Gia tốc trọng trường: g = 9,81 m/s2

❖ Xác định momen tĩnh vàvận tốc quy đổi về đầu trục của động cơ

▪ Lực kéo đặt lên trống tời khi nâng đầy tải:

𝐹𝑛 = 𝑚𝑙𝑜𝑎𝑑 𝑔 = 50 × 9,81 = 490,5(𝑁)

▪ Lực kéo đặt lên trống tời khi hạ đầy tải:

𝐹ℎ = −𝑚𝑙𝑜𝑎𝑑 𝑔 = −50 × 9,81 = −490,5( )𝑁

▪ Tỷ số truyền giữa trục động cơ và trống tời:

𝑅2

𝑖 = 𝑅

30

= 10 = 3

▪ Momen tĩnh quy về đầu trục động cơ khi nâng đầy tải:

𝐹𝑛 𝑅3 490,5 × 0,25

𝑀1𝑛 =

𝑖 𝜂 𝜂

2 = 3 × 0,9 × 0,8 = 56,7(𝑁𝑚)

▪ Momen tĩnh quy về đầu trục động cơ khi hạ đầy tải:

𝐹ℎ 𝑅3 490,5 × 0,25

𝑀1ℎ =

𝑖 𝜂 𝜂

2 = −3 × 0,9 × 0,8 = −56,7(𝑁𝑚)

▪ Tốc độ quay quy về đầu trục của động cơ:

𝑉𝑚𝑎𝑥 2 × 3 × 60

𝑛𝑑𝑐 = 𝑅 2𝜋 = 0,25 × 2𝜋 = 229,1 (𝑟𝑝𝑚 )

1

1

1

❖ Xác định công suất đẳng trị trên trục động cơ

▪ Công suất tĩnh của động cơ khi nâng đầy tải:

𝑚𝑙𝑜𝑎𝑑 𝑉𝑚𝑎𝑥 50 × 2 × 9,81

𝑃1𝑛 =

1000 𝜂 𝜂

2

1000 × 0,9 × 0,8

▪ Công suất tĩnh của động cơ khi hạ đầy tải:

𝑚𝑙𝑜𝑎𝑑 𝑉𝑚𝑎𝑥 50 × 2 × 9,81

𝑃1𝑛 =

1000 𝜂 𝜂

1000 × 0,9 × 0,8

Hình 1 Đồ thị vận tốc của cầu trục

▪ Gia tốc lớn nhất của cầu trục:

𝑉𝑚𝑎𝑥

𝑎 =

𝑡𝑎𝑐𝑐,𝑓𝑚𝑎𝑥

= 2 = 0,11 (𝑚/𝑠2)

17

▪ Thời gian làm việc của thang máy khi lên hoặc xuống là (thời gian di chuyển):

𝑡𝑙𝑣 = 178 − 10 = 168(𝑠)

▪ Tổng thời gian trong 1 chu k ỳ thực hiện: 𝑇 = 178(𝑠 )

▪ Hệ số đóng điện tương đối:

𝜀𝑑𝑑% = × 100 = × 100 = 94,38%

P dm

t(s)

P (kW)

▪ Tính công suất đẳng trị trên trục động cơ

Công suất đẳng trị gây nên trên trục động cơ:

(𝑃2 + 𝑃2 ) × 𝑡𝑙𝑣

𝑃𝑑𝑡 = √ 1𝑛 1ℎ = 0,64(𝑘𝑊)

𝑇

 Phụ ả t i thang máy có: P = 0,64kW dt và 𝜀 𝑑𝑑 % = 94,38%

Ta chọn hệ ố đóng điện tiêu chuẩn: 𝜀 s 𝑡𝑐% = 60%

▪ Công suất được hiệu chỉnh lại:

𝑃ℎ= 𝑘𝑃𝑑𝑡√

𝑡𝑐

= 1,5 × 0,64√

(k- hệ số dự trữ công suất k = 1,5)

b) Chọn động cơ DC

❖ Chọn động cơ DCthỏa mãn các điều kiện sau:

▪ Có tốc độ định mức Nrated ≥ Nm = 229,1 (rpm).

▪ Có momen T ≥ Tmax = 56,7 (Nm)

▪ Có công suất định mức Prated≥ Pmax = 1,2 (kW)

❖ Căn cứ vào điều kiện chọn, tra bảng catalog động cơ của hãng BEUDMKE

𝜀

Ta chọn được động cơ DB180- -5000-30S/PLX142-48 64 có thông số như trong hình dưới:

▪ Hãng sản xuất: BEUDMKE

▪ Công suất định mức: P = 5 kW

▪ Điện ápđịnh mức: Udm = 48 VDC

▪ Tốc độ định mức: v = 3000 rpm

▪ Dòng stator định mức: I1đm = 130 A

▪ Momen định mức: Mđm = 120 Nm

▪ Momen quán tính: J = 0,0431 kg.m2

b1 b 2qd d

❖ Kiểm nghiệm điều kiện quá tải

Ở trên ta đã tính được Momen cản lớn nhất khi nâng đầy tải:

𝑀𝑐 = 𝑀1ℎ = 56,7(𝑁𝑚)

Theo thông số động cơ đã chọn thì có Mmax= Mth = 120 Nm M> c

 Thỏa mãn điều kiện quá Momen tải

❖ Kiểm nghiệm điều kiện khởi động để đạt vận tốc lớn nhất

• Mô men quán tính của tải tĩnh quy đổi:

• 𝐽 = 𝑚𝑙𝑜𝑎𝑑 −𝑚 𝑐𝑜𝑢𝑛𝑡𝑒𝑟 = 5

0

= 0,34

𝐺𝑞𝑑 ( 𝑊

)2 ( 229,1 ) 2

𝑉 𝑚𝑎𝑥 _ 9,55×2

• Momen quán tính của bộ truyền:

(J + J )  1,01.J = 1,01.0,021 = 0,0231 ( kg m2 )

• Tính momen quy đổi về trục động cơ của trống tải:

Chọn momen quán tính của trống tời là J = 1,25kg.mD 2

𝐽𝐷 = 1,25𝑘𝑔 𝑚2 {

𝐽 = 𝐽𝐷 = 1,25 = 0,138𝑘𝑔 𝑚 2 𝐷𝑞𝑑 𝑖2 32

Ta có: 𝐽𝑡 = 𝐽𝑑𝑐 + (𝐽𝑏1 + 𝐽𝑏2𝑞𝑑) + 𝐽𝐷𝑞𝑑 + 𝐽𝐺𝑞𝑑

 𝐽𝑡 = 0,0431 + 0,0435 + 0,138 + 0,34 = 0,5646𝑘𝑔 𝑚 2 Gia tốc cực đại của động cơ:

𝜀 = 𝑎_ max×𝑖 = 0,11×3 = 1,32 (𝑟𝑎𝑑 𝑠/ 2)

𝑚𝑎𝑥

Momen của động cơ cần cho quá trình tăng tốc của cầu trục khi nâng đầy tải:

𝑀𝑛 = 𝐽𝑡 × 𝜀𝑚𝑎𝑥 + 𝑀𝑐 = 1,32 × 0,5646 + 56,7 = 57,44 (𝑁 𝑚)

Momen khởi động của động cơ: Mkd = 120 Nm

Do M > M nên kd n động cơ thỏa mãn yêu cầu Momen khởi động

Vậy động cơ đã lựa chọn đáp ứng được yêu cầu truyền động

c) Lựa chọn bộ biến đổi

➢ Yêu cầu hệ truyền động: động cơ cần được điều khiển sao cho có thể đảo chiều quay 1 cách linh hoạt và cần điều khiển tốc độ một cách chính xác vì cần phải dừng chính xác vị trí của tải, đồng thời tránh được trường hợp tải rung lắc

Từ việc chọn động cơ như ở mục yêu b) và cầu như đã phân tích, ta sẽ chọn bộ biến đổi có công suất lớn hơn công suất định mức của động cơ Bộ biến đổi cấp nguồn cho động cơ DC còn được gọi là DC Drive

Dựa theo khuyến cáo của nhà sản xuất, ta sẽ chọn DC Drive của hãng ABB, model DC DCS880-S02-0025-04R0 ABB

Hình 5 Bộ DC DCS880-S02-0025-04R0 của ABB

❖ Thông số của bộ DC Drive:

• Công suất định mức: 10kW

• Dòng điện định mức: 25 A DC

• Điện ápđầu vào định mức: 100~415VAC

• Tần số cho phép: 50-60Hz

• Trọng lượng: 11kg

❖ Các I/O của bộ DC Drive:

d) Viết chương trình PLC

Lựa chọn bộ điều khiển PLC:

PLC siemens S7 1500 (CPU 1516 – PN/DP): 3

- Một hệ thống mô-đun, cóthể mở rộng và có thể sử dụng phổ biến mức ở độ bảo vệ IP20

- Giải pháp hệ thốngchonhiều ứng dụng tự động hóa trong tự động hóa rời rạc

- Hiệu suất tối đa kết hợp với khả năng sử dụng tuyệt vời

Viết chương trình cho PLC kết hợp với biến tần sao cho hoạt động đúng với yêu cầu: