Thiết kế hệ thống Điều khiển truyền Động Điện dùng Để Điều khiển Động cơ một chiều kích từ Độc lập kéo bă tải sử dụng vận chuyển sản phẩm chai nước coca cola trong dây chuyền sản xuất

Đề tài:  Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động điện dùng để điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập kéo băng tải sử dụng vận chuyển sản phẩm Coca cola trong dây chuyền sản xuất

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

ĐỀ TÀI

Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động điện dùng để điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập kéo băng tải sử dụng vận chuyển sản phẩm chai nước Coca cola

trong dây chuyền sản xuất

Nhóm 4:

Thành viên: Nguyễn Văn Hậu (21115055120125)

Nguyễn Văn Huy (21115055120134)

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2024

TRƯỜNG SƯ PHẠM KỸ THUẬT – DHDN

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

-o0o -NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Họvàtênsinhviên: NguyễnVănHậu Mãsinhviên:21115055120125 Họvàtênsinhviên: NguyễnVănHuy Mãsinhviên:21115055120134 Giáoviênhướngdẫn: ĐỗHoàngNgânMi

I Đề tài: 

Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động điện dùng để điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập kéo băng tải sử dụng vận chuyển sản phẩm Coca cola trong dây

chuyền sản xuất

II Yêu cầu công nghệ:

Độdàibăngtải:8m

-Tảitrọngtrungbình:1,65kg/1chai

-Tốcđộbăngtải:0,5m/s.?

-Loạiđộngcơ:độngcơxoaychiều1pha

III Nội dung:

Chương1:Giớithiệu,phântíchđềtàiđồán

Chương2:Phântíchnhữngcôngnghệdùngtrongđềtài

Chương3:Môhìnhhoávàmôphỏnghoácôngnghệ

Chương4:Đánhgiávàkếtluận

IV Sản phẩm:

-Báocáo(Thiếtkếvàthuyếtminh,bảnvẽnguyênlývàbảnvẽlắpráp,chươngtrìnhmô phỏngvàđánhgiákếtquảmôphỏng,Tàiliệuthamkhảo,Phụlục).Trongđó:

 Chươngtrìnhmôphỏnghệtruyềnđộngđiệnhoặcmôhìnhmạchthậtvớithôngsốquy đổi

 Bản vẽ nguyên lý (Bảnvẽmạchlực,Bảnvẽmạchđiềukhiển,Danhmụcthiếtbị)

 Bản vẽ lắp ráp (Thiếtkếtủđiệnvàđidâytrongtủđiện)

 PhụlụcCataloguethiếtbị

-Filevideoquayđềtài(môhìnhthật)(5-10phút).

-Môhìnhchếtạo(nếucó).

-ChươngtrìnhMatlab,chươngtrìnhlậptrìnhsửdụngtrongđồán, (NộptrênMs Teams)

 Giáo viên hướng dẫn



 Đỗ Hoàng Ngân Mi

Sinh viên thực hiện

(Kývàghirõhọtên)

Nguyễn Văn Hậu

Nguyễn Văn Huy

LỜI MỞ ĐẦU

Trongnhữngnămgầnđâycảnướctađangbướcvàocôngcuộccôngnghiệphoá hiệnđạihoáđấtnước,sựgiáodụcđóngvaitròquantrọngtrongcôngcuộcnàyđặc biệtlàđàotạorađộingũcótaynghềcaobiếtkếthợpchặtchẽlýthuyếtvàthựctiễn vàolaođộngsảnxuất.

Cùngvớisựpháttriểncủacácngànhkỹthuậtđiệnđiệntử,côngnghệthôngtin, ngànhkỹthuậtđiềukhiểnvàtựđộnghoáđãvàđangđạtđượcnhiềutiếnbộmới Tựđộnghoáquátrìnhsảnxuấtđangđượcphổbiếnrộngrãitrongcáchệthống côngnghiệptrênthếgiớinóichungvàởViệtNamnóiriêng.Tựđộnghoákhông nhữnglàmgiảmnhẹsứclaođộngchoconngườimàcòngópphầnrấtlớntrong việcnângcaonăngsuấtlaođộng,cảithiệnchấtlượngsảnphẩm.

Vớimụctiêucôngnghiệphoáhiệnđạihoáđấtnước,ngàycàngcóthêmnhiềuxí nghiệpmớisửdụngkỹthuậtcao,đòihỏicánbộkỹthuậtvàkỹsưđiệnnhữngkiến thứcvềđiệntửcôngsuất,vềtruyềnđộngđiện,,vềvimạchvàxửlýtrongcôngtác kỹthuậthiệntại.

Đềtàiđồánnhómemchọnlà  “ Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động điện

dùng để điều khiển động cơ xoay chiều 3 pha đồng bộ kéo băng tải sử dụng vận chuyển sản phẩm chai nước Coca cola trong dây chuyền sản xuất “

Đồáncủanhómemgồm4chương,tổngquanvềhệthống,tínhtoányêucầucủa tảivàtínhchọncôngsuấtđộngcơ,phântíchvàtínhchọnmạchđiệntửcôngsuất điềukhiểnđộngcơ,tínhtoánvàmôphỏngmạchđộnglực.

MỤC LỤC

Chương 1: Tổng quan về hệ thống, tính toán yêu cầu của tải và tính chọn công suất động cơ 6

1.1 Giới thiệu đề tài: - 6

1.2 Xây dựng sơ đồ tổng quát hệ truyền động điện: -7

1.3 Tính toán yêu cầu của tải: - 9

1.3.1 Tính tốc độ quay của pulley: - 9

1.3.2 Tính momen điện từ của động cơ: - 10

1.3.3 Tính công suất của động cơ: - 11

LỜI CAM ĐOAN

Đềtàinàylàdonhómtựthựchiệndựavàoviệcthamkhảomộtsốtàiliệuvàkhôngsaochéptừ tàiliệuhaycôngtrìnhđãcótrướcđó.Nếucóbấtkìsựgianlậnnàochúngtôixinhoàntoànchịu tráchnhiệm.

Nhómsinhviênthựchiện

Nguyễn Văn Huy Nguyễn Văn Hậu

Chương 1: Tổng quan về hệ thống, tính toán yêu cầu của tải và tính

chọn công suất động cơ 1.1 Giới thiệu đề tài:

- Dựányêucầuthiếtkếhệthốngđiềukhiểnvàgiámsáttốcđộhệthốngtruyềnđộngsử dụngđộngcơxoaychiều3phađồngbộvớitảichuyểnđộngtịnhtiến

- Yêucầuhệtruyềnđộng:điềukhiểnbăngtảiđểvậtcốkhốilượngMchuyểnđộngtịnh tiếnvớitốcđộmongmuốn.trongđềtàinàytachọnvậtcókhốilượnglà16,5kg Nguồncấpchohệthốnglànguồnxoaychiều3pha220/380V





- BàitoányêucầuvậtMnằmtrênbăngchuyềnchuyểnđộngvớitốcđộbámtheosơđồ đồthịHình1.2.ĐểvậtMcóthểchuyểnđộngthìpulleyphảiquayvớitốcđộgócđược tínhtheotốcđộmongmuốn.Đểpulleycóthểquayđượccầnmộtđộngcơđểtruyền cơnăngtừtrụcđộngcơđếnpulley,màđểđộngcơhoạtđộngthìtacầncấpnguồn điện

Trongđó:

M:khốilượngcủatải(M=16,5kg) r:bánkínhpulley(r=0,35m)

J M:momentquántínhtrêntrụcđộngcơ

ω:tốcđộquayđộngcơ

u:tốcđộmongmuốncủatải

f L:ngoạilực Hình 1.1 T i chuy n đ ng t nh ti nả ể ộ ị ế

Hình 1.2: Đ th t c đ mong mu n c a t iồ ị ố ộ ố ủ ả

1.2 Xây dựng sơ đồ tổng quát hệ truyền động điện:

Từyêucầuchuyểnđộngcủatảitađưarađượcmốiquanhệgiữacácbộphậncủahệtruyềnđộng:

- TảichuyểnđộngtịnhtiếnđượctruyềnđộngtừtrụcRotorcủađộngcơ

- Đểđộngcơhoạtđộngcầnmộtnguồnđiệnphùhợpvớicácthôngsốđịnhmứcđộngcơ cầncóbộbiếnđổicôngsuất.

- Đểgiámsáttốcđộđộngcơcầnphảicócáccảmbiếnđođượccáctínhiệucầndùng nêntacầncócáccảmbiếndòng,cảmbiếntácdụng

- Từcácgiátrịcảmbiếnthuđượcvàgiátrịmongmuốnhệtruyềnđộngđápứng,tasẽ tínhtoánvàđưaratínhiệuđiềukhiểnchođộngcơcầncóbộđiềukhiển

Từsơđồtổngquáthệtruyềnđộngtasẽđiphântíchchứcnăngcủatừngkhối:

Hình 1.3: S đ c u trúc c a h th ngơ ồ ấ ủ ệ ố

 Khối động lực:

- Khốiđộnglựcgồmcócácphầnchínhlàbộbiếntần,độngcơđiện,hộpsốvàbăngtải nhưhìnhvẽ

- Trongđềtàichọnbộbiếnđồicôngsuấtlàbộbiếntần:cấutạogồmmộtbộchỉnhlưu vàmộtbộnghịchlưucóđiềukhiểncónhiệmvụbiếnđổinguồnđiệnxoaychiều3pha cốđịnhsangnguồnđiệnphùhợpcấpchođộngcơ

- Độngcơ:sửdụngđộngcơxoaychiều3phađểtruyềnđộngchotải.TrụcRotorcủa độngcơcóchứcnăngtruyềnđộngtrựctiếpchopulleybăngchuyền

 Khối điều khiển:

 Khốiđiềukhiểncóchứcnănggiámsát,tínhtoánvàđưaracácgiátrịđiềukhiểnchophần độnglựcđểkếtquảđầurabámsátyêucầumongmuốn.Dướiđâylàmôtảvàchứcnăng củatừngphầntrongkhốiđiềukhiển:

 Cảmbiến:cónhiệmvụđocácthôngsốtừđộngcơkhinóđanghoạtđộngrồitruyềntín hiệuđếnkhâuđiềukhiển

 Từgiátrịđiệnáptínhtoánđượckhâuphátxungsẽtínhrathờiđiểmkíchcácvanbándẫn cótrongbộbiếnđổitầnsốđểchorađiệnápcấpvàođộngcơ

Hình 1.4: S đ t ng quát kh i đ ng l cơ ồ ổ ố ộ ự

Hình 1.5: S đ t ng quát kh i đi u khi nơ ồ ổ ố ề ể

1.3 Tính toán yêu cầu của tải:

1.3.1 Tính tốc độ quay của pulley:

 Côngthứctínhtốcđộquaycủapulley:ω m=u

r= u 0,35(rad/s)

 Trongđó:u(m/s)làtốcđộmongmuốncủatải

r=0.35(m)làbánkínhpulley



 Từ0 – 1s: trục

pulleytăngtốcdầnlêntừ0đến14.28(rad/s)

 Từ1–3s:trụcpulleychạyổnđịnhở14.28(rad/s)

 Từ3–3.5s:trụcpulleygiảmtốcvề0(rad/s)

 Từ3.5–4s:trụcpulleyđảochiều,tăngtốctừ0đến-14.28(rad/s)

 Từ4–6s:trựcpulleychạyổnđịnhở-14.28(rad/s)

 Từ6–7s:trụcpulleygiảmtốcvề0(rad/s)

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0

14.28 14.28 14.28

0

-14.28 -14.28 -14.28

0

ω m (rad/s)

( s )

Hình 1.6: Đ th v n t c góc c a pulleyồ ị ậ ố ủ

1.3.2 Tính momen điện từ của động cơ:

 Côngthứctínhmomentđiệntừ:T em =J m

d ω m

dt +r2

M d ω m

dt +r f L( N.m )

 Trongđó:

 T em:làmomentđiệntừyêucầu

 J m:làmomenquántínhcủađộngcơ

 r:làbánkínhcủapulley

 M :làkhốilượngcủatải

 f L:làlựccản

 d ω m

dt :làbiếnthiêntốcđộquaycủapulleytheothờigian

 Dobanđầuchưachọnđộngcơnênmomenquántính J m =0,bỏqualựccảnf L=0 nên

côngthứctínhmomenđiệntừtrởthành:T em =r2

M d ω m

dt (N.m)

 Từ0-1s:T em =r2

M d ω m

dt =0.352

× 2.5×14.28−0 1−0 =4.37325(N.m)

 Từ1–3s:T em =r2

M d ω m

dt =0.352

× 2.5×14.28−14.28

 Từ3–3.5s:T em =r2

M d ω m

dt =0.352

× 2.5×0−14.28 3.5−3 =−8.7465(N.m)

 Từ3.5–4s:T em =r2

M d ω m

dt =0.352

× 2.5×−14.28 0− 4−3.5 =−8.7465(N.m)

 Từ4–6s:T em =r2

M d ω m=0.352

× 2.5×−14.28−(−14.28)

T em (N.m)

(s)

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

4.37325

-8.7465

4.37325

Hình 1.7: Đ th moment đi n tồ ị ệ ừ

 Từ6–7s:T em =r2

M d ω m

dt =0.352

× 2.5×0−(−14.28)

7−6 =4.37325(N.m)

Momen đẳng trị của động cơ:

T emdt=√ ∑T emi

2

.t i

∑t i

¿√4.373252

× 1+(−8.7465)2 +(− )

×0.5 8.74652

× 0.5 4.37325+ 2

×1

7

¿4.049(N m)

 ChọnhệsốdựtrữK dt=1.5=¿T em =1.5 T em dt =1.5 × 4.049 6.0375= (N.m)

1.3.3 Tính công suất của động cơ:

 Côngthứctínhcôngsuấtđộngcơ:P=T em × ω m(W)

 Trongđó:T em(N.m)làmomenđiệntừ

ω m(rad/s)làtốcđộquaycủapulley

 Từ0–1s:Côngsuấttăngdầnđềutừ0đến62.45W

 Từ1–3s:Côngsuấtbằng0

 Từ3–3.5s:Côngsuấttăngdầnđềutừ-124.9Wđến0W

 Từ3.5–4s:Côngsuấttăngdầnđềutừ0đến124.9W

 Từ4–6s:Côngsuấtbằng0W

 Từ6–7s:Côngsuấttăngdầnđềutừ-62.45Wđến0W

-150

-100

-50

0

50

100

150

62.45

-124.9

124.9

-62.45

P (W)

(s)

Hình 1.8: Đ th công su t đ ng cồ ị ấ ộ ơ

 Côngsuấtđẳngtrịcủađộngcơ:

P dt=√ ∑P2i

.t i

∑t i

=¿√62.452×1+124.92 0.5 124.9 0.5 62.45 1

×

 ChọnhệsốK dt=1.5=¿P đ c =1.5 P dt =1.5 × 57.82 86.73= (W )

1.3.4 Xây dựng đồ thị đặc tính cơ:

 Từ0-1s:T >0 , ω>0=¿P =T ×ω> 0

 ĐộngcơlàmviệcởgócphầntưthứI,độngcơquaytheochiềudương

 Từ1–3s:T =0 , ω>0=¿P =T × ω=0

 Từ3–3.5s:T <0 , ω>0=¿P =T ×ω<0

 ĐộngcơlàmviệcởgócphầntưthứII,độngcơởtrạngtháihãm

 Từ3.5–4s:T <0 , ω<0=¿P =T ×ω>0

 ĐộngcơlàmviệcởgócphầntưthứIII,độngcơquaytheochiềuâm

 Từ4–6s:T =0 , ω<0=¿P =T × ω=0

 Từ6–7s:T >0 , ω<0=¿P =T ×ω<0

 ĐộngcơlàmviệcởgócphầntưthứIV,độngcơởtrạngtháihãm