Để hiểu rõ hơn về điều khiển hệ thống điện công nghiệp với biến tần vàứng dụng cụ thể của nó vào trong sản xuất nhóm chúng em đã làm đồ án: “Tính Toán, Thiết kế hệ thống băng tải” với s
Tổng quát về động cơ không đồng bộ ba pha
Động cơ điện chính là trái tim của nhiều hệ thống công nghiệp và tiêu dùng năng lượng điện đáng kể Chúng tiêu thụ khoảng 65% tổng năng lượng điện, tiêu thụ khoảng 75% tổng năng lượng điện trong công nghiệp và máy điện không đồng bộ chiếm hơn 90% trong số đó.
Lý do máy điện không đồng bộ lại được chọn để sử dụng nhiều chiếm phần lớn Vì sự phổ biến của máy điện không đồng bộ xuất phát từ sự kết hợp giữa độ mạnh mẽ, đáng tin cậy, và khả năng bền bỉ của chúng Động cơ này thường hoạt động ổn định trong thời gian dài, đáp ứng được yêu cầu của các ứng dụng công nghiệp khắc nghiệt.
Sự tiện lợi trong việc bảo trì và sửa chữa là một điểm mạnh khác của máy điện không đồng bộ Các bộ phận chính thường được thiết kế để dễ dàng thay thế và bảo trì, giúp giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và giảm thiểu thất thu do sự cố.
Ngoài ra, máy điện không đồng bộ thường có chi phí đầu tư ban đầu tương đối thấp, và chúng có kích thước gọn nhẹ hơn so với động cơ một chiều cùng công suất Điều này làm cho chúng trở thành lựa chọn phổ biến trong các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất ổn định, độ tin cậy cao, và sự tiết kiệm về chi phí.
1.1.1 Khái niệm chung Động cơ không đồng bộ là động cơ điện hoạt động với tốc độ quay của rotor chậm hơn so với tốc độ quay của từ trường stator Ta thường gặp động cơ không đồng bộ Rotor lồng sóc vì đặc tính hoạt động của nó tốt hơn dạng dây quấn.
Stator được quấn các cuộn dây lệch nhau về không gian (thường là 3 cuộn dây lệch nhau góc 120°) Khi cấp điện áp 3 pha vào dây quấn, trong lồng stator xuất hiện từ trường Fs
Từ trường này móc vòng qua rotor và gây điện áp cảm ứng trên các thanh dẫn lồng sóc của rotor Điện áp này gây dòng điện ngắn mạch chạy trong các thanh dẫn Trong miền từ trường do stator tạo ra, thanh dẫn mang dòng I sẽ chịu tác động của lực Bio-Savart-Laplace lôi đi Có thể nói cách khác: dòng điện I gây ra một từ trường Fr (từ trường cảm ứng của rotor), tương tác giữa
Fr và Fs gây ra moment kéo rotor chuyển động theo từ trường quay Fs của stator.
Máy điện không đồng bộ có nhiều loại được chia theo nhiều cách khác nhau:
- Theo kết cấu của vỏ: máy điện không đồng bộ có thể chia theo các kiểu chính sau: kiểu kín, kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu chống nổ, …
-Theo kết cấu rotor: rotor kiểu lồng sóc và rotor kiểu dây quấn.
-Theo số pha trên dây quấn stator: 1 pha, 2 pha, 3 pha.
Hình 1.1: Cấu tạo động cơ không đồng bộ 1.1.3.1 Phần tĩnh (stator)
Hình 1.2: Hình ảnh phần Stator
Vỏ máy có tác dụng cố định lõi thép, dây quấn, giữ chặt máy trên kệ và bảo vệ máy Thường vỏ máy được làm bằng gang Đối với máy có công suất tương đối lớn (1000kW) thường dùng thép tấm hàn lại làm thành vỏ máy. Tuỳ theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ cũng khác nhau.
Lõi thép trong võ máy làm nhiệm vụ dẫn từ Lõi thép stator hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục Mỗi lá thép kỹ thuật đều được phủ sơn cách điện để giúp giảm tổn hao do từ trường quay đi qua lõi sắt gây nên Khi đường kính ngoài lõi sắt nhỏ hơn 90 mm thì dùng cả tấm tròn ép lại Khi đường kính ngoài lớn hơn thì dùng những tấm hình rẻ quạt ghép lại.
Dây quấn stator được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõi sắt Dây quấn stator gồm 3 cuộn dây đặt lệch nhau 120 0 điện Dòng xoay chiều ba pha chạy trong dây quấn stator tạo ra từ trường quay.
Hình 1.3: Hình ảnh phần Rotor
Lõi thép: lá thép được dùng như stator Lõi thép được ép trực tiếp lên lõi máy hoặc lên giá rotor của máy.
Rotor có 2 loại chính: rotor kiểu dây quấn và rotor kiểu lồng sóc.
Rotor có dây quấn giống như dây quấn của stator, gồm 3 dây quấn đặt lệch nhau 120 0 trong không gian Dây quấn 3 pha của rotor thường đấu hình sao còn ba đầu kia được nối vào vành trượt thường làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài. Đặc điểm là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch điện rotor để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy Khi máy làm việc bình thường dây quấn rotor được nối ngắn mạch Nhược điểm so với động cơ rotor lồng sóc là giá thành cao, khó sử dụng ở môi trường khắc nghiệt, dễ cháy nổ.
Kết cấu loại dây quấn này rất khác với dây quấn stator Trong mỗi rãnh của lõi sắt rotor đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng mà người ta quen gọi là lồng sóc.
Vì rotor là một khối tròn nên khe hở đều Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ (0,2 mm ÷ 1mm) Để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới và như vậy mới có thể làm cho hệ số công suất của máy cao hơn. ѕ
Như đã biết trong vật lý, khi dòng điện xoay chiều 3 pha vào ba cuộn dây đặt lệch nhau 120 0 trong không gian thì từ trường tổng đi qua ba cuộn dây là từ trường quay Nếu trong từ trường quay có đặt các thanh dẫn điện thì từ trường quay sẽ quét qua các thanh dẫn này và làm xuất hiện một sức điện điện cảm ứng trong các thanh dẫn Trong động cơ không đồng bộ thì phía rotor (phần cảm ứng sức điện động) được nối ngắn mạch làm xuất hiện dòng điện (ngắn mạch) trên dây quấn rotor, dòng điện có chiều xác định theo quy tắc bàn tay phải Từ trường quay lại tác dụng vào chính dòng cảm ứng này một lực từ có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái và tạo ra một moment làm quay rotor theo chiều quay của từ trường quay.
Hình 1.6 Dòng điện 3 pha trong dây quấn Stato tạo nên từ trường quay
Muốn cho động cơ làm việc, stator của động cơ cần được cấp dòng điện xoay chiều 3 pha Dòng điện qua dây quấn stator sinh ra từ thông, từ thông trong cuộn dây sẽ tạo ra từ trường quay với tốc độ đồng bộ: n = 60f
Trong đó: f (Hz) là tần số nguồn điện 3 pha. p là số đôi cực (tùy thuộc kết cấu dây quấn của động cơ)
TÌM HIỂU VỀ BIẾN TẦN IG5A
Đặc điểm chung
Biến tần IG5A có giao diện mạnh mẽ và được nâng cấp, tối ưu hóa Biến tần IG5A cung cấp điều khiển vectơ vòng hở, điều khiển PID, và bảo vệ chạm đất thông qua các chức năng tích hợp sẵn mạnh mẽ Giao diện thân thiện người dùng và dễ dàng cho việc bảo trì Cài đặt thông số trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết với ứng dụng của 4 phím điều hướng Hỗ trợ dễ dàng bảo trì thông qua cấu trúc chẩn đoán và thay đổi quạt làm mát Thiết kế nhỏ gọn giúp tối ưu hóa chi phí và ứng dụng cho nhiều vị trí 2
Biến tần IG5A đạt tiêu chuẩn toàn cầu CE, UL.
Tổng quan về biến tần IG5A
Biến tần IG5A bao gồm các chức năng 3 :
Cung cấp phương pháp điều khiển vector từ thông, điều khiển PID và bảo vệ lỗi tiếp đất qua các chức năng nâng cao. Điều khiển vector từ thông: Cung cấp phương pháp điều khiển tốc độ cao và công suất momen lớn.
Bảo vệ lỗi tiếp đất trong khi chạy: Chức năng bảo vệ lỗi tiếp đất của chân đầu ra có thể thực hiện trong khi chạy. Điều khiển Analog từ -10V đến 10V: Các tín hiệu đầu vào Analog từ -10V đến 10V giúp cho các hoạt động được dễ dàng. Điều khiển PID trong: Kích hoạt chức năng điều khiển PID để điều khiển lưu lượng, áp suất, nhiệt độ, … mà không cần thêm bộ điều khiển nào khác.
Mạch hãm động năng bên trong: giảm đến mức tối thiểu thời gian giảm tốc độ qua điện trở hãm.
Truyền thông 485 bên trong: Cổng truyền thông RS-485 giúp cho việc điều khiển từ xa với màn hình giữa IG5A và các thiết bị.
Dãy công suất: IG5A có công suất mặc định từ 0.4kW đến 7.5kW.
Chuẩn đoán đầu ra module: Với việc cài đặt thông số dễ dàng, IG5A có thể chuẩn đoán các trạng thái của đầu ra module.
Dễ dàng thay quạt: IG5A được thiết kế để có thể thay đổi quạt khi hỏng. Điều khiển quạt làm mát: Để điều khiển quạt làm mát, IG5A hoạt động gần như yên lặng theo từng trạng thái hoạt động.
Giao diện thân thiện, dễ sử dụng: Phím 4 hướng giúp cho việc vận hành và giám sát được dễ dàng.
Màn hình ngoài (tùy chọn): Màn hình hình ngoài từ panel cho phép điều khiển và giám sát được dễ dàng.
Và các thông số được tạo ra ở màn hình ngoài có thể sao chép và ứng dụng vào các biến tần khác.
Giao diện thân thiện và dễ dàng sửa chữa cài đặt thông số dễ dàng bởi 4 phím hướng và IG5A có thể biết được các trạng thái của module đầu ra.
Các sản phẩm của biến tần IG5A
Bảng 2.1 Bảng thống kê các sản phẩm của biến tần IG5A
Dải công suất động cơ Các dòng 200V Các dòng 400V
0.4kW (0.5HP) SV004IG5A-2 SV004IG5A-4
0.75kW (1HP) SV008IG5A-2 SV008IG5A-4
1.5kW (2HP) SV015IG5A-2 SV015IG5A-4
2.2kW (3HP) SV022IG5A- 2 SV022IG5A-4
3.7kW (5HP) SV037IG5A-2 SV037IG5A-4
4.0kW (5.4HP) SV040IG5A-2 SV040IG5A-4
5.5kW (7.5HP) SV055IG5A-2 SV055IG5A-4
7.5kW (10HP) SV075IG5A-2 SV075IG5A-4
Các thông số kỹ thuật cơ bản
Dùng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 Pha, 220V/0.37 11 kW, 380V/0.37 22 kW.
Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật chung
Nguồn cung cấp 1 pha 200~230 VAC (+10%, -15%) 50~60 [Hz] (±5%)
3 pha 380~480VAC 50~60 [Hz] (±5%) Công suất 1 pha 200~230 VAC : 0.4 -1.5 kW
3 pha 380~480 VAC : 0.4 – 22 kW Dòng điện 1 phase 200~230 VAC : 2.5-8A
3 phase 380~480 VAC : 1.25-45A Dải tần số ngõ ra Max 400Hz
Khả năng quá tải 120% trong 60 giây
Phương pháp điều khiển Điều khiển V/f, điều khiển vectơ vòng hở
Phanh hãm Mômen hãm: max 20%
Hiệu suất: max 150% khi dùng điện trở hãm Ngõ vào Ngõ vào đa chức năng P1 ~ P8 - Lựa chọn NPN/PNP
Ngõ ra Ngõ ra collector hở, ngõ ra rơ le đa chức năng, ngõ ra analog
Chức năng bảo vệ Quá áp, thấp áp, quá dòng, qua nhiệt động cơ, quá nhiệt inverter, quá tải, lỗi truyền thông, lỗi phần cứng,
Chức năng chính Điều khiển vòng hở, điều khiển PID, và bảo vệ chạm đấtTích hợp sẵn bộ điều khiển PID, liên kết máy tính (RS-
Truyền thông Hỗ trợ các chuẩn truyền thông PU,USB, Modbus-RTU,
Profibus, CC-Link, CAN open và SSCNET III Thiết bị mở rộng Tiêu chuẩn: Tích hợp sẵn bộ lọc EMC, PLC
Lựa chọn: Bộ truyền thông, Cáp kết nối, DC reactor (cuộn kháng DC), AC reactor (cuộn kháng AC), điện trở xả, bộ phanh,
Cấp bảo vệ IP 20, NEMA1 (Optional)
Kích thước bên ngoài của biến tần IG5A
Hình 2.2 Hình vẽ kích thước bên ngoài của biến tần
Dưới đây là các bảng thông kê về kích thước bên ngoài của một số biến tần IG5A tùy thuộc vào dải công suất động cơ (biến tần sử dụng trong đồ án này).
Bảng 2.3 Bảng thống kê về kích thước bên ngoài của một số biến tần IG5A
SV022ig5A-2 2.2 140 132 128 120.5 155 4.5 4.5 4.5 1.84SV037ig5A-2 3.7 140 132 128 120.5 155 4.5 4.5 4.5 1.89SV040ig5A-2 4.0 140 132 128 120.5 155 4.5 4.5 4.5 1.89SV022ig5A-4 2.2 140 132 128 120.5 155 4.5 4.5 4.5 1.84SV037ig5A-4 3.7 140 132 128 120.5 155 4.5 4.5 4.5 1.89SV040ig5A-4 4.0 140 132 128 120.5 155 4.5 4.5 4.5 1.89
Sơ đồ nối dây của biến tần IG5A
Hình 2.3 Sơ đồ đấu dây của biến tần IG5A
Ứng dụng của biến tần LS IG5A trong hệ thống băng tải
Biến tần cho hệ thống băng tải: Băng tải đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất, đảm nhận nhiệm vụ vận chuyển hàng hóa và nguyên vật liệu từ một vị trí đến một khác mà không cần phải tập trung vào sức lao động con người Hiện nay, băng tải đã trở thành một công cụ phổ biến và không thể thiếu trong các dây chuyền sản xuất của nhiều ngành công nghiệp, bao gồm khai thác than, đá, xi măng và công nghiệp chế tạo.
Băng tải phải hoạt động liên tục trong quá trình sản xuất, dẫn đến sự mài mòn và khả năng gặp sự cố trong quá trình hoạt động Do đó, các nhà sản xuất băng tải phải tìm kiếm giải pháp để gia tăng tuổi thọ của hệ thống này Việc áp dụng công nghệ biến tần là cần thiết trong hệ thống băng tải, giúp bảo vệ cả băng tải và các thiết bị cơ khí bằng cách kiểm soát chính xác tốc độ và momen động cơ Điều này không chỉ kéo dài tuổi thọ của băng tải mà còn giảm thiểu các sự cố hoạt động không mong muốn.
Hình 2.4 Những hình ảnh về băng tải sử dụng biến tần 2.7.1.Yêu cầu công nghệ và tiêu chí kỹ thuật khi sử dụng biến tần
Hệ truyền động băng tải thường yêu cầu momen khởi động lớn Đặc biệt trên những băng tải dài thì càng có nhiều vật liệu trên băng tải hơn, khi đó quá trình khởi động đòi hỏi momen khởi động và dòng điện khởi động cao hơn.Băng tải được khởi động mềm với momen được điều khiển phù hợp cũng sẽ làm giảm bớt sự cố căng và trượt của băng tải Ngoài ra, hệ truyền động băng tải còn có thể yêu cầu dừng một cách chính xác tại những vị trí nào đó.
Với những hệ thống băng tải dài, thì quá trình khởi động đòi hỏi momen khởi động và dòng điện khởi động cao hơn Nếu momen khởi động không đủ lớn thì băng tải sẽ không khởi động được Biến tần có thể tạo momen khởi động cao nhưng vẫn đảm bảo dòng điện khởi động trong giới hạn cho phép, dòng điện khởi động không bị tăng quá cao và điện áp lưới cũng không bị sụt trong quá trình khởi động Băng tải khởi động trơn với momen được điều khiển phù hợp cũng làm giảm bớt sự cố căng và trượt của băng tải Bên cạnh đó biến tần giúp việc vận hành chính xác tốc độ động cơ băng tải, cho phép điều chỉnh tốc độ băng tải sao cho phù hợp với dây chuyền sản xuất Biến tần còn có thể được kết nối với hệ thống tự động của nhà máy, để giám sát lượng tải, vận tốc từ đó tính toán tổng lượng hàng tải.
Cho phép điều chỉnh tốc độ băng tải phù hợp với yêu cầu quy trình sản xuất Năng lượng được tiết kiệm khi chạy động cơ ở tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải, hệ số công suất của động cơ cao Hơn nữa trong trường hợp băng tải có đoạn chạy quán tính (dốc xuống), cơ năng của băng tải có thể chuyển hóa thành năng lượng điện để trả về lưới với biến tần hãm tái sinh.
Khi nhiều động cơ được sử dụng, tốc độ có thể được đồng bộ và tải có thể được chia sẻ giữa các động cơ.
Có thể bù trượt tốc độ, phát hiện quá mômen, dò tìm tốc độ cộng với chức năng tăng mômen động cơ khi mômen tải tăng giúp tốc độ băng tải luôn luôn ổn định. Điều khiển quá trình khởi động và dừng chính xác trên hệ thống băng tải.
2.7.2 Ưu điểm khi sử dụng biến tần cho băng tải
Những ưu điểm của biến tần dành cho băng tải:
Giúp giải quyết yêu cầu khởi động và dừng chính xác của hệ thống Điều chỉnh tốc độ băng tải dễ dàng.
Bảo vệ và giúp tăng tuổi thọ hệ thống cơ khí, động cơ Nâng cao chất lượng điện năng, tiết kiệm điện
Ngoài ra, biến tần cho hệ thống băng tải có thể giúp tăng tốc độ động cơ theo yêu cầu, với các ứng dụng khác đòi hỏi biến tần điều khiển động cơ chạy dưới tốc độ định mức thì sẽ nảy sinh vấn đề về làm mát động cơ nếu sử dụng loại động cơ tự làm mát Với các ứng dụng như vậy thì sử dụng động cơ làm mát cưỡng bức là tốt hơn cả.
TỔNG QUÁT HỆ THỐNG BĂNG TẢI
Hệ thống băng tải
Trong sản xuất và cuộc sống hàng ngày, vận chuyển hàng hóa là một quá trình không thể thiếu, bao gồm khai thác khoán sản, vận chuyển nguyên vật liệu và sự di chuyển của con người, chẳng hạn như cáp treo và thang cuốn. Việc sử dụng thiết bị vận chuyển liên tục để vận chuyển các vật liệu rời có nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng vận chuyển hàng hóa đi xa, hoạt động êm ái, tăng năng suất và giảm thiểu tổn thất vật liệu trong quá trình vận chuyển.
Hệ Thống Băng Tải là một thiết bị xử lý vật liệu cơ khí di chuyển hàng hóa, vật tư từ nơi này đến nơi khác trong một đường dẫn xác định trước Băng tải đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng liên quan đến việc vận chuyển từ vật liệu nhẹ đến vật liệu nặng hoặc cồng kềnh Hệ thống băng tải cho phép vận chuyển nhanh chóng và hiệu quả đối với nhiều loại vật liệu Bên cạnh đó là sản xuất, băng chuyền giảm nguy cơ chấn thương lưng, đầu gối, vai, chấn thương chỉnh hình khác, và các yếu tố phát sinh liên quan đến tính mạng con người.
Các loại băng tải trong dây chuyền sản xuất:
-Băng tải cao su: chịu nhiệt, sức tải lớn.
-Băng tải xích: khá tốt trong ứng dụng tải dạng chai, sản phẩm cần độ vững chắc.
- Băng tải con lăn gồm: băng tải con lăn nhựa, băng tải con lăn nhựa PVC, băng tải con lăn thép mạ kẽm, băng tải con lăn truyền động bằng motor.
-Băng tải đứng: vận chuyển hàng hóa theo phương hướng lên thẳng đứng.
-Băng tải PVC, PU: tải nhẹ và thông dụng với kinh tế.
-Băng tải linh hoạt: di chuyển.
-Băng tải góc cong: chuyển hướng sản phẩm 30 đến 180 độ.
Mỗi loại băng tải có một hình dạng, chức năng và ứng dụng khác nhau, cho nên hãy cân nhắc lựa chọn cho mình loại băng tải phù hợp nhất với mục đích sử dụng Để băng tải có thể phát huy được hết chức năng của nó phục vụ tốt cho việc vận chuyển hàng hóa thì phải lựa chọn loại băng tải có chức năng phù hợp Đồng thời, tiết kiệm được rất nhiều chi phí và tăng năng suất cho công việc Trong những trường hợp nhất định thì sẽ sử dụng mỗi loại băng tải khác nhau cho nên cần tìm hiểu kĩ để có thể sử dụng đúng mục đích và đem lại hiệu quả cao.
4.2 Cấu tạo của một hệ thống băng tải
- Hệ thống băng tải hiện đại được trang bị động cơ giảm tốc, bộ điều khiển kiểm soát tốc độ, biến tần, sensor, timer, cảm biến và PLC, giúp điều khiển và kiểm soát chính xác quá trình vận chuyển.
-Bộ con lăn kéo (con lăn truyền lực chủ động) được sản xuất từ thép mạ kẽm hoặc nhôm, giúp truyền động năng lượng từ động cơ sang dây băng.
-Hệ thống dây băng và con lăn đỡ được làm từ thép mạ kẽm hoặc inox, đảm bảo độ bền và chịu lực tốt trong quá trình vận hành.
-Bộ truyền động xích hoặc đai được sử dụng để truyền động năng lượng từ động cơ sang bộ con lăn kéo, giúp tạo ra sức kéo cho dây băng.
-Hệ thống khung băng tải thường được sản xuất từ nhôm định hình, thép sơn tĩnh điện hoặc inox (khung, chân, thành chắn), giúp tạo ra một cấu trúc chắc chắn và bền vững cho băng tải.
Ngoài ra, còn có thêm một số bộ phận khác như hệ thống hỗ trợ, hệ thống dừng khẩn cấp, hệ thống thay đổi hướng di chuyển, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể của băng tải.
4.2.2 Cơ cấu cơ bản của một băng tải
Hình 3.1 Cơ cấu cơ bản của một băng tải a, b) Kết cấu của băng tải; c, d, e) Các dạng của cơ cấu truyền lực.
1 Đối trọng 8 Tang chủ động
2, 3, 4 Cơ cấu định vị và hướng dẫn 9 Máng
5.Tang thụ động 10 Giá đỡ
6.Phễu chứa hạt 11 Con lăn đỡ lưới
7.Băng tải 12 Con lăn đỡ
Băng tải được chế tạo từ bố vải có độ bền cao, ngoài bọc cao su với khổ rộng (900÷1200)mm Khi vận chuyển vật liệu có nhiệt độ cao (tới 3000 0 C) thường dùng băng tải bằng thép có độ dày (0,8÷1,2)mm với khổ rộng (350÷800)mm.
Cơ cấu truyền lực trong hệ truyền động băng tải thường dùng ba loại:
-Đối với băng tải cố định thường dùng hộp tốc độ và hộp tốc độ kết hợp với xích tải (c, d).
-Đối với băng tải lắp không cố định (có thể di dời) dùng tang quay lắp trực tiếp với trục động cơ (e) với kết cấu của hệ truyền động gọn hơn.
- Đối với một số băng tải di động cũng có thể dùng cơ cấu truyền lực dùng puli – đai truyền nối động cơ truyền động với tang chủ động.
Năng suất của băng tải được tính theo biểu thức sau:
Trong đó: khối lượng tải theo chiều dài (kg/m) v tốc độ di chuyển của băng (m/s)
Khối lượng tải theo chiều dài của băng được tính theo biểu thức:
Trong đó: γ khối lượng riêng của vật liệu (tấn/m3) v tốc độ di chuyển của băng (m/s)
Băng tải gồm có giá đỡ 10 với các con lăn đỡ trên 12 và hệ thống con lăn đỡ phía dưới 11, băng tải chở vật liệu 7 di chuyển trên các hệ thống con lăn đó bằng hai tang truyền động: tang chủ động 8 và tang thụ động 5 Tang chủ động 8 được lắp trên một giá đỡ cố định và kết nối cơ khí với động cơ truyền động qua một cơ cấu truyền lực dùng dây curoa hoặc hộp tốc độ Cơ cấu tạo sức căng ban đầu cho băng tải gồm đối trọng 1, hệ thống định vị và dẫn hướng 2, 3 và
4 Vật liệu cần vận chuyển từ phễu 6 đổ xuống băng tải và đổ tải vào phễu nhận hàng 9.
- Xác định trọng tải của băng tải.
- Tính chọn tỷ số truyền cho băng tải.
- Tính mô men xoắn của động cơ.
- Tính công suất của động cơ băng tải.
- Chọn loại động cơ phù hợp.
Băng tải là bộ phận được lắp trên bộ khung của dây chuyền, được căng bởi các tang và tỳ lên con lăn phía 2 đầu Nó có nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm Do đặc điểm làm việc nên đòi hỏi băng tải cần phải căng, độ bám giữa băng tải và con lăn đủ lớn để băng tải hoạt động ổn định với 1 tốc độ không đổi Hiện nay trên thị trường có khá nhiều loại băng tải khác nhau như: băng tải loại PVC, loại PU, Băng tải Inox hay băng tải chịu nhiệt cao.
Băng tải là bộ phận được lắp trên bộ khung của dây chuyền, được căng bởi các tang và tỳ lên con lăn phía 2 đầu Nó có nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm Do đặc điểm làm việc nên đòi hỏi băng tải cần phải căng, độ bám giữa băng tải và con lăn đủ lớn để băng tải hoạt động ổn định với 1 tốc độ không đổi Hiện nay trên thị trường có khá nhiều loại băng tải khác nhau như: băng tải loại PVC, loại PU, Băng tải Inox hay băng tải chịu nhiệt cao.
4.2.3.4 Hệ thống tay đẩy hay kẹp sản phẩm
TÍNH TOÁN & THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Yêu cầu chung về kỹ thuật và điều khiển
Hệ truyền động các thiết bị vận tải liên tục cần đảm bảo khởi động đầy tải.
Mô men khởi động của động cơ Mkd = (1,6 ~ 1,8) Mdm Bởi vậy nên chọn động cơ truyền động thiết bị vận tải liên tục là loại động cơ có hệ số trượt lớn, rãnh stato sâu để có hệ số mở máy lớn.
Nguồn cung cấp cho động cơ truyền động các thiết bị vận tải liên tục cần có dung lượng đủ lớn, đặc biệt là đối với công suất động cơ ≥ 30kW, để khi mở máy không ảnh hưởng đến lưới điện và quá trình khởi động được thực hiện nhẹ nhàng và dễ dàng hơn.
Hầu hết các thiết bị vận tải liên tục không yêu cầu điều chỉnh tốc độ nên không quan tâm đến quá trình điều chỉnh tốc độ động cơ, mà chỉ quan tâm đến mô men khởi động của động cơ, cũng như chế độ làm việc của động cơ là chế độ làm việc dài hạn vì vậy ta lên chọn loại động cơ có những đặc tính phù hợp với các yêu cầu trên.
Ngày nay hầu hết các động cơ truyền động của băng tải là động cơ điện xoay chiều vì loại động cơ này có rất nhiều ưu điểm vượt trội so với động cơ điện một chiều, như không cần đến bộ biến đổi nguồn cung cấp từ xoay chiều sang một chiều mà có thể sử dụng trực tiếp điện áp từ mạng điện cung cấp chỉ cần thay đổi cấp điện áp sao cho phù hợ với cấp điện áp ghi trên động cơ, động cơ điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản hơn so với động cơ điện một chiều vì vậy giá thành thấp hơn.
4.1.1.Yêu cầu về băng tải
Thứ tự khởi động của các băng tải phải ngược chiều với dòng dịch chuyển sản phẩm.
Phải có cảm biến về tốc độ của mỗi băng tải.
Di chuyển nhẹ nhàng, êm ái, không khựng lại giữa chừng.
Thứ tự khởi động của băng tải ngược chiều với dòng chuyển dịch vật liệu Bất kì băng tải nào đó chỉ được phép dừng khi băng tải trước nó đã dừng.
4.1.2.Yêu cầu về đối tượng điều khiển
Khi thiết kế hệ thống điều khiển băng tải, việc quan trọng hơn hết là tìm hiểu rõ đối tượng mà hệ thống sẽ truyền tải để lựa chọn công suất động cơ
37 phù hợp và phát huy tối đa công suất động cơ mà không lãng phí tiền bạc,thời gian và công sức làm việc Ngoài ra, các thông số cần lưu ý khi thiết kế băng tải bao gồm loại hàng hóa cần vận chuyển, hình dạng, kích thước hàng hóa, tải trọng, số lượng hàng hóa, năng suất hoạt động, quãng đường vận chuyển, khoảng cách băng tải, chiều cao của băng tải (nếu là băng tải nghiêng), góc nghiêng của băng tải, điều kiện làm việc, tốc độ dịch chuyển của băng tải và thời gian làm việc của băng tải (8 giờ/ ngày).
Từ các thông số này, ta có thể tính toán chiều rộng băng tải để không làm rơi hàng hóa, lựa chọn vận tốc băng để không làm thổi bụi hoặc bắn ra hai bên khi máy làm việc, cũng như tính toán công suất động cơ và các lực xảy ra khi tải di chuyển có vật và không có vật.
4.1.3.Yêu cầu về chất lượng điều khiển
Trong quá trình vận chuyển, đa số các thiết bị không yêu cầu phải điều chỉnh tốc độ liên tục Do đó, chỉ quan tâm đến mô men khởi động và chế độ làm việc dài hạn của động cơ, và chọn loại động cơ phù hợp với các yêu cầu này Hiện nay, động cơ điện xoay chiều được sử dụng phổ biến cho các hệ thống truyền động băng tải do có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với động cơ điện một chiều Loại động cơ này không cần bộ biến đổi nguồn cung cấp, mà có thể sử dụng trực tiếp điện áp từ mạng điện cung cấp chỉ cần thay đổi cấp điện áp sao cho phù hợp với cấp điện áp ghi trên động cơ Ngoài ra, động cơ điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản hơn và giá thành thấp hơn.
Khi sản xuất, các thiết bị băng tải cần hoạt động liên tục trong thời gian dài, đồng thời đảm bảo độ an toàn Do đó, hệ thống băng tải cần đảm bảo khởi động đồng tải Để lựa chọn động cơ truyền động cho thiết bị băng tải phù hợp, động cơ có hệ số trượt lớn và rãnh stato sâu là lựa chọn tối ưu Nguồn điện cung cấp cho động cơ truyền động cần phù hợp với loại động cơ, để không ảnh hưởng đến lưới điện khi khởi động và đảm bảo quá trình khởi động diễn ra nhẹ nhàng và dễ dàng hơn.
4.1.3.1 Chế độ vận hành tự động
Theo quy định việc khởi động các băng tải được thực hiện từ phòng điều khiển trung tâm (khởi động từ xa) Sơ đồ điều khiển các động cơ điện của băng tải được bố trí thích hợp, để tiến hành khởi động các băng từ bảng điều khiển trung tâm Để điều khiển tự động từ bảng điều khiển bằng các khóa điều khiển, phải chọn sơ đồ cấp liệu Sau khi đặt khóa điều khiển vào vị trí tự động các đèn vị trí của thiết bị này sẽ nhấp nháy Sau đó tín hiệu từ sơ đồ khởi động trung tâm sẽ chạy băng cuối cùng theo tuần tự của tuyến băng tải.
4.1.3.2 Chế độ vận hành bằng tay
Chế độ này được vận hành tại bảng điều khiển đặt gần cơ cấu truyền động của băng tải, việc thực hiện chế độ này bằng cách ấn nút khởi động và nút dừng tại hộp điều khiển, công việc do công nhân vận hành băng tải trực tiếp thực hiện Khi vận hành băng tải ở vị trí tại chỗ các khóa điều khiển ở bảng điều khiển trung tâm phải được đưa về vị trí điều khiển tại chỗ Trường hợp này các liên động và bảo vệ công nghệ không tác động.
Khi vận hành băng tải tại chỗ, người công nhận vận hành phải ấn nút phát tín hiệu âm thanh báo trước sau đó mới được ấn nút chạy động cơ điện của băng tải Việc dừng băng tải cũng được thực hiện bằng cách ấn nút dừng. 4.1.3.3 Chế độ vận hành độc lập
Chỉ được phép khi sửa chữa thiết bị băng tải hoặc điều chỉnh băng. Trong chế độ này các liên động không tác động Khi vận hành độc lập khóa điều khiển phải được đưa về vị trí vận hành độc lập Người công nhân vận hành băng tải thực hiện ấn nút khởi động hoặc dừng băng tải tại hộp điều khiển ở gần cơ cấu truyền động của băng.
Sau khi khởi động băng tải cũng như lúc băng tải đang mang tải, công nhân vận hành phải thường xuyên kiểm tra sự làm việc của băng tải Cường độ dòng điện của động cơ kéo băng tải không được vượt quá trị số giới hạn đánh dấu bằng vạch đỏ trên ampe kế của chúng đặt tại phòng điều khiển trung tâm.
4.1.4 Yêu cầu về động cơ truyền động và hệ động điện
Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị
4.2.1 Tính toán trên trục động cơ
Yêu cầu: Tính toán công suất tải trên trục của động cơ khi số băng tải hoạt động với mức công suất lần lượt là 0, 25, 50, 75, 100% công suất định mức với tốc độ băng tải không đổi 1 m/s.
Hình 4.1 Hệ thống băng tải
Bảng 4.1 Thông số yêu cầu của đề bài về hệ thống băng tải
Mô hình hóa hệ thống băng tải :
Hình 4.2: Mô hình hóa hệ thống băng tải
Fk: là lực kéo của băng tải
P: là trọng lực thu gọn của băng tải
P1, P2: lần lượt là hình chiếu của P trên trục x và trục y
Fms: là lực ma sát a Tính trọng lực thu gọn P:
Trong đó: m: là tải định mức tính trên 1 mét chiều dài
L: là chiều dài băng tải. g: là gia tốc trọng trường, g= 9.8(m/s) b Tính lực ma sát fms
𝜇 : là hệ số ma sát, 𝜇 = 0.15 c Tính lực kéo của băng tải
𝑠𝑖𝑛𝛼 = H 2− L H 1 = 3− 15 0.8 =0.15 d Tính công suất yêu cầu của động cơ
Pđc: là công suất trên trục động cơ.
Pct: là công suất trên trục công tác.
𝜂: là hiệu suất của bộ truyền Lấy 𝜂 = 0.95
Thay vào công thức (*): Pđc = 1.84 (kW)
Với tải P0 = 0% P (tải định mức) thì Pđc0 = 0%Pđc =0 (kW)
Với tải P0.25 = 25% P thì Pđc0.25 = 25%Pđc %%.1,73=0,465 (kW)
Với tải P0.5 = 50% P thì Pđc0.5 = 50%Pđc P%.1.73=0,93 (kW)
Với tải P0.75 = 75% P thì Pđc0.75 = 75%Pđc u%.1.73=1,395 (kW)
4.2.2 Lựa chọn động cơ và biến tần
Hình 4.3 Động cơ SEW R77 DRE 100M4 Để thõa mãn các yêu cầu về động cơ đã tính toán bên trên: Công suất động cơ: 1,84 kW
Vận tốc đầu trục hộp số: 95,54 rpm
Momen đầu trục hộp số: 147,14 N.m
Chọn động cơ hãng SEW có các thông số như sau:
4.2.2.2 Biến Tần Để thõa mãn yêu cầu ta chọn biến tần SV022ig5A-4
Thông số kỹ thuật cụ thể ở chương 3.
Hình 4.4: Biến tần SV022-IG5A
Sơ đồ khối cho hệ thống điều khiển tốc độ
Hình 4.5 Ngõ vào biến tần IG5A sử dụng nguồn điện 3 pha
2.1 Sơ đồ lắp đặt và điều khiển
Khi khởi động, băng tải của động cơ 1 khởi động trước rồi mới đến động cơ
2 Khi dừng, thì phải dừng băng tải của động cơ 2 trước, rồi mới được dừng động cơ 1 để tránh ùn ứ nguyên liệu trên băng tải Sơ đồ nguyên lý mạch động lực cấp nguồn cho 2 động cơ và nguyên lý mạch điều khiển ở hình trên. Để khởi động hệ thống băng tải, phải nhấn nút ON1 trước để khởi động động cơ 1, sau đó mới nhấn nút ON2 để đóng điện cho động cơ 2 Muốn dừng hệ thống, phải nhấn nút dừng OFF2 trước để ngắt điện động cơ 2, sau đó mới nhấn nút dừng OFF1 để ngắt điện động cơ 1 Trong trường hợp khẩn cấp, có thể nhấn nút dừng khẩn cấp ES để dừng hệ thống Tuy nhiên, lúc này có thể phải chấp nhận hiện tượng ùn ứ nguyên liệu trên băng tải.
Hình 4.6 Sơ đồ mạch điều khiển
Hình 4.7 Sơ đồ mạch động lực
ĐÁNH GIÁ LỢI ÍCH CỦA VIỆC CẢI TIẾN
Đánh Giá Lợi Ích Của Việc Cải Tiến
Hệ thống băng tải đang và được sử dụng phổ biến trong công nghiệp dùng để đếm sản phẩm với độ chính xác cao, giảm thiểu các vấn đề gây mất hàng trong quá trình kiểm kê, ngăn chặn gian lận và tính toán lương nhân viên chính xác.
Quá trình vận hành hoàn toàn tự động và dễ dàng thao tác Hệ thống giúp giảm thiểu sức lao động, tiết kiệm chi phí lương cho doanh nghiệp Với chi phí đầu tư ban đầu thấp, hệ thống này đem lại hiệu quả tối đa cho quá trình vận hành và kiểm tra hàng hóa.
Kết Luận
Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài thết kế hệ thống băng tải, kết quả đạt được:
Nắm bắt được lý thuyết và nguyên lý hoạt động của băng tải.
Thực nghiệm quy trình, băng tải hoạt động tốt, các cảm biến phát hiện sản phẩm đi qua để đếm số lượng, bàn cân đều hoạt động tốt theo ý muốn của phần lập trình.
Bên cạnh đó còn hiểu được về nguyên lý cấu tạo của động cơ 3 pha không đồng bộ, nắm được những kiến thức cốt lõi.
Có thể vận dụng được nhiều phần mền hơn phụ vụ cho việc học tập cũng như là nghiên cứu về sau.
