Bài báo cáo Đồ án họcphần “kỹ thuật Điều khiển Động cơ Điện” Đề tài thang máy

+ Chọn động cơ kéo, hộp só, thiết bị điện và điều khiến + Có bảo vệ hành trình hai đầu không cho phép thang máy chạy vượt quá giới hạn cho phép.. + Bảo vệ quá trọng lượng bảng limit swit

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM

KHOA DIỆN - ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BAI BAO CAO DO AN HOC PHAN

“KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN?

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ĐỂ TÀI cá tt SE SE TH HH HH1 re 3 1.1 YOu Cau nha 3 hố 5 3

1.2.1 Các bộ phận chính của thang máy là: .- - - Sàn HH ng ng me xe 3

1.2.2 Đường đặc tính cơ của thang Imáy - cnnn ntnnnH nh hHtnnv h nh Kết 5 SẰaiaiiaaaaađaaiaiảaaa 5

2.2.2 Cáp cho mạch động lực và mạch điều khiên 55c cà c2 s sec 27 LAN t a6 n6 6 TddgUABHẶHRHẶH HẬH 29 CHUGNG 3 MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ MẠCH ĐIÊU KHIÊN

CHUGNG 4 CÀI ĐẶT BIÉN TẢN

4.1 Tóm tắt các phần tử trong mạch động lực và mạch điều khién

CHƯƠNG1 GIỚI THIỆU ĐÈ TÀI

1.1 Yêu Cầu Của Thang Máy:

- Thang máy cho tòa nhà 2 tảng tải nâng hạ

+ Thang máy nặng M = 3 tân, tốc độ nâng hạ V = 0.5 m⁄s

+ Chọn động cơ kéo, hộp só, thiết bị điện và điều khiến

+ Có bảo vệ hành trình hai đầu không cho phép thang máy chạy vượt quá giới hạn cho phép

+ Bảo vệ quá trọng lượng bảng limit switch đặt dưới gàm buồng thang: Néu

tải trọng quá nặng thì limit switch đặt dưới gàm sẽ đóng, không cho thang máy chạy và đóng còi báo động hoặc đèn báo hiệu

+ Kết hợp điều khiên quá trình thắng cơ khí khi nâng và hạ

+ Encoder phản hài tín hiệu về biến tàn

— Điều khiến thang máy lên xuống bằng nút ân:

+ Ấn nút ©L đề đi lên

+ An nut CX đề đi xuống

+ An nut Stop dé ditng

+ An nut Emergency dé ditng may khan cap

1.2 Tìm hiểu vấn đề

Đối tượng ở đây là thang máy Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở hàng

hóa và người theo phương thắng đứng Những loại thang máy hiện đại có cơ cấu cơ

khí phức tạp, hệ thóng truyền động, hệ thống khống ché phức tạp nhằm đảm bảo nâng cao năng suất, vận hành tin cậy, an toàn Tắt cả thiết bị điện được lắp đặt trong buồng thang và buông máy

1.2.1 Các bộ phận chính của thang máy là:

A tin

Céng tac hanh trinh 2 le a Đối

1.2.2 Đường đặc tính cơ của thang máy

Do thang máy làm việc ở ché độ ngắn hạn lặp lại (thời gian làm việc và thời gian

nghỉ xen kẻ nhau) Nhiệt độ của động cơ chưa đạt tới giá trị giới hạn khi động cơ làm việc Khi động cơ nghỉ nhiệt độ Của động cơ giảm nhưng chưa đạt tới nhiệt độ của môi trường

Vì vậy động cơ kéo MSX thang máy có đồ thị phát nhiệt ở chế độ ngắn hạn lặp

lại

+P

— Khi có lệnh điều khiên thì thang máy tăng tóc tir từ lên tốc độ định mức nhưng

phải trong khoảng thời gian ngắn và phải dừng lại tại vị trí chúng ta mong

muốn một cách nhẹ nhàng và chính xác, trong trường hợp mát điện buồng thang không bị rớt xuống đáy hồ thang mà phải được giữ lại

— Khi quá tải phải có đèn hoặc còi báo hiệu, thang máy phải ngưng hoạt động, khi tình trạng quá tải không còn nữa thì thang máy trở lại làm việc bình thường

— Trong khi thang máy di chuyền thì không thê điều khiên thang máy di chuyên

theo chiều ngược lại

1.2.4 Hướng Giải quyết:

— Sử dụng động cơ có tích hợp hộp số chuyên dùng cho thang máy

— Sử dụng biến tản chuyên dùng cho thang máy là loại biến tần hỗ trợ luật điều khién vector, ta đặt limit switch ở mỗi tầng đề bảo vệ hành trình và dừng thang

máy

— Sử dụng thắng cơ khí đê bảo Vệ người và thang trong trường hợp mắt điện

- Sử dụng cơ cấu khóa liên động đề khi thang máy đang di chuyên không thê điều khiên thang máy theo chiều ngược lại

— Sử dụng tín hiệu báo sự có khi quá tải, phải có tín hiệu đèn còi báo cho hành

khách biết đồng thời ngắt không cho điều khiên chạy lên xuống, khi không còn tinh trang qua tai thì còi và đèn tự tắt

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ

2.1 Thiết bị máy sản xuất, thiết bị truyền động, động cơ

2.1.1 Tính chọn động cơ

Động cơ có nhiệm vụ kéo máy sản xuất (thang máy) nên động cơ phải có đủ

công suất đê đảm bảo kéo được thang máy

— Mục đích: Kéo buồng thang máy

— Yêu cầu:

+ Phù hợp với trọng lượng của tải (M = 3 tán) và tốc độ nâng hạ (V = 0.5

m/s)

+ Là động cơ xoay chiều 3 pha

— Ché độ làm việc của thang máy:

Thang máy làm việc ở ché độ ngắn hạn lặp lại (thời gian làm việc và thời gian

nghỉ xen kẻ nhau) Nhiệt độ của động cơ chưa đạt tới giá trị giới hạn khi động cơ làm việc Khi động cơ nghỉ nhiệt độ Của động cơ giảm nhưng chưa đạt tới nhiệt độ của môi trường

— Tính toán chọn động cơ:

+ Trọng lượng thang: G = 3000 kg

+ Ta chọn khói lượng buồng thang Gp = 1000 kg

+ Ta có khói lượng hành khách G, = 2000 kg

— Ta có khói lượng đối trong Ga= Gp + ax G, = 1800 kg

+ Trong đó: ơ là hệ số cân bằng (ơ = 0.3+0.6)

+ Với thang máy chở khách †a chon a= 0.4

+ Tốc độ di chuyền lớn nhát cho phép: v =0.5 m/s

+ Chon gia téc g = 9.8 m/s*

+ Chọn cơ câu hộp số có hiệu suất truyền: n = 80%

+ Khối lượng của đối trọng là: Gạ = 1800 kg

— Công suất nâng tải:

— Tỉ số truyền của động cơ:

+ Gụ;: Khối lượng buông thang (1000kg)

+ _k: Số lần dừng của buông thang (k = 1)

+ AG: Độ thay đổi khói lượng tải sau mỗi lần dừng.Vì tòa nhà có 2 tâng nên

Giả sử tòa nhà cao 10m, mỗi tảng cao h = 5m

Giả sử thời gian tăng tốc bảng thời gian hãm: t, = ts = 1.5s

— Gia tốc của thang máy:

Chu ky làm việc của thang máy: T = 2x (1.54+8.6541.5) + 10 = 33.3s

2= = 865s

+ Kết luận:

— Thời gian tăng tốC: tị = 1.5s

Thời gian chạy ổn định (0.5 m/s): tạ = 8.65s

Thời gian giảm tóc: tạ = 1.5s

Thời gian nghỉ của thang may: t, = 10s

+ Giản đồ quá trình và đồ thị phụ tải của thang máy:

+ Tốc độ đầu ra > 12.4 (vòng/phút)

Giải pháp: Ta chọn động cơ của hãng Siemens:

— Hãng Siemen gỏm có các loại động cơ:

+ Helical geared motors — Động cơ liền hộp giảm tốc bánh răng xoắn óc + Bevel helical geared motors — động cơ liền hộp giảm tóc bánh răng côn + Worm geared motors — déng co lién hop giam téc trục vít

+ Parallel shaft geared motors — déng co lién hop giam téc truc song song

Ở đây nhóm xin chọn loại động cơ liền hộp giảm tốc trục song song của hãng

147 19 465 17 (0021 + 2KJ1411-NLM13-WMLI1 1 255 16.1 17 749 1.9 91.38 2KJ1411 - LM13 - MIEK1 1255 18.4 15 572 22 9017 © 2KJ1411-MLM13-IMU4 1255 11.6 24 682 081 127 07 410 - BLM13 - G1 840

21 656 3 11149 * 0 - BLM13 - 840

* - P

17.2 16 615 12 8554 2K.J1410 - @LM13 - HED1 840 19.8 14 486 14 7458 2KJ1410-WLM13-MCI 840

Wsetection and ordering data

4-pole, 1 500 rpm at 50 Hz

1EC Motor OrderNO Ordercode Rated Rabd Rabd Rated Power Efficiency E-

acc to standard

9h 10th No.of EM dc nu ‘rod led cose on * as

tion tion

#pole KN rpm Nm A - * * 8) LA8ØMBE D E - MOO U75 T400 s11 181 075 73.6 796

(Catalog “D87-1_en_2011.pdf” trang 926/1013)

TEC Motor Ord@FNO Ofdercode Siart- Relative ñelatlve Rolative Measuring Sound Noioad Moment Weight Motor LA/LG ing starting = break- Surface pressure operat- of inertia Sữe LAI/LGI CÚ torque down sound I ing

torque Oth 10th No.of ER ký TeýT,we4 Tgwj-we4 Tnu/fesed ÍplA bya 2 trast Moot rae poles ciency

‘pole = - = - dB(A) đBịA) ih kgm? kg

4 Dé thang may hoạt động với vận tốc 0.5 m⁄s thì ta phải cài đặt biến tần với tần số:

— Tốc độ pUIli:

_ — 05x60 ` „

Rpui = 2TR” 2 axoaa= 12-4 (vong/phut)

— Tỉ số truyền cua hop sé: i = 111.49

+ tốc độ của puly khi thang máychạy ôn định (0,5 m⁄s) la 2 rad/s

=> Tốc độ của động cơ khi thang máy chạy ôn định:

2.1.2 Chon thang co khi:

Thắng cơ khí có nhiệm vụ dùng đê giữ buông thang đứng lại khi ta dừng, hoặc có

sự có đề tránh bị rơi buồng thang đảm bảo an toàn cho hành khách và bảo vệ thang máy

Thắng cơ khí được tích hợp sắn trên động cơ

— Bảng tổng quan vẻ công nghệ modun két hợp với phanh:

MW Brakes (continued)

Brake assignment

The following tables provide an overview of which brakes are available for the individual motor sizes

L brakes for motors up to size 200

63 71 80 90 100 112 132 160 180 200 L4/1.4 14 B01 ⁄ ⁄ v1

L260/315 3150 _Bs8 ⁄ ⁄ [Ee 265.0 B40 v | L400/300 3000 B41 ⁄ L400/360 360.0 B42 ⁄

— Thời gian ngắt kết nói, thời gian đáp ứng, và moment quán tính của phanh L

Brake Raled Diseonneclontime Application Response Rise Application Response Rise Weight Moment

ee h=ti+he h= hị*+ hạ een Standard Over AC and DC switched or AC switched Ja lining

excitation excitation DC switched

L4/1.4 14 20 13 31 130 180 250 110 140 085 0000011 0000015 L4/2 20 Z7 17 22 90 130 175 77 98

(Catalog “D87-1_en_2011.pdf” trang 881/1013)

— Theo khuyên cáo của nhà sản xuất thì điện áp hoạt động của thăng cơ khí có thê la 24 VDC + 10%

63 200 225 315

DC voltages

24 V DC +10 % C66 MBRSS/ 1E 2B vi vay ⁄ Wi ⁄

92c 110V0C Cea —! tan wa! xa 9

170 200 V DC C53 J7 —VMM:> PAA: PA TAY:

84 218YDC c4 Ja’ Ca’ Was Wavy VY

48 58 V AC €70 + C30 `) ⁄

190 240 V AC C46+C30) v v eS Ls EC ⁄ ⁄

400 VAC C67 + C30 ') ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ 380 440 V AC asin! “iy Yaa’ Viet v

(Catalog “D87-1_en_2011.pdf” trang 870/1013)

— Công suất hoạt động của thắng cơ khí là: 110W

—_ at 20 °C Friction energy Friction energy until the airgapis Frictionenergy Friction energy until the air gap is

(Catalog “D87-1_en_2011.pdf” trang 882/1013)

— Thông số giản đồ hoạt động của thắng cơ

ty, Response time tp Disconnection time

ty Rise time tz Slipping time

2.1.3 Chon bién tan

— Mục đích: Điều khiên động cơ hoạt động theo yêu cầu mà ta cài đặt, bảo vệ

cho động cơ

- Yêu cầu:

+ Diéu khién vector

+ Thích hợp cho tải moment không đổi, tải làm việc ngắn hạn lặp lại + Sử dụng cho động cơ có công suất 30 kW

+ Điều khiên bảng biến tan của hang Emerson (Control Technics)

- Giải pháp: Dựa theo những thông tin tìm hiểu được ở trên nhóm xin chọn

biến tản của hãng Emerson dòng SP Modules là SP3403

380-480VAC +]- 10% (kW@400V) (HP@460V)

(Catalog “Unidrive SP_ Brochure.pdf” trang 22/24)

3+ Thông số kỹ thuật của biến tan:

— Tải thường:

+ Dòng điện định mức: 56 A

+ Công suat: 30 kW

— Dién ap dau vao dinh mirc: 380 - 480VAC + 10%

— Tân số đầu vào cho phép: 50 — 60Hz

+24Vdc External 60W, 24Vdc - Backup power

Hình 2.2 Terminal các chân l/O và các chân cia bién tan

2.1.4 Chọn phụ kiện cho biến tần

a) Chọn điện trở hãm

— Mục đích: Dùng để hãm động năng

— Yêu cầu: Phù hợp với bién tan

- Giải pháp: Theo catalog ta có thế chọn loại điện trở hãm phù hợp với biến tan:

Dynamic Braking Resistors for AC Drives

460 Vac

DU E-Stop Duty Dims (in) 10% Duty C Dims.(in) | 25%DutyC Dims (in| | 50%DutyC) Dims (in)

DBE-1200-00300-EMC 5x14x4 SKB3400055

DPR- I200-00800-ENC | 5x14x7 SKB3400075 DBR-1200-00300-ENC 5xl14x4 | DBR-1200-00300-ENC| 5x 14x4

SKB3400110 DBER-1200-00800-ENC 5x14x7

SKB34001 50 DBR-1200-01500-ENC | 5x 14x 13 SKC3400220 DBR-1200-01500-ENC 5X 14x13

SP 1405 DBR-0600-01500-ENC | 5x 14x 13 DBR-0600-00400-ENC 5x14x4 | DBR-0600-00600-ENC | 5x 14x7 | DBR-0600-01500-ENC | 5x14x13

‘SP1406 DBR-0600-03000-ENC | 5 x 14x 13 y2401 DE8-0200-00600-ENC | 5x 14x7 | DBR-0200-01500-ENC 5x 14x 13 | DBR-0200-03000-ENC | 5x 14x 13 DBR-0200-00600-ENC 5x 14x7

y2402 DBR-0200-04500-ENC | 7x 29x 18

DBR-0200-03000-ENC 5x14x13 y2403 DBR-0200-06000-ENC | 7x 29x 18 aaa DBR-0200-01500-ENC | 5x 14x 13

— Mục đích: Giảm nhiễu điện từ

- Theo khuyên cáo cua NSX biến, nhóm chọn EMC Filter mã: 4200 - 6305 460Vac

c) Chon AC Line and Load Reactors

AC Drive Line and Load Reactors

y= SK for Commander SK , or SP for Unidrive SP

(Catalog “BRO OPTOINS.pdf” trang 22/36)

GVHD: BOAN DIEM VU'ONG

a) Chon DC Drive Line Reactors

DC Drive Line Reactors

iP Order code (A) mr Order code (A)

QMP400A4(R)/MP420A4(R) LRLO414A-X 414 LRM0414A-X 414

MP1850A4(R) Consult Factory

(Catalog “BRO OPTOINS pdf” trang 24/36)

e) Chen Encoder:

— Do bién tan không tích hợp khả năng đọc encoder nên nhóm sẽ chon modul

eneoder đê dùng cho biến tan

— Mục đích: Báo lỗi phanh cơ khí

— Giải pháp: Chọn encoder của hãng omron

= — EsH-CWZ6C | EGH-CWZ3E | ESH-CWZ3X

Power supply voltage| 0 ga, may CÔ PO ] 5 VOC 5% to 12 VOC +10%, ple (5% max

Resokiion 300, 360, 500, 600, 720, 800, 1.000124] 1200, 1,500, 1,800, 2,000, 2.048, 2,500, 3,600

Output phases Phases A B,andZ | Phases A, A, B, B, Z, and Z

ied voltage: 35 VDC max Output resistance: 1 kQ Output current: tướng lo=

Residual voltage: 0.7 V max (at sink | Residual voltage: 0.7 V max (at sink Low va b= 10™ma

Phase difference

between outputs 90°+45° between A and B (1⁄4 T + 1/8 T)

output 500 mm) Output cable: 500 mm)

Moment of inertia | 2<10-8kg-m? max

loading [Thrust |49N

permissible speed | 10.000 */min |

Ambient temperature | (rating: -10 to 70°C (at 90% humidity max.), Storage: ~30 to 85°C (with no icing)

+ lammeb= 1-3lamg= 1.3 x 56 =72.8A

— MCGB phải chịu được dòng làm việc tức thoi cua tai ma khéng tác động bao

Vệ (vài giây đến vài chục giây)

- Dòng chịu cắt ngắn mạch phải lớn hơn hoặc bảng dòng xung kích của lưới điện Iạ> lụ= V2 x 1.8 x lngin mạch

— Giải pháp: Chọn MGGB của hãng Siemens loại VL 160X, mã hiệu là

(Catalog “MCOCB-3VL.pdf” trang 21/128)

— Các thông số của MCOB: