ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế hệ thống truyền động và điều khiển vận thăng lồng

Từ cơ sở lý thuyết động cơ không đồng bộ ba pha, phương pháp điều khiển tần số, nội dung của đồ án : “Thiết kế hệ truyền động và điều khiển vận thăng lồng” đã đề xuất ra cách tính chọn

Trang 1

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế hệ thống truyền động và điều khiển vận thăng lồng” do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của thầy giáo ThS Võ Duy Thành Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế

Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác Nếu phát hiện có sự sao chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Hà Nội, ngày 9 tháng 6 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Phạm Đoàn Dũng

Trang 2

Mục lục

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẬN THĂNG LỒNG 2

1.1 Giới thiệu về vận thăng lồng 2

1.2 Cấu tạo vận thăng lồng 4

1.3 Yêu cầu công nghệ, truyền động đối với vận thăng lồng 11

Chương 2: TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH 15

2.1 Phân tích bài toán 15

2.2 Tính toán sơ bộ công suất động cơ 17

2.3 Chọn sơ bộ công suất động cơ 20

2.4 Kiểm nghiệm động cơ 21

2.5 Phương án truyền động 23

Chương 3: LỰA CHỌN VÀ CÀI ĐẶT BỘ BIẾN TẦN 24

3.1 Giới thiệu chung về biến tần 24

3.2 Tính chọn biến tần 24

3.3 Khảo sát biến tần 3G3RX của OMRON 27

3.4 Các chức năng giám sát 31

3.5 Chức năng các ngõ điều khiển 36

3.6 Chọn điện trở hãm cho biến tần 41

Chương 4: TRANG BỊ ĐIỆN CHO VẬN THĂNG LỒNG 42

4.1 Tính chọn aptomat 42

4.2 Chọn công tắc tơ 42

4.3 Chọn tay trang điều khiển 44

Trang 3

Mục lục

4.4 Rơle trung gian 46

4.5 Chọn công tắc hành trình trên, công tắc hành trình dưới 47

4.6 Một số thiết bị khác: 49

Chương 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO VẬN THĂNG LỒNG 51

5.1 Thiết kế hệ thống điều khiển 51

5.2 Thiết kế mạch điều khiển 51

5.3 Thuyết minh nguyên lý hoạt động 52

5.4 Hoạt động của hệ thống phanh 57

5.5 Lắp đặt và tháo dỡ 58

KẾT LUẬN 60

Trang 4

Lời nói đầu

1

LỜI NÓI ĐẦU

Là sinh viên năm cuối trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, việc học tập nghiên cứu và

áp dụng vào những vấn đề thực tế là rất quan trọng và góp phần củng cố lý thuyết đã được học, giúp có thêm kiến thức cho công việc sau khi ra trường

Vận thăng là một thiết bị nâng hạ quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, công nghiệp Cùng với sự phát triển của nền kinh tế công nghiệp hiện đại, các trung tâm công nghiệp và thương mại xuất hiện nhiều, phát sinh nhu cầu lớn về xây dựng các nhà cao tầng, việc sử dụng vận thăng vào quá trình xây dựng nhằm nâng cao năng xuất, tính hiệu quả, an toàn gần như thiết yếu Trong đồ án dưới đây em xin chỉ nói đến vận thăng lồng, là một loại vận thăng thường sử dụng có thể chở cả người và hàng, chuyển động trên cơ cấu bánh răng – thanh thẳng, khác với 1 số loại khác sử dụng cáp kéo

Từ cơ sở lý thuyết động cơ không đồng bộ ba pha, phương pháp điều khiển tần số, nội

dung của đồ án : “Thiết kế hệ truyền động và điều khiển vận thăng lồng” đã đề xuất ra

cách tính chọn công suất động cơ và bộ điều khiển để đảm bảo tính hiệu quả, kinh tế cho cơ

sở sử dụng Do thời gian và kiến thức vẫn còn hạn chế nên đồ án này còn nhiều thiếu xót mong các thầy cô và các bạn đọc góp ý thêm để đồ án này hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Tự Động Hóa XNCN cùng các thầy cô trong khoa Điện đã dạy dỗ em những kiến thức chuyên môn làm cơ sở để

em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp và đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn tất khóa học Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn tới thầy hướng dẫn ThS Võ Duy Thành giúp đỡ để em

hoàn thành đề tài này

Hà Nội, ngày 9 tháng 6 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Phạm Đoàn Dũng

Trang 5

Chương 1: Tổng quan về vận thăng

2

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẬN THĂNG LỒNG

1.1 Giới thiệu về vận thăng lồng

1.1.1 Vận thăng là gì

Vận thăng là một thiết bị nâng hạ có bàn nâng, gàu, hoặc sàn thao tác, chuyển động dẫn hướng theo phương thằng đứng hoặc gần thằng đứng dùng để thi công hoặc sửa chữa các công trình nhà cao tầng, hoặc một số trường hợp đặc biệt dùng trong các công trình ngầm dưới lòng đất, thả từ đỉnh núi xuống

1.1.2 Phân loại vận thăng

Theo cách nâng bàn: Vận thăng cáp kéo

Vận thăng tự leo Theo công dụng: Vận thăng chở người

Vận thăng chở hàng Theo cấu tạo: Vận thăng cột

Vận thăng lồng Vận thăng giá

1.1.3 Giới thiệu vận thăng lồng

Vận thăng lồng là loại vận thăng có lồng nâng với bộ truyền động, các thiết bị đặt trong lồng nâng và chuyển động tự leo

Vận thăng sử dụng trong xây dựng chia theo cách nâng bàn có 2 loại: vận thăng cáp kéo và vận thăng tự leo Loại vận thăng cáp kéo do có độ an toàn không cao nên hiện nay chỉ được sử dụng cho vận thăng chở hàng, không sử dụng cho vận thăng lồng Vận thăng lồng

Trang 6

Hình 1.1 Hình ảnh vận thăng lồng trên công trường

Trang 7

4

Vận thăng lồng dùng để nâng vật liệu, dụng cụ lao động và công nhân thực hiện xây dựng, sửa chữa ngoại thất công trình, lắp các thiết bị điện, khai thác mỏ… là các môi trường làm việc khắc nghiệt, cường độ cao

1.2 Cấu tạo vận thăng lồng

1.2.1 Các bộ phận chính và hoạt động của vận thăng

Hình 1.2 Hình dáng, các chi tiết vận thăng lồng

Trang 8

5

Hình 1.3 Các chi tiết bánh răng, con lăn trên vận thăng lồng

Cơ cấu vận thăng gồm các bộ phận chính sau: Bánh răng chủ động (1), thanh răng (2), con lăn (3), giá (4), ca bin (5), các con lăn (6)

Cabin (5) chuyển động trên các cột dẫn hướng (4)nhờ bánh răng chủ động (1) của cơ cấu dẫn động ăn khớp với thanh răng Thanh răng đặt dọc theo dọc cột trên suốt chiều dài,

cơ cấu dẫn động đặt trên cabin và thường là tời điện đảo chiều với hộp tốc trục vít-bánh vít Đầu ra của bánh vít là bánh răng chủ động (1) của cơ cấu Phía bên kia của bánh răng, đối diện với bánh răng (1) là bánh răng (3) để đảm bảo độ tin cậy cho bánh răng ăn khớp với khớp với thanh răng và trục của nó nối với bộ hạn chế tốc độ để đảm bảo an toàn cho khi vận thăng vượt quá tốc độ cho phép

Ngoài ra còn có 1 bánh răng ăn khớp của bộ hạn chế tốc độ, Giằng tường (7), động cơ

và bộ truyền động (8), hộp điện nguồn (9)

Khi cơ cấu dẫn động có sự cố hoặc khi tốc độ cabin vượt khỏi giá trị cho phép thì bộ hạn chế tốc độ tác động lên bộ hãm bảo hiểm trên cabin để giữ cabin trên các thanh dẫn hướng

Cột gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng bulong, tùy theo chiều cao của nhà mà ta có thể nối các đoạn giữa để thay đổi chiều cao giá

Trang 9

Hình 1.4 Con lăn dẫn hướng trên lồng nâng

b Đốt tiêu chuẩn

Đốt nối là bộ phận quan trọng trong kết cấu vận thăng lồng, các đốt tiêu chuẩn nối với nhau thành giá Kích thước đốt thường gặp 0,65 x 0,65 x 1,508 m Mỗi đốt được gắn 1 thanh răng, các thanh răng này được bắt chặt vào thân đốt bằng các bulong Nó định hướng cho vận thăng lên xuống trong quá trình hoạt động Được cố định với công trình bằng các giằng

Trang 10

7

tường Tại đốt trên cùng có gắn điểm hạn chế giới hạn trên, đốt dưới cùng có gắn điểm hạn chế giới hạn dưới

Hình 1.5 Đốt tiêu chuẩn được liên kết với tường

c Buồng điều khiển

Buồng điều khiển được thiết kế để tạo điều kiện làm việc cho nhân viên thao tác, được lắp tại 1 cạnh của lồng nâng, có bảng điều khiển để điều khiển vận thăng Tùy theo yêu cầu của khách hàng và tùy địa thế lắp đặt có thể thay buồng điều khiển bằng tay điều khiển gọn nhẹ hơn

Hình 1.6 Buồng điều khiển được gắn tại 1 cạnh của lồng nâng

Trang 11

8

d Chân đế và hàng rào bảo vệ

Hàng rào bảo vệ dùng để bảo vệ không gian làm việc của thiết bị, đồng thời để đề phòng người không có phận sự vào khu vực hoạt động của máy Cấu tạo gồm: Chân đế, đốt

cơ sở, vách ngăn và các chi tiết khác Vùng tiếp nối chân đế và lồng nâng có lắp lò xo giảm chấn nhằm tránh sự va đập giữa lồng nâng và nền móng bê tông

Hình 1.7 Hàng rào bảo vệ khu vực hoạt động của vận thăng lồng

Trang 12

9

Hình 1.8 Bộ phòng rơi được gắn trên lồng vận thăng

f Cơ cấu truyền động

Cơ cấu truyền động được lắp trên đỉnh lồng nâng, giúp cho vận thăng tự leo chuyển động lên xuống Cơ cấu truyền động của vận thăng lồng gồm có: động cơ điện, khớp nối, hộp số, bánh răng, giá đỡ cơ cấu truyền động

Hình 1.9 Cơ cấu truyền động của vận thăng

Trang 13

10

Hình 1.10 Bánh răng ăn khớp với thanh răng

Hệ truyền động vận thăng lồng sử dụng 2-3 động cơ điện cùng 2-3 hộp giảm tốc Các động cơ có cùng công suất, hoạt động độc lập với nhau để nâng cao độ tin cậy đồng thời việc chia ra nhiều bánh răng cùng hoạt động giúp giảm áp lực tại điểm ăn khớp giữa bánh răng và thanh răng, chia đều áp lực mà giá phải chịu, vì thế an toàn hơn

Mỗi động cơ điện đều lắp bộ phanh điện từ 1 chiều ngoài ra bộ phận phanh ma sát có tính năng tự hoạt động và điều chỉnh khoảng cách phanh vì vậy cải thiện tính năng phanh Hộp số máy gọn nhẹ, khả năng chịu tải lớn Khớp nối giữa động cơ và hộp giảm tốc sử dụng khớp nối có tính năng đàn hồi khi đảo chiều và hãm đột ngột, giúp vận thăng làm việc không

mở ra bằng cách cấp điện vào cuộn dây nam châm điện, hút cặp má phanh mở ra

Trang 14

11

Thiết bị kiểm soát và chống quá tải

Trong trường hợp quá tải (người hoặc hàng hoá), rơ le kiểm soát quá tải sẽ hoạtđộng, còi báo và ngắt không cho vận thăng hoạt động Đèn báo tải lắp trên bàn điều khiển sẽ báo tải trọng thực tế củalồng

Công tắc hành trình

Ngăn không cho vận thăng hoạt động khi chưa đóng cửa ra vào hoặc để hạn chế độ cao, hạn chế giới hạn dưới của vận thăng

Hình 1.11 Công tắc hành trình đảm bảo an toàn cho vận thăng

1.3 Yêu cầu công nghệ, truyền động đối với vận thăng lồng

1.3.1 An toàn, bền bỉ, độ tin cậy cao

Là 1 yêu cầu đặc biệt vì vận thăng lồng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt với tần suất lớn Vì vậy cần hệ truyền động và hệ điều khiển hoạt động tin cậy, bền bỉ, đơn giản, có khả năng chống chịu cao, đảm bảo an toàn cho người sử dụng

1.3.2 Dừng chính xác

Vận thăng lồng thường được sử dụng trong quá trình thi công các công trình, lắp đặt thiết bị, tức là công trình còn chưa hoàn thiện, vì thế rất khó cho yêu cầu dừng chính xác Khi vận hành yêu cầu cần có công nhân đứng trong thang để thao tác khởi động, dừng buồng thang, vì thế không như thang máy trong các tòa nhà dùng để đi lại, với vận thăng lồng ta bỏ qua yêu cầu này

1.3.3 Tốc độ di chuyển cabin

Trang 15

12

Tốc độ di chuyển của cabin quyết định đến năng suất của vận thăng và có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với các nhà cao tầng nhưng việc tăng tốc độ lại làm tăng thêm chi phí đầu tư và giảm độ an toàn, bởi vậy tùy vào độ cao của tòa nhà mà phải chọn vận thăng có tốc

độ phù hợp với tốc độ tối ưu, đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật Thông thường tốc độ ca bin từ 30m/s – 60m/s

1.3.4 Phạm vi điều chỉnh tốc độ

Trong vận thăng lồng phạm vi điều chỉnh tốc độ được tính bởi tỷ số giữa tốc độ di chuyển lớn nhất và tốc độ di chuyển nhỏ nhất Đối với vận thăng thường phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 2:1

1.3.5 Đặc điểm phụ tải

a Phụ tải có tính chất thế năng

Điều này có thể giải thích là momen của cơ cấu do trọng lực của tải trọng gây ra Khi tăng dự trữ thế năng (nâng tải), momen thế năng có tác dụng cản trở chuyển động, tức là hướng ngược chiều quay động cơ Khi giảm thế năng (hạ tải), momen thế năng lại là momen gây ra chuyển động, nghĩa là nó hướng theo chiều quay động cơ

Hình 1.12 Đồ thị biểu diễn quá trình nâng hạ của vận thăng Đặc tính Mc(ω) nằm ở cả bốn góc phần tư

Trang 16

13

Hình 1.13 Đồ thị đặc tính cơ của thang máy A1: Nâng cabin đầy tải tốc độ cao

A2: Nâng cabin đầy tải tốc độ thấp (chuẩn bị dừng khi đến sàn tầng)

A1’: Hạ cabin đầy tải tốc độ cao

A2’: Hạ cabin đầy tải tốc độ thấp (chuẩn bị dừng khi đến sàn tầng)

C1, C2: Hãm khi giảm tốc độ từ cao xuống thấp ở chế độ nâng

C1’, C2’: Hãm khi giảm tốc độ từ cao xuống thấp ở chế độ hạ

b Vận thăng lồng làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

Phụ tải mang tính chất lặp lại thay đổi,thời gian làm việc và nghỉ xen kẽ nhau Nhiệt phát nóng của động cơ chưa đạt đến mức bão hòa đã giảm do mất tải, nhiệt độ suy giảm chưa tới giá trị ban đầu lại tăng lên do tải

Hình 1.14 Đồ thị phát nhiệt của động cơ

c Sự thay đổi chế độ làm việc của động cơ

Trang 17

14

Động cơ trong mỗi lần hoạt động đều thực hiện đầy đủ các quá trình khởi động, kéo tải

ổn định và hãm dừng Nghĩa là có sự chuyển đổi liên tục từ chế độ động cơ sang chế độ máy phát Thang máy khởi động đạt đến tốc độ định mức sau đó chuyển động ổn định với tốc độ

đó trong một lần chuyển động

Hình 1.15 Các chế độ làm việc của động cơ

Trang 18

Chương 2: Tính chọn công suất động cơ

15

Chương 2 TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ

2.1 Phân tích bài toán

Ngày nay, công nghệ điện tử và vi điều khiển phát triển mạnh mẽ, việc điều khiển động

cơ không đồng bộ không còn quá khó khăn, động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc rẻ hơn động cơ một chiều cùng công suất nhiều và rất phổ biến trên thị trường với dải công

suất rộng Vậy ta quyết định lựa chọn động cơ không đồng bộ roto lồng sóc vận thăng lồng 2.1.1 Các bước tính chọn công suất động cơ

Việc tính chọn công suất động cơ truyền động là hết sức quan trọng, nếu ta chọn công suất động cơ lớn hơn trị số cần thiết thì vốn đầu tư sẽ tăng lên, động cơ thường xuyên chạy non tải làm cho hiệu suất 𝜂 và hệ số cosφ giảm xuống Nếu như chọn công suất động cơ nhỏ hơn yêu cầu thì máy sẽ không đảm bảo được năng suất, thâm chí có thể gây ra sự cố, tai nạn

gây thiệt hại về người và tài sản

Các bước chọn công suất động cơ:

B1: Tính toán sơ bộ công suất động cơ dựa trên công suất cản tĩnh và xây dựng biểu đồ phụ tải toàn phần có tính đến phụ tải trong quá trình quá độ

B2: Chọn sơ bộ công suất động cơ

B3: Kiểm nghiệm công suất động cơ đã chọn theo điều kiện công suất, điều kiện phát nóng, quá tải (bằng phương pháp công suất đẳng trị)

2.1.2 Các thông số kỹ thuật cơ bản

Các thông số kỹ thuật cơ bản

Chiều cao hoạt động: h=120 m

Trọng lượng buồng thang: Go = 1000 kg

Trọng lượng tải cho phép: Gbt = 2000 kg

Trang 19

16

Tốc độ: v = 66 m/phút = 1,1 (m/s)

Sơ đồ động học của vận thăng lồng

Hình 2.1 Sơ đồ động học của vận thăng lồng

2.1.3 Xác định các thông số cần thiết

Tính chọn công suất động cơ thực hiện theo các bước sau:

Lực tác động lên bánh răng truyền động là:

Trang 20

17

M= 𝜂 với 𝜂h= (2 - ) [Nm] nếu F<0 Trong đó: Gbt – khối lượng buồng thang [kg]

a) Chọn các thông số kỹ thuật liên quan:

Hiệu suất cơ cấu: 𝜂 = 0,8

Bánh răng:

Theo yêu cầu công nghệ bánh răng có môđun m1 = 8 và số răng Z = 15, nên ta có đường kính bánh răng

D1 = m1.Z1 = 8×15 = 120 (mm) = 0,12 (m) Vậy để động vận thăng chạy với tốc độ v=1,1 m/s thì bánh răng cần quay với tốc độ:

Trang 21

2.2.2 Xác định hệ số tiếp điện tương đối

Để xác định hệ số tiếp điện tương đối, ta xác định khoảng thời gian làm việc cũng như thời gian nghỉ của vận thăng trong 1 chu kỳ lên xuống Xét vận thăng luôn làm việc với tải định mức G = Gđm = 2000kg Vận thăng thường làm việc trên các công trường với tiến độ thi công khẩn trương, liên tục và khối lượng vật liệu cần vận chuyển nhiều, vì thế thường hoạt động trong suốt thời gian làm việc của công nhân

Trong 1 chu kỳ vận chuyển của vận thăng chỉ gồm 2 lần dừng, 1 lần dừng để xếp vật liệu vào và 1 lần để bốc vật liệu ra

Do vận thăng lồng thường được dùng để chở vật liệu xây dựng trên các xe bò, cửa mở bằng tay nên ta chỉ lấy tương đối thời gian nghỉ, làm việc của động cơ

Thời gian nghỉ của động cơ

Thời gian thang dừng bốc, xếp hàng, mở cửa giả sử là 30s, vậy tổng thời gian nghỉ trong 1 chu kỳ lên xuống của thang là:

tng = 2 x 30= 60 (s)

Thời gian làm việc của động cơ

Trang 22

19

Thời gian để thang có vận tốc 1 m/s là:

tkd = = 0,67 (s) Thời gian này cabin đi được quãng đường:

Skd = vot + at2/2 = = 0,337 (m) Cũng với gia tốc 1,5 m/s2, thời gian hãm dừng cabin

th = tkd = 0,67 (s)

và Sh = Skd = 0,337 (m) Công trình cao 120m, vậy tổng thời gian ca bin di chuyển với v = 1,1 m/s là:

tc = = = 108,5 (s) Tổng thời gian làm việc trong 1 hành trình lên hoặc xuống (1 nửa chu kỳ) của vận thăng là:

tlv1 = 108,5 + 0,337 = 108,8 (s) Tổng thời gian làm việc trong 1 chu kỳ là:

Trang 23

20

Vậy hệ số tiếp điện tương đối của thang là:

TĐ% =

= = 78,4%

2.3 Chọn sơ bộ công suất động cơ

2.3.1 Chọn sơ bộ công suất động cơ

Công suất đẳng trị trên trục động cơ

Pdt = √∑

= √( )

= √( ( ) )

= 29,5 [kW]

Ta chọn hệ số đóng điện tiêu chuẩn TĐ%tc = 40%

Công suất được hiệu chỉnh lại với hệ số tiếp điện của động cơ TĐ% = 78,4% là:

Công suất mỗi động cơ phải thỏa mãn:

Công suất: = = 13,8 vậy động cơ cần Pdc ≥ 13,8 kW

Mômen: = = 90,9 vậy động cơ cần Mdc ≥ 90,9 Nm

Trang 24

21

Lựa chọn động cơ của hãng ABB có thông số như sau:

Hình 2.3 Thông số động cơ chọn Tên động cơ M2QA 160 L4A 3GQA 162 501••A

2.4 Kiểm nghiệm động cơ

Để khẳng định chắc chắn động cơ với các thông số trên có đáp ứng được các yêu cầu truyền động hay không, ta tiến hành kiểm nghiệm động cơ Yêu cầu kiểm tra về tính chọn công suất gồm các bước sau:

- Kiểm tra điều kiện khởi động

- Kiểm nghiệm điều kiện quá tải

- Kiểm nghiệm khả năng phát nóng (công suất động cơ được chọn theo công suất đẳng trị nên đã thỏa mãn điều kiện phát nóng)

2.4.1 Kiểm nghiệm điều kiện quá tải

Mômen định mức của động cơ tra thông số được: Mdc_dm = 98 (Nm)

Trang 25

22

Mômen cản lớn nhất (khi nâng đầy tải) với mỗi động cơ là:

Mn_1dc = = = 88,9 (Nm)

Ta thấy Mdc_dm > Mn_1dc nên động cơ đã chọn thỏa mã điều kiện quá tải mômen

2.4.2 Kiểm nghiệm điều kiện khởi động

Trị số trung bình không đổi của mômen trong quá trình hãm máy và mở máy:

Mtbmm = (Mt + Mmm) Trong đó: Mt – mômen tới hạn của động cơ

Mmm – mômen mở máy Tra thông số động cơ ta được: Mt = 2,4.Mdc_dm = 98×2,4 = 235,2 Nm

Mmm = 2,3.Mdc_dm = 98×2,3 = 225,4 Nm Thay số vào biểu thức được mômen trung bình mở máy (với 1 động cơ)

Mtbmm = (235,2 + 225,4) = 230,3 (Nm)

Ta có:

Mômen quán tính của động cơ Jdc = 0,0935 (kg.m2)

Mômen quán tính của bộ truyền: Jbt = 1,01×0,0935 = 0,0944 (kg.m2)

Mômen quán tính của tải và buồng thang:

JG = (Gbt+G0)×

( ) = 3000×

( ) = 0,128 (kg.m2) Vậy mômen quán tính của toàn hệ:

Jt = Jdc + Jbt + JG = 0,0935+0,0944+0,128 = 0,3159 (kg.m2) Gia tốc cực đại của động cơ:

εmax =

×i = ×8,27 = 206,75

Trang 26

a Đặc điểm của vận thăng lồng

Với yêu cầu khắt khe của hệ thống vận thăng đòi hỏi làm việc và độ ổn định cao, do đó

sử dụng giải pháp hiện đại hóa và nâng cao khả năng đáp ứng và độ tin cậy cho các hệ thống vận thăng lồng bằng việc sử dụng biến tần OMRON – 3G3RX-A4550 điều khiển

b Nguyên lý cơ bản

Vận thăng lồng là 1 loại tải có sức ì lớn nên yêu cầu mômen khởi động lớn Động cơ này điều khiển bới bộ biến tần được tính toán theo mômen khởi động, giúp di chuyển nhẹ nhàng, êm dịu, kết hợp phanh cơ khí và bộ hãm điều khiển của biến tần nâng cao độ bền cơ khí

Trong giai đoạn hãm dừng động cơ, nhờ mạch hãm tái sinh với thuật toán đặc biệt, năng lượng điện tái sinh của tải được tiêu tán trên điện trở, giúp cho quá trình dừng động cơ theo ý muốn

Biến tần OMRON – 3G3RX-A4550 với chế độ điều khiển véc-tơ có mạch vòng phản hồi tốc độ encoder giúp cho điều khiển và dừng động cơ chính xác và mômen lớn khi hoạt động ở tốc độ thấp

Ngoài ra, với chức năng điều khiển phanh cơ khí gắn ngoài chuyên dụng có sẵn trên biến tần sẽ phối hợp điều khiển một cách nhịp nhàng và mềm mại giúp chống được sự trôi tải ở đầu chu trình khởi động và cuối chu trình hãm

Tất cả động cơ được bảo vệ quá tải, quá dòng, quá áp, mất pha, lệch pha, bảo vệ nhiệt động cơ, nhờ các chế độ bảo vệ xử lý tức thời của biến tần

Có thể quan sát được dòng điện, điện áp, công suất tải tiêu thụ, tốc độ quy đổi, chiều quay của động cơ, chiều cao nâng, góc nâng, tải trọng của vật, các mã lỗi bằng màn hình hiển thị

Trang 27

Chương 3: Lựa chọn và cài đặt bộ biến tần

24

Chương 3 LỰA CHỌN VÀ CÀI ĐẶT BỘ BIẾN TẦN

3.1 Giới thiệu chung về biến tần

Biến tần là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp

số cơ khí Biến tần thường sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự các cuộn dây của động cơ sinh ra từ trường xoay làm quay rotor

Để cấp cho động cơ nguồn điện có điện áp và tần số thay đổi, ta cần có một bộ biến đổi tần số chính là bộ biến tần (BBT)

Hình 3.1 Sơ đồ khối mạch lực bộ biến tần Nguyên lý làm việc của bộ biến tần: trước tiên, biến tần chuyển đổi điện xoay chiều vào thành điện áp một chiều sử dụng bộ chỉnh lưu Điện đầu vào có thể là một pha hoặc ba pha, nhưng nó sẽ ở mức điện áp và tần số cố định Tiếp theo, điện áp một chiều được tạo ra

sẽ được trữ trong giàn tụ điện, điện áp một chiều này ở mức rất cao Cuối cùng, thông qua trình tự kích hoạt thích hợp bộ biến đổi IGBT (IGBT là từ viết tắt của tranzito lưỡng cực có cổng cách điện hoạt động giống như một công tắc bật và tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu

ra của biến tần) của viến tần sẽ tạo ra một điện áp xoay chiều ba pha Điện áp và tần số đầu

ra biến thiên và thay đổi khi cần tăng hoặc giảm tốc độ của động cơ

3.2 Tính chọn biến tần

Trang 28

25

Biến tần cho cơ cấu nâng hạ

Công suất động cơ (P1) = (P2) = (P3): 15 kW

Số vòng quay động cơ (ndc): 1460 v/p

Tỉ số truyền (i): 8,27:1

Tốc độ đầu ra hộp giảm tốc (n2): 175 v/p

Mômen đầu ra định mức của động cơ (Mn): 98 Nm

Mômen đầu ra định mức của hộp giảm tốc (Mp): 817 Nm

Dòng định mức của biến tần (Iinverter): 112 A

Dòng định mức của động cơ (Imotor): 28 A

Hệ số lựa chọn biến tần cho cơ cấu nâng hạ: k=1,2 đến 1,5

Vận thăng lồng sử dụng 3 động cơ 15 kW mắc song song qua một biến tần nên tổng công suất của hệ thống là:

P = P1+P2+P3 = 15+15+15 = 45 kW Vậy chọn biến tần có công suất 55 kW

Mômen định mức cho động cơ 45 kW

Kiểm tra mômen định mức cho biến tần 55 kW:

Trang 29

hạ cần có lực khởi động lớn và độ chính xác như: thang máy, vận thăng, cầu trục

Vậy ta chọn biến tần tải nặng với công suất định mức là 55 kW

Hình 3.2 Biến tần 3G3RX-A4550 của OMRON

Các đặc tính của biến tần 3G3RX-A4550 của OMRON

Trang 30

27

3.3 Khảo sát biến tần 3G3RX của OMRON

3.3.1 Sơ đồ kết nối tiêu chuẩn

Hình 3.3 Sơ đồ đấu dây Các chú thích trong ngoặc đơn chỉ các đầu kí hiệu cho 3G3RX-AE Kết nối một đầu pha

và 380VAC đến đầu cực L1 và N/L3

Trang 31

28

Theo mặc định, MA được đặt là tiếp điểm thường đóng và MB là tiếp điểm thường mở trong ngõ ra của relay (MA,MB) được chọn (C036)

Các đầu U/T1, V/T2, W/T3 là các đầu nối của động cơ 3 pha

Các tín hiệu vào từ chân S1 đến S5

Các chân của điện trở hãm và tín hiệu đầu ra cũng được bố trí ở các chân của biến tần

3.3.2 Nối dây cung cấp cho nguồn và động cơ

Không được nối nguồn cung cấp khác tới R/L1, S/L2, hoặc T/L3

Không được di chuyển thanh ngắn mạch giữa P/+2 và +1, ngoại trừ khi có một nguồn

DC tùy ý được nối vào

Hình 3.4 Sơ đồ nối đất

Để chuyển sang điều khiển lần thứ 2, gán 08 đến đầu cực ngõ vào đa chức năng và sau đó bật nó lên ON

Trang 32

29

Hình 3.5 Nối dây cung cấp cho nguồn và động cơ

3.3.3 Phương pháp điều khiển (đặc tuyến V/f)

Thuộc tính của mômen quay cố định (VC)

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	1,75 MB