Thiết kế mạch điện tự khống chế cầu trục bằng lập trình PLC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG Giáo viên hướng dẫn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÓM MÁY Đặc điểm công nghệ Đặc điểm, yêu cầu truyền động điện trang bị điện nhóm máy CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH PHẠM VI ĐỀ TÀI Giới thiệu đề tài Giới thiệu phương án truyền động Lựa chọn nguyên tắc điều khiển Tổng hợp nguyên tắc điều khiển CHƯƠNG III: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN CỦA MÁY Mạch động lực Mạch điều khiển Trình bày nguyên lý làm việc CHƯƠNG IV: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT, ĐIỀU KHIỂN, BẢO VỆ Áptômát Công tắc tơ Rơ le nhiệt Rơ le thời gian Nút bấm Máy biến áp Dây cáp LỜI KẾT LUẬN LỜI NÓI ĐẦU Trong điều kiện công kiến thiết nứơc nhà bước vào thời kì công nghệp hoá , đại hoá với hội thuận lợi và thách thức khó khăn lớn Điều đặt hệ trẻ tương lai đất nước nhiệm vụ nặng nề đất nược cần sức lực trí tuệ lòng nhiệt huyết trí thức trẻ , có kĩ sư tương lai Sự phát triển nhanh chóng cách mạng khoa học kĩ thuật nói chung lĩnh vực điện công nghiệp nói riêng làm cho mặt xã hội thay đổi ngày , hoàn cảnh để đáp ứng điều kiện thực tiễn sản suất đòi hỏi kĩ sư điện tương lai phảI trang bị kiến thức chuyên nghành cách sâu rộng Trong khuôn khổ chương trình đào tạo kĩ sư nghành điện công nghiệp nhằm giúp cho sinh viên trứơc trường có điều kiện hệ thống hoá lại kiến thức học Đồng thời giúp cho sinh viên tư độc lập nghiên cứu thiết kế Trong điều kiện cần kĩ sư điện để góp phần đẩy nhanh trình công nghiệp hoá đại hoá đất nước , đưa nước ta trở thành nước có công nghiệp phát triển Đây đồ án em làm , kiến thức nhiều hạn chế Em mong nhận đóng góp xây dựng thầy cô , bè bạn để đồ án hoàn thịên Trong trình làm đồ án Em nhận giúp đỡ , hướng dẫn, chi bảo nhiệt tình cô giáo: NGÔ THỊ QUỐC VĂN công tác khoa điện giúp Em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÓM MÁY CẦU TRỤC ưI.Đặc điểm công nghệ: Một số hình ảnh máy cầu trục Hình mô tả chuyển động máy cầu trục H8 -1 CẤU TẠO VÀ CHUYỂN ĐỘNG TRÊN MÁY Cầu trục gồm có gầm cầu di chuyển đường ray lắp dặt dọc theo chiều dài nhà xưởng cấu bốc hang cầu trục dung móc (đối với cầu trục có công suất lớn dung hai móc hàng ,cơ cấu móc hàng có công suất lớn cấu móc hàng phụ) dùng gầu ngoạn Trong cầu trục có ba hệ thống (di chuyển xe cầu, di chuyển xe nâng hạ vật Trên cầu trục trang bị động truyền động hai động di chuyển xe cầu va 16 Động nâng hạ hàng 12 động di chuyển xe 10 phanh hãm điện từ 6,11,14,18 lắp hợp với động chuyền động điều khiển động truyền động khống chế cabin điều khiển hộp điện trở dùng để khởi động điều chỉnh tốc độ động lắp đặt dầm cầu bảng bảo vệ bảo vệ tải, bảo vệ điện áp thấp, bảo vệ điện áp không lắp đặt cabin điều khiển để hạn chế cấu di chuyển xe cầu 17 cho cấu di chuyển xe 13 cho cấ nâng hạ Cung cấp điện cho hệ thống tiếp điện gồm phận: phận cấp điện hai phanh thép góc lắp giá đỡ sứ cách điện nằm dọc theo nhà xưởng phận tiếp điện lắp cầu trục để cấp điện cho thiết bị điện lắp cấu xe dung tiếp điện phụ 15 lắp dọc theo chiều dọc dầm cầu 1.Công dụng Cầu trục đươc dùng chủ yếu phân xưởng, nhà kho để nâng Vận chuyển hàng hóa theo yêu cầu điểm không gian nhà xưởng 2.Phân loại Theo công dụng : + Cầu trục có công dụng chung xầu trục chuyên dùng Theo kết cấu dầm : + Cầu trục dầm đơn cầu trục dầm đôi: Theo cách đặt dầm lên đường ray di chuyển cầu trục +Cầu trục càu trục treo: Theo cách bố chí cấu di chuyển cầu trục +Cầu trục dẫn động tay cầu trục dẫn động máy 3.Các chuyển động máy - Chuyển động :Là chuyển động có liên quan đến việc chuyển dời tải trọng chuyển động tịnh tiến theo phương thẳng đứng , theo phương nằm ngang, nghiêng, chuyển động quay VD: Như chuyển động nâng,hạ, di chuyển ngang ,dọc có tải Cầu trục - VD: Như chuyển động nâng,hạ, di chuyển ngang ,dọc có tải Cầu trục Chuyển động phụ : Là chuyển động không liên quan trực tiếp đến vị chí tải trọng VD: Như chuyển động nâng,hạ, di chuyển ngang ,dọc không tải Cầu trục Chúng định thời gian phụ trình làm việc có ảnh hưởng quan trọng đến xuất máy II Đặc điểm yêu cầu truyền động điện trang bị điện nhóm máy Các khí cụ điện, thiết bị điện hệ thống truyền động trang bị điện máy nâng vận chuyển phải làm việc tin cậy điều kiện nghiệt ngã môi trường , nhằm nâng cao xuất an toàn vận hành Đối với hệ truyền động cầu trục cấu nâng hạ, moomen thay đổi theo tải trọng rõ rệt Khi tải trọng (không tải) moomen động không vượt 15 – 20% Mđm Năng xuất máy nâng vận chuyển định hai yếu tố tải trọng thiết bị số chu kì bốc xúc Do điều kiện làm việc máy nâng vận chuyển nặng nên thường làm việc chế độ tải nên máy nâng vận chuyển chế tạo có độ bền khí cao , khả chịu tải lớn Hiện hệ truyền động điện dùng máy nâng vận chuyển sử dụng phổ biến hệ truyền động với động xoay chiều chiều thường chọn hệ truyền động với động xoay chiều có hiệu kinh tế cao Để đáp ứng yêu cầu an toàn, độ tin cậy làm việc dài hạn hệ truyền động điện máy nâng vận chuyển, nâng cao tuổi thọ khí cụ điện nên dùng khí cụ điện phi tiếp điểm UcdCTT = 220 (V) Chọn theo điều kiện dòng điện IđmCTT ≥ Iđm IđmCTT ≥29,7 (A) Vậy ta chọn CTT có thông số kĩ thật sau : IdmCTT= 30 (A) Uđm CTT = 380 (V) UcdCTT = 220 (V) Chọn công tắc tơ đóng cắt cho động 2M - Chọn theo điều kiện điện áp: UđmCTT ≥ Unguồn UđmCTT ≥ 380 (V) - Chọn theo điện áp đặt vào cuộn dây: UcdCTT = Uđiều khiển UcdCTT = 220 (V) Chọn theo điều kiện dòng điện IđmCTT ≥ Iđm IđmCTT ≥13,9 (A) Vậy ta chọn CTT có thông số kĩ thật sau : IdmCTT= 20 (A) Uđm CTT = 380 (V) UcdCTT = 220 (V) Chọn công tắc tơ đóng cắt cho động 3M1,3M2 - Chọn theo điều kiện điện áp: UđmCTT ≥ Unguồn UđmCTT ≥ 380 (V) - Chọn theo điện áp đặt vào cuộn dây: UcdCTT = Uđiều khiển UcdCTT = 220 (V) Chọn theo điều kiện dòng điện IđmCTT ≥ Iđm IđmCTT ≥17,8 (A) Vậy ta chọn CTT có thông số kĩ thật sau : IdmCTT= 20 (A) Uđm CTT = 380 (V) UcdCTT = 220 (V) Chọn Rơle nhiệt a Công dụng: Rơle nhiệt loại khí cụ để bảo vệ động mạch điện có cố tải Rơle nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện có quán tính nhiệt lớn, phải có thời gian phát nóng, làm việc có thời gian từ vài giây đến vài phút b Cấu tạo 10 11 Phần tử phát nóng đấu nối tiếp với mạch động lực vít ôm lưỡng kim Vít giá nhựa cách điện dùng để điều chỉnh mức độ uốn cong đầu tự phiến Giá xoay quanh trục 4, tuỳ theo trị số dòng điện chạy qua phần tử phát nóng mà lưỡng kim cong nhiều hay ít, đẩy vào vít làm xoay giá để mở ngàm đòn bẩy Nhờ tác dụng lò xo 8, đẩy đòn bẩy xoay quanh trục ngược chiều kim đồng hồ làm mở tiếp điểm động 11 khỏi tiếp điểm tĩnh 12 Nút ấn 10 để reset Rơle nhiệt vị trí ban đầu sau lưỡng kim nguội c Nguyên lý làm việc: Nguyên lý chung Rơle nhiệt dựa sở tác dụng nhiệt dòng điện làm giãn nở lưỡng kim Thanh lưỡng kim bị uốn cong phía kim loại có hệ số giãn nở bé, đẩy cần gạt làm lò xo co lại chuyển đổi hệ thống tiếp điểm phụ d Tính chọn: - Chọn Rơle nhiệt cho động 1M theo điều kiện điện áp: UđmRN≥ Unguồn UđmRN ≥ 380 (V) Chọn theo điều kiện dòng điện IđmRN = 1,2.Itt=1,2.29,7 = 35,64 (A) Vậy chọn Rơle nhiệt có thông số Uđm = 380 (V) Iđm =40 (A) - Chọn rơ le nhiệt cho động 2M theo điều kiện điện áp UđmRN= 380(V) Chọn theo điều kiện dòng điện IđmRN= 1,2.Iđm=1,2.13,9=16,68(A) Vậy ta chọn RN có thông số Uđm = 380(V) Iđm = 20(A) - Chọn rơ le nhiệt cho động 3Mtheo điều kiện điện áp Uđm =380 (V) Chọn theo điều kiện dòng điện IđmRN = 1,2.18 = 1,2.17,8 = 21,36 (A) Vậy ta chọn RN có thông số Uđm = 380 (V) Iđm = 30 (A) Nút bấm: a Công dụng: Nút bấm khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa thiết bị điện, dụng cụ báo hiệu để chuyển đổi mạch điện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ.Ở mạch điện chiều điện áp đến 440V mạch điện xoay chiều điện áp đến 500V.Nút bấm thông dụng để khởi động, đảo chiều quay động điện cách đóng ngắt cuộn dây công tắc tơ.Nút bấm thường đặt bảng điều khiển tủ điện b Cấu tạo: Nút bấm kộp Nút bấm gồm hệ thống lò xo, hệ thống tiếp điểm thường mở, thường đóng và bảo vệ c Nguyên lý làm việc: Khi tác động vào nút bấm tiếp điểm chuyển trạng thái, không tác động tiếp điểm trở trạng thái ban đầu 4.Tính chọn: Thường chọn nút bấm có điện áp định mức lớn 380V Iđm = 5(A) công tắc hành trình: *Tác dụng mục đích: Có chức đóng mở mạch điện ,nó dặt đường hoạt động cấu đó,sao cho cấu tới vị trí ,nó tác động lên công tắc.hành trình tịnh tiến quay Khi CTHT tác động làm đóng ngắt mạch điện ngắt khởi động cho thiết bị khác Người ta dùng với mục đích : +giới hạn hành trình :khi cấu tới vị trí giới hạn,tác động vào CT làm ngắt nguồn cho cấu ,không thể vượt giá trị giới hạn +hành trình tự động :kết hợp với rơ le ,PLC ,hay vđk để tới vị trí định trước tác động cho cấu khác hoạt động => dùng nhiều dây truyền tự động CTHT nút ấn ,CT tiếp điểm ,và CT quang Máy biến áp - a Khái niệm phân loại Là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều cấp điện áp sang hệ thống dòng điện xoay - chiều cấp điện áp khác với tần số không đổi Máy biến áp làm nhiệm vụ truyền tải phân phối điện chuyển hóa lượng Theo nhiệm vụ máy biến áp ta chia máy biến áp thành loại sau: - Máy biến áp điện lực: dùng đẻ chuyền tải phân phối công suất hệ thống - điện lực Máy biến áp dùng lò luyện kim, thiết bị chỉnh luu, máy biến áp hàn - Máy biến áp tự ngẫu, biến đổi điện áp cấp không lớn lắm, dùng để mở máy - động xoay chiều Máy biến áp đo lường dùng để giảm điện áp dòng điện lớn, để đưa - đồng hồ đo Máy biến áp thí nhiệm dùng phòng thí nghiệm với điện áp cao Ngoài có loại song tượng xảy chúng giống bCấu tạo Gồm lõi thép dây quấn  Lõi thép: Lõi thép: dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn theo hình dáng lõi thép người ta chia c.Nguyên lý làm việc Hình 56: Sơ đồ nguyên lí máy biến áp Dây quấn số có số vòng gọi cuộn dây W1 (cuộn sơ cấp), dây quấn số có số vòng W2 (cuộn thứ cấp) đặt vào lõi thép 3.Khi đặt điện áp U1 lên cuộn dây sơ cấp W1 W1 sinh dòng điện I1sinh từ thôngΦ từ lõi thép.Và móc vòng với hai cuộn dây sơ cấp thứ cấp cảm ứng sức điện động ε1 ε2.Nếu cuộn dây thứ cấp nối với tải sinh dòng điện I2 điện áp U2 Vậy lượng dòng diện xoay chiều truyền từ dây quấn sang dây quấn d Chọn máy biến áp Dựa vào sơ đồ nguyên lí có máy biến áp là: - Máy biến áp để biến đổi điện áp từ 380 V xuống 110 V cấp nguồn cho mạch chỉnh lưu Máy biến áp để biến đổi điện áp từ 220 V xuống 24 V cấp nguồn cho mạch điều khiển 8.Rơ le thời gian a.Công dụng Tạo khoảng thời gian trì cần thiết truyền tín hiệu từ rơ le (thiết bị) đến rơ le (thiết bị ) khác Trên rơ le thời gian thường ghi thông số kỹ thuật như: -Thời gian định cực đại : TImax -Điện áp định mức nguồn vào ĐC, AC -Dòng điện định mức qua tiếp điểm, số lượng tiếp điểm -Sơ đồ bố trí chân tiếp điểm rơ le b Cấu tạo Các cặp tiếp điểm rơ le thời gian điện tử (KCK - chân) - Chân (8-6): tiếp điểm thường mở đóng chậm - Chân (8-5): tiếp điểm thường đóng mở chậm - Chân (1-3): tiếp điểm thường mở - Chân (1-4): tiếp điểm thường đóng - Chân (2-7): đấu với nguồn - Rơ le thời gian ondelay: có cuộn dây hệ thống tiếp điểm Các hệ thống tiếp điểm không tính thời gian tiếp điểm thường đóng thường mở Các tiếp điểm có tính thời gian tiếp điểm thường mở, đóng chậm, mở nhanh tiếp điểm thường đóng, mở chậm, đóng nhanh -Rơ le thời gian off delay: có cuộn dây hệ thống tiếp điểm Các hệ thống tiếp điểm không tính thời gian tiếp điểm thường đóng thường mở Các tiếp điểm tính thời gian tiếp điểm thường mở, đóng nhanh, mở chậm tiếp điểm thường đóng, mở nhanh, đóng chậm c Nguyên lý làm việc tính chọn -Rơ le thời gian on delay: Khi cấp nguồn vào cuộn dây rơ le thời gian on delay tiếp điểm tác động không tính thời gian chuyển đổi trạng thái tức thời (thường đóng mở ra, thường mở đóng lại), tiếp điểm tác động có tính thời gian không đổi Sau khoảng thời gian định trước, tiếp điểm tác động có tính thời gian chuyển trạng thái trì trạng thái Khi ngừng cấp nguồn vào cuộn dây, tất tiếp điểm trở trạng thái ban đầu -Rơ le thời gian off delay: Khi cấp nguồn vào cuộn dây rơ le thời gian off delay tiếp điểm tác động tức thời trì trạng thái Khi ngừng cấp nguồn vào cuộn dây, tất tiếp điểm tác động không tính thời gian trạng thái ban đầu Tiếp theo khoảng thời gian định trước, tiếp điểm tác động có tính thời gian chuyển trạng thái ban đầu -Khi chọn rơ le thời gian chủ yếu vào thông số điện áp nguồn vào, dòng điện qua tiếp điểm thời gian định cực đại -Do mạch rơ le thời gian dùng mạch điều khiển nên ta có thông số kỹ thuật là: Uđm = 220 (V) Iđm = (A) Thời gian định cực đại 60 giây d Một số hình vẽ mô tả rơ le thời gian 9.Dây cáp a Công dụng : Truyền tải phân phối điện từ nguồn tới hộ tiêu thụ điện - Tính chọn theo điều kiện phát nóng: I cp Trong đó: I tt = ≥ I m ax k1.k 118,5 (A) (A) o k = 0,95 (Tra bảng PL34) (do nhiệt độ môi trường 30 C ) k = 0,85 (Tra bảng PL33) - o Nhiệt độ môi trường :25 C - o o t cp: 65 C - o Nhiệt độ tiêu chuẩn môi trường : 20 C 77,9 Vậy: I ≥ 0,95.0,85 = 97 (A) Tra bảng phụ lục 32 chọn cáp có thông số kỹ thuật: + Số lõi: + I cp = 144 (A) + M=1095 (kg/km) + ro=0,727 ( Ω /km) + F =4G2,5 (mm ) 10 Điện trở a Công dụng cách chọn: Điện trở biến trở dùng để hạn chế điều chỉnh dòng điện mạch Khi chọn điện trở, phải ý đến hai thông số trị số điện trở công suất tiêu thụ điện trở Nếu điện trở đúng, ta đem đầu nối tiếp, song song hỗn hợp điện trở để đạt yêu cầu mạch điện BẢNG TỔNG KẾT STT Thiết bị Aptomat Số lượng Thông số kỹ thuật Uđm=500 (V) Iđm=40 (A) Uđm= 380(V) Công tắc tơ Ucd = 220 (V) Idm= 30 (A) Iđm= 20(A) Iđm= 20(A) Rơle nhiệt Nút bấm Máy biến áp Uđm=380(V) Iđm=40(A) Iđm=20(A) Iđm= 30(A) Uđm = 380 (V) Iđm = 5(A) U = 380/110 (V) Rơ le thời gian U = 220/24 (V) Uđm = 220 (V) Iđm = (A) Thời gian định cực đại 60 giây Dây cáp Số lõi: I cp = 144 (A) M=1095 (kg/km) ro=0,727 ( Ω /km) F =4G2,5 LỜI KẾT LUẬN (mm ) Trong trình làm đồ án em thấy biết học thêm nhiều kiến thức Từ kiến thức lý thuyết lớp học chúng em biết cách vận dụng kiến thức vào đồ án trang bị điện Chúng em thiết kế mạch, biết truyền động nhóm máy biết tính toán sử dụng khí cụ điện cho hợp lý truyền động điện kinh tế tiết kiệm mà đảm bảo yêu cầu đề Khi làm đồ án chúng em thấy kiến thức chúng em chưa đủ để làm hoàn thiện trang bị điện cho loại máy Khi loại máy công cụ đổi liên tục để đáp ứng nhu cầu sản xuất chất lượng sản phẩm Những kiến thức chúng em học phần giải thích nguyên lí hoạt động cách vận hành cách Chúng em tự thấy chưa thể hiểu thấu đáo vê kiến thức môn trang bị điện Chúng em mong thời gian cố gắng học hỏi trao đổi để hiểu biết môn học, để giải tốt vấn đề đòi hỏi thực tế Trong trình thực đồ án chúng em giúp đỡ từ thầy cô giáo hoa Điện Đặc biệt có hướng dẫn cô giáo: NGÔ THỊ QUỐC VĂN giúp em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn cô giáo thầy cô giáo khác Em xin chân thành cảm ơn ! ... động điện máy nâng vận chuyển, nâng cao tuổi thọ khí cụ điện nên dùng khí cụ điện phi tiếp điểm CHƯƠNG II PHÂN TÍCH PHẠM VI ĐỀ TÀI 1.Giới thiệu đề tài Thiết kế mạch điện tự khống chế cầu trục lập. .. đôi: Theo cách đặt dầm lên đường ray di chuyển cầu trục +Cầu trục càu trục treo: Theo cách bố chí cấu di chuyển cầu trục +Cầu trục dẫn động tay cầu trục dẫn động máy 3.Các chuyển động máy - Chuyển... nằm dọc theo nhà xưởng phận tiếp điện lắp cầu trục để cấp điện cho thiết bị điện lắp cấu xe dung tiếp điện phụ 15 lắp dọc theo chiều dọc dầm cầu 1.Công dụng Cầu trục đươc dùng chủ yếu phân xưởng,