hệ thống truyền động và tự động hoá cho máy

BẢNG TIẾN ĐỘ LÀM ĐỒ ÁN Thời gian làm đồ án: ngày 09/05/2013 Thời gian hoàn thành đồ án: Yêu cầu sinh viên phần phải nộp viết tay trước đánh máy có nhận xét giáo viên hướng dẫn cụ thể sau: Chương 1: Giới thiệu chung nhóm máy Thời gian từ: 00/05/2013 đến 00/05/2013 Xác nhận giáo viên:………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Chương 2: Phân tích phạm vi đề tài Thời gian: từ 03/05/2013 đến 00/05/2013 Xác nhận giáo viên:………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Chương 3: Thiết kế sơ đồ mạch điện Thời gian: 00/05/2013 đến 00/05/2013 Xác nhận giáoviên:………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Chương 4: Tính chọn thiế bị đóng cắt, điều khiển, tín hiệu bảo vệ có sơ đồ thiết kế: Thời gian: từ 17/05/2013 đến 00/05/2013 Xác nhận giáo viên:………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… NỘP ĐỒ ÁN VÀO NGÀY …… TẠI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Chú ý: Nếu sinh viên không nộp đồ án hạn không bảo vệ đồ án Đồ án môn học Trang Bị Điện Trường CĐ Nghề CN Hà Nội NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Giáo viên hướng dẫn BÙI ANH DŨNG Đồ án môn học Trang Bị Điện Trường CĐ Nghề CN Hà Nội MỤC LỤC Bảng tiến độ làm đồ án………………………………………………………… Nhận xét giáo viên hướng dẫn……………………………………………….2 Lời nói đầu ……………………………………………………………………….3 Chương1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY TRỘN ………… Đặc điểm công nghệ………………………………………………………….7 Đặc điểm yêu cầu truyền động điện trang bị điện nhóm máy…………………………………………………………………………10 Chương 2: PHÂN TÍCH ĐỀ TÀI …………………………………….…….…11 I Phạm vi đề tài…………………………………………………………………12 Giới thiệu chung động điện roto lồng sóc …………………… 12 Động chính……………………………………………………………….14 a Các phương pháp mở máy…………………………………………………13 b Các phương pháp điều chỉnh tốc độ……………………………………….17 c Các phương pháp hãm dừng.………………………………………………19 d Các phương pháp đảo chiều……………………………………………….21 II Tự động khống chế truyền động theo nguyên tắc điều khiển….…… 24 Nguyên tắc hành trình…………………………………………………… 24 Nguyên tắc thời gian……………………………………………………… 25 Nguyên tắc tốc độ………………………………………………………… 25 Nguyên tắc dòng điện……………………………………………………….25 Chương 3: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐỘNG MẠCH……………………………… 27 Sơ đồ động lực ………………………………………………………………27 Giới thiệu thiết bị……………………………….………………………… 27 Các biến động, tín hiệu bảo vệ……… ………………… …………… 28 Yêu cầu thực tế………………………………………………………………29 Quy định địa …………………………… …………………………… 30 Điều khiển PLC …………………………………………………………….31 Nguyên lý làm việc……………………………………… ……………… 35 Chương 4: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT, ĐIỀU KHIỂN, TÍN HIỆU VÀ BẢO VỆ CÓ TRONG SƠ ĐỒ THIẾT KẾ………… ……….… 37 Điều kiên chọn khí cụ điện………………………………………………….38 Giới thiệu PLC S7-200………………………………………………………41 Áptomat……………………………………………………… …… ….….45 Đồ án môn học Trang Bị Điện Trường CĐ Nghề CN Hà Nội Contacton………………………………… ……………………… … 46 Nút ấn……………………………………………………………… … ….50 Rơ le nhiệt………………………………………………………… … … 51 Bảng dự trù thiết bị………………………………………………………….….51 Kết luận………………………………………………………………………….52 Đồ án môn học Trang Bị Điện Trường CĐ Nghề CN Hà Nội LỜI NÓI ĐẦU Hiện lĩnh vực sản xuất kinh tế, khí hoá có liên quan chặt chẽ đến điện khí hoá Hai yếu tố làm đơn giản kết cấu khí máy sản xuất, tăng suất lao động, nâng cao chất lượng kỹ thuật trình sản xuất giảm nhẹ cường độ lao động chi phi nhân công Việc tăng suất giảm giá thành thiết bị điện máy hai nhu cầu chủ yếu hệ thống truyền động điện tự động hoá chúng lại mâu thuẫn lẫn Một bên đòi hỏi sử dụng hệ thống phức tạp, bên yêu cầu hạn chế số lượng thiết bị máy thiết bị cao cấp Việc lựa chọn hệ thống truyền động tự động hoá cho máy toán khó Bản đồ án em dựa sở kiến thức học nên phần đáp ứng yêu cầu truyền động điện trang bị điện, đáp ứng hết yêu cầu thực tế thiết bị chưa có kinh nghiệm thực tế sử dụng thiết kế Vì em mong thông cảm từ phía hội đồng bảo vệ từ thiết sót đồ án Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy giáo BÙI ANH DŨNG giáo viên khoa tạo điều kiện giúp đỡ em trình thực đồ án Em xin kính chúc thầy cô giáo mạnh khoẻ thành công sống công việc! Em xin chân thành cảm ơn! Đồ án môn học Trang Bị Điện Trường CĐ Nghề CN Hà Nội CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÓM MÁY TRỘN Đồ án môn học Trang Bị Điện Trường CĐ Nghề CN Hà Nội 1.Đặc điểm công nghệ: - Máy trộn sử dụng rộng rãi đời sống người sử dụng nhiều nghành xây dựng.Công dụng máy trộn để nhào trộn,phối nguyên vật liệu khác (theo ti lệ)tạo hỗn hợp - Nhóm máy trộn đa dạng gồm máy trộn đơn giản , máy trộn đa năng, chuyên dùng -Trên máy trộn thực công việc chủ yếu phối trộn dạng nguyên vật liệu khác như:cát ,đá ,sỏi ,xi măng v (trong xây dựng),trộn bột ngô ,bột gạo (trong nông nghiệp) vv… Hình vẽ mô tả: Mô tả hình dạng bên máy trộn sơn Đồ án môn học Trang Bị Điện Trường CĐ Nghề CN Hà Nội Hình 13.3 Cấu tạo máy trộn sơn 1) bảng điều khiển; 2) động trộn; 3) đ/c bơm B; 4) đ/c bơm A; 5) Van A; 6) Van B 7)Van xả; 8) cảm biến mức S5; 9) cảm biến mức S6; 10) cảm biến mức S7 ; 11) Van tay; 12 Puli đai truyền) ; 13) trục chính.; 14)cánh trộn; 15) thân máy Phân loại máy trộn Có nhiều cách để phân loại máy khuấy trộn phân loại theo nguyên lý cấu tạo, theo bố trí phận trộn, theo số phận trộn, theo cách làm việc, theo tính chất sản phẩm đầu ra…v.v a Phân loại theo nguyên lý cấu tạo - Máy trộn có phận trộn quay: + Máy trộn kiểu vít + Máy trộn kiểu cánh quạt + Máy trộn kiểu hành tinh + Máy trộn kiểu cánh gạt - Máy trộn thùng quay: + Máy trộn kiểu trống + Máy trộn kiểu côn - Máy trộn - định mức phối hợp Đồ án môn học Trang Bị Điện Trường CĐ Nghề CN Hà Nội b Phân loại theo cách bố trí phận trộn + Máy trộn kiểu vít hay cánh gạt ngang + Máy trộn kiểu vít hay cánh gạt đứng + Máy trộn kiểu vít nghiêng c Phân loại theo số phận trộn + Máy trộn kiểu đơn, kép + Máy trộn kiểu thùng , đơn, kép d Phân loại theo cách làm việc + Máy trộn liên tục + Máy trộn gián đoạn e Phân loại theo tính chất sản phẩn + Máy trộn khô + Máy trộn nước + Máy trộn ướt 2.Đặc điểm yêu cầu truyền động điện trang bị điện nhóm trộn: * Các loại chuyển động máy trộn -Chuyển động chuyển động quay tròn động -Chuyển động ăn dao chuyển động tròn cánh trộn -Chuyển động phụ chuyển động bơm nước 1.2 Đặc điểm ,yêu cầu truyền động điện trang bị điện : *truyền động chính: -Truyền động máy trộn làm việc chế độ ngắn hạn ,đó chuyển động quay động trộn -Động truyền động phải đảo chiều quay để đảm bảo chi tiết theo hai chiều Ví dụ : quay chiều phải,quay triều trái Phạm vi điều khiển tốc độ trục D(40÷125)/1 với độ trơn điều chỉnh ϕ =(1.06÷1.21) -Ở chế độ xác lập ,hệ thống truyền động điện cần đảm bảo độ cứng đặc tính phạm vi điều chỉnh tốc độ với sai số tĩnh nhỏ 10% phụ tải thay đổi từ đến định mức Quá trình khởi động hãm phải trơn ,tránh va đập *Truyền động ăn dao Đồ án môn học Trang Bị Điện Trường CĐ Nghề CN Hà Nội -Truyền động ăn dao truyền động quay tròn cánh trộn -Động truyền động ăn dao thực đảo chiều động điện dùng khớp ly hợp điện từ -Phạm vi điều chỉnh tốc độ truyền động ăn dao thường D=(50÷300)/1 với độ trơn điều chỉnh ϕ =(1.06 ÷ 1.21) momen không đổi -Ở chế độ xác lập ,hệ thống truyền động điện cần phải đảm bảo độ cứng đặc tính phạm vi điều chỉnh tốc độ với sai số tĩnh nhỏ 5% phụ tải thay đổi từ đến định mức Quá trình khởi động ,hãm phải êm *Truyền động phụ -Các truyền động phụ gồm xiết nới xà ,trụ ,bơm nước ,vv -Các truyền động phụ không yêu cầu điều chỉnh tốc độ yêu cầu đặc biệt nên thường dùng động roto lồng sóc tốc độ Máy đại nói chung chuyển động phụ tự động hóa - Truyền động máy trộn thường thực từ động lồng sóc nhiều tốc độ - Có yêu cầu đảo chiều quay, theo nguyên tắc hành trình - Có yêu cầu hãm máy - Có yêu cầu mở máy Đồ án môn học Trang Bị Điện Trường CĐ Nghề CN Hà Nội - Chọn theo điều kiện dòng điện Iđm ctt ≥ ITT (= Iđm) (A) Iđm ctt ≥ 37,797 (A) - Chọn theo điều kiện điện áp Uđmctt ≥ Unguồn (v) Uđmctt ≥ 380 (v) - Vậy ta chọn contactor có thông số sau: Uđmctt = 600 (v) Ucuộn dây = 220 (v) Iđmctt = 40 (A)  Chọn contactor dùng cho động 2M là: - Chọn theo điều kiện điện áp Uđmctt ≥ Unguồn Uđmctt ≥ 380 (v) Ucuộn dây = Uđh = 220 (v) - Chọn theo điều kiện dòng điện Iđmctt ≥ Itt2 Iđmctt ≥ 15,430 (A) - Chọn contactor có thông số Uđmctt = 600 (v) Ucuộn dây = 220 (v) Iđmctt = 20 (A)  Chọn contactor dùng cho động 3M là: - Chọn theo điều kiện điện áp Uđmctt ≥ Unguồn Uđmctt ≥ 380 (v) Ucuộn dây = Uđh = 220 (v) - Chọn theo điều kiện dòng điện Iđmctt ≥ Itt2 Iđmctt ≥ 15,430 (A) - Chọn contactor có thông số Uđmctt = 600 (v) Ucuộn dây = 220 (v) Iđmctt = 20 (A) 5.Nút ấn: a.Công dụng: Nút ấn gọi nút điều khiển loại khí cụ điện dụng để đóng ngắt từ xa thiết bị điện tử khác nhau, dụng cụ báo hiệu để chuyển đổi mạch điện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ, mạch điện chiều điện áp đến 440v mạch điện xoay chiều điện áp đến 500v, tần số 50Hz, 60Hz nút ấn Đồ án môn học Trang Bị Điện Trường CĐ Nghề CN Hà Nội thông dụng để khởi động, đảo chiều quay động điện cách đóng ngắt cuộn dây cotactor nối cho động Nút ấn thường thường đặt bảng điều khiển, tủ điện, hộp ấn nút Nút ấn thường nghiên cứu, chế tạo làm việc môi trường không ẩm ướt, hoá chất bụi bẩn Nút ấn bền tới 1.000.000 lần đóng không tải 200.000 lần đóng ngắt có tải thao tác nút ấn phải dứt khoát để mở đóng mạch điện b.Cấu tạo: Nút ấn gồm hệ thẹn lò xo, hệ then tiếp điểm thường mở, thường đóng vỏ bảo vệ Khi tác động vào nút ấn tiếp điểm chuyển sang trạng thái, không tác động, tiếp điểm trở trạng thái ban đầu c.Cách chọn thông số kỹ thuật: Nút ấn thường lắp mạch điều khiển Dùng để điều khiển khí cụ điện sử dụng dòng điện xoay chiều hay chiều, có điện áp đến 380v - 2A dòng xoay chiều 220v - 0,25A dòng chiều - Trong thực tế để dễ dàng sử dụng tháo lắp trình sửa chữa người ta thường dùng nút ấn kép, ta dùng dạng nút ấn on hay off - Các thông số kỹ thuật Uđm Iđm Uđm: điện áp định mức nút ấn làm việc lâu dài Iđm: dòng điện định mức nút ấn làm việc lâu dài d.Một số hình ảnh mô tả nút ấn: Đồ án môn học Trang Bị Điện Trường CĐ Nghề CN Hà Nội 6.Rơle nhiệt: a.Cấu tạo công dụng : - Công dụng: Để bảo vệ động mạch điện khỏi bị tải, Rơ le thường dùng với contactor để tạo thành mạch khởi động từ, chế tạo với điện áp xoay chiều chiều 500 v, f = 50 hz; điện áp chiều đến 400 v dòng điện tới 150A - Cấu tạo: gồm phần tử phát nóng mắc nối tiếp với mạch động lực vít ôm phiến lưỡng kim kép Vít giá nhựa cách điện dùng để điều chỉnh mức độ uốn cong đầu tự phiến Giá xoáy quanh trục 4, tùy theo trị số dòng điện chạy qua phần tử đốt nóng mà lưỡng kim cong nhiều hay ít, đẩy vào vít làm xoay giá để mở ngàm đòn bảy Nhờ tác dụng lò xo 8,dẩy đòn bẩy xoáy quanh trục ngược chiều kim đồng hồ làm mở tiếp điểm động 11 khỏi tiếp điểm tĩnh 12 Nhấn nút reset role nhiệt vị trí ban đầu sau phiến lưỡng kim nguội trở vị trí ban đầu - Rơ le nhiệt gồm hai mạch điện độc lập: Đồ án môn học Trang Bị Điện Trường CĐ Nghề CN Hà Nội Mạch động lực có dòng điện phụ tải qua, phần tử phát nóng đấu nối trực tiếp với mạch động lực hai vít cấy ôm lấy phiến kim loại kép Vít cấy giá nhựa cách điện dùng để điều chỉnh mức độ uốn cong gần xa đầu tự phiếu kim loại Mạch điều khiển ngắt điện cuộn dây điều khiển, tiếp điểm thường đóng phục hồi tay Rơ le nhiệt mắc mạch điều khiển b.Phân loại: Theo kết cấu role nhiệt chia làm hai loại kiểu kín kiểu hở Theo yêu cầu sử dụng chia làm hao loại cực hai cực Theo phương tức đối nóng: - Đốt nóng trực tiếp: dòng điện qua trực tiếp kim làm việc loại kép Loại có kết cấu đơn giản, thay đổi dòng điện định mức phải thay đổi kim loại kép, loại không tiện dụng - Đốt nóng gián tiếp: dòng điện qua phần tử đốt nóng độc lập, nhiệt lượng tỏa gián tiếp làm tám lưỡng kim cong lên Loại có ưu điểm muốn thay Đồ án môn học Trang Bị Điện Trường CĐ Nghề CN Hà Nội đổi dòng điện định mức ta cần thay đổi phần tử đốt nóng Nhược điểm loại có tải lớn, phần tử đốt nóng đạt đến nhiệt đọ cao không khí truyền nhiệt nên kim loại chưa kịp tác động mà phần tử đốt nóng bị cháy đứt - Đốt nóng hỗn hợp: loại tương đối tốt vừa đốt nóng trực tiếp vừa đốt nóng gián tiếp Nó có tính ổn định nhiệt tương đối cao làm việc với bội số tải tương đối lớn c.Nguyên lý làm việc: Nguyên lý chung dựa sở tác động nhiệt dòng điện, có giãn nở khác hai kim loại có hệ số giãn nở nhiệt khác gắn chặt với nhau, bị đốt nóng, phiến kim loại kép bị uốn cong phía kim loại có hệ số giãn nở nhiệt bé Nếu dòng điện qua phần tử phát nóng lớn giá trị cho phép làm phiến kim loại kép cong nhiều đẩy vào vít mở ngàm đòn bẩy Dưới tác dụng lò xo, tiếp điểm động tĩnh tách khỏi Điều chỉnh vít cấy điều chỉnh để thay đổi dòng tác động Nút ấn để phục hồi Rơ le nhiệt vị trí ban đầu miếng kim loại kép nguội trở lại d.Điều kiện chọn: Đặc tính role nhiệt quan hệ dòng điện phụ tải chạy qua thời gian tác động (gọi đặc tính thời gian – dòng điện, A– s) Mặt khác để đảm bảo yêu cầu giữ tuổi thọ lâu dài thiết bị theo số liệu kĩ thuật cho nhà sản xuất, đối tượng bảo vệ cần đặc tính thời gian dòng điện Lựa chọn role cho đường đặc tính A - s role gần sát đường đặc tính A – s đối tượng cần bảo vệ Nếu chọn thấp không tận dụng công suất động điện, chon cao làm giảm tuổi thọ đối tượng cần bảo vệ Trong thực tế sử dụng, cách lựa chọn phù hợp chọn dòng điện định mức, mức rơ le nhiệt dòng định mức động điện cần bảo vệ Rơ le tác động giá trị: Itđ = (1,1 ÷ 1,3) Iđm Bên cạnh chế đọ làm việc phụ tải với môi trường xung quanh phải xem xét Đồ án môn học Trang Bị Điện Trường CĐ Nghề CN Hà Nội Ngoài tuỳ theo chế độ làm việc phụ tải liên tục hay ngắn hạn mà ta cần xét đến hàng số thời gian phát nóng Rơ le có tải liên tục hay ngắn hạn Khi nhiệt độ môi trường xung quanh thay đổi, dòng điện tác động Rơ le thay đổi theo, làm cho chức bảo vệ xác Thông thường nhiệt độ môi trường tăng, dòng điện tác động giảm ta phải hiệu chỉnh lại núm điều chỉnh e.Một số hình ảnh mô tả Rơ le nhiệt: f.Tính chọn: *động trộn sử dụng động KĐB pha rô to lồng sóc có : 1M: Pđm = 17 KW; Y/ = 380/220 V; η = 86,5% ; cosϕ = 0,79 ; n = 1440 vg/ph *Động bơm A sử dụng động KĐB pha rô to lồng sóc có : 2M: Pđm = 6,5 KW; Y/ = 380/220 V; η = 80% ; cosϕ = 0,8 ; n = 1450 vg/ph *Động bơm B sử dụng động KĐB pha roto lồng sóc có: 3M : Pđm = 6,5 KW; Y/ = 380/220 V; η = 80% ; cosϕ = 0,8 ; n = 1450 vg/ph Dòng điện tính toán động 1M : Pđm1 17000 Itt1 = √3.Uđm1.cosϕ1 η1 = √3.380.0,79.0,865 = 37,797 (A) - Dòng điện tính toán động 2M là: Đồ án môn học Trang Bị Điện 6500 √3.380.0,8.0,8 = 15,430 (A) - Dòng điện tính toán động bơm 3M : Pđm3 6500 Itt3 = √3.Uđm3.cosϕ3 η3 = √3.380.0,8.0,8 = 15,430 (A) Itt2 = Pđm2 √3.Uđm2.cosϕ2 η2 Trường CĐ Nghề CN Hà Nội = Tổng dòng điện là: ∑I = (Itt1 + Itt2 + Itt3 ) = 37,797 +15,430 +15,430 = 68,657 (A)  Rơ le nhiệt bảo vệ tải cho động 1M là: Chọn dòng điện tác động cho rơ le nhiệt Itđ = (1,1 ÷ 1,3) Itt (A) Itđ = 1,2 37,797 = 45,356 (A) Chọn điện áp định mức cho rơ le nhiệt Uđm rơ le nhiệt = Unguồn (V) UđmOL1 = 380 (V) Vậy chọn rơ le nhiệt OL1 có thông số Uđm OL1 = 380 (V) ; ItddOL1 = 50 (A) ; IdđmOL1 = 45.356 (A) < 50 (A)  Rơ le nhiệt bảo vệ tải cho động 2M là: Chọn dòng điện tác động cho rơ le nhiệt Itđ = (1,1 ÷ 1,3) Itt (A) Itđ = 1,2 15,430 = 18,516 (A) Chọn điện áp định mức cho rơ le nhiệt Uđm rơ le nhiệt = Unguồn (V) UđmOL1 = 380 (V) Vậy chọn rơ le nhiệt OL1 có thông số Uđm OL1 = 380 (V) ; ItddOL1 = 20 (A) ; IdđmOL1 = 18,516 (A)