đồ án thang máy

ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH Khoa: Điện_Điện tử Viễn Thơng  BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI: THANG MÁY GVHD: TS LÊ QUANG ĐỨC SVTH: Nhóm 11  Lê Hữu Phúc DC11  Trần Văn Hiệu DC11 Năm Học: 2013-2014 Nhóm 11 Page ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC NỘI DUNG: PHẦN 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI  Yêu cầu thang máy  Vấn đề đặt  Hướng giải  Sơ đồ khối thang máy PHẦN 2: TÍNH TỐN CHỌN THIẾT BỊ  Chương 1: Thiết bị máy sản xuất, thiết bị truyền động, động  Chương 2: Các thiết bị điện I Biến tần II Cảm biến  Chương 3: Chọn thiết bị khác I Thiết bị bảo vệ II Cáp cho mạch động lực mạch điều khiển III Các thiết bị khác PHẦN 3: MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN PHẦN 4: CÀI ĐẶT BIẾN TẦN Nhóm 11 Page ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC PHẦN 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI  Yêu Cầu Của Thang Máy:  Thang máy cho tòa nhà tầng tải nâng hạ  Thang máy nặng M = tấn, tốc độ nâng hạ V=1.5 m/s  Chọn động kéo, hộp số, thiết bị điện điều khiển  Có bảo vệ hành trình hai đầu khơng cho phép thang máy chạy vượt giới hạn cho phép  Bảo vệ trọng lượng limit switch đặt gầm buồng thang: Nếu tải trọng nặng limit switch đặt gầm đóng, khơng cho thang máy chạy đóng còi báo động đèn báo hiệu  Kết hợp điều khiển q trình thắng khí nâng hạ  Điều khiển thang máy lên xuống nút ấn:  Ấn nút CL để lên  Ấn nút CX để xuống  Ấn nút Stop để dừng  Ấn nút Emergency để dừng máy khẩn cấp Tìm hiểu vấn đề Đối tượng thang máy Thang máy thiết bị vận tải dùng để chở hàng hóa người theo phương thẳng đứng Những loại thang máy đại có cấu khí phức tạp, hệ thống truyền động, hệ thống khống chế phức tạp nhằm đảm bảo nâng cao suất, vận hành tin cậy, an toàn Tất thiết bị điện lắp đặt buồng thang buồng máy Các phận thang máy là: 1234567- Động điện Puli Cáp treo Buồng thang Đối trọng Phanh hãm điện từ Biến tần Nhóm 11 Page ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC Sơ đồ khối phương pháp điều khiển Nhóm 11 Page ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC Đường đặc tính thang máy Vấn đề đặt ra:      Phụ tải thang máy tải năng, yêu cầu thang máy phải dừng tầng xác, di chuyển êm, khơng giật, đảm bảo an tồn cho khách Động truyền thang máy làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại Thời gian khởi động ngắn, moment khởi động lớn để kéo thang máy lên Khi có lệnh điều khiển thang máy tăng tốc từ từ lên tốc độ định mức phải khoảng thời gian ngắn phải dừng lại vị trí mong muốn cách nhẹ nhàng xác, trường hợp điện buồng thang không bị rớt xuống đáy hố thang mà phải giữ lại Khi q tải phải có đèn còi báo hiệu, thang máy phải ngưng hoạt động, tình trạng q tải khơng thang máy trở lại làm việc bình thường Trong thang máy di chuyển khơng thể điều khiển thang máy di chuyển theo chiều ngược lại Nhóm 11 Page ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC Hướng Giải quyết:  Sử dụng động có tích hợp hộp số chun dùng cho thang máy  Sử dụng biến tần chuyên dùng cho thang máy loại biến tần hỗ trợ luật điều khiển vector, ta đặt limit switch tầng để bảo vệ hành trình dừng thang máy  Sử dụng thắng khí để bảo vệ người thang trường hợp điện  Sử dụng cấu khóa liên động để thang máy di chuyển điều khiển thang máy theo chiều ngược lại  Sử dụng tín hiệu báo cố q tải, phải có tín hiệu đèn còi báo cho hành khách biết đồng thời ngắt không cho điều khiển chạy lên xuống, khơng tình trạng q tải còi đèn tự tắt PHẦN 2: TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ Chương 1: Thiết bị máy sản xuất, thiết bị truyền động, động 1.1 Tính chọn động Động có nhiệm vụ kéo máy sản xuất( thang máy) nên động phải có đủ cơng suất để đảm bảo kéo thang máy      Mục đích: Kéo buồng thang máy Yêu cầu: Phù hợp với trọng lượng tải (M = tấn) tốc độ nâng hạ (V = 1.5 m/s) Là động xoay chiều pha Chế độ làm việc thang máy: Thang máy làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại ( thời gian làm việc thời gian nghỉ xen kẻ nhau) Nhiệt độ động chưa đạt tới giá trị giới hạn động làm việc Khi động nghỉ nhiệt độ động giảm chưa đạt tới nhiệt độ mơi trường Nhóm 11 Page ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC  Tính tốn chọn động cơ: - Trọng lượng thang : G =4000 kg - Ta chọn khối lượng buồng thang Gbt = 1800 kg - Ta có khối lượng hành khách Gt = 2200 kg - Ta có khối lượng đối trọng Gdt= Gbt + α*Gt = 2680 kg +Trong đó: α hệ số cân (α = 0.3÷0.6) +Với thang máy chở khách ta chọn α = 0.4 - Tốc độ di chuyển lớn cho phép : v = 1.5 m/s - Chọn gia tốc g=9.8m/s2 - Chọn cấu hộp số có hiệu suất truyền : η = 80% - Khối lượng đối trọng là: Gđt = 2680 kg * Công suất nâng tải: Pload = (𝐺−𝐺đ𝑡 )∗𝑣∗𝑔 𝜂 = (4000−2680)∗1.5∗9.8 0.8 = 24255(W) =>Công suất động yêu cầu là: Pđc = Pload + 15%Pload = 24255+24255*0.15 = 27893W= 27.893Kw -Tỉ số truyền động cơ: Nhóm 11 Page ĐỒ ÁN THANG MÁY 𝑖= GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC 2𝜋𝑅𝑡 𝑛 2𝜋 ∗ 0.385 ∗ 1500 = = 40.32 𝑣𝑛 90 Với: Rt bán kính puly (0.385 mm) n tốc độ động (1500 v/p) tốc độ nâng tải (1.5 m/s = 90 m/p)  Lực kéo đặt lên puly: F = (Gt + Gbt – k.∆G –Gđt).g Trong đó: Gt : Khối lượng hành khách (2200kg) Gbt : Khối lượng buồng thang (1800kg) k : Số lần dừng buồng thang (k = 1) ∆G : Độ thay đổi khối lượng tải sau lần dừng Vì tòa nhà có tầng nên ∆G = Gđt : Khối lượng đối trọng ( 2680 kg)  F = (2200 + 1800 – 1*0 – 2680)*9.8 =12936 N  Moment nâng tải: 𝑀= 𝐹 𝑅𝑡 12936 ∗ 0.385 = = 154.4𝑁𝑚 𝑖 𝜂 40.32 ∗ 0.8  Moment hạ tải: 𝑀= 𝐹 𝑅𝑡 12936 ∗ 0.385 𝜂 = 0,8 = 98.82𝑁𝑚 𝑖 40.32  Giả sử tòa nhà cao 10m, tầng cao h= 5m Giả sử thời gian tăng tốc thời gian hãm: t1 = t3 = 1.5s Nhóm 11 Page ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC Gia tốc thang máy: 𝑣 1,5 𝑎= = = 𝑚 ⁄𝑠 𝑡1 1.5 Quảng đường cabin tăng tốc giảm tốc: 𝑠1 = 𝑠3 = 𝑣0 𝑡1 + 𝑎.𝑡12 = 𝑎.𝑡12 = 1∗1.52 = 1.125𝑚 Quảng đường cabin với tốc độ ổn định: s2 = –2*1.125= 2.75m Thời gian cabin với vận tốc ổn định (1.5m/s): 𝑡2 = 𝑠2 2.75 = = 1.83𝑠 𝑣 1.5 Thời gian nghỉ thang máy: t4 = 10s Chu kỳ làm việc thang máy: T = 2*(1.5+1.83+1.5) + 10 = 19.66s Kết luận:   Thời gian tăng tốc: t1 = 1.5s  Thời gian chạy ổn định (1.5m/s): t2 = 1.83s  Thời gian giảm tốc: t3 = 1.5s  Thời gian nghỉ thang máy: t4 = 10s Tốc độ góc quy trục đơng cơ: 𝑤đ𝑐 = Nhóm 11 2∗𝑖∗𝑣 𝐷 = 2∗40.32∗1.5 0.77 =157.1 (rad/s) Page ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC Chu trình hoạt động thang máy  Xây dựng đồ thị phụ tải tĩnh Cơng suất tĩnh động có đối trọng Gdt= Gbt + α*Gt =1800+0.4*2200=2680kg 𝐺𝑡ả𝑖 = 𝐺𝑏𝑡 + 𝐺𝑘ℎá𝑐ℎ 𝑃𝑡ả𝑖 = ǀ𝐺𝑡ả𝑖 − Gdtǀ ∗ 𝑔 ∗ 𝑣 Từ số liệu tính tốn ta có bảng đồ thị phụ tải tương đối thang máy theo công suất: Số lượng khách (người) 10 15 18 Nhóm 11 𝐺𝑘ℎá𝑐ℎ (kg) 𝐺𝑏𝑡 (kg) G dt (kg) 𝐺𝑡ả𝑖 (kg) Công suất phụ tải P (KW) 65 650 975 1170 1800 1800 1800 1800 2680 2680 2680 2680 1865 2450 2775 2970 11.98 3.38 1.4 4.3 Page 10 ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC ( Catalog “Day va cap.pdf” trang 10/28) IV Các thiết bị khác  Chọn Limit Swith  Mục đích: +Bảo vệ hành trình hai đầu khơng cho phép thang máy chạy vượt giới hạn cho phép +Bảo vệ tải cho thang máy  Giải pháp:  Chọn Limit Switch hãng Schneider với loại 9007C54 để bảo vệ hành trình  Chọn Limit Switch hãng Schneider với loại XC1AC116 để bảo vệ tải Nhóm 11 Page 38 ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC Catalog “Limit Switch- Schneider.pdf” trang 9/246) Nhóm 11 Page 39 ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC (Catalog “Limit Switch- Schneider.pdf” trang 7/246) Nhóm 11 Page 40 ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC (Catalog “Limit Switch- Schneider.pdf” trang 146/246)  Chọn Rơle trung gian  Mục đích: Để khởi động biến tần  Yêu cầu:  Có tiếp điểm thường mở tiếp điểm thường đóng  Điện áp cuộn hút: 220V  Điện áp cuộn hút 24V DC  Giải pháp: - chọn Rơle trung gian hãng Ormon loại DPDT Nhóm 11 Page 41 ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC (Catalog “Role trung gian Pdf” trang 1/14)   (Catalog “Role trung gian Pdf” trang 3/14) Chọn nút nhấn đèn báo a) Chọn nút nhấn: Nhóm 11 Page 42 ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC  Mục đích: Khởi động thang máy lên xuống, dừng thang máy thông qua mạch điều khiển  Yêu cầu: Cách điện tôt, hoạt động tin cậy Sử dụng điên áp 220V  Giải pháp: Chọn nút nhấn hãng IDEC loại YW1B-M1E01(B, G, R, Y, W,S) YW1B-M1E10(B, G, R, Y, W, S) (Catalog “IDEC-Pricelist-042012-Eworld.pdf” trang 6/20) b) Chọn đèn báo  Mục đích: Báo nguồn, báo tình trạng làm việc hệ thống  Yêu cầu: Sử dụng điện áp 220V  Giải pháp: Chọn đèn báo hãng IDEC loại YW1P1EQM3(R, Y, W, A) Nhóm 11 Page 43 ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC (Catalog “IDEC-Pricelist-042012-Eworld.pdf” trang 3/20)     Chọn nguồn cho thắng khí Mục đích: Cấp nguồn cho thắng khí hoạt động Yêu cầu: Điện áp 24V, hoạt động ổn định Giải pháp: Chọn nguồn loại PS5R-SF24 (Catalog “IDEC-Pricelist-042012-Eworld.pdf” trang 13/20) Nhóm 11 Page 44 ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC  Chọn máy biến áp Mục đích: cách ly ổn định điện áp cho mạch điều khiển Yêu cầu: điện áp đầu chuẩn 220V Giải pháp: chọn máy biến áp kiểu SH hãng Lioa Catalog “Bang-gia on-ap-lioa-standa.pdf” trang 3/13  Chọn tủ điện  Các thiết bị chứa tủ điện +Contactor +Rơ le trung gian +Biến tần +Line reactor and Load reactor +MCCB +Nguồn 220VAC-24VDC +MCB +EMC Filter +Điện trở hãm Theo khuyến cáo biến tần ta chọn tủ loại: Nhóm 11 Page 45 ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC (Catalog “Emerson CT 2007 Catalog.pdf” trang 298/419) Nhóm 11 Page 46 ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC (Catalog “Emerson CT 2007 Catalog.pdf” trang 301/419) PHẦN 3: MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ( Có file Autocad đính kèm) PHẦN 4: CÀI ĐẶT BIẾN TẦN 1.Tóm tắt phần tử mạch động lực mạch điều khiển a) Các phần tử mạch động lực Thiết bị Mục đích Biến tần Điều khiển động MCCB Bảo vệ ngắn mạch, tải Contactor Đóng cắt mạch động lực thông qua mạch điều khiển Line reactor and Load Ức chế sóng hài, cải thiện cơng suất đầu vào reactor đầu biến tần Điện trở hãm Hãm động EMC Filter Giảm nhiễu điện từ Brake Thắng khí cho động Nhóm 11 Page 47 ĐỒ ÁN THANG MÁY Động Nguồn 24VDC GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC Kéo buồng thang Cấp nguồn cho thắng khí b) Các phần tử mạch điều khiển Thiết bị Mục đích Nút Start, Stop Khởi động dừng cung cấp điện cho mạch động lực mạch điều khiển Nút E-Stop Dừng khẩn cấp hệ thống Nút CL, CX Điều khiển biến tần chạy thuận, nghịch Limit Switch Bảo vệ hành trình hai đầu khơng cho phép thang máy chạy vượt giới hạn cho phép Bảo vệ tải MCB Cấp nguồn, bảo vệ ngắn mạch… cho hệ thống Contactor KM1 Đóng cắt mạch động lực thơng qua mạch điều khiển Contactor KM2 Điều khiển cấp điện cho thắng khí Rơ le trung gian Đóng tiếp điểm cung cấp điện cho mạch điều khiển Đèn báo Báo nguồn, báo tình trạng làm việc hệ thống 2.Nguyên lý hoạt động - Đóng MCCB cấp nguồn cho hệ thống mạch động lực - Đóng MCB cấp nguồn cho mạch điều khiển + Đèn D1 sáng báo mạch điều khiển cấp nguồn - Nhấn Start cuộn dây KM1 có điện + Tiếp điểm KM1 mạch động lực đóng lại cấp nguồn cho biến tần + Tiếp điểm KM1 mạch điều khiển đóng lại trì nguồn cấp cho cuộn dây KM1 + Đèn D2 sáng báo hiệu hệ thống sẵn sàng làm việc - Giả sử thang máy tầng 1: LW1 tác động (D5 sáng), rơ le R3 có điện mở tiếp điểm R3 không cho phép điều khiển biến tần chạy theo chiều ngược (đi xuống) Nhóm 11 Page 48 ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC Nhấn nút CL (thang máy lên), rơ le R1 có điện (D3 sáng), tiếp điểm thường mở mạch động lực R1 đóng lại cấp tín hiệu vào chân 26(chạy thuận) chân 31(chân cho phép điều khiển).Tiếp điểm thường đóng R1 mở khơng cho ta điều khiển biến tần hoạt động theo chiều ngược lại Khi biến tần xuất tín hiệu giữ tải, sau khoảng thời gian lớn 200 ms biến tần xuất tín hiệu mở phanh thơng qua chân 25 Sau khoảng thời gian trễ 67 ms thắng khí mở hoàn toàn Động kéo thang máy lên đạt tốc độ ổn định sau 1,5s Khi thang máy chạm LW2, rơ le R4 có điện ngắt tín hiệu chạy thuận Động điện, tốc độ thang máy giảm dần Sau 1,5s biến tần ngắt tín hiệu thắng khí thơng qua chân 25 Thắng khí bóp lại 312 ms thang máy dừng hẳn Khi nhấn vào CX, thang máy điều khiển xuống, mạch hoạt động tương tự Khi xảy cố tải LW3 đóng lại, rơ le R5 có điện mở tiếp điểm thường đóng R5 ngắt tín hiệu chạy thuận chạy nghịch khơng cho phép điều khiển thang máy đồng thời đèn D7 sáng báo cố tải Khi biến tần bị lỗi báo qua relay1, relay1 mạch điều khiển có điện mở tiếp điểm thường đóng R6 ngắt tín hiệu chạy thuận chạy nghịch không cho phép điều khiển thang máy đồng thời đèn D8 sáng báo biến tần bị lỗi Khi xảy cố, ta nhấn nút E-STOP để dừng khẩn cấp biến tần Khi điện thắng khí điện bóp lại tránh việc buồng thang bị rơi, KM1 điện, sau có điện lại đảm bảo biến tần động khơng có điện Lúc muốn thang máy hoạt động lại ta phải vận hành lại từ đầu  Cài đặt Nhóm 11 Page 49 ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC Cài đặt thông số động cơ: Code Pr 0.43 Mô tả Hệ số cơng suất/góc pha encoder(Power factor/ Encoder phase angle) Pr 0.42 Số cực động (Motor poles) Pr 0.46 Dòng điện định mức (Motor current) Pr 0.44 Điện áp định mức (Motor voltage) Pr 0.47 Tần số định mức (Motor frequency) Pr 0.48 Chế độ hoạt động (Operating mode) Thông số bản: Code Mô tả Giá trị cài đặt Chú thích 0.85 Đơn vị: (trang 60/100) 55 Đơn vị: cực (trang 60/100) Đơn vị: A (trang 60/100) 400 Đơn vị: V (trang 60/100) 50 Đơn vị: Hz (trang 60/100) VT: Close loop vector Giá trị cài đặt Chú thích Pr 0.01 Tốc độ lớn 1475 Đơn vị:vòng/phút Pr 0.02 Tốc độ thấp Đơn vị:vòng/phút Pr 0.03 Gia tốc tăng tốc Đơn vị :𝑚/𝑠 Pr 0.04 Gia tốc giảm tốc Đơn vị: 𝑚/𝑠 Pr 0.12 Chọn menu Installation parameters-Pr 0.12= 1(các thông số cài đặt) Control parameters - Pr 0.12 = 2(các thông số điều khiển) Distance Parameters - Pr 0.12 = 3(các thơng số Nhóm 11 Page 50 ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC khoảng cách) Diagnostic parameters Pr 0.12 = 4(các thông số bảo trì điều khiển) Đơn vị: vòng/phút Pr 0.13(1) Tốc độ định mức thang máy Pr 0.15(1) Pr 0.16(1) Đường kính puly 770 Đơn vị: mm Số bánh phía 2964 thứ cấp Số bánh phía sơ 100 cấp Tự động dò thơng số (0)OFF or(1) ON động “emenson cho thang may.pdf” trang 60-63/100 Pr 0.17(1) Pr 0.37(1) 90  Cài đặt thông số thắng khí: Theo hướng dẫn biến tần: Code Pr 10.02 Pr 0.18(1) Mơ tả Drive active Speed for start Nhóm 11 Giá trị cài đặt Chú thích OFF (0) or On (1) 10 Đơn vị: mm/s (mặc định) Page 51 ĐỒ ÁN THANG MÁY Pr 0.19(1) Pr 0.20(1) Pr 0.23(1) Pr 0.24(1) Pr 0.25(1) Pr 0.26(1) Pr 0.27(1) Pr 20.08 optimiser(tốc độ để bắt đầu tối ưu) Time for start optimiser(thời gian để bắt đầu tối ưu) Jerk for start optimiser(dật cho khởi đầu tối ưu) Function T 25(chức T.25) Brake release delay(thời gian nhã phanh trễ) Brake apply delay Motor contactor delay Enable peak curve(cho phép đường cong đỉnh) Time for Load measurement Nhóm 11 GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC 1500 Đơn vị: ms 10 Đơn vị: mm/𝑠 (mặc định) 18.31 Pr 18.31: Brake / Pr 18.43: Motor flux ms 67 1500 ms ms ( mặc định) OFF (0) or On (1) ms Page 52 ...ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC NỘI DUNG: PHẦN 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI  Yêu cầu thang máy  Vấn đề đặt  Hướng giải  Sơ đồ khối thang máy PHẦN 2: TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ... ĐẶT BIẾN TẦN Nhóm 11 Page ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC PHẦN 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI  Yêu Cầu Của Thang Máy:  Thang máy cho tòa nhà tầng tải nâng hạ  Thang máy nặng M = tấn, tốc độ nâng... phương pháp điều khiển Nhóm 11 Page ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC Đường đặc tính thang máy Vấn đề đặt ra:      Phụ tải thang máy tải năng, yêu cầu thang máy phải dừng tầng xác, di chuyển