CHƯƠNG 3 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ
3.15 Chọn MCB cho khối gia nhiệt
Ta chọn MCB Schneider EZ9F34206 6A 4.5kA 2P.
43 • Thơng số kỹ thuật: - Số cực: 2. - Dòng định mức: 6 (A). - Dòng cắt: 4,5 (kA). - Điện áp: 230 (VAC). - Đường cong đặc tính C. 3.16 Chọn dây dẫn [18]
Tính năng: Dây, cáp điện dùng đề truyền tải điện (hoặc tín hiệu điều khiển – cáp điều khiển) hay dùng để đấu nối các thiết bị điện trong cơng nghiệp và dân dụng.
❖ Tính chọn thiết bị: Ta có tiết diện dây dẫn S = I
J
• Chú thích:
- S: là tiết diện dây dẫn, tính bằng (mm2).
- I: là dịng điện chạy qua mặt cắt vng, tính bằng Ampe (A). - J: mật độ dòng điện cho phép (A/mm2).
• Trong đó:
- Dây đồng JCu = 4 – 6 (A/mm2), dây nhôm JAl = 2 – 4,5 (A/mm2). - Ta chọn dây đồng có JCu = 6 (A/mm2).
- Tổng cơng suất tải các thiết bị: P = 1,05 (kW). - Vậy cường độ dòng điện tổng là: I = P
U = 1050
380 = 2,76 (A). - Vậy tiết diện dây dẫn S = I
J = 2,76
6 = 0,46 (mm2). - Ta chọn dây dẫn CADIVI CV 1,5 (mm2).
44
Hình 3.21: Dây cáp CADIVI 1,5 (mm2). [19] • Thơng số kỹ thuật:
- Tiết diện định danh: 1,5 (mm2).
- Điện trở DC tối đa ở 20 độ C: 12,1 (Ω/km). - Chiều dày cách điện định danh: 0,7 (mm). - Đường kính tổng gần đúng: 2,8 (mm). - Điện áp danh định: 450/750V
- Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 6610 – 3/IEC 60227 – 3.
- Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép của ruột dẫn là 70 độ C.
- Nhiệt độ cực đại cho phép của ruột dẫn khi ngắn mạch trong thời gian không quá 5 giây là:
- 140 độ C, với tiết diện lớn hơn 300 (mm2).
- 160 độ C, với tiết diện nhỏ hơn hoặc bằng 300 (mm2).
3.17 Chọn vật liệu cho thiết bị
Ta chọn inox 304 dạng tấm và dạng ống để làm vật liệu chính cho phần lồng rang và mặt bề ngoài của thiết bị.
45
Hình 3.22: Inox 304 dạng tấm và dạng ống. [20]
Inox (hay cịn gọi là thép khơng gỉ) là một hợp kim của thép có hàm lượng Crom tối thiểu 10,5% theo khối lượng tối đa và tối đa 1,2% Carbon theo khối lượng.
Ba kim loại chính tạo thành hợp kim inox là:
- Crom: Nguyên tố chính để tạo khả năng chống ăn mòn của inox - Mangan: Nguyên tố tạo nên sự ổn định pha Austenitic
- Ni tơ: Nguyên tố để làm tăng độ cứng
Khả năng chống ăn mòn của inox 304 là vơ cùng tốt, nó khơng phản ứng với axit nên có khả năng chống gỉ trong cả các mơi trường axit như nhà bếp, phịng tắm, máy móc. Ngồi những đặc tính do các thành phần tạo thành như bền bỉ, cứng chắc và khả năng chịu lực tốt, chống gỉ trong các môi trường ăn mịn cao tốt… Thì inox 304 cịn có tính thẫm mỹ cao do tính sáng bóng và màu sắc phản quang đặc biệt.
Inox 304 thể hiện được khả năng oxi hóa tốt ở nhiệt độ 1010 độ C, và tiếp tục thể hiện được lên đến nhiệt độ 1120 độ C. Nếu muốn cao hơn người ta sẽ tăng lượng Carbon trong thành phần.
46
Ta chọn thép chữ V làm phần khung cho thiết bị thêm cứng cáp. Vì khối lượng của các thiết bị điện, lồng rang và nguyên liệu khi đủ tải sẽ rất nặng nên sẽ rất cần vật liệu đủ cứng cáp để nâng đỡ khung thiết bị
Hình 3.23: Thép chữ V. [21]
Ưu điểm: Thép chữ V có khả năng chịu lực, sức ép, sức nặng tốt, khơng bị biến dạng khi có sự va đập
47
CHƯƠNG 4
SƠ ĐỒ MẠCH THIẾT KẾ
4.1 Mạch động lực, mạch điều khiển và nguyên lý hoạt động 4.1.1 Mạch động lực và mạch điều khiển 4.1.1 Mạch động lực và mạch điều khiển
48
Hình 4.2: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ chạy theo thời gian.
4.1.2 Nguyên lý hoạt động
Trạng thái 1: Mở MCB và nhấn nút ON (Thuận) trên mạch điều khiển, khi đó dịng điện sẽ được cấp và đi qua cuộn hút (KT), động cơ quay theo chiều thuận. Đồng thời đèn 1 sáng màu xanh lá, báo trạng thái động cơ quay thuận. Và rơ le thời gian thứ nhất (T1) cũng bắt đầu đếm thời gian mà ta đã cài đặt, khi hết thời gian, tiếp điểm thường hở (T1) của rơ le thời gian thứ nhất đổi trạng thái từ thường hở sang thường đóng. Và cuộn hút của rơ le trung gian (R1) được cấp nguồn, chuyển đổi trạng thái tiếp điểm từ thường đóng sang thường mở. Động cơ ngưng hoạt động. Khi động cơ đang trong trạng thái quay thuận thì khơng thể nhấn công tắc để thay đổi trạng từ thuận sang ngược vì đã được khóa để tránh 2 cuộn hút chập pha, gây cháy nổ.
Trạng thái 2: Nhấn nút ON (Ngược) trên mạch điều khiển để động cơ quay ngược, đồng thời đèn báo trạng thái sẽ sáng màu xanh dương. Vì đây là quá trình lấy hạt đã được rang ra khỏi lồng máy (q trình diễn ra nhanh) nên sẽ khơng cần tới rơ le thời gian để tiết kiệm chi phí lắp đặt thêm thiết bị rơ le thời gian.
Trạng thái 3: Khi động cơ đang hoạt động, ta nhấn OFF. Tiếp điểm thường mở của nút nhấn chuyển thành thường đóng, dịng điện đi qua rơ le thời gian thứ hai (T2), rơ le
49
thời gian bắt đầu đếm thời gian mà ta đã cài đặt. Đồng thời đèn báo màu đỏ hoạt động và cuộn hút của rơ le trung gian (R) được cấp nguồn, thay đổi trạng thái tiếp điểm thường đóng thành thường mở, thường mở thành thường đóng. Vừa là tiếp điểm duy trì (R13 – 14), vừa cách ly mạch của 2 tiếp điểm (R11 – 12). Khi này ta nhấn ON (Thuận) hoặc ON (Ngược) đều khơng hoạt động vì đã hở mạch. Khi rơ le thời gian (T2) đếm xong, tiếp điểm thường đóng (T2) chuyển sang thường hở, cuộn hút (R) trở về trạng thái ban đầu. Lúc này ta có thể khởi động lại động cơ. Mục đích của rơ le thời gian với trạng thái khi nhấn OFF này là để động cơ có đủ thời gian để dừng lại. Vì nếu khi động cơ đang chạy thuận, nó vẫn cịn qn tính. Khi động cơ chưa dừng hẳn mà ta đã nhấn quay ngược liền thì sẽ có nguy cơ bể hộp số của động cơ, các chi tiết khớp nối, puly, dây đai sẽ nhanh hao mòn, hỏng hóc, mất thời gian và chi phí cho việc sửa chửa thay thế.
Trạng thái 4: Khi động cơ gặp trục trặc (quá dòng), rơ le nhiệt hoạt động, thay đổi trạng thái tiếp điểm thường đóng (R95 - 96) thành thường mở (R97 - 98), cách ly nguồn điện bảo vệ cho động cơ. Đèn báo sự cố màu vàng cũng hoạt động, thông báo cho ta biết sự cố để chúng ta bảo trì khắc phục.
4.2 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động mạch gia nhiệt 4.2.1 Sơ đồ mạch gia nhiệt 4.2.1 Sơ đồ mạch gia nhiệt
50
4.2.2 Nguyên lý hoạt động
Mở MCB bảo vệ khối gia nhiệt, lúc này sẽ có dịng điện đi qua làm cho điện trở gia nhiệt hoạt động bắt đầu quá trình tỏa nhiệt. Đồng thời thơng qua rơ le bán dẫn để nối trực tiếp với đồng hồ nhiệt. Cảm biến nhiệt độ được nối với đồng hồ nhiệt có chức năng đo sự biến đổi về nhiệt độ do điện trở gây nhiệt tỏa ra và được hiển thị trực tiếp trên màn hình của đồng hồ đo nhiệt. Giúp ta biết được chính xác nhiệt độ ở trong lồng rang.
4.3 Bản vẽ tổng qt của mơ hình sản phẩm
51
CHƯƠNG 5
THI CƠNG MƠ PHỎNG
5.1 Giới thiệu phần mềm mô phỏng Solidworks
Solidworks là phần mềm thiết kế 3D chạy trên hệ điều hành Windows và có mặt từ năm 1995, được tạo bởi công ty Solidworks Dassault Systèmes, là một công ty thành viên của tập đồn cơng nghệ hàng đầu thế giới. Cho đến nay đã có nhiều bước phát triển vượt bậc về tính năng, hiệu suất và khả năng đáp ứng các nhu cầu thiết kế 3D trong các ngành kỹ thuật, cơng nghiệp. Solidworks cịn được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong các ngành khác như: đường ống, kiến trúc, nội thất, xây dựng, nhờ tính năng thiết kế 3D mạnh mẽ và danh mục các giải pháp hỗ trợ đa dạng.
• Các tính năng cơ bản của Solidworks: − Thiết kế mơ hình 3D chi tiết. − Thiết kế lắp ghép và cụm lắp ghép. − Xuất bản vẽ dễ dàng.
5.2 Thi công mô phỏng
5.2.1 Mô phỏng động cơ, puly và dây curoa Chức năng: Chức năng:
Động cơ có chức năng điều khiển tốc độ cho thiết bị, puly là thiết bị được lắp trực tiếp vào phần trục quay của động cơ. Động cơ khi quay sẽ làm puly quay theo, kết hợp với hệ thống dây curoa truyền lực làm cho lồng rang bắt đầu quay. Ngoài ra việc tăng giảm kích thước puly cịn có tác dụng điều chỉnh tốc độ vịng quay của puly.
52
Hình 5.1: Hình ảnh mơ phỏng động cơ và puly.
Hình 5.2: Hình ảnh mơ phỏng dây curoa.
5.2.2 Mô phỏng lồng rang
Chức năng:
Lồng rang có hình dáng kiểu hình trụ trịn, được làm bằng inox có chức năng chứa các hạt nông sản khi rang.
53
Trong lồng có cánh trộn có tác dụng đảo đều hạt, giúp hạt được chín đều và đẹp.
Hình 5.3: Hình ảnh mơ phỏng lồng rang.
5.2.3 Mô phỏng quạt hút và si lô lọc bụi
Chức năng:
Quạt hút có nhiệm vụ quan trọng ngăn xảy ra tình trạng cháy xém khi rang quá nhiệt. Theo đó quạt hút sẽ điều chỉnh lưu lượng gió nhằm tăng giảm nhiệt độ, đẩy tạp chất ra ngồi. Cịn si lơ là ống chứa vỏ tách khi rang, ống làm bằng inox đồng thời ống phải thơng rộng để vỏ có thể đi ra ngoài dễ dàng.
54
5.2.4 Mô phỏng bồn làm nguội và nắp xả liệu
Chức năng:
Sản phẩm sau khi được rang xong sẽ được đẩy ra ngồi thơng qua nắp xả liệu xuống bồn làm nguội. Bồn làm nguội được thiết kế bằng chất liệu inox, có mặt sàng phẳng và cánh gạt giúp làm nguội sản phẩm nhanh hơn.
Hình 5.5: Hình ảnh mơ phỏng nắp xả liệu.
55
5.2.5 Mô phỏng MCB Chức năng: Chức năng:
Bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch, đảm bảo an toàn cho người và các thiết bị điện.
Hình 5.7: Hình ảnh mơ phỏng MCB 3P 6A.
56
5.2.6 Mô phỏng nút nhấn Chức năng: Chức năng:
Máy có 3 nút nhấn lần lượt là xanh lá, xanh dương, đỏ. Chức năng lần lượt của nó là điều khiển động cơ chạy thuận, động cơ chạy ngược và dừng động cơ.
Hình 5.9: Hình ảnh mơ phỏng nút nhấn.
5.2.7 Mô phỏng rơ le thời gian và đồng hồ nhiệt độ
Chức năng:
Rơ le thời gian có chức năng chính là điều chỉnh thời gian rang. Đồng hồ giúp hiển thị và điều chỉnh nhiệt độ trong lồng rang. Được nối với một cảm biến nhiệt độ, dùng để đo sự biến đổi về nhiệt độ của lồng rang.
57
Hình 5.10: Hình ảnh mơ phỏng rơ le thời gian.
58
5.2.8 Mô phỏng nút dừng khẩn cấp Chức năng: Chức năng:
Khi có sự cố, ta tác động (nhấn) thì tiếp điểm sẽ ngắt ra, ngắt và cách ly nguồn điện.
Nút dừng được sử dụng khi phải dừng hệ thống trong các trường hợp khẩn cấp.
Hình 5.12: Hình ảnh mơ phỏng nút dừng khẩn cấp.
59
Sau khi mô phỏng xong các thiết bị cần thiết, ta bắt đầu ghép nối các thiết bị dựa trên bản vẽ thiết kế để được sản phẩm hoàn chỉnh.
60
CHƯƠNG 6
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN
6.1 Kết quả thu được
Trong quá trình làm thì chúng em học hỏi thêm được nhiều kiến thức và kinh nghiệm làm việc nhóm. Bên cạnh đó thì phần mềm Proteus, Solidworks đã rất giúp ích rất nhiều trong việc tính tốn thiết kế và mơ phỏng. Giúp tụi em nắm vững lại các kiến thức đã học để vẽ mạch và mô phỏng cho đề tài.
Sau quá trình nghiên cứu và tìm hiểu về hệ thống máy rang hạt tự động chúng em đã thấy được tầm quan trọng của nó. Đồng thời, giúp chúng em biết được cấu tạo và nguyên lý hoạt động, cũng như những ưu và nhược điểm của nó. Điều đó là cần thiết với một kỹ sư tương lai khi tốt nghiệp ra trường.
6.2 Kết luận
Sau khoảng thời gian chúng em làm đồ án, tạo mạch trên phần mềm và thi cơng mơ phỏng thì chúng em đã hoàn thành đề tài đúng thời hạn và đạt được những mục tiêu mà tụi em đã hướng tới như:
- Đã tự nghiên cứu, vẽ mạch động lực và mạch điều khiển hệ thống máy rang hạt tự động.
- Hồn thành được mơ phỏng máy rang hạt và có thể ứng dụng vào thực tế. - Đạt được nhiều kiến thức và kỹ năng thực tiễn thơng qua q trình làm đề tài. - Có thể chỉnh sửa các thơng số, số liệu biết được trên mạch để tạo mạch và làm
61 ❖ Hướng phát triển của đề tài:
Qua những gì đạt được thì mơ hình cịn một số điểm dưới đây cần khắc phục để mơ hình máy rang có thể hồn thiện hơn:
- Máy rang phải được làm việc liên tục thì hiệu suất mới cao.
- Quá trình tự động hóa chưa cao cịn phụ thuộc vào tay nghề của thợ. - Sự gia tăng nhiệt độ của trục và các ổ bi sẽ làm tăng ma sát, do đó sẽ làm
giảm tuổi thọ ổ bi.
- Cần giảm kích thước máy nhưng vãn giữ nguyên năng suất để nhỏ gọn hơn, dễ dàng chăm sóc bảo quản.
62
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Tăng Minh Đức - Lịch sử máy rang cà phê Probat và công nghệ rang xay tại Việt Nam. http://mayrang.net/goc-cafe/lich-su-may-rang-ca-phe-probat-va-cong-nghe-rang- xay-tai-viet-nam-471.html - 16/09/2016.
[2] Ths. Nguyễn Quý – Truyền động điện – Tài liệu lưu hành tại Hutech. [3] https://minhmotor.com/san-pham/motor-mitsubishi-0-75kw-1hp.html [4] Ths. Nguyễn Quý – Khí cụ điện – Tài liệu lưu hành tại Hutech – Ấn bản 2017 [5] https://hoplongtech.com/products/ez9f34306 [6] https://www.diencongnghiep.org/contactor-ls-6a-coil-220v-mc-6a/ [7] https://dtech.vn/ro-le-nhiet-mt-12-1-6-2-5a-ls-p-613.htm [8] http://dika.com.vn/detail/role-thoi-gian-t48n30a-897/ [9] http://thietbidienquangsang.vn/role-ban-dan-fotek-ssr-40da-h-pid1020 [10] https://thietbidonhiet.com/san-pham/bo-dieu-khien-nhiet-do-rex-c100/ [11] https://donghocambien.com/pt100.html [12] http://tanthanhtech.com/vat-tu-lap-dat-du-an/dien-tro-say-canh-tan-nhiet-uon-chu- u.html [13] https://codienhaiau.com/product/nut-nhan-nha-schneider-xa2ea31/ [14] https://trungtamthietbidiencongnghiep.vn/thiet-bi-dien/thiet-bi-dien-schneider/nut- nhan-den-bao-schneider/den-bao-pha-schneider.html [15] https://hoplongtech.com/products/yw1b-v4e01r
63
[16] https://vnecco.com/ro-le-my2n-gs-ac24-omron-moi-nhat [17] https://codienhaiau.com/product/mcb-schneider-ez9f34206/
[18] Ths. Nguyễn Quý – Hệ thống cung cấp điện – Tài liệu lưu hành tại Hutech – Ấn bản 2015.
[19] https://thietbidientt.com/day-dien-cadivi-2x1-5-mm2.html [20] https://inoxhungthinh.vn/inox-304/