Đề tài Thiết kế hệ thống dây chuyền dài có hai động cơ hai đầu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG -----š&›----- BÀI BÁO CÁO ĐỀ TÀI BÀI TẬP LỚN MÔN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN DÀI CÓ HAI ĐỘNG CƠ HAI ĐẦU GVHD : TS. LÊ QUANG ĐỨC LỚP : TD08 NHÓM 56: NGUYỄN VĂN ĐỨC DƯƠNG KIM ĐỒNG LÊ ĐỨC DŨNG LỜI NÓI ĐẦU Băng chuyền là một loại máy vận chuyển liên tục có khoảng cách vận chuyển lớn, là một thiết bị không thể thiếu được trong việc vận chuyển. Được sử dụng rỗng rãi ở trong các công trường xây dựng, xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng và các vật liệu chế tạo….Loại băng tải này được sử dụng để vận chuyển các vật liệu rời, vụn như cát sỏi, than đá, xi măng, sản phẩm trong các ngành công nghiệp chè, cà phê, hóa chất, dày da, thực phẩm….và hàng hóa đơn chiếc như hàng bao, hàng hộp, hòm, bưu kiện…. Băng chuyền thường dùng để vận chuyển vật liệu theo phương nằm ngang hoặc theo phương mặt phẳng nghiêng với góc nghiêng nhỏ hơn 300, với các cơ cấu kéo (băng chở vật liệu) đa dạng như băng vải, băng cao su, băng bằng thép tấm v.v… Chính vì vậy từ khi xuất hiện đến nay băng chuyền luôn được nghiên cứu, cải tiến, hiện đại hóa để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao cho các nghành công nghiệp nặng. Cạnh đó một công việc không kém phần quan trọng là đào tạo các nhà kỹ thuật trong lĩnh vực máy dây chuyền, người làm công tác kỹ thuật không chỉ nắm vững cơ cấu cần trục mà còn phải biết với những nét đặc biệt trong việc tính toán, thiết kế dây chuyền. Ưu điểm: Khả năng ổn định cao, năng suất lớn, tính ổn định cao. Nhược điểm: cơ cấu phức tạp, chiều dài vận chuyển nhỏ. Bài báo cáo của nhóm 56 sẽ cho bạn hiểu về mô hình dây chuyền, một số đặc tính của dây chuyền. Đặc biệt là phương pháp điều khiển bằng biến tần, các thiết bị bảo vệ của hãng CONTROL TECHNIQUES. Hình ảnh: Băng chuyền dài có hai động cơ ở hai bên đầu ĐỀ TÀI: Điều khiển dây chuyền dài có hai động cơ hai đầu, yêu cầu hai động cơ chạy đồng bộ tốc độ, chia đều tải. Động cơ hộp số 1/20, công suất 5HP. Chọn động cơ, thiết bị, biến tần hãng CONTROL TECHNIQUES -Vẽ mạch điện động lực và mạch điều khiển. - Chọn thiết bị điện, dây cáp, có bảo vệ quá tải, ngắn mạch. - Điều khiển chạy tới, chạy lui, thay đổi tốc độ. - Thuyết minh giải pháp. - Lập hồ sơ kỹ thuật bao gồm bản vẽ, danh sách thiết bị, giá thành, bản vẽ tủ điện. NỘI DUNG BÁO CÁO: Tìm hiểu về đối tượng Chọn động cơ, thiết bị bảo vệ Bộ điều khiển AC Drive của CONTROLTECHQUES Mạch động lực, mạch điều khiển Thyết minh giải pháp I) – TÌM HIỂU VỀ ĐỐI TƯỢNG: 1)- Phân tích đối tượng: Đối tượng mà ta muốn điều khiển ở đây là băng chuyền có 2 động cơ ở hai đầu, hai động cơ này chạy đồng bộ và chia đều tải. 2)- Yêu cầu công nghệ của đề tài: Trong thực tế băng chuyền rất đa dạng nhưng người ta thường dùng băng chuyền theo phương nằm ngang và theo phương mặt phẳng nằm nghiêng. Nhưng trong đề tài này yêu cầu điều khiển băng chuyền theo phương nằm ngang và nó bao gồm có ba bộ phận chính: Động cơ AC. Bộ chuyển đổi. Tang trống có bán kính R. Yêu cầu của đề tài đặt ra là phải điều khiển sao cho băng chuyền này hoạt động có hiệu quả tốt nhất. Trong đề tài này nhóm Em dùng bộ AC Drive để điều khiển. 3)- Yêu cầu điều khiển: Điều khiển chạy đồng bộ tốc độ, chia đều tải và điều khiển chạy tới, chạy lui, thay đổi tốc độ. Trong quá trình điều khiển thì nhóm Em sẽ dùng biến tần tích hợp sẵn các vấn đề này để điều khiển đúng yêu cầu của đề tài cho. Mô hình: Để điều khiển băng chuyền trong đề tài này thì ta cần có hai động AC ở hai bên: Động cơ 1: 1 động cơ AC, 1 bộ chuyển đổi, tang trống có bán kính R1. Động cơ 2: 1 động cơ AC, 1 bộ chuyển đổi, tang trống có bán kính R2. Ta có: R1=R2=R Để điều khiển ổn định tốc độ hai động cơ ta điều khiển sao cho vận tốc không đổi V= Const. Ta điều khiển moment sao cho sức căng là hằng số. Trong quá trình hoạt động thì hai động cơ này có moment M và vận tốc góc ω thay đổi liên tục và khác nhau. 4)- Yêu cầu bảo vệ: Bảo vệ động cơ điện bao gồm: - Bảo vệ ngắn mạch thường dùng aptomat hoặc cầu chì. - Bảo vệ quá tải thường dùng role nhiệt, rơ le dòng điện hoặc các bộ cảm biến nhiệt độ cuộn dây stator của động cơ. Ưu điểm của các bộ cảm biến nhiệt độ trong dây quấn là cho phép động cơ làm việc với giá trị dòng điện khác nhau ứng với những vùng khí hậu khác nhau điều này sẽ rất có lợi. - Bảo vệ thấp áp và “0”. Chức năng cơ bản để bảo vệ động cơ: Khởi động đóng/ cắt động cơ. Bảo vệ động cơ và thiết bị khi gặp sự cố. Đảm bảo an toàn cho người vận hành. Phát huy tối đa khả năng làm việc của mạch điện. II)- PHÂN TÍCH ĐỀ TÀI: Theo yều cầu đề tài thì để điều khiển dây chuyền dài có hai động cơ hai đầu, yêu cầu hai động cơ chạy đồng bộ tốc độ, chia đều tải. ta có thể đưa ra các phương pháp sau: 1). Các phương pháp: - Dùng 1 biến tần để điều khiển 2 động cơ song song. Mỗi động cơ phải có rơ le nhiệt bảo vệ khi các động cơ có công suất khác nhau nên dùng luật điều khiển V/F. - Điều khiển nhiều động cơ ( 1 động cơ mỗi lần). - Dùng 2 biến tần để điều khiển 2 động cơ, điều khiển theo phương pháp Master-slave. Ta lấy tín hiệu ngõ ra analog của biến tần Master để làm tín hiệu đặt tốc độ cho biến tần slave. - Điều khiển mạch vòng kín Ngoài ra ta cũng có thể dùng encoder hồi tiếp tốc độ từ động cơ mà biến tần master điều khiển để làm tín hiệu đặt cho biến tần slave. - Điều khiển nối mạng 2) Chọn lựa: Ở cách thứ nhất thì để đồng bộ tốc độ 2 động cơ gặp khó khăn, vì muốn đồng bộ được thì: - Yêu cầu 2 động cơ này phải cùng công suất, nhưng trong thực tế thì hiếm có 2 động cơ cùng công suất. - Sau 1 thời gian thì sẽ có một động cơ kéo tải nặng, còn động cơ còn lại sẽ kéo tải rất nhẹ. Do đó cách thư nhất sẽ không phù hợp. Ở cách thứ hai thì làm cho chúng ta tốn thời gian trong việc điều khiển. Ở cách thứ tư và thứ năm thì làm tốn tiền và thời gian, cách làm khó khăn. Phải qua bộ hồi tiếp, dùng encoder hoặc mạng để điều khiển. è Vì vậy nhóm 56 sẽ điều khiển theo phương pháp thứ ba phương pháp master-slave ( chủ/ tớ). Ta lấy tín hiệu ngõ ra analog của biến tần Master để làm tín hiệu đặt tốc độ cho biến tần slave. III)- CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ: 3.1) - CHỌN ĐỘNG CƠ: Động cơ giảm tốc chân đế Model: hãng WanSin-GH. Công thức tính toán động cơ: Đây là mô hình toán cơ bản - Tính moment quy đổi về trục động cơ. Gỉa sử có moment tại tang trống là MTr qua hộp giảm tốc có tỷ số truyền là , và hiệu suất là ηi. Với Khi đó moment trên trống tới tác dụng lên trục động cơ là Mcđq Mà theo đề tài cho động cơ có hộp số 1/20, công suất 5HP nên nhóm Em sẽ chọn động cơ chuyên dụng đã tích hợp sẵn hộp số 1/20,công suất 5HP. Các thông số kỹ thuật: Hãng WanSin-GH. Pm 3,7KW (»5HP) Im(400V,50Hz) 14/8=1.75 A T 50-60Hz Um 220/380 nm 1420 rpm Số cực: 4 4 Cấp độ bảo vệ: IP 55 IP 55 3.2)- CHỌN BIẾN TẦN HÃNG CONTROL TECHNIQUES. CHỌN BIẾN TẦN: SKC 3400400 CỦA HÃNG CONTROL- TECHNIQUES Các thông số kỹ thuật: công suất định mức 4 KW (5HP) Dòng điện I2N(A) 9A Nguồn cung cấp 3 pha 380-480V Điện trở hãm 55 Ω Dòng quá tải (60s) 13.5 A Dòng đầy tải 11.9 A Dòng vào liên tục Max 13.4 A - Kích cỡ Sơ đồ đấu nối 3.3) – CHỌN ĐIỆN TRỞ HÃM: + Điện trở hãm của động cơ được chọn như sau: Giá trị của điện trở hãm chọn theo biến tần là: 55Ω Công suất cho điện trở: PR=Phãm=(w2dm-w2)*J/(2*t) =14202*0.014/(10*2)=1451=1.41KW 3.4) – CHỌN CẦU CHÌ : à Chọn cầu chì : cầu chì NT0 125A Mã số : NT0 125A KÍCH THƯỚC 3.5) – CHỌN MCCB : Dựa vào catalog MCCB của hãng semens ta chọn MCCB bảo vệ sau: Chức năng của MCCB: MCCB bảo vệ ngắn mạch đồng thời bảo vệ quá tải cho động cơ. §Bảo vệ quá tải. §Bảo vệ mất phase. §Chức năng ngắt cách ly an toàn khi lắp đặt, vận hành. §Điều chỉnh dòng bảo vệ quá tải. 3.6) – CHỌN CONTACTOR: Để chọn CONTACTOR bảo vệ cho tải Motor và các ứng dụng trong mạch xoay chiều AC nhóm Em dựa vào dòng điện của biến tần để chọn Contactor.( Dòng điện biến tần là 9A) à CHỌN CONTACTOR: Contactor SIRIUS 3R là họ sản phẩm được chế tạo theo công nghệ mới của SIEMENS. - Nó hoàn toàn tương thích với các sản phẩm đã được SIEMENS sản xuất trước đó. - Dễ dàng lắp đặt, đưa vào hoạt động; độ tin cậy làm việc rất cao; rất an toàn cho người vận hành -  Contactor cỡ S00 có sẵn tiếp điểm phụ, còn cỡ S0 – S3 chỉ có các tiếp điểm chính. -Tất cả các contactor đều có thể ghép thêm tiếp điểm phụ tuỳ theo từng ứng dụng cụ thể.- Size : size 00- Công suất định mức : 4KW - Dòng điện định mức : 9A- Điện áp định mức : từ 220VAC đến 690VAC , tần số 50/60Hz .- Điện áp điều khiển : 24VAC-DC , 110VAC, 220VAC , 380VAC.- Phụ kiện : tiếp điểm phụ 1NO hoặc 1NC 3.7) – CHỌN RELAY NHIỆT: CHỌN RELAY: TH-P120TA Mà SỐ CATALOG (TH-P120TA) Chi tiết: Relay nhiệt Shihlin được thiết kế bảo vệ dòng phụ thuộc của tải với khởi động thông thường dựa vào nhiệt độ tăng quá mức mức do quá tải hoặc lỗi pha. Rơlay nhiệt được gắn vào Contactor hoặc dùng độc lập do tiếp điểm phụ 1NO+1NC, RESET tự động hoặc bằng tay, có nút STOP, có chức năng TEST Dãi dòng điện chỉnh: từ 105 đến 160 A Điện áp định mức: 230/400. tần số 50/60Hz. ứng dụng: dùng trong công nghiệp có chức năng bảo vệ quá tải cho động cơ. Các thông số kĩ thuật 3.8) – CHỌN DÂY CÁP : Công thức tính toán để chọn cáp cho băng chuyền : L:chiều dài của đường dây tính bằng (m) (khoảng 20m) I:CĐDĐ tính bằng (A) (8 A) = 0.85 u: độ giảm thế (V) không quá 5% dòng định mức (5%.380=19V) à Từ catalog ở trên ta sẽ chọn cáp của hãng CADIVI : Tiết diện là : 1,0 – 6,0 mm2 3.9) - CÁC LOẠI CÔNG TẮC, NÚT NHẤN VÀ ĐÈN BÁO : a) - Đèn báo có tích hợp đèn LED: Mã sản phẩm: 1SFA619402R5233 Loại: CL-523Y Điện áp điều khiển: 230VAC Đường kính lỗ khoan lắp đặt 22 mmGiá (Chưa VAT): 5.31 USD Điện áp cách điện 300V, dòng định mức nhiệt 5ATiêu chuẩn: IEC 60947-1, IEC 60947-5-1 IEC 60947-5-5, IEC 60073, IEC 60529. b)- Nút nhấn: 1SFA611100R1002Loại: MP1-10GMàu: Xanh lá cây, đỏ, vàng,…Điều khiển: Nhấn tự nhả Đường kính lỗ khoan lắp đặt 22 mmTiêu chuẩn: IEC 60947-1, IEC 60947-5-1 IEC 60947-5-5, IEC 60073, IEC 60529. IV) – THUYẾT MINH HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH: 1)- CÁC BƯỚC ĐIỀU KHIỂN KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ: Bước 1: Đóng cầu dao F dòng điện chạy vào, nguồn được bật. Bước 2: Nhấn start dòng diện đi vào, tiếp điểm KM1, KM2 đóng lại. Bước 3: Chờ đèn báo hiệu sáng( run, error, hoặc mất điện). Bước 4: Hai động cơ chạy. 2)- CÁC BƯỚC DỪNG ĐỘNG CƠ: Nhấn stop KM1,KM2 mất điện hai động cơ dừng. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN BẰNG HAI ĐỘNG CƠ: Đóng cầu dao tiếp điểm được đóng lại dòng điện đi vào, đèn báo nguồn sáng nguồn đã được khởi động. Nhấn start cuộn dây KM1,KM2 có điện các tiếp điểm 10-11 và 14-15 được đóng lại tự giữ động cơ M1 và dộng cơ M2 quay, vận tốc hai động cơ không đổi. Nhấn stop cuộn dây KM1,KM2 đóng lại dòng điện bị ngắt động cơ M1 và M2 dừng. Để điều khiển hai động cơ chạy đồng bộ tốc độ, chia đều tải, chạy tới, chạy lui, thay đổi tốc độ thì ta sử dụng biến tần đã tích hợp sẵn để điều khiển như hình vẽ. Stop/Start : DI1 Forward/Reverse( điều khiển chạy tới/ chạy lui.B5, B6 Constant speed selection ( Điều chỉnh tốc độ) : B7 V)- LẬP HỒ SƠ KĨ THUẬT: 1.Bảng giá sản phẩm: - Động cơ hãng WanSin-GH: 14,000,000VND - Biến tần ACS350: 6,309,000 VND - MCCB: 786,000 VND - CONTACTOR: 4,560,000 VND - Cầu chì: - Relay: - Dây cáp: 975,000 VND - Đèn báo: 5,31USD - Nút nhấn: 30,70 USD - Tủ điện: 3,500,000VND àTổng chi phí làm sản phẩm: CÀI ĐẶT Cài đặt khởi động trước khi khởi động: Tần số ra của dòng điện: 103 là chế độ cài đặt tần số ra của dòng điện. ở đây ta cài đặt tần số ra là 40Hz điện áp ra: 109 là chế đọ hiển thị điện áp ra. Ta chọn 380V Vận tốc quay của động cơ theo yêu cầu(vòng/phút): 102 là chế độ cài đặt tốc độ của động cơ. Ta tiến hành cài đặt tốc độ theo yêu cầu của đề tài. 3. Sơ đồ động lực: 4. Sơ dồ điều khiển. 5. Sơ đồ tủ điện: LỜI NHẬN XÉT CỦA GVHD LỜI NHẬN XÉT CỦA GVHD