Đồ án môn Kỹ thuật điều khiển động cơ - Đặng Anh Tuấn

Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 1 TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỂN THÔNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Đề Tài : Một cầu thang được mở cửa ra và đóng vào bằng động cơ 250W, hãy sử dụng biến tần và limit switch để điều khiển cửa mở và đóng lại nhẹ nhàng, nhanh và không va đập vào thành cửa. Sử dụng biến tần hãng ABB. Giáo Viên Hướng Dẫn : TS. Lê Quang Đức. Sinh Viên Thực Hiện: Nhóm 50: Đặng Anh Tuấn 0951060062 Nguyễn Từ Thanh Tuấn 0951060064 Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 2  Phân tích yêu cầu của khách hàng: o Dùng động cơ 3 pha điều khiển đóng mở cánh cửa o Dùng biến tần và limit switch để đóng mở cửa nhẹ nhàng  Chọn động cơ, biến tần ABB Tập trung vấn đề chủ yếu là điều khiển: 1. Điều khiển đóng là nếu khi ban đầu đóng cửa thì cần tốc độ nhanh khi gần hết quá trình thì chậm lại và dừng ở cuối quá trình tránh va đập 2. Yêu cầu mở cửa ngược lại thì cũng vậy 3. Yêu cầu thêm có cảm biến hồng ngoại phát hiện người tới cửa để mở ra hoặc đang đóng cửa mà có người thì dừng lại và mở cửa ra  Giải pháp sơ bộ: Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 3 II. Chọn Động cơ: Theo yêu cầu của bài ta chọn động cơ có công suất 250W, điện áp 380V. Tiêu chí vì đối tượng kéo tải nhẹ ta chọn loại nhỏ nhất đáp ứng thông số sau o Điện áp 3 pha 380/50Hz o Công suất 250W Thông số của động cơ: Động cơ: 3 pha – 4 cực Điện áp: 380V, tần số 50Hz Tốc độ động cơ: 1350r/min. Dòng điện: 0,72A Hệ số công suất: cosφ=0,82 Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 4 Đặc tính cơ chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại. Chọn hộp số: Vì chế độ làm việc của động cơ là chế độ làm việc nhẹ và tốc độ của động cơ là 1350 r/m mà ta có thể chọn được hộp số. Ta chọn hộp số loại ZQ-250 của VNID.,SJC. Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 5 Chọn Biến Tần: : chọn biến tần dựa vào các thông số của động cơ. Với công suất định mức: 250W. Cấp điện: 3pha 380V đến 480V. Từ đó ta chọn biến tần: ACS 310-03X- 01A3-4  Các thông số kĩ thuật cơ bản: Điện áp 380 - 480 V. Tần số 50Hz. Công suất định mức 0,37 kW. Dòng điện vào lớn nhất: 2.4A Dòng điện định mức 1,3 A Dòng điện ra lớn nhất: 2.1A Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 6 Chọn Input Choke & Output Choke: chọn theo catalog của biến tần Ta chọn Input choke loại CHK-01 Thông số kỹ thuật: Điện áp 380 - 480 V. Dòng điện: 1,3A Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 7 Output choke: ta chọn loại ACS-CHK-B3 Chọn MCCB  Chọn MCCB: chọn loại có thể bảo vệ được cho cho mạch động lực được an toàn khi có sự cố xảy ra. Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 8  Dựa vào catalog của biến tần ta chọn MCCB có dòng điện cắt là 10A  Chọn MCCB S803S-B10 Các thông số kĩ thuật của MCCB: Dòng điện cắt : 10A. Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 9 Dòng điện MAX: 50kA Tần số 50/60Hz Loại : 3 cực Điện áp: 400V  Chọn contactor: thuộc hãng ABB. Tiêu chí chọn theo dòng định mức của biến tần: 1,3A. Chọn contactor loại A-9-30-10  Các thông số kĩ thuật của contactor:  Thuộc loại A9-30-10, có 3 poles.  Dòng điện tiếp điểm chính: 9A  Với điện áp: 380-400V,công suất 0.25kW, dòng điện 0.88A  Chọn MCB cho mạch điều khiển: Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 10 Tiêu chí bảo vệ được cho các phần tử của mạch được an toàn khi có sự cố xảy ra như quá dòng, quá áp thì MCB sẽ tác động bảo vệ  Chọn MCB hãng ABB, loại S252S-C4 Điện áp: 230/400V AC Dòng điện 4A Dòng điện cắt 6 kA  Chọn role trung gian: sử dụng role trung gian để đóng mở các tiếp điểm trên mạch. Ta chọn loại MY2N AC220/240 của hãng omron Với dòng điện 3A. Điện áp 220/240 VAC. Sử dụng loại 4PDT. Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 11 Chọn máy biến áp cách ly: ta chọn máy biến áp cách ly loại ST- 1000VA-BACL của V-Standa., JSC. Điện áp vào : 1pha 220V, điện áp ra : 220V Công suất :1 kVA Chọn bộ nguồn AC- DC: Yêu cầu: chọn bộ nguồn cho cảm biến hồng ngoại ở điện áp 24VDC nên ta chọn loại S8JX G01524 hãng OMRON Thông số: Điện áp ra 5A , dòng điện 3A , Công suất 15W Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 12 CHỌN LIMIT SWITCH: Chọn limit switch của hãng OMRON, số hiệu: 653-D4B-3111N.  Số lượng: 4 cái  Khối lượng: 960g  Đầu tác động: cần bánh xe Chọn cảm biến hồng ngoại Yêu cầu: chọn cảm biến hồng ngoại có thể nhận biết được người ra vào để điều khiển cửa không đóng hoặc mở ra khi cửa đang đóng khi vẫn còn có người ra vào. Lựa chọn: cảm biến hồng ngoại của hãng Pepperl+Fuchs như sau. Loại cảm biến: RMS Tốc độ phát hiện: 0.1m/s Góc thiết lập: 00.400 Chế độ hoạt động: rađa cảm biến chuyển động. Phạm vi cảm biến: 2000 x 4500 mm Gắn ở độ cao : 2200mm và góc nghiêng 30 độ. Tần số hoạt động: 24,05.24,25 GHz Điện áp: 1236 V DC, 1228 V AC Công suất tiêu thụ: ≤ 1W Nhiệt độ môi trường: -20C60C Gắn độ cao tối đa: 4000mm Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 13  Chọn cable, đèn báo, nút nhấn  Cáp: Chọn cáp theo tiêu chí với dẫn điện tốt, dây cáp đảm bảo an toàn  Dựa vào catalog của biến tần Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 14 Chọn cáp 3 lõi cho mạch động lực có tiết diện: 2,5mm 2 , cáp vào động cơ 1,5mm 2 Chọn cáp 2 lõi cho mạch điều khiển có tiết diện: 0,5mm 2 Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 15 Nút nhấn: ta chọn nút nhấn YW1L-V4E11Q0R của IDEC Điện áp max. 250V , sử dụng loại 1NO-1NC NO cho tiếp điểm thường mở, NC cho tiếp điểm thường đóng.  Đèn báo: đèn báo nguồn, chạy thuận ,chạy nghịch, báo lỗi. Chọn loại YW1P-1EQM3 của hãng IDEC. Sử dụng đèn led điện áp định mức: 230/240 AC/DC Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 16 II. Đấu nối biến tần, cài đặt, mạch động lực – mạch điều khiển  Nhiệm vụ, yêu cầu và các bộ phận trong mạch động lực:  Nguồn điện áp vào 3 pha: 380VAC/ 50Hz.  CB: Là thiết bị dùng để bảo vệ các thiết bị trong mạch động lực, ngắt nguồn điện khi có sự cố ngắn mạch, quá tải. Phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, CB phải có thời gian cắt bé.  Các contacter dùng để cấp nguồn cho hệ thống hoạt động.  Biến tần và động cơ được nối đất để chống dòng dò.  Nhiệm vụ, yêu cầu và các bộ phận trong mạch điều khiển: Mạch điều khiển được dùng để điều khiển việc cấp nguồn, cấp tín hiệu điều khiển các chế độ chuyển động của động cơ. Báo các chế độ hoạt động của động cơ thông qua các đèn báo.  Mạch điều khiển bao gồm: - Nút nhấn on, off để đóng mở nguồn. - Các nút nhấn điều khiển chạy thuận,chạy nghịch. - Cầu chì để bảo vệ mạch ngắn mạch cho mạch điều khiển. - Các đèn báo chạy thuận, chạy nghịch, báo nguồn, báo lỗi. - Tiếp điểm của các cơ cấu relay. - Các cuộn hút và các tiếp điểm của contacter. Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 17 1.Đấu nối biến tần: File autocad kèm theo 2. Cài đặt biến tần Yêu cầu: - Cài đặt cho biến tần các thông số của động cơ, lưới điện - Cài đặt các chế độ bảo vệ, điều chỉnh tốc độ, chế độ vận hành Cài Đặt Các Thông Số Cơ Bản Thông số Mô tả Khoảng cài đặt Cài đặt 1802 Tần số tối đa 0 to 16000 HZ 50HZ 1801 Tần số tối thiểu 0 to 16000HZ 0 HZ 2202 Thời gian tăng tốc 0 to 1800s 5s 2203 Thời gian giảm tốc 0 to 1800s 5s Cài Đặt Cho Động Cơ 9905 Điện áp định mức 200 to 690 V 380 V 9906 Dòng điện định mức 0 to 4.2 A 1.2 A 9907 Tần số cơ bản 10 to 500 HZ 50 HZ 9908 Tốc độ định mức động cơ 5030000 rpm 1350 rpm 9909 Công suất định mức động cơ 0,05 to 0.75KW 0.25 KW Cài đặt relay output 1401 Relay output 0,1,2 . 52 4 ( tác động khi đầu ra lỗi ) Cài đặt phƣơng pháp điều khiển 9902 Điều khiển -3,-2..0..1,2,..,31 3 (điều khiển tốc độ) Cài đặt tốc độ 1201 Kích hoạt tốc độ đặt 0.13 3 (DI3) 1202 Tốc độ đặt 0.50Hz 10 Hz 1003 Cho phép động cơ đảo chiều 1,2,3 3= REQUEST (Cho phép động cơ đảo chiều) Cài đặt ANALOG INPUTS 1301 MINIMUM AI1 0.10V 0V 1302 MAXIMUM AI1 010V 10V Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 18 III. Thuyết minh - ề Có file kèm theo Nguyên lý hoạt động:  Ban đầu chưa có cấp điện, hay biến tần bị lỗi thì tất cả các đèn đều tắt  Bắt đầu ta thì ta ấn ON điện cấp nguốn cho cuộn hút Contactor KM thì khi đó đóng tiếp điểm trên mạch động lực, cấp nguồn vào biến tần. Đồng thời đóng 1 tiếp điểm thường mở trên mạch điều khiển đóng để giữ dòng điện và bật sáng đèn Đ1.  Giả sử cửa ban đầu đang đóng. Để thực hiện quá trình mở cửa ta ấn nút nhất M: Điện sẽ được cấp cho cuộn hút RL2 đèn Đ3 sáng. Tiếp điểm thường mở sẽ đóng để giữ nguồn điện kết hợp bên mạch động lực thì tiếp điểm RL2 bên đó cũng đóng cấp điện vào biến tần ngõ vào DI1(chạy thuận). Lúc này biến tần hoạt động cấp điện cho động cơ chạy với tốc độ 1 50 hz ( mở nhanh) do mình cài đặt. Động cơ chạy thuận cửa bắt đầu mở và khi đến công tắc Limit Switch SM1 thì điện cấp cho cuộn hút RL3 đóng tiếp điểm RL3 trên biến tần tức là chân DI3 hay chính là ta đã chọn tốc độ số 2 với tần số 10Hz. Cửa vẫn tiếp tục được mở và khi đến SM2 cuộn hút KM2 được cấp điện, khi đó tiếp điểm thường đóng của KM2 được mở ra thì ngắt dòng điện vào RL2, đèn D3 tắt và quá trình mở kết thúc  Thực hiện quá trình đóng cửa: Ta ấn nút nhấn Đ cấp nguồn cho cuộn hút RL1. Tiếp điểm thường mở sẽ đóng đèn đóng, đèn Đ2 sáng và để giữ nguồn Kỹ thuật điều khiển động cơ Nhóm 50 Page 19 điện kết hợp bên mạch động lực thì tiếp điểm RL1 bên đó cũng đóng cấp điện vào biến tần ngõ vào DI2(chạy ngược). Lúc này biến tần hoạt động cấp điện cho động cơ chạy với tốc độ 1 50 hz ( đóng nhanh) đo mình cài đặt. Động cơ chạy ngược cửa bắt đầu đóng và khi đến công tắc Limit Swit SD1 thì điện cấp cho cuộn hút RL3, đóng tiếp điểm RL3 trên biến tần hay chính là ta đã chọn tốc độ số 2 10Hz. Cửa vẫn tiếp tục được mở và khi đến SD2 cuộn hút KD2 được cấp điện, khi đó tiếp điểm thường đóng của KD2 được mở ra thì ngắt dòng điện vào RL1, đèn Đ2 tắt và quá trình đóng kết thúc  Khi có người vào mà cửa đang đóng thì cảm biến hồng ngoại phát hiện khi đó sẽ đóng tiếp điểm thường mở RD/3 GN/4 cấp nguồn cho cuộn hút HN. Ngay lập tức quá trình đóng sẽ bị cắt nguồn điện và dừng lại đồng thời quá trình mở được cấp điện và bắt đầu mở cửa ra bởi các tiếp điểm thường đóng và mở ký hiệu trên mạch điều khiển + Khi xảy ra lỗi ở đầu ra ,tiếp điểm ROCOM-RONC ở biến tần mở = ngắt biến tần ra khỏi nguồn, ROCOM-RONO đóng lại đèn Đ4 sáng báo lỗi. + Nếu xảy ra sự cố ngắn mạch hay quá tải lúc đó MCB ngắt mạch điều khiển ra khỏi lưới, MCCB ngắt động cơ, biến tần ra khỏi lưới