Đồ án TĐHQTSX G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý Phần II: TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG CHO BĂNG TẢI * NGUYÊN LÝ CẤU TẠO ĐỘNG CƠ ĐIỆN: Động điện thiết bị đổi điện thành chuyển động tròn xoay Nguyên lý cấu tạo động điện mô tả sau: Vỏ kim loại Roto r Cổ góp Biến Tần Bi Trục Cấu tạo động điện Phần quay động gọi Rôto hay phần cảm Trên Rôto có dây hay nam châm vĩnh cửu hợp kim đặc biệt tùy theo từ tính chúng Một số Rôto có cuộn dây động nối với nguồn điện vòng trượt Thiết bị khống chế chiều dòng điện qua Rôto gọi cổ góp Cổ góp có cặp chổi than lắp cố định vỏ động cơ, dẫn điện đến phần chuyển động Rôto đỡ ổ bi Các ổ bi hướng kính loại thông dụng cần phải bôi trơn định kỳ Phần đứng yên gọi Stato cấp từ trường để làm động hoạt động Từ trường tạo nam châm vĩnh cửu nam châm điện Phần lớn động cần nối với điện lưới hoạt động Một số loại động có độ xác cao thường phải có thiết bị kèm thiết bị điều khiển động (biến tần, mạch điều khiển ) Trong số có: + Động có tốc độ, vị trí mômen kéo cần điều khiển xác + Các động công suất lớn, phải khởi động bước tắt dần để dòng xung kích không phá hỏng động Trong hệ thông tự động tín hiệu điều khiển đến thiết bị điều khiển động nhằm đạt tốc độ hay vị trí yêu cầu Tín hiệu điều khiển tín hiệu tương tự chiều từ PLC, Robot, thiết bị trạm máy tính chủ… a./ Nguyên lý hoạt động động điện Có nguyên lý hay sửdụng là: Nhóm 21 Đồ án TĐHQTSX G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý + Nguyên lý cực trái dấu từ trường hút nhau: Đây nguyên lý động đồng xoay chiều động bước Các động có Rôto nam châm vĩnh cửu hay vật liệu từ hóa chúng bị định hướng từ trường Các Rôto quay xác theo từ trường quay + Nguyên lý dòng điện chạy qua dây dẫn nằm từ trường gây lực đẩy lên dây dẫn Phần lớn động chiều hoạt động theo nguyên lý Tốc độ điều chỉnh thay đổi dòng chạy qua cuộn dây Rôto hay thay đổi cường độ từ trường trường điện từ + Nguyên lý dây dẫn chuyển động từ trường, làm xuất điện áp gây dòng cảm ứng dây dẫn đóng mạch Các động cảm ứng xoay chiều AC sử dụng nguyên lý nguyên lý thứ hai b./ Phân loại động Có thể phân động điện làm nhóm sau: + Động điện chiều + Động điện xoay chiều + Động cổ góp điện từ *./ ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU Động xoay chiều có loại sau: + Động xoay chiều vạn + Động không đồng + Động đồng + Động cảm ứng Do yêu cầu toán đặc điểm bật động điện xoay chiều không đồng nên đề tài băng tải chúng em chọn động điện xoay chiều pha không đồng rôto lồng sóc làm động kéo băng tải * Những đặc điểm động điện không đồng bộ: + Các động điện xoay chiều dùng nhiều sản xuất thường động điện không đồng bộ, loại động có đặc điểm như: cấu tạo đơn giản, làm việc chắn, bảo quản dễ dàng giá thành hạ + Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa nhỏ, động lực cho máy công nghiệp nhỏ, hệ thống băng truyền, băng tải… + Tuy nhiên máy điện không đồng số nhược điểm như: Cosφ không cao, đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt ngày với biến tần vấn đề giải + Máy điện không đồng thích hợp so với máy đồng ứng dụng cần thường xuyên mở máy điều chỉnh tốc độ Nhóm 22 Đồ án TĐHQTSX G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý Do chế độ làm việc động kéo băng tải liên tục, chế độ dài hạn Theo yêu cầu công nghệ loại phụ tải không yêu cầu điều chỉnh tốc độ nhiều cấp khác Hệ truyền động thiết bị liên tục đảm bảo khởi động đầy tải Mômen khởi động động Mkđ = (1,6 ÷ 1,8) Mđm Bởi vậy, nên chọn động truyền động động có hệ số trượt lớn, rãnh stator sâu để có mômen mở máy lớn Nguồn cấp cho động truyền động thiết bị phải có dung lượng đủ lớn, đặt biệt công suất động ≥ 30 kW, để mở máy không ảnh hưởng đến lưới điện trình khởi động động thực nhẹ nhàng dễ dàng Việc tính chọn công suất động truyền động cho băng tải theo công suất cản tĩnh Chế độ độ không tính đến số lần đóng cắt ít, không ảnh hưởng đến chế độ tảo động truyền động Phụ tải truyền động băng tải thường thay đổi trình làm việc nên không cần thiết phải kiểm tra theo điều kiện phát nóng tải điều kiện làm việc nặng nề thiết bị, cần kiểm tra theo điều kiện mở máy Khi tính chọn công suất động truyền động băng tải thường tính theo thành phần sau: + Công suất P1 để dịch chuyển vật liệu + Công suất P2 để khắc phục tổn thất ma sát ổ đỡ, ma sát băng tải lăn băng tải không chạy + Công suất P3 để nâng tải (nếu băng tải nghiêng) * Lực cần thiết để dịch chuyển vật liệu: F1 = L.σ.k1.g.cosβ = L’.σ.k1.g Với β = (băng tải nằm ngang) → F = 1000 10 0,05 = 1000 (N) Với L = (m); σ = 1000(g); g = 10 Vì thành phần pháp tuyến Fn tạo lực cản ma sát ổ đỡ ma sát băng tải lăn Trong đó: β = Góc nghiêng băng tải L = Chiều dài băng tải σ = Khối lượng vật liệu 1m băng tải k1 = Hệ số tính đến dịch chuyển vật liệu, k1 = 0,05 Công suất cần thiết để dịch chuyển vật liệu: P1 = F1.v = σ.L’ k1.v.g → P1 = 1000 = 1000 (W) Lực cản loại ma sát sinh băng tải chuyển động không tải: F2 = 2.L.σb.k2.g cosβ → F2 = 2.2.5000.10.0,005=1000 (W) Trong đó: k2 = hế số tính đến lực cản không tải k2 =0,005 σb = khối lượng băng tải 1m chiều dài băng Nhóm 23 Đồ án TĐHQTSX G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý Công suất cần thiết để khắc phục lực cản ma sát: P2 = F2.v = 2.L’.σb k2 g → P2 =1000.1 = 1000 (W) Lực cần thiết để nâng vật: F3 = ±L.σ.g.sinβ Trong dấu (+) tải lên, ( - ) tải xuống Công suất nâng bằng: P3 = F3.v = ±σ.H.v.g Công suất tĩnh băng tải: P = P1 + P2 + P3 = (σ.L’.k1 + 2.L’.σb k2 ± σ.H).v.g → P = P1 + P2 + P3 = 1000 + 1000+ = 2000 (W) = (kW) Vậy công suất động truyền động băng tải tính theo biểu thức sau: Pđc = k3 → Pđc = 1,2 Trong đó: P η = 2,56 (kW) 0.94 k3 = Hệ số dự trữ công suất (k3 = 1,2 ÷ 1,25) η = Hiệu suất truyền động Kết luận: Như em chọn động không đồng pha có thông số kỹ thuật sau (Thông số Công ty Điện Cơ Hà Nội): Thông số kỹ thuật Dãy Kw Hp Vg/ph V 3k132S6 3,0 4,0 945 Nhóm A Ŋ% Cosα Mmax/ Mmin Mxd/ Mdd Lkđ/Ldd Khốilượng 220/380 12,8/7,4 81 0,76 24 2,2 2,0 6,0 71,5 Số cực Đồ án TĐHQTSX Phần III: G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý BIẾN TẦN Biến tần đánh giá công nghệ tiên tiến, mang lại thay đổi lớn ngành công nghiệp kỷ XX Biến tần ứng dụng rộng rãi giới, đưa vào Việt Nam vài năm gần thể ưu điểm Nguyên lý làm việc chung biến tần đơn giản Nguồn điện xoay chiều pha hay pha chỉnh lưu lọc thành nguồn điện chiều chỉnh lưu Nhờ vậy, hệ số công suất cosF biến tần không phụ thuộc vào tải có giá trị 0,96 Điện áp chiều lại biến đổi thành điện áp xoay chiều pha đối xứng thông qua hệ IGBT phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Với công nghệ nay, tần số chuyển mạch xung lên tới dải tần số siêu âm, giảm tiếng ồn cho động giảm tổn thất lõi sắt động Hệ thống điện áp xoay chiều pha đầu thay đổi giá trị biên độ tần số vô cấp tuỳ theo chế độ điều khiển Đối với tải có mô men không đổi, tỷ số điện áp tần số không đổi Bộ biến tần làm việc theo nguyên tắc thay đổi tần số (cùng với thay đổi điện áp) nên đảm bảo mô men khởi động đủ vượt tải tốc độ thấp Đồng thời dòng điện đưa vào động không tăng, phối hợp điện áp tần số để giữ cho từ thông đủ sinh mô men Dòng khởi động lớn hệ truyền động biến tần dòng định mức Chính vậy, không làm sụt áp lưới khởi động, đảm bảo ứng dụng khác không bị ảnh hưởng Để thay đổi xuất làm việc băng tải (số sản phẩn/ngày) em điều chỉnh tốc độ động biến tần Bộ biến tần thiết bị biến đổi lượng điện từ tần số công nghiệp (50 Hz) sang nguồn có tần số thay đổi cung cấp cho động 1./ Yêu cầu biến tần + Có khả điều chỉnh tần số theo giá trị tốc độ mong muốn + Có khả điều chỉnh điện áp theo tần số để trì từ thông khe hở không đổi vùng điều chỉnh mômen không đổi + Có khả cung cấp dòng điện định mức tần số 2./ Một số biến tần Siemen a./ Biến tần dòng MICROMASTER Nhóm 25 Đồ án TĐHQTSX M 410 G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý M 420 M 440 b./ Biến tần dòng SINAMICS 3./ Chọn biến tần Dựa vào thông số kỹ thuật biến tần yêu cầu phụ tải băng tải (động truyền động) Em chọn biến tần dòng Micromaster 420 Siemen Đặc điểm thông số kỹ thuật biến tần sau: Nhóm 26 Đồ án TĐHQTSX Điện áp vào Công suất G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 200V đến 240V AC ± 10% 0,12 đến 3kW 200V đến 240V AC ± 10% 0,12 đến 5,5kW 380V đến 480V AC ± 10% 0,37 đến 11kW Tần số điện vào 47 đến 63Hz Tần số điện đến 650Hz Hệ số công suất 0,95 Hiệu suất chuyển đổi 96 đến 97% Khả tải Quá dòng 1,5 x dòng định mức 60 giây 300 giây Dòng điện vào khởi động Thấp dòng điện vào định mức Phương pháp điều khiển Tuyến tính V/f; bình phương V/f; đa điểm V/f; điều khiển từ dòng thông FCC Tần số điều chế xung (PWM) 16kHz (tiêu chuẩn cho 230V 1PH hay 3PH) 4kHz (tiêu chuẩn cho 400V 3PH) 2kHz đến 16kHz (bước chỉnh 2kHz) Tần số cố định 7, tuỳ đặt Dải tần số nhảy 4, tuỳ đặt Độ phân giải điểm đặt 10 bit analog 0,01Hz giao tiếp nối tiếp (mạng) Các đầu vào số đầu vào số lập trình được, cách ly Có thể chuyển đổi PNP / NPN Các đầu vào tương tự 1, dùng cho điểm đặt hay phản hồi cho PI (0 đến 10V, định thang dùng đầu vào số thứ 4) Các đầu rơ le 1, tuỳ chọn chức 30VDC/5A (tải trở), 250VAC/2A (tải cảm) Các đầu tương tự 1, tuỳ chọn chức năng; - 20mA Cổng giao tiếp nối tiếp RS-485, vận hành với USS protocol Độ dài cáp động - Không có kháng : Max 50m (bọc kim) Max 100m (không bọc kim) - Có kháng : max Nhóm 200m 27 (bọc kim) Đồ án TĐHQTSX G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý max 300m (không bọc kim) Tính tương thích điện từ Bộ biến tần với lọc EMC lắp sẵn theo EN 61 800-3 (giới hạn theo chuẩn EN 55 011, Class B) Hãm Hãm DC, hãm tổ hợp Cấp bảo vệ IP 20 Dải nhiệt độ làm việc -10 0C đến +50 0C Nhiệt độ bảo quản -40 0C đến +70 0C Độ ẩm 90% không đọng nước Độ cao lắp đặt 1000m mực nước biển Các chức bảo vệ Thấp áp, áp, tải, chạm đất, ngắn mạch, chống kẹt, I2tquá nhiệt động cơ, nhiệt biến tần, khoá tham số PIN Phù hợp theo tiêu chuẩn CE mark Phù hợp với dẫn thiết bị thấp áp 73/23/EC, loại có lọc phù hợp với dẫn 89/336/EC Kích thước tuỳ chọn Cỡ vỏ (FS) Cao x Rộng x Sâu kg (không có tuỳ chọn) A 173 x 73 x 149 B 202 x 149 x 172 3,3 C 245 x 5,0 4./ Sơ đồ đấu dây Nhóm 28 185 x 195 Đồ án TĐHQTSX Nhóm G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 29 Đồ án TĐHQTSX Nhóm G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 30 Đồ án TĐHQTSX Nhóm G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 42 Đồ án TĐHQTSX Nhóm G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 43 Đồ án TĐHQTSX G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 7./ Cảnh báo lỗi Nhóm 44 Đồ án TĐHQTSX Nhóm G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 45 Đồ án TĐHQTSX Nhóm G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 46 Đồ án TĐHQTSX Nhóm G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 47 Đồ án TĐHQTSX Nhóm G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 48 Đồ án TĐHQTSX Nhóm G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 49 Đồ án TĐHQTSX Nhóm G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 50 Đồ án TĐHQTSX Nhóm G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 51 Đồ án TĐHQTSX Nhóm G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 52 Đồ án TĐHQTSX Nhóm G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 53 Đồ án TĐHQTSX Nhóm G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 54 Đồ án TĐHQTSX Nhóm G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 55 Đồ án TĐHQTSX G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 8./ Kết nối PLC với biến tần Kết nối PLC với biến tần để điều khiển tốc độ động (đảo chiều động cơ, dừng động ) sử dụng đầu số rơle PLC để điều khiển Sơ đồ kết nối PLC biến tần trình bày sơ đồ (Phụ lục) Nhóm 56 [...]... dẫn: Phạm Thị Lý 54 Đồ án TĐHQTSX Nhóm 2 G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 55 Đồ án TĐHQTSX G.V hướng dẫn: Phạm Thị Lý 8./ Kết nối PLC với biến tần Kết nối PLC với biến tần để điều khiển tốc độ động cơ (đảo chiều động cơ, dừng động cơ ) thì sử dụng các đầu ra số hoặc rơle của PLC để điều khiển Sơ đồ kết nối PLC và biến tần được trình bày ở sơ đồ (Phụ lục) Nhóm 2 56 ... Cải thiện hệ số nguồn 1 chiều N Chạy thuận STF P Chạy ngược STR A Tốc độ cao RH Tốc độ trung bình Tốc độ thấp B RM C RL Tiếp điểm đầu vào chung Đầu ra cảnh báo lỗi Vận hành RUN SD Đầu ra chung SE Lựa chọn tần số Dòng vào +5V DC 0 to 10 V AM Đầu ra tương tự DC 4 ÷ 20 mA GND MM 420 Đầu nối mạch điều khiển Đầu nối ra mạch đ.k Đầu nối mạch chính SƠ ĐỒ ĐI DÂY Nhóm 2 34 Đồ án TĐHQTSX G.V hướng dẫn: Phạm ... đặt biệt công suất động ≥ 30 kW, để mở máy không ảnh hưởng đến lưới điện trình khởi động động thực nhẹ nhàng dễ dàng Việc tính chọn công suất động truyền động cho băng tải theo công suất cản... kiện phát nóng tải điều kiện làm việc nặng nề thiết bị, cần kiểm tra theo điều kiện mở máy Khi tính chọn công suất động truyền động băng tải thường tính theo thành phần sau: + Công suất P1 để dịch... = ±σ.H.v.g Công suất tĩnh băng tải: P = P1 + P2 + P3 = (σ.L’.k1 + 2.L’.σb k2 ± σ.H).v.g → P = P1 + P2 + P3 = 1000 + 1000+ = 2000 (W) = (kW) Vậy công suất động truyền động băng tải tính theo biểu