Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC ĐỀ SỐ 12: TROLLEY .................................................................................................... 1 CÂU 1 .............................................................................................................................. 3 Tóm tắt ......................................................................................................................... 3 a) Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc ...................................................................... 3 b) Quy đổi moment về trục động cơ ......................................................................... 4 c) Quy đổi moment quán tính của tải và xe về trục động cơ .................................... 4 d) Moment yêu cầu cho từng giai đoạn chạy xe và trung bình bình phương moment xoắn động cơ yêu cầu .................................................................................... 5 e) Chọn động cơ điện cho tải S3 ............................................................................... 6 f) Kiểm tra moment khởi động của động cơ được chọn .......................................... 8 CÂU 2: ĐIỀU KHIỂN DÙNG KHÍ CỤ ĐIỆN ............................................................... 9 a) Tính chọn thiết bị khí cụ điện và cảm biến để điều khiển xe trolley chạy qua lại phải – trái ..................................................................................................................... 9 1. Chọn MCCB ..................................................................................................... 9 2. Chọn contactor và relay nhiệt – khởi động từ ................................................ 10 3. Dây cáp điện ................................................................................................... 12 4. Chọn MCB cho mạch điều khiển.................................................................... 14 5. Chọn nút nhấn cho mạch điều khiển .............................................................. 14 6. Chọn đèn báo cho mạch điều khiển ................................................................ 15 7. Chọn rơ – le thời gian ..................................................................................... 17 8. Chọn công tắc hành trình ................................................................................ 18 b) Thiết kế mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái ...................... 19 c) Thuyết minh mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái ............... 23 1. Thuyết minh .................................................................................................... 23 2. Mạch bảo vệ .................................................................................................... 24 Cơ chế khoá chéo chống chạy đồng thời ............................................................... 25 3. Hiển thị trạng thái ........................................................................................... 25 CÂU 3: ĐIỀU KHIỂN DÙNG BIẾN TẦN .................................................................. 26 a) Xác định loại tải, tính chọn biến tần và các phụ kiện kèm theo ......................... 26 1. Xác định loại tải .............................................................................................. 26 2. Tính chọn biến tần .......................................................................................... 26 3. Các phụ kiện kèm theo ................................................................................... 28 b) Tính chọn thiết bị khí cụ điện và cảm biến để điều khiển .................................. 36 1. Chọn MCB cho mạch điều khiển.................................................................... 36 2. Chọn nút nhấn cho mạch điều khiển .............................................................. 37 3. Chọn đèn báo cho mạch điều khiển ................................................................ 38 4. Rơ le trung gian .............................................................................................. 40 5. Chọn công tắc hành trình ................................................................................ 42 6. Đèn báo lỗi biến tần ........................................................................................ 43 c) Thiết kế mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái ...................... 44 d) Lập danh sách các thông số và giá trị tương ứng cần cài đặt để biến tần hoạt động theo yêu cầu ...................................................................................................... 48 4. PHỤ LỤC ................................................................................................................. 49 4.1 Tổng kết bản vẽ thiết kế ....................................................................................... 49 4.2 Tổng kết vật tư ..................................................................................................... 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 54 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Xe trolley 3 Hình 1.2 Catalogue của động cơ hãng CMG 7 Hình 2.1 Catalogue của MCCB hãng Mitsubishi 9 Hình 2.2 Catalogue của contactor S – N series hãng Mitsubishi 10 Hình 2.3 Catalogue của cuộn hút contactor S – N series hãng Mitsubishi 10 Hình 2.4 Catalogue của rơ – le nhiệt hãng Mitsubishi 11 Hình 2.5 Catalogue của dây dẫn hãng Cadivi 12 Hình 2.6 Thông số kỹ thuật của dây dẫn hãng Cadivi 13 Hình 2.7 Catalogue của MCB hãng Mitsu bishi 14 Hình 2.8 Catalogue của nút nhấn hãng Schneider 15 Hình 2.9 Catalogue của đèn báo hãng Schneider 16 Hình 2.10 Catalogue của rơ – le thời gian của hãng Mitsubishi 17 Hình 2.11 Catalogue của công tắc hành trình hãng Schneider 18 Hình 2.12 Bật MCCB ở mạch động lực và MCB ở mạch điều khiển 19 Hình 2.13 Nhấn “PHAI”, động cơ chạy thuận ở chế độ sao 20 Hình 2.14 Sau khi rơ – le thời gian chuyển trạng thái, động cơ chạy thuận ở chế độ tam giác 20 Hình 2.15 Nhấn “TRAI”, động cơ chạy nghịch ở chế độ sao 21 Hình 2.16 Sau khi rơ – le thời gian chuyển trạng thái, động cơ chạy nghịch ở chế độ tam giác 21 Hình 2.17 Khi xảy ra sự cố quá tải, hở mạch, dừng động cơ, đèn báo sáng lên 22 Hình 2.18 Khi nhấn nút khẩn cấp, hở mạch, dừng động cơ, đèn báo sáng lên 22 Hình 2.19 Nguyên lý bảo vệ của MCB 25 Hình 3.1 Catalogue của biến tần về chế độ hoạt động hãng Mitsubishi 26 Hình 3.2 Catalogue chi tiết về biến tần hãng Mitsubishi 27 Hình 3.3 Catalogue của biến tần về MCCB, contactor và dây cáp điện hãng Mitsubishi 28 Hình 3.4 Catalogue của MCCB hãng Mitsubishi 29 Hình 3.5 Catalogue điện áp cuộn dây contactor S – T series hãng Mitsubishi 29 Hình 3.6 Catalogue của contactor S – T series hãng Mitsubishi 30 Hình 3.7 Catalogue của dây cáp điện hãng Cadivi 31 Hình 3.8 Thông số kỹ thuật của dây cáp điện hãng Cadivi 32 Hình 3.9 Catalogue của AC reactor hãng Mitsubishi 33 Hình 3.10 Catalogue của DC reactor hãng Mitsubishi 34 Hình 3.11 Catalogue của Noise Filter hãng Misubishi 35 Hình 3.12 Catalogue của Break Unit hãng Mitsubishi 35 Hình 3.13 Catalogue của Resistor Unit hãng Mitsubishi 36 Hình 3.14 Catalogue của MCB hãng Mitsu bishi 37 Hình 3.15 Catalogue của nút nhấn hãng Schneider 38 Hình 3.16 Catalogue của đèn báo hãng Schneider 39 Hình 3.17 Catalogue của rơ – le trung gian hãng Schneider 41 Hình 3.18 Catalogue của công tắc hành trình hãng Schneider 42 Hình 3.19 Catalogue của đèn báo lỗi biến tần hãng Schneider 43 Hình 3.20 Sơ đồ kết nối các phụ kiện theo catalogue của biến tần hãng Mitsubishi 44 Hình 3.21 Sơ đồ nguyên lý của biến tần FR – A800 45 Hình 3.22 Bật MCCB ở mạch động lực và MCB ở mạch điều khiển 46 Hình 3.23 Nhấn “ON” để khởi động biến tần, đèn báo hoạt động sáng lên 46 Hình 3.24 Nhấn “PHAI” động cơ sẽ quay thuận đến tần số tối đa là 50 Hz 47 Hình 3.25 Nhấn “TRAI” động cơ sẽ quay nghịch đến tần số tối đa là 50 Hz 47 Hình 3.26 Nhấn “DUNG” hoặc chạm công tắc hành trình, động cơ sẽ dừng 48 Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý của mạch “điều khiển dùng khí cụ điện” 49 Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý của mạch “điều khiển dùng biến tần” 50 ĐỀ SỐ 12: TROLLEY CÂU 1. Xe troley bánh sắt chạy điện trên ray sắt được kéo bởi động cơ qua hộp giảm tốc và cơ cấu truyền động xích như trên hình vẽ Khối lượng khung xe MC = 1700 kg. Khối lượng tải ML = 1700 kg. Tốc độ xe : v = 0.7 m/s. Đường kính bánh xe D= 270 mm, chiều dày là 10 cm. Tỷ lệ truyền động của cơ cấu xích là iv = n1/n2 = 27/17 = 1.588. Hiệu suất truyền động xích 1 = 87%. Chu kỳ nhiệm vụ chạy xe CDF = 40%. Lực ma sát giữa xe và ra khi đầy tải là : F = 291 N. a) Tính chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc, giả sử hiệu suất hộp giảm tốc là 1 = 87%. b) Tính quy đổi moment tải về trục động cơ. c) Quy đổi moment quán tính tải và xe về trục động cơ, chỉ tính tải, khung xe và 4 bánh xe. d) Thời gian tăng tốc là t1 = 4 s, thời gian giảm tốc là t3 = 4 s. Thời gian chạy trung bình là t2 = 2 phút, thời gian dừng là t4 = 5 phút. Tính moment yêu cầu cho từng giai đoạn chạy xe. Tính trung bình bình phương moment xoắn động cơ yêu cầu. e) Tính chọn động cơ điện cho tải S3 với hệ số giảm tải ks3 do nhà sản xuất động cơ cho theo bảng sau. CDF 15% 25% 40% 60% Ks3 1.4 1.3 1.2 1.1 f) Kiểm tra moment khởi động của động cơ được chọn phải lớn hơn với moment tăng tốc giai đoạn t1, t3 của máy tính trên câu d. Nếu không đạt yêu cầu thì chọn động cơ lớn hơn. CÂU 2. Điều khiển dùng khí cụ điện (3đ) a) Tính chọn thiết bị khí cụ điện và cảm biến để điều khiển xe troley chạy qua lại Phải - Trái Điều khiển chuyển động bằng các nút nhấn: Phải và Trái Khi đi đến cuối hành trình Phải hoặc Trái, đến limit switch phía trên thì dừng lại Ấn nút Stop ở bất kỳ vị trí nào thì dừng lại. b) Thiết kế mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái c) Thuyết minh mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái CÂU 3. Điều khiển dùng biến tần (4 đ) a) Xác định loại tải (Nhẹ, thông thường, nặng), Tính chọn biến tần và các phụ kiện kèm theo (MCCB, Contactor, AC reactor, Noise Filter, Break Unit) b) Tính chọn thiết bị khí cụ điện và cảm biến để điều khiển tời: Chạy máy 1 tốc độ (50 Hz), Có 2 nút ấn: Phải , Trái Chế độ chạy JOG 10 Hz để chạy thử máy khi sửa chữa và bảo trì Giới hạn chiều đi lên và chiều đi xuống của xe bằng limit switch c) Thiết kế mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái d) Lập danh sách các thông số và giá trị tương ứng cần cài đặt để biến tần hoạt động theo yêu cầu CÂU 1 Tóm tắt Khối lượng khung xe: MC = 1700 kg. Khối lượng tải: ML = 1700 kg. Tốc độ xe: v = 0,7 m/s. Đương kính bánh xe: D = 270 mm = 0,27 m ⇒ R = 0,135 m. Chiều dày bánh xe: L = 10 cm = 0,1 m. Tỷ lệ truyền động của cơ cấu xích: iv = n1/n2 = 27/17 = 1,588. Hiệu suất truyền động xích: η1 = 87% = 0,87. Chu kỳ nhiệm vụ chạy xe: CDF = 40%. Lực ma sát giữa xe và ray khi đầy tải: Fma sát = 291 N. Tốc độ động cơ tạm tính: nM = 1500 rpm. Hiệu suất truyền của hộp giảm tốc: η2 = 87% = 0,87. Gia tốc trọng trường: g = 9,8 m/s2. Khối lượng riêng của thép: Dthép = 7800 kg/m3. Hình 1.1 Xe trolley a) Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc Tốc độ quay của bánh xe:
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH
BÁO CÁO TIỂU LUẬN CUỐI KỲ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Khoa/Viện: VIỆN KỸ THUẬT HUTECH
Giảng viên hướng dẫn: Th.S TRƯƠNG THU HIỀN
Sinh viên thực hiện: Bùi Minh Triết Mã SV: 2187800790
Trang 2MỤC LỤC
ĐỀ SỐ 12: TROLLEY 1
CÂU 1 3
Tóm tắt 3
a) Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc 3
b) Quy đổi moment về trục động cơ 4
c) Quy đổi moment quán tính của tải và xe về trục động cơ 4
d) Moment yêu cầu cho từng giai đoạn chạy xe và trung bình bình phương moment xoắn động cơ yêu cầu 5
e) Chọn động cơ điện cho tải S3 6
f) Kiểm tra moment khởi động của động cơ được chọn 8
CÂU 2: ĐIỀU KHIỂN DÙNG KHÍ CỤ ĐIỆN 9
a) Tính chọn thiết bị khí cụ điện và cảm biến để điều khiển xe trolley chạy qua lại phải – trái 9
1 Chọn MCCB 9
2 Chọn contactor và relay nhiệt – khởi động từ 10
3 Dây cáp điện 12
4 Chọn MCB cho mạch điều khiển 14
5 Chọn nút nhấn cho mạch điều khiển 14
6 Chọn đèn báo cho mạch điều khiển 15
7 Chọn rơ – le thời gian 17
8 Chọn công tắc hành trình 18
b) Thiết kế mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái 19
c) Thuyết minh mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái 23
1 Thuyết minh 23
2 Mạch bảo vệ 24
Cơ chế khoá chéo chống chạy đồng thời 25
Trang 33 Hiển thị trạng thái 25
CÂU 3: ĐIỀU KHIỂN DÙNG BIẾN TẦN 26
a) Xác định loại tải, tính chọn biến tần và các phụ kiện kèm theo 26
1 Xác định loại tải 26
2 Tính chọn biến tần 26
3 Các phụ kiện kèm theo 28
b) Tính chọn thiết bị khí cụ điện và cảm biến để điều khiển 36
1 Chọn MCB cho mạch điều khiển 36
2 Chọn nút nhấn cho mạch điều khiển 37
3 Chọn đèn báo cho mạch điều khiển 38
4 Rơ le trung gian 40
5 Chọn công tắc hành trình 42
6 Đèn báo lỗi biến tần 43
c) Thiết kế mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái 44
d) Lập danh sách các thông số và giá trị tương ứng cần cài đặt để biến tần hoạt động theo yêu cầu 48
Trang 4MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Xe trolley 3
Hình 1.2 Catalogue của động cơ hãng CMG 7
Hình 2.1 Catalogue của MCCB hãng Mitsubishi 9
Hình 2.2 Catalogue của contactor S – N series hãng Mitsubishi 10
Hình 2.3 Catalogue của cuộn hút contactor S – N series hãng Mitsubishi 10
Hình 2.4 Catalogue của rơ – le nhiệt hãng Mitsubishi 11
Hình 2.5 Catalogue của dây dẫn hãng Cadivi 12
Hình 2.6 Thông số kỹ thuật của dây dẫn hãng Cadivi 13
Hình 2.7 Catalogue của MCB hãng Mitsu bishi 14
Hình 2.8 Catalogue của nút nhấn hãng Schneider 15
Hình 2.9 Catalogue của đèn báo hãng Schneider 16
Hình 2.10 Catalogue của rơ – le thời gian của hãng Mitsubishi 17
Hình 2.11 Catalogue của công tắc hành trình hãng Schneider 18
Hình 2.12 Bật MCCB ở mạch động lực và MCB ở mạch điều khiển 19
Hình 2.13 Nhấn “PHAI”, động cơ chạy thuận ở chế độ sao 20
Hình 2.14 Sau khi rơ – le thời gian chuyển trạng thái, động cơ chạy thuận ở chế độ tam giác 20
Hình 2.15 Nhấn “TRAI”, động cơ chạy nghịch ở chế độ sao 21
Hình 2.16 Sau khi rơ – le thời gian chuyển trạng thái, động cơ chạy nghịch ở chế độ tam giác 21
Hình 2.17 Khi xảy ra sự cố quá tải, hở mạch, dừng động cơ, đèn báo sáng lên 22
Hình 2.18 Khi nhấn nút khẩn cấp, hở mạch, dừng động cơ, đèn báo sáng lên 22
Hình 2.19 Nguyên lý bảo vệ của MCB 25
Hình 3.1 Catalogue của biến tần về chế độ hoạt động hãng Mitsubishi 26
Hình 3.2 Catalogue chi tiết về biến tần hãng Mitsubishi 27
Trang 5Hình 3.3 Catalogue của biến tần về MCCB, contactor và dây cáp điện hãng Mitsubishi
28
Hình 3.4 Catalogue của MCCB hãng Mitsubishi 29
Hình 3.5 Catalogue điện áp cuộn dây contactor S – T series hãng Mitsubishi 29
Hình 3.6 Catalogue của contactor S – T series hãng Mitsubishi 30
Hình 3.7 Catalogue của dây cáp điện hãng Cadivi 31
Hình 3.8 Thông số kỹ thuật của dây cáp điện hãng Cadivi 32
Hình 3.9 Catalogue của AC reactor hãng Mitsubishi 33
Hình 3.10 Catalogue của DC reactor hãng Mitsubishi 34
Hình 3.11 Catalogue của Noise Filter hãng Misubishi 35
Hình 3.12 Catalogue của Break Unit hãng Mitsubishi 35
Hình 3.13 Catalogue của Resistor Unit hãng Mitsubishi 36
Hình 3.14 Catalogue của MCB hãng Mitsu bishi 37
Hình 3.15 Catalogue của nút nhấn hãng Schneider 38
Hình 3.16 Catalogue của đèn báo hãng Schneider 39
Hình 3.17 Catalogue của rơ – le trung gian hãng Schneider 41
Hình 3.18 Catalogue của công tắc hành trình hãng Schneider 42
Hình 3.19 Catalogue của đèn báo lỗi biến tần hãng Schneider 43
Hình 3.20 Sơ đồ kết nối các phụ kiện theo catalogue của biến tần hãng Mitsubishi 44
Hình 3.21 Sơ đồ nguyên lý của biến tần FR – A800 45
Hình 3.22 Bật MCCB ở mạch động lực và MCB ở mạch điều khiển 46
Hình 3.23 Nhấn “ON” để khởi động biến tần, đèn báo hoạt động sáng lên 46
Hình 3.24 Nhấn “PHAI” động cơ sẽ quay thuận đến tần số tối đa là 50 Hz 47
Hình 3.25 Nhấn “TRAI” động cơ sẽ quay nghịch đến tần số tối đa là 50 Hz 47
Hình 3.26 Nhấn “DUNG” hoặc chạm công tắc hành trình, động cơ sẽ dừng 48
Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý của mạch “điều khiển dùng khí cụ điện” 49
Trang 6Đường kính bánh xe D= 270 mm, chiều dày là 10 cm
Tỷ lệ truyền động của cơ cấu xích là iv = n1/n2 = 27/17 = 1.588 Hiệu suất truyền động xích 1 = 87%
Chu kỳ nhiệm vụ chạy xe CDF = 40%
Lực ma sát giữa xe và ra khi đầy tải là : F = 291 N
a) Tính chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc, giả sử hiệu suất hộp giảm tốc là 1 = 87%
b) Tính quy đổi moment tải về trục động cơ
c) Quy đổi moment quán tính tải và xe về trục động cơ, chỉ tính tải, khung xe và 4 bánh xe
d) Thời gian tăng tốc là t1 = 4 s, thời gian giảm tốc là t3 = 4 s Thời gian chạy trung bình là t2 = 2 phút, thời gian dừng là t4 = 5 phút
Tính moment yêu cầu cho từng giai đoạn chạy xe
Tính trung bình bình phương moment xoắn động cơ yêu cầu
e) Tính chọn động cơ điện cho tải S3 với hệ số giảm tải ks3 do nhà sản xuất động cơ cho theo bảng sau
Trang 7f) Kiểm tra moment khởi động của động cơ được chọn phải lớn hơn với moment tăng tốc giai đoạn t1, t3 của máy tính trên câu d Nếu không đạt yêu cầu thì chọn động cơ lớn hơn
CÂU 2 Điều khiển dùng khí cụ điện (3đ)
a) Tính chọn thiết bị khí cụ điện và cảm biến để điều khiển xe troley chạy qua lại Phải - Trái
Điều khiển chuyển động bằng các nút nhấn: Phải và Trái
Khi đi đến cuối hành trình Phải hoặc Trái, đến limit switch phía trên thì dừng lại Ấn nút Stop ở bất kỳ vị trí nào thì dừng lại
b) Thiết kế mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái c) Thuyết minh mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái
CÂU 3 Điều khiển dùng biến tần (4 đ)
a) Xác định loại tải (Nhẹ, thông thường, nặng), Tính chọn biến tần và các phụ kiện kèm theo (MCCB, Contactor, AC reactor, Noise Filter, Break Unit)
b) Tính chọn thiết bị khí cụ điện và cảm biến để điều khiển tời: Chạy máy 1 tốc độ (50 Hz), Có 2 nút ấn: Phải , Trái
Chế độ chạy JOG 10 Hz để chạy thử máy khi sửa chữa và bảo trì Giới hạn chiều đi lên và chiều đi xuống của xe bằng limit switch c) Thiết kế mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái
d) Lập danh sách các thông số và giá trị tương ứng cần cài đặt để biến tần hoạt động theo yêu cầu
Trang 8CÂU 1 Tóm tắt
Khối lượng khung xe: MC = 1700 kg Khối lượng tải: ML = 1700 kg
Tốc độ xe: v = 0,7 m/s
Đương kính bánh xe: D = 270 mm = 0,27 m ⇒ R = 0,135 m Chiều dày bánh xe: L = 10 cm = 0,1 m
Tỷ lệ truyền động của cơ cấu xích: iv = n1/n2 = 27/17 = 1,588 Hiệu suất truyền động xích: η1 = 87% = 0,87
Chu kỳ nhiệm vụ chạy xe: CDF = 40%
Lực ma sát giữa xe và ray khi đầy tải: Fma sát = 291 N Tốc độ động cơ tạm tính: nM = 1500 rpm
Hiệu suất truyền của hộp giảm tốc: η2 = 87% = 0,87 Gia tốc trọng trường: g = 9,8 m/s2
Khối lượng riêng của thép: Dthép = 7800 kg/m3
Hình 1.1 Xe trolley
a) Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc
Tốc độ quay của bánh xe:
𝜔𝑏á𝑛ℎ 𝑥𝑒 = 𝑣𝑅 =
0,135 = 5,185 (𝑟𝑎𝑑/𝑠) Số vòng bánh xe quay được trên mỗi phút:
𝑛𝑏á𝑛ℎ 𝑥𝑒 = 𝜔𝑏á𝑛ℎ 𝑥𝑒 9,55 = 5,185.9,55 ≈ 50 (𝑟𝑝𝑚)
Trang 9Ta có tỷ lệ truyền động của cơ cấu xích: 𝑖𝑣 = 𝑛𝑡𝑔𝑡
𝑛𝑏á𝑛ℎ 𝑥𝑒 =2717Tốc độ quay của trục hộp giảm tốc:
𝑛𝑡𝑔𝑡 = 𝑛𝑏á𝑛ℎ 𝑥𝑒 𝑖𝑣 = 50.27
17 ≈ 79 (𝑟𝑝𝑚) Tỷ số truyền của hộp giảm tốc:
𝑖𝑔𝑡 = 𝑛𝑀𝑛𝑡𝑔𝑡 =
79 = 18,987 Vậy ta chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc là igt = 15:1
b) Quy đổi moment về trục động cơ
Hiệu suất truyền từ trục bánh xe về trục động cơ:
𝜂Σ = 𝜂1 𝜂2 = 0,87.0,87 = 0,797 Tỉ số truyền từ trục bánh xe về trục động cơ:
𝑖Σ = 𝑖𝑣 𝑖𝑔𝑡 =27
17 15 = 23,824 Tải lượng của khung xe và tải quy về trục bánh xe:
𝑇1 = 𝐹 𝑅 = 𝑚 𝑔 𝑅
𝑇1 = (𝑀𝑐+ 𝑀𝐿) 𝑔 𝑅 = (1700 + 1700) 9,8.0,135 = 4498,2 (𝑁 𝑚) Moment của lực ma sát:
𝑇2 = 𝐹𝑚𝑎 𝑠á𝑡 𝑅 = 291.0,135 = 39,285 (𝑁 𝑚) Tổng moment trên trục bánh xe:
𝑇Σ 𝑡𝑏𝑥 = 𝑇1+ 𝑇2 = 4498,2 + 39,285 = 4537,485 (𝑁 𝑚) Moment quy đổi về trục động cơ:
𝑇𝑀 = 𝑇Σ 𝑡𝑏𝑥𝑖Σ 𝜂Σ =
23,824.0,797 = 238,969 (𝑁 𝑚)
c) Quy đổi moment quán tính của tải và xe về trục động cơ
Moment quán tính của khung xe và tải lên trục bánh xe: 𝐽𝑘𝑥𝑡 = 𝑚 𝑅2 = (𝑀𝑐 + 𝑀𝐿) 𝑅2
Trang 10Moment quán tính của bốn bánh xe trên trục bánh xe:
𝐽Σ𝑏𝑥 = 4 𝐽1𝑏𝑥 = 4.5,58 = 22,32 (𝑘𝑔 𝑚2) Moment quán tính toàn phần trên trục bánh xe:
𝐽Σ 𝑡𝑏𝑥 = 𝐽𝑘𝑥_𝑡+ 𝐽Σ𝑏𝑥 = 61,965 + 22,32 = 84,285 (𝑘𝑔 𝑚2) Monment quán tính quy đổi về trục động cơ:
𝐽M = 𝐽Σ 𝑡𝑏𝑥𝑖Σ2 =
• Thời gian tăng tốc: t1 = 4 s
• Thời gian chạy trung bình: t2 = 2 phút = 120 s • Thời gian giảm tốc: t3 = 4 s
• Thời gian dừng: t4 = 5 phút = 300 s
• Chu kỳ: T = t1+ t2+ t3+ t4 = 4 + 120 + 4 + 300 = 428 s • Tốc độ quay của động cơ:
𝜔𝑀 = 2𝜋𝑛𝑀60 =
𝑛𝑀9,55 =
9,55 = 157,068 (𝑟𝑎𝑑/𝑠)
Moment yêu cầu cho từng giai đoạn chạy xe
• Gia tốc quay trên đoạn 0 → t1: 𝛼0→ t1 = Δ𝜔
Δ𝑡 =
𝜔1− 0𝑡1 =
𝜔𝑀𝑡1 =
4 = 39,267 (𝑟𝑎𝑑/𝑠2) • Moment yêu cầu của động cơ trên đoạn tăng tốc 0 → t1:
𝑇0→ t1 = 𝑇𝑀+ 𝐽M 𝛼0→ t1
= 238,969 + 0,148.39,267 = 244,781 (𝑁 𝑚) • Gia tốc quay trên đoạn t1 → t2:
Tốc độ động cơ không đổi ⇒ Tốc độ quay của động cơ không đổi ⇒ Gia tốc trên đoạn t1 → t2 bằng 0
𝛼t1→ t2 = Δ𝜔Δ𝑡 =
𝜔2− 𝜔1𝑡2 =
120 = 0 (𝑟𝑎𝑑/𝑠2)
Trang 11• Moment yêu cầu của động cơ trên đoạn chạy trung bình t1 → t2: 𝑇t1→ t2 = 𝑇𝑀+ 𝐽M 𝛼t1→ t2
= 238,969 + 0,148.0 = 238,969 (𝑁 𝑚) • Gia tốc quay trên đoạn t2 → t3:
𝛼t2→ t3 = Δ𝜔Δ𝑡 =
𝜔3− 𝜔2𝑡3 =
0 − 𝜔𝑀𝑡3 =
4 = −39,267 (𝑟𝑎𝑑/𝑠2) • Moment yêu cầu của động cơ trên đoạn giảm tốc t2 → t3:
𝑇t2→ t3 = 𝑇𝑀+ 𝐽M 𝛼t2→ t3
= 238,969 + 0,148 (−39,267) = 233,157 (𝑁 𝑚) • Gia tốc quay trên đoạn t3 → t4:
Trong giai đoạn t3 → t4 thì động cơ dừng ⇒ Tốc độ quay của động cơ không đổi ⇒ Gia tốc trên đoạn t3 → t4 bằng 0
𝛼t3→ t4 = Δ𝜔Δ𝑡 =
𝜔4− 𝜔3𝑡4 =
300 = 0 (𝑟𝑎𝑑/𝑠2) • Moment yêu cầu của động cơ trên đoạn t3 → t4:
Trong giai đoạn t3 → t4 thì động cơ dừng ⇒ 𝑇t3→ t4 = 0 (𝑁 𝑚)
Trung bình bình phương moment xoắn động cơ yêu cầu
Giá trị hiệu dụng moment
𝑇ℎ𝑑 = √𝑇0→ t1
2 𝑡1+ 𝑇t1→ t2 𝑡2+ 𝑇t2→ t32 𝑡3𝑡1+ 𝑡2+ 𝑡3
= √244,781
2 4 + 238,9692 120 + 233,1572 4
7309861,654128= 238,973 (𝑁 𝑚)
e) Chọn động cơ điện cho tải S3
Ta có chu kỳ nhiệm vụ chạy xe CDF = 40% ⇒ KS3 = 1,2 Công suất động cơ:
𝑃𝑛 = 𝑛 𝑇ℎ𝑑9,55 =
1500.238,973
9,55 = 37,545 (𝑘𝑊) Công suất động cơ theo chế độ làm việc S3:
𝑃𝑆3 = 𝑃𝑛1,2=
1,2 = 31,288 (𝑘𝑊)
Trang 12Chọn động cơ hãng CMG
Hình 1.2 Catalogue của động cơ hãng CMG
Thông số của động cơ đã chọn:
• Mã động cơ: SGA – 225S – 60 – B3 • Điện áp danh định: Uđm = 415 V∆/720 VY • Tốc độ định mức: nđm = 1485 rpm
• Công suất danh định: Pđm = 37 kW • Dòng điện danh định: Iđm = 61 A
• Moment quán tính của trục động cơ: JTM = 0,406 kg m2 • Moment xoắn danh định: TN = 238 N.m
• Moment khởi động: TL = 1,8 TN = 1,8.238 = 428,4 N m • Moment cực đại: TB = 2,9 TN = 2,9.238 = 690,2 N m
Trang 13f) Kiểm tra moment khởi động của động cơ được chọn
Moment yêu cầu giai đoạn tăng tốc 0 → t1 khi đã chọn động cơ: 𝑇0→ t1 = 𝑇𝑀 + (𝐽M+ JTM) 𝛼0→ t1
= 238,969 + (0,148 + 0,406) 39,267 = 260,723 (𝑁 𝑚) Ta xét, moment khởi động của động cơ lớn hơn giai đoạn tăng tốc 0 → t1:
TL > T0→ t1 (428,4 N m > 260,723 N m) ⇒ Động cơ thoả mãn yêu cầu
Trang 14CÂU 2: ĐIỀU KHIỂN DÙNG KHÍ CỤ ĐIỆN
a) Tính chọn thiết bị khí cụ điện và cảm biến để điều khiển xe trolley chạy qua lại phải – trái
Để động cơ chạy qua lại phải – trái, ta chọn mạch đảo chiều động cơ Tuy nhiên do động cơ được chọn lớn 10kW nên sử dụng thêm mạch khởi động sao tam giác
1 Chọn MCCB
Tính toán thiết bị
• Điện áp định mức: UMCCB ≥ 380 V • Chọn hệ số dòng định mức là 1,3
Trang 15• Dòng cắt ngắn mạch: Ics = 5 kA
• Điện áp chịu xung định mức: UMCCBimp = 8 kV
2 Chọn contactor và relay nhiệt – khởi động từ
Hình 2.2 Catalogue của contactor S – N series hãng Mitsubishi
Hình 2.3 Catalogue của cuộn hút contactor S – N series hãng Mitsubishi
Trang 16Hình 2.4 Catalogue của rơ – le nhiệt hãng Mitsubishi
Thông số kỹ thuật contactor đã chọn
• Mã sản phẩm: S-N 65
• Điện áp cách điện danh định: 690 V • Điện áp danh định: 380 ~ 440 V • Dòng điện danh định: 65A • Tần số chuyển đổi: 1200 lần/giờ • Thời gian đóng tiếp điểm: 25 ms • Thời gian mở tiếp điểm: 53 ms
• Tiếp điểm phụ: 2 thưởng hở và 2 thường đóng • Điện áp điều khiển AC: 24 ~ 500 V
• Công suất cuộn hút tiêu thụ khi khởi động: Ps = 115 VA ⇒ Icuộn hút = Ps
Uđiều khiển = 115
220 = 0,523 A • Công suất tiêu thụ danh định: 2,2 W • Công suất tiêu thụ nhỏ nhất: 20 VA
Thông số kỹ thuật Relay nhiệt đã chọn
• Mã sản phẩm: TH – N60 54A
• Khoảng dòng điện bảo vệ: 43 ~ 65 A
Trang 173 Dây cáp điện
Tính toán thiết bị
• Điện áp định mức ≥ 380 V
• Dòng điện đinh mức: Idd ≥ Iđm = 61 A • Dây dẫn lõi đồng (Chọn loại cáp CVV)
Mã sản phẩm được chọn: CVV – 0,6/1 kV
Hình 2.5 Catalogue của dây dẫn hãng Cadivi
Trang 18Hình 2.6 Thông số kỹ thuật của dây dẫn hãng Cadivi
Thông số kỹ thuật dây dẫn đã chọn
• Chọn cáp CVV – 0,6/1 kV • Chọn dây 3 lõi
• Dòng điện định mức: 79 A • Độ sụt áp: 2,4 mV/A/m • Cấp điện áp U0/U: 0,6/1 kV
• Đường kính tổng gần đúng của dây: 18,6 mm • Khối lượng cáp gần đúng: 679 kg/km
Trang 194 Chọn MCB cho mạch điều khiển
Tính toán thiết bị
• Điện áp định mức ≥ 220 V
• Dòng điện tính toán (các thiết bị hoạt động đồng thời):
𝐼𝑡𝑡𝑀𝐶𝐵 = 4 𝐼𝑐𝑢ộ𝑛 ℎú𝑡 + 5 𝐼 đè𝑛+ 𝐼𝑟ơ−𝑙𝑒 𝑡ℎờ𝑖 𝑔𝑖𝑎𝑛𝐼𝑡𝑡𝑀𝐶𝐵 = 4.0,523 + 5.0,02 + 0,02 = 2,212 𝐴 • Chọn dòng điện định mức: IMCB ≥ 2,212.1,3 = 2,876 A
Trang 20Mã sản phẩm được chọn (hãng Schneider)
• Nút nhấn màu xanh (1 thường hở): XA2EH031 • Nút nhấn màu đỏ (1 thường đóng): XA2EH042 • Nút nhấn màu vàng (1 thường hở): XA2EH051
• Nút nhấn khẩn cấp (1 thường hở và 2 thường đóng): XB4BS8441
Hình 2.8 Catalogue của nút nhấn hãng Schneider
6 Chọn đèn báo cho mạch điều khiển
Thông số kỹ thuật yêu cầu
• Điện áp định mức lớn hơn hoặc bằng 220V
Mã sản phẩm được chọn (hãng Schneider)
• Đèn xanh lá: XA2EVM3LC • Đèn đỏ: XA2EVM4LC • Đèn vàng: XA2EVM5LC
Trang 21Hình 2.9 Catalogue của đèn báo hãng Schneider
Trang 22
Thông số kỹ thuật của các đèn đã chọn
• Điện áp hoạt động 220 ~ 230 VAC • Điện áp chịu xung danh định 6 kV • Điện áp cách điện danh định 400 V • Dòng điện tiêu thụ ≤ 20 mA
• Tần số hoạt động 50/60 Hz • Đường kính lắp: 22.5 mm
7 Chọn rơ – le thời gian
Thông số kỹ thuật yêu cầu
• Điện áp định mức lớn hơn hoặc bằng 220V • Thời gian chuyển trạnh thái từ 10 giây
Mã sản phẩm được chọn: SRS-HNPS – AC200V
Hình 2.10 Catalogue của rơ – le thời gian của hãng Mitsubishi
Thông số kỹ thuật của rơ -le thời gian đã chọn
• Điện áp định mức 200 ~ 240V • Tần số hoạt động 50/60 Hz
Trang 23• Khoảng thời gian cài đặt chuyển trạng thái: 3 ~ 30 giây • Dòng điện điều khiển danh định 1A
• 2 tiếp điểm thường hở và 2 tiếp điểm thời đóng • Tiếp điểm chuyển đổi: 1 trễ và 1 tức thời • Công suất tiêu thụ: Ptg = 5 VA
⇒ Irơ−le thời gian = Ptg
220 = 0,02 A • Thời gian dừng tối thiểu 100 ms
• Nhiệt độ môi trường cho phép -10 ~ 55 độ C • Điện áp chịu được 2000 VAC trong 1 phút • Khối lượng 0.15 Kg
8 Chọn công tắc hành trình
Thông số kỹ thuật yêu cầu
• Điện áp định mức lớn hơn hoặc bằng 220V
Mã sản phẩm được chọn: XCKJ10541H29
Hình 2.11 Catalogue của công tắc hành trình hãng Schneider
Trang 24Thông số kỹ thuật của công tắc hành trình đã chọn
• Điện áp định mức 240 V
• Dòng điện định mức 3A ở 240 V • Điện áp chịu xung danh định 6 kV
• 1 tiếp điểm thường hở và 1 tiếp điểm thời đóng • Dòng nhiệt: 10 A
• Bảo vệ ngắn mạch: cầu chì 10A, loại gG • Góc nhận của công tắc hành trình là 300 • Lực moment tối thiểu để gạt cần: 0,35 N.m • Tốc độ tối đa lên cần gạt: 1,5 m/s
b) Thiết kế mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái
Hình 2.12 Bật MCCB ở mạch động lực và MCB ở mạch điều khiển
Trang 25
Hình 2.13 Nhấn “PHAI”, động cơ chạy thuận ở chế độ sao
Hình 2.14 Sau khi rơ – le thời gian chuyển trạng thái, động cơ chạy thuận ở chế độ tam giác
Trang 26Hình 2.15 Nhấn “TRAI”, động cơ chạy nghịch ở chế độ sao
Hình 2.16 Sau khi rơ – le thời gian chuyển trạng thái, động cơ chạy nghịch ở chế độ tam giác
Trang 27
Hình 2.17 Khi xảy ra sự cố quá tải, hở mạch, dừng động cơ, đèn báo sáng lên
Hình 2.18 Khi nhấn nút khẩn cấp, hở mạch, dừng động cơ, đèn báo sáng lên
Trang 28c) Thuyết minh mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái
1 Thuyết minh
Trình tự khởi động chạy máy
Ban đầu, mạch động lực và mạch điều khiển ở trạng thái hở, không hoạt động Để mạch hoạt động, ta lần lượt bật MCCB ở mạch động lực và MCB ở mạch điều khiển, khi đó, đèn báo 3 pha (đỏ, vàng , xanh biển) ở mạch động lực và đèn báo 1 pha (xanh lá) ở mạch điều khiển sáng lên thể hiện hai mạch đã có điện
Để xe chạy qua phải (tương đương động cơ quay thuận), ta nhấn nút “PHAI” ở mạch điều khiển, khi đó, cuộn dây KPh có điện, các tiếp điểm phụ của KPh chuyển trạng thái, tiếp điểm phụ thường hở đóng lại để duy trì mạch điện, cấp điện cho đèn báo (xanh biển) là quay thuận, đồng thời cấp điện cho rơ – le thời gian và cuộn dây KS, tiếp điểm phụ của contactor KPh và contactor KS thường đóng hở ra để khoá chéo không cho cuộn dây KTr và cuộn dây KTG hoạt động, khi đó, tiếp điểm chính của contactor KPh và contactor KS đóng lại, động cơ chạy thuận ở chế độ sao
Sau khoảng thời gian được cài đặt trên rơ – le thời gian thì rơ – le thời gian chuyển trạng thái, tiếp điểm thường đóng hở chậm làm cho KS mất điện (tiếp điểm chính và phụ quay lại trạng thái ban đầu) và tiếp điểm thường hở đóng chậm làm cho cuộn dây KTG có điện, điểm phụ thường đóng của KTG hở ra (khoá chéo không cho KS và rơ-le thời gian hoạt động) và tiếp điểm phụ thường hở đóng lại duy trì cho mạch hoạt động, tiếp điểm chính của contactor K tam giác đóng lại, động cơ chạy thuận ở chế độ tam giác
Để xe chạy qua trái (tương đương động cơ chạy nghịch), ta nhấn nút “TRAI” ở mạch điều khiển, khi đó, cuộn dây KTr có điện, các tiếp điểm phụ của KTr chuyển trạng thái, tiếp điểm phụ thường hở đóng lại để duy trì mạch điện đồng thời cấp điện cho đèn báo (vàng) là quay nghịch, đồng thời cấp điện cho rơ – le thời gian và cuộn dây KS, tiếp điểm phụ của contactor KTr và contactor KS thường đóng hở ra để khoá chéo không cho cuộn dây KPh và cuộn dây KTG hoạt động Tiếp điểm chính của contactor KTr và contactor KS đóng lại, động cơ chạy nghịch ở chế độ tam giác Sau khoảng thời gian được cài đặt trên rơ – le thời gian thì mạch chuyển chế độ chạy sao sang chế tam giác tương tự như trên
Trang 29Trình tự dừng máy
Để dừng động cơ ở bất kỳ vị trí nào trên đường ray, ta nhấn nút “DUNG” hoặc khi xe trolley chạm vào công tắc hành trình (LS2) ở cuối đường ray bên phải và cống tắc hành trình (LS1) ở cuối đường ray bên trái thì cuộn dây của contactor mất điện, các tiếp điểm phụ quay về trạng thái ban đầu (không duy trì tiếp điểm), tiếp điểm chính của contactor mất điện, động cơ dừng hoạt động
Khi không sử dụng xe thì ta tắt lần lượt MCB ở mạch điều khiển và MCCB ở mạch động lực
2 Mạch bảo vệ
Cơ chế bảo vệ quá tải và ngắn mạch
Rơ – le nhiệt (thường dùng chung với contactor, gọi là khởi động từ) và MCCB có chức năng bảo vệ quá tải cho động cơ Cả hai thiết bị trên có cùng cơ chế bảo vệ tải, nó dựa trên nguyên tắc giãn nở nhiệt của kim loại qua một thanh lưỡng kim gồm hai kim loại khác nhau có hệ số giãn nỡ nhiệt khác nhau Dòng điện càng lớn, thanh lưỡng kim càng nóng và giãn nở càng nhiều Khi thanh lưỡng kim đạt đến nhiệt độ cài đặt, nó sẽ cong về một phía, tác động vào bộ phận truyền lực, khi đó, bộ phận tiếp điểm sẽ chuyển trạng thái dẫn đến hở mạch điều khiển và ngắt mạch động lực (động cơ dừng hoạt động) Đồng thời đèn báo quá tải (màu đỏ) sáng lên, thông báo thiết bị gặp sự cố
MCCB ở mạch động lực có chức năng bảo vệ ngắn mạch và lỗi đường dây ở mạch động lực
MCB ở mạch điều khiển có chức năng bảo vệ quá dòng và ngắn mạch cho các thiết bị có ở mạch điều khiển Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, MCB được giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm tiếp điểm động Bật Aptomat ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 không hút Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhả móc 3,