Tải bản đầy đủ

Đồ án môn học Kỹ thuật điều khiển động cơ: Điều khiển đóng mở cửa thang máy

Kỹ thuật điều khiển động cơ

  TRƯỜNG 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: Điều khiển đóng mở cửa thang máy:

Một cửa thang máy được mở ra và đóng vào bằng động cơ 1Hp.
Sử dụng biến tần Mitsubishi và Limit switch để điều khiển cửa mở ra và 
đóng lại nhẹ nhàng.
Đóng và mở cửa phải sử dụng nút nhấn.
Cửa chuyển động nhanh và không va vào thành cửa.
Nếu cửa đang đóng mà có người vào thì phải mở ra,đợi ấn nút đóng cửa.

Giáo Viên Hướng Dẫn : TS. Lê Quang Đức.
Sinh Viên Thực Hiện:  
Nhóm 8
Lê Đức Thái
Vũ Hoài Nam

Ngô Đức Thiệu

 I.Phân tích yêu cầu của khách hàng  :
o
Nhóm 8

Dùng động cơ 3 pha  điều khiển đóng mở cánh cửa
Page 1


Kỹ thuật điều khiển động cơ

o
o

tới.
o

Dùng biến tần và limit switch để đóng mở cửa nhẹ nhàng
Dùng cảm biến hồng ngoại để tụ động mở cửa khi có người 
Chọn biến tần của hãng Mitsubishi.

Tập trung vấn đềchủ yếu là điều khiển:

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  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.
1.

II.Giải pháp sơ bộ:
Đặc tính phụ tải.

Do yêu cầu của đề tài là điều khiển cửa đóng mở nhẹ nhàng, 
không va đập nên nhóm sẽ sử dụng các thiết bị chính như: động 
cơ, biến tần, cảm biến hồng ngoại và 4 limit switch để điều 


khiển cửa.
Nhóm 8

Page 2


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Limit switch SM1  có tác dụng giảm tốc độ ở cuối hành trình mở 
cửa.
Limit switch SD1 có tác dụng giảm tốc độ ở cuối hành trình đóng 
cửa.
Các Limit switch SM2 và SD2 có tác dụng để dừng êm động cơ. 

Nhóm 8

Page 3


Kỹ thuật điều khiển động cơ

III. Chọn thiết bị chính.
1.Chọn động cơ mở cửa.

Theo yêu cầu của bài ta chọn động cơ có các thông số:
Điện áp 3 pha 400/50Hz
Công suất 1HP
Tiêu chí lựa chọn: động cơ kéo tải nhẹ,  kích thước nhỏ gọn phù 
hợp cho không gian giới hạn, chất lượng, tối ưu hóa hiệu quả 
giúp giảm chi phí cho vận hành.
Theo đó nhóm chọn động cơ của hãng SIEMENS model 1LA7 
083­4AA

Thông số của động cơ:
Động cơ: 3 pha – 4 cực
Điện áp: 400V, tần số 50Hz
Tốc độ động cơ: 1395rpm
Dòng điện: 1.91A
Hệ số công suất: cosφ=0,80
(Catalog trang 12)

2.Chọn hộp số cho động cơ.
Nhóm 8

Page 4


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Thiết kế hệ thống truyền động như hình vẽ :
r = 2cm  : là bán kính Pulley gắn tại điểm nối với cánh cửa.
R = 4cm : là bán kính Pulley gắn tại trục hộp số.
L = 75cm : là chiều rộng của 1 cánh cửa.
(là Pulley loại bánh răng )

như vậy 
Từ r = 2cm => C = 0,1256(m)
Vậy để thực hiện 1 hành trình đóng (mở) pulley có r = 2(cm) cần quay 
Chọn thời gian để thực hiện 1 hành trình đóng ( mở ) cửa là 5s
như vậy tốc độ quay của Pulley có r =  2(cm) là 1,2 (v/s)
<=> 72 (v/p)
Ta có tỷ số truyền giữa 2 Pulley  là :

Theo như đã chọn thì tốc độ của động cơ là 1395 (v/p), suy ra tỷ số 
truyền của hộp số cần tìm là : 
Vì vậy: ta chọn hộp số ZQ­250 của VNID.JSC.

Nhóm 8

Page 5


Kỹ thuật điều khiển động cơ

( Catalog hộp giảm tốc trang : 5 )
Có các thông số như:
Tỷ số truyền: 40.17.
Công suất truyền: 2.9 KW

3.Chọn Biến Tần.


Nhóm 8

Giới thiệu một số dòng biến tần của Mitsubishi.

Page 6


Kỹ thuật điều khiển động cơ









FR­D700
Là dòng dòng biến tần mới.
Dải công suất từ 0,1­7,5 (kw)
 Với thiết kế nhỏ gọn an toàn dễ sử dụng có cải tiến nhiều 
về chức năng như Digital Dial với đèn LED hiển thị, tích 
hợp chức năng dừng khẩn cấp..
FR­D700 phù hợp cho những ứng dụng như : bơm , quạt , 
máy ép, băng tải….
FR­A700
Là dòng biến tần tính năng cao
Dải công suất từ 0,4­630 (kw)
Kết hợp nhiều những chức năng sáng tạo và đáng tin cậy. 
FR­A700 có thể điều khiển chính xác các đối tượng mà 
không cần các Encoders và rất nhiều tính năng khác.
FR­A700 phù hợp cho những ứng dụng như : sử dụng cho 
thang máy (nâng hạ), cầu trục , sử dụng nhiều trong hệ 
thống kho hàng.
FR­F700
Dải công suất từ  0,75 – 630 (kw)
FR­F700 phù hợp cho những ứng dụng như : hệ thống khai 
thác khí, quạt , máy thổi, máy nén…
FR­E700
Dải công suất từ 0,1 – 15 (kw)
Là dòng biến tần có công suất tầm trung với nhiều tính 
năng, điều khiển chính xác 
FR­F700 phù hợp cho những ứng dụng như: máy dệt, cửa 
và thiết bị truyền động của cửa thang máy, cần cẩu…

Tiêu chí lựa chọn
Phù hợp với động cơ có công suất 1 HP.
Chuyên dùng cho việc mở cửa.
Điện áp 380V, tần số 50Hz
Có điều khiển Vector.
Nhóm 8

Page 7


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Từ đó ta chọn biến tần:FR­E740­0.26 chuyên dùng cho việc đóng mở 
cửa (catalo trang 37 manual )

 Các thông số kĩ thuật cơ bản:

Điện áp 380 ­ 480 V.
Tần số 50/60Hz.
Công suất định mức 0,75kW.

Nhóm 8

Page 8


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Dòng điện định mức 2.6A

4.Chọn thiết bị bảo vệ biến tần.
  Chọn AC Choke . 
 Tác dụng.
­ Giúp cải thiện hệ số công suất và ổn định nguồn vào. 
­ Giảm ảnh hưởng của nhiễu do biến tần sinh ra. 
­ lọc sóng hài sinh ra từ biến tần.
  Tiêu trí chọn. 
Chọn theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần.
(bientancatalog trang 63)

Thông số kỹ thuật: 
Chọn loại FR­BAL­B­4.0K.
Điện áp 380 ­ 480 V.
Dòng điện: 12A.


Nhóm 8

Chọn DC Reactors.
 Tác dụng.
­ Giúp ổn định dòng biến tần, giảm nhấp nhô điện áp DC 
Page 9


Kỹ thuật điều khiển động cơ

bus.
­ hạn chế sóng hài do biến tần sinh ra.


Tiêu chí chọn.
chọn theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần.
( bientancatalog trang 64 )

Có các thông số:
Chọn FFR­HEL­H0,75K­E.
Công suất 9.4 kW



Nhóm 8

Chọn EMC.
 Tác dụng.
­ Lọc nhiễu điện từ.
­ hạn chế tác hại của sóng hài tới các thiết bị.
 Tiêu chí chọn.
Theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần.
Page 10


Kỹ thuật điều khiển động cơ

( bientancatalog trang 58)

Có các thông số:
Chọn FFR­MSH­040­8A­RF1
Công suất 17W


Chọn điện trở hãm.
 Tác dụng.
  ­ dùng điện trở hãm để dừng và hãm động cơ nhanh ở tốc độ 
cao.
 Tiêu chí chọn.
  chọn theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần.
(biêntancatalog trang 67).
Có các thông số:
Mã  FR­ABR­
H0.75K
Điện trở 700 ôm

IV.Chọn thiết bị cho 
mạch động lực.
1.Chọn MCCB.


Nhóm 8

Tác dụng.

Page 11


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Đây là thiết bị đóng ngắt bằng tay, có khả năng đóng ngắt 
tự động khi hệ thống có dòng điện quá tải vượt quá giới hạn 
định mức giúp bảo vệ biến tần.


Tiêu chí chọn
MCCB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn.
Có dòng định mức lớn hơn hoặc bằng dòng định mức của biến 
tần ( 2.6A)
Theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần ( nếu có).
Vậy nhóm chọn theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần.

 MCCB NF32­SV của hãng Mitsubishi ( catalog MCCB trang 20)

Dòng điện cắt : 5A.
Dòng điện MAX:  5kA
Loại : 3 cực
Điện áp:  380V

2.Chọn máy biến áp cách ly.


Nhóm 8

Tác dụng
­ Cách biệt và độc lập nhau về điện.
­ Chống nhiễu khi lưới điện dao động.

Page 12


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Ta chọn máy biến áp cách ly loại ST­1000VA­BACL của V­Standa., 
JSC. ( trang 11)

Điện áp vào : 1pha 220V,  điện áp ra : 220V
Công suất  :1 kVA

3.Chọn Contactor.
Tác dụng.
Contactor là khí điện dùng để đóng ngắt các tiếp điểm, tạo liên 
lạc trong mạch điên.
 Tiêu chí chọn:
Chọn contactor loại dùng cho tải AC1.
Theo dòng định mức lớn hơn hoặc bằng dòng của biến tần 
 Theo khuyến cáo nhà sx biến tần.( nếu có ).
Chọn contactor loại:  S­N10 của Mitsubishi do nhà sản xuất biến 
tần khuyến cáo.
 ( catalo contactor trang 11)
Có các thông số như sau:
Dòng điện : 11A
Điện áp cuộn hút :200­ 220V
Số tiếp điểm phụ cho sẵn : 1 NO
Số cực : 3


Nhóm 8

Page 13


Kỹ thuật điều khiển động cơ

3.Chọn relay trung gian.








Nhóm 8

Tác dụng.
Sử dụng role trung gian để đóng mở các tiếp điểm trên mạch. 
Chọn relay của hãng Rockwell
Loại : 700­K22Z­KA
Điện áp : 240VAC
Dòng điện : 2A
Điện áp cuộn hút :240VAC­ 50/60hz
Số cực : 4 cực , 2NO+2NC.

Page 14


Kỹ thuật điều khiển động cơ

( catalog relay control trang 1&2)

4.

 Chọn Limit switch. 
Tác dụng
Giới hạn hành trình các cấp tốc độ.
Chọn limit switch của hãng OMRON, số 
hiệu:D4B­4111N.
Số lượng: 4 cái
Khối lượng: 960g
Đầu tác động: cần bánh xe


Nhóm 8

Page 15


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Có các thông số:
Tốc độ hoạt động: 1mm/s đến 0.5m/s
Tần số hoạt động: với điện là 30 tác động/phút
Dòng định mức 20A
Dòng ngắn mạch 100 A
(catalo trang 105)

5.Cáp động lực.


Nhóm 8

Tiêu chí chọn:
Chịu được quá tải động cơ
Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép phải lớn hơn 700C.
Theo khuyến cáo nhà sx biến tần chọn cáp PVC có tiết 
diện 2,5mm2  cho mạch động lực và cáp vào động cơ.
Chọn cáp CADIVI
Cáp 3 lõi,  ruột đồng, cách điện và vỏ  bằng nhựa PVC, 
cấp điện áp 0,6/1kV.Tần số 50Hz.Nhiệt độ làm việc dài hạn cho 
phép đối với cáp là 700C.(catalog cáp trang 10)
Page 16


Kỹ thuật điều khiển động cơ

V. Chọn thiết bị chính cho mạch điều khiển.
 1. Ch
  ọn MCB cho mạch điều khiển . 




Nhóm 8

Tiêu chí : Bảo vệ được cho các phần tử của mạch điều khiển 
được an toàn khi có sự cố xảy ra như quá dòng thì MCB sẽ tác 
động bảo vệ.
Nhóm tính toán sơ bộ dòng điện của các thiết bị trong mạch điều 
khiển thì dòng điện tổng gần bằng 1A. 
Chọn MCB  hãng Mitsubishi BH­D6 (catalog trang 5)
2 poles
Điện áp: 230 AC
Dòng điện 1.6A
Dòng điện cắt 6 kA

Page 17


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Chọn cáp điều khiển:
Kết nối các thiết bị điện trên mạch điều khiển.
Chọn loại cáp có mã1060101 1 lõivớiđường kính 1mm2của hãng 
Cadivi.(catalog trang 2).

2.Chọn cảm biến hồng ngoại..


Nhóm 8

Tiêu chí chọn:
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.

Page 18


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Chọn loại F3E­16­T6 của Omron.

Có các thông số:
Khoảng cách có phát hiện 0­5m.
Thời gian đáp ứng: max 110ms.
Nguồn sáng: LED hồng ngoại
Nguồn cấp : 10­30VDC.

3.Chọn nguồn riêng cho cảm biến.
chọn loạiS8JC­Z01524CD của OmRon
Nguồn cấp 200~240VAC (185~264VAC),50/60Hz
Nhóm 8

Page 19


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Điện áp ngỏ ra:  24VDC 

±10%

Dòng ra : 0.7 A  
Vỏ sắt gắn DIN rail
Bảo vệ quá dòng, quá áp

Có catalogue kèm theo_trang 1. 

4.Chọn nút ấn.
Ta chọn nút nhấnYW1L­AF2E11QM3 của IDEC
Điện áp max. 250V , sử dụng loại 1NO­1NC. NO cho tiếp điểm 
thường mở, NC cho tiếp điểm thường đóng. (catalog trang 6)

Nhóm 8

Page 20


Kỹ thuật điều khiển động cơ

 5.Đèn báo : 

Đèn báo nguồn, chạy thuận ,chạy nghịch, báo lỗi. 
Chọn loại YW1P­1M45 của hãng IDEC.
 Sử dụng đèn led điện áp định mức: 230/240 AC/DC
Điện áp 220v AC ( catalog trang 3 )

VI. Cài đặt các thông số cho biến tần và động cơ.
Cài đặt 
thông số 
cho động 

Nhóm 8

Tham số

Mô tả

Pr.80

công suất 
motor
Số cực 
motor

Pr.81

Pham vị cài  Cài đặt
đặt
0.1­15kW
0.75kW
2,4,6,8

Page 21

4 cực


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Pr.82
Pr.83
Pr.84

Các thông 
số cơ bản

Pr.0
Pr.1   
Pr.2
Pr.6
Pr.7 
Pr.8
Pr.9

Pr.13
Pr.30
Pr.57

Pr.78

Nhóm 8

dòng motor
điện áp 
motor
tần số 
motor
Tăng 
momen
tần số max 
xuất ra
tần số min 
xuất ra
Tốc độ đặt 
thấp nhất
thời gian 
tăng tốc
thời gian 
giảm tốc
dòng điện 
bảo vệ quá 
nhiệt của 
motor
Tần số bắt 
đầu
Chọn chức 
năng hãm 
tái sinh
Thời gian 
khởi động 
sau khi bị 
mất điện
chế độ 
chạy 
thuận, 
chạy 
nghịch

0­500A
0­1000v

1.91A
400V

10­120Hz

50Hz

0­30%

6%

0­120Hz

50Hz

0­120Hz

0

0­400Hz

10Hz


3600/360s

3600/360s
0­500A

1s

0­60Hz

50Hz

0,1,2

1

Thông qua 
điện trở hãm

0
0.1­5s
9999

9999

Không khởi 
động lại.

0,1,2

0

Bật chạy 
thuận,nghịch
.

Page 22

2s
1.91 A


Kỹ thuật điều khiển động cơ

Chức năng  Pr.150
bảo vệ 
đầu vào, 
ra.
Pr.151

Pr.251
Pr.261
Pr.872
Pr.192

Phát hiện 
quá dòng 
động cơ 
định mức
Thời gian 
cho phép 
quá dòng 
150%
Bảo vệ 
đầu ra khi 
mất pha
Lựa chọn 
khi mất 
điện
Bảo vệ 
đầu vào khi 
mất pha
Chức năng 
báo sự cố

0­200%

150%

0­10s

2s

0,1

1

Có bảo vệ.

0,1,2

0

Khi mất 
điện sẽ tắt 
biến tần.
Có bảo vệ

3

Báo động 
khi quá tải.

0,1
0/1/3/4/7/8


VII. Thuyết minh mach đông l
̣
̣
ực­ mach điêu khiên.
̣
̀
̉
Có file cad 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:

Nhóm 8

Page 23


Kỹ thuật điều khiển động cơ

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 STR(chạy ngược). Lúc này biến tần hoạt 
động cấp điện cho động cơ chạy với tốc 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 RLmà 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 
điện kết hợp bên mạch động lực thì tiếp điểm RL1 bên đó 
cũng đóng cấp điện vào biến tần ngõ vào STF (chạy thuận). 
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 Switch 
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 cảm biến sẽ điều khiển Role đóng lại 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.
Nhóm 8

Page 24


Kỹ thuật điều khiển động cơ

+ Khi xay ra lôi 
̉
̃ ở đâu ra ,tiêp điêm C­B 
̀
́
̉
ở biến tần  mở  =>  ngăt 
́
biên tân ra khoi nguôn, C­A đong lai đen Đ4  sang bao lôi.
́ ̀
̉
̀
́
̣ ̀
́
́ ̃
+ 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

Nhóm 8

Page 25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×