Điều khiển động cơ 3 pha cho thang máy chạy 2 vị trí khởi động trực tiếp

1. Yêu cầu bài toán

Tủ điều khiển động cơ cho thang máy chạy 2 vị trí khởi động trực tiếp từ vị trí 1 chạy tới vị trí 2 off rồi chạy ngược lại về vị trí 1 có hai chế độ Auto/Manual, chế độ Auto sử dụng 2 cảm biến đặt tại vị trí 1 và vị trí 2. Động cơ được bảo vệ quá tải bằng relay nhiệt, có đầy đủ đèn báo tín hiệu, chế độ làm việc của mạch điện. Biết động cơ có công suất 6kW, điện áp 380/400V, hệ số công suất cosφ = 0,8, hiệu suất η = 0,95.

Dòng điện định mức của động cơ:

I_{dm}=\frac{P_{dm}}{\sqrt3.U_{dm}.cos\varphi.\eta}=\frac{6.{10}^3}{\sqrt3.380.0,8.0,95}=11,994(A)

2. Tính chọn thiết bị điện

2.1. Tính chọn Contactor

Ta chọn dòng điện cho Contactor vào khoảng (1 – 1,4).I_đm
Dòng điện định mức của Contactor là:

I_{Contactor}=1,2.I_{dm}=1,2\ .\ 11,994=14,393(A)

Tra catalogue, ta chọn được Contactor có mã như sau:

Hình 1. Tra catalogue để chọn Contactor

Chọn Coil cho Contactor: do điện áp mạch điều khiển là 220V nên chọn Coil có mã:

Hình 2. Tra catalogue để chọn Coil cho contactor

Sau khi tra catalogue, ta chọn được Contactor với công suất P = 6kW, điện áp U_đm = 380VAC cho tải động cơ không đồng bộ nhóm AC -3 điện áp 3 pha. Có mã LC1D18M7.

Hình 3. Contactor có mã LC1D18M7

2.2. Tính chọn relay nhiệt

Ta thường chọn dải cài đặt dòng điện của relay nhiệt bằng (1,1 ÷ 1,3).I_đm
=> Dòng điện định mức của Relay nhiệt:

I_{OL}=(1,1\ \div\ 1,3).I_{dm}=1,2.11,994=14,393(A)

Theo catalogue ta chọn Relay nhiệt có mã LRD21 có dòng định mức là 18A, cụ thể như sau:

Hình 4. Tra catalogue để chọn relay nhiệt phù hợp

Theo catalogue ta chọn Relay nhiệt có mã là LRD21 có dòng định mức là 18A

Hình 5. Chọn relay nhiệt phù hợp với contactor để bảo vệ quá tải

Lưu ý: Khi chọn Relay nhiệt cần phải xem xét kết nối cơ khí nó có phù hợp với Contactor mà mình đã lựa chọn hay không?

2.3. Tính chọn MCB (Miniature Circuit Breaker)

Ta chọn dòng điện cho MCB vào khoảng (1,1 ÷ 1,3).I_contactor hoặc 1,5.I_đm
⇒ Dòng điện định mức của MCB là:

I_{MCB3P}=1,5.I_{dm}=1,5\ .\ 11,994=17,991(A)

Ta sẽ tra bảng để chọn dòng điện bằng hoặc lớn hơn 17,991 (A) thì ta sẽ chọn 20A với mã là A9F73320.
Tra catalogue, ta chọn loại MCB 3 pha như sau:

Hình 6. Tra catalogue để chọn MCB

Hình 7. Chọn MCB có mã A9F73320

2.4 Chọn cầu chì

Ta chọn cầu chì để bảo vệ ngắn mạch cho đèn báo, ta chọn vỏ cầu chì là DF81 (25A)

Tra catalogue, ta chọn được cầu chì:

Hình 8. Tra catalogue, ta chọn vỏ đựng cầu chì 25A

Hình 9. Chọn cầu chì bảo vệ cho đèn báo pha

Chọn ruột cầu chì: ta có dòng điện định mức 2A, dùng để bảo vệ các đèn báo pha

Hình 10. Dựa vào catalogue, ta chọn ruột cầu chì có dòng 2A

Hình 11. Chọn ruột cầu chì cho mạch điện DF2

2.5 Chọn MCB cho mạch điều khiển

Chọn MCB 1P bảo vệ, cấp nguồn cho mạch điều khiển:

I_{MCB1P}=\frac{I_{MCB3P}}{3}=\frac{17,991}{3}=5,997(A)

Ta chọn dòng định mức cho MCB 1P lớn hơn 5,997A

Ta chọn MCB có mã A9F93106, có dòng điện định mức là 6A.

Hình 12. Tra catalogue để chọn MCB 1P – 6A

Hình 13. Chọn MCB để đóng cắt, bảo vệ mạch điều khiển

2.6. Chọn bộ nguồn

Chọn bộ nguồn của hãng Omron có mã S8FS-C03524.

Hình 14. Bộ nguồn S8FS-C03524

2.7. Chọn relay trung gian

Chọn relay trung gian của hãng Omron có mã MY4ZN kèm đế cắm có mã là PYYF14A.

Hình 15. Relay trung gian PYF14A

2.8. Chọn Selector Switch

Hình 16. Selector Switch

2.9. Chọn đèn báo

Khi chọn đèn báo ta dựa vào điện áp, ở đây ta sử dụng điện áp mạch điều khiển là 220VAC, tần số 50/60Hz cho đèn báo.

Tra catalogue ta được:

Hình 16. Tra catalogue để chọn đèn báo

Ta chọn các loại đèn báo sau:

2.9.1. Đèn xanh (Green)

Hình 17. Đèn báo màu xanh lá – XB7EV03MP

2.9.2. Đèn đỏ (Red)

Hình 18. Đèn báo màu đỏ – XB7EV04MP

2.9.3. Đèn vàng (Yellow)

Hình 19. Đèn báo màu vàng – XB7EV05MP

2.10 Chọn nút nhấn

2.10.1. Nút ESTOP (Emegency Stop): 1 NO + 1 NC

Tra catalogue ta chọn các loại nút nhấn:

Hình 20. Tra catalogue để chọn nút nhấn dừng khẩn cấp (ESTOP)

Hình 21. Chọn nút nhấn dừng khẩn – XB5AS8445

2.10.2. Nút nhấn START: 1 NO

Tra catalogue ta chọn nút nhấn ON và OFF như sau:

Hình 22. Chọn nút nhấn ON – OFF

Ta chọn nút nhấn ON (Green) có mã XB4BA31

Hình 23. Chọn nút nhấn ON – XB4BA31

2.10.3. Nút nhấn OFF: 1 NC

Hình 24. Chọn nút nhấn OFF – XB4BA42

3. Sơ đồ nguyên lý

4. Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch điện

Đóng MCB1 cấp điện cho hệ thống, đóng MCB2 cấp điện cho mạch động lực; đóng MCB3 cấp điện cho mạch điều khiển.

– Chế độ điều khiển bằng tay (Manual):

+ Nhấn ON1 và giữ, dòng điện đi qua tiếp điểm thường đóng K4 (1-9) và thì tiếp điểm thường đóng K2 (31-32) cấp điện cho cuộn hút K1 (A1-A2), tiếp điểm chính Contactor đóng lại, motor chạy thuận (thang máy đi lên) và tiếp điểm phụ thường mở K1 (43-44) đóng lại cấp điện cho đèn báo hiệu thang máy đi lên.

+ Nhấn ON2 và giữ, dòng điện đi qua tiếp điểm thường đóng K3 (1-9) và thì tiếp điểm thường đóng K1 (31-32) cấp điện cho cuộn hút K2 (A1-A2), tiếp điểm chính Contactor đóng lại, motor chạy nghịch (thang máy đi xuống) và tiếp điểm phụ thường mở K2 (43-44) đóng lại cấp điện cho đèn báo hiệu thang máy đi xuống.

– Chế độ tự động (Auto):

+ Khi nhấn nút START thì dòng điện đi qua tiếp điểm thường đóng của K4 (1-9) và tiếp điểm thường đóng K2 (31-32) cấp điện cho cuộn hút K1 (A1-A2) làm cho tiếp điểm Contactor K1 đóng lại, động cơ chạy thuận (thang máy đi lên) và tiếp điểm phụ của K1 (43-44) đóng lại trở thành tiếp điềm duy trì, đèn báo Run-F sáng báo hiệu thang máy đi lên.

+ Sau khi cửa cuốn đi đến cuối hành trình và tác động vào cảm biến S2 cấp điện cho cuộn hút K4 (13-14):

Tiếp điểm thường đóng K4 (1-9) mở ra ngưng cấp điện cho cuộn hút K1 (A1-A2) làm động cơ dừng đồng thời tiếp điểm thường mở K4 (3-11) đóng lại và trở thành thiết điểm duy trì.
Tiếp điểm thường mở K4 (3-11) đóng lại đi qua tiếp điểm thường đóng của K3 (1-9) và tiếp điểm thường đóng K1 (31-32) cấp điện cho cuộn hút K2 (A1-A2).

+ Lúc này tiếp điểm chính Contactor K2 đóng lại, động cơ chạy nghịch (thang máy đi xuống). Cho đến khi than máy đi hết cuối hành trình tác động giàu cảm biến S1 thì từ cảm biến sẽ cấp điện cho cuộn hút K3 (13-14) làm cho:

Tiếp điểm thường đóng K3 (2-10) mở ra ngưng cấp điện cho cuộn hút K4 (14-13).
Tiếp điểm thường đóng K3 (1-9) mở ra ngân cấp điện cho cuộn hút K2 (A1-A2) làm cho thang máy dừng, chu trình cứ tiếp tục lặp lại khi nhấn nút START.

– Khi xảy ra sự cố quá tải, tiếp điểm thường đóng OVR (95-96) của relay nhiệt hở ra, đồng thời tiếp điểm thường hở OVR (97-98) của đóng lại; đèn OVR sáng báo hiệu động cơ đang gặp sự cố quá nhiệt có thể động cơ đang quá tải hoặc cốt động cơ bị kẹt hoặc ổ bị bị hư làm cho động cơ quay nặng nề gây ra quá nhiệt cho động cơ.

5. Layout 3D

Hình 25. Layout mặt tủ

Hình 26. Layout thiết bị