Điều khiển động cơ cửa cuốn tự đóng cửa sử dụng cảm biến tiện cận

1. Yêu cầu bài toán

Tủ điều khiển động cơ cửa cuốn kết hợp hệ thống chiếu sáng dân dụng khi ta nhấn nút mở của xong sau 30s thì cửa tự đóng lại. Hệ thống có sử dụng cảm biến xác định vật cản và điều khiển. Động cơ được bảo vệ quá tải bằng relay nhiệt, có đầy đủ đèn bao tín hiệu, chế độ làm việc của mạch điện. Biết động cơ 3 pha đều có công suất 7kW, 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{7.{10}^3}{\sqrt3.380.0,8.0,95}=13,994(A)

2. Tính chọn thiết bị điện

2.1 Tính chọn Contactor

Ta chọn dòng điện cho Contactor vào khoảng (1-1,4).Iđm

Dòng điện định mức của Contactor là:

I_{Contactor}=1,2.I_{dm}=1,2\ .13,994=16,7928\left(A\right)

Ta chọn tải cho Contactor là loại tải AC-3: Tải cuộn kháng; Loại TeSys D. Theo TCVN 6592-4-1.

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= 7kW, điện áp Uđm = 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).Iđm

=> Dòng điện định mức của Relay nhiệt :

I_{OL}=(1,1\ \div\ 1,3).I_{dm}=1,2.13,994=16.7928(A)

Ta chọn tải cho Contactor là loại tải AC-3: Tải cuộn kháng; Loại TeSys D. Theo TCVN 6592-4-1.

Tra catalogue, ta chọn được Contactor có mã 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).Icontactor hoặc 1,5.Iđm

Dòng điện định mức của MCB là:

I_{MCB3P}=1,5.I_{dm}=1,5\ .\ 13,994=20,991(A)

Ta sẽ tra bảng để chọn dòng điện bằng hoặc lớn hơn 20,991 (A) thì ta sẽ chọn 25(A) với mã là A9F74325.

Tra catalogue, ta chọn loại MCB 3 pha như sau :

Hình 6. Tra catalogue để chọn MCB

Hình 7. Chọn MCB có mã A9F74325

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. 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{20,991}{3}=6,997(A)

Ta chọn dòng định mức cho MCB 1 pha lớn hơn 6,997A.

Ta chọn MCB có mã A9F74110, có dòng điện định mức là 10A.

Hình 11. Tra catalogue để chọn MCB 1P – 10A

Hình 12. Chọn MCB để đóng cắt, bảo vệ mạch điều khiển

2.6. 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 50/60 Hz cho đèn báo.

Tra catalogue ta được:

Hình 13. Tra catalogue để chọn đèn báo.

2.6.1. Đèn xanh (Green)

Hình 14. Đèn báo màu xanh lá – XB7EV03MP.

2.6.2. Đèn đỏ (Red)

Hình 15. Đèn báo màu đỏ – XB7EV04MP.

2.6.3. Đèn vàng (Yellow)

Hình 16. Đèn báo màu vàng – XB7EV05MP.

2.7. Chọn nút nhấn

Khi chọn nút nhấn ta dựa vào chức năng mà ta muốn sử dụng để chọn.

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

Hình 17. Tra catalogue để chọn nút nhấn dừng khẩn cấp (ESTOP).

Hình 18. Chọn nút nhấn dừng khẩn – XB5AS8445.

2.7.2. Nút nhấn START: 1 NO

Hình 19. Chọn nút nhấn ON – OFF.

=> Ta chọn nút nhấn ON (Green) có mã XB4BA31.

Hình 20. Chọn nút nhấn ON – XB4BA31.

2.7.3. Nút nhấn OFF: 1 NC

Hình 21. Chọn nút nhấn OFF – XB4BA42.

2.8. Chọn Timer

Chọn timer của hãng Hanyoung Nux có mã là TF62N

Hình 22. Timer – TF62N 

2.9. Chọn nguồn DC

Chọn nguồn 24VDC-35W của hãng Omron có mã là S8F5-C03524

Hình 23. Nguồn DC – S8F5 C03524 

2.10. Chọn cảm biến tiện cận

Chọn cảm biến của hãng Omron có mã là E2E-X4B1T12_2M

Hình 24. Cảm biến E2E-X4B1T12_2M

2.11. Chọn relay trung gian

Chọn relay trung gian của hãng Omron có mã là MY4ZN-D2

Hình 25. Relay – MY4ZN-D2

2.12. Chọn Selector Switch

Chọn selector switch của hãng schneider có mã là XB5AD25

Hình 26. Selector Switch – XB5AD25

3. Sơ đồ nguyên lý

4. Giải thích nguyên lý

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

– Khi nhấn nút START thì dòng điện đi qua tiếp điểm thường đóng của K3 (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 (mở cửa) và tiếp điểm phụ của K1 (43-44) đóng lại, đèn báo Open sáng.

– Sau khi cửa cuốn đi đến cuối hành trình và tác động vào cảm biến S2 cấp điện cho cuộn hút Timer TR (2-7), lúc này tiếp điểm thường đóng không định thời của timer TR (1-4) mở ra làm cho động cơ ngưng hoạt động.

– Sau khoảng thời gian 30s thì tiếp điểm thường mở định thời của Timer TR (8-6) đóng lại cấp điện cho cuộn hút K3 (13-14):

+ Tiếp điểm thường đóng K3 (1-9) mở ra khóa liên động cuộn hút K1 (A1-A2)

+ Tiếp điểm thường mở K3 (11-7) trở thành tiếp điểm duy trì và tiếp điểm thường mở K3 (10-6) đóng lại cấp điện cho cuộn hút K2 (A1-A2) làm cho tiếp điểm Contactor K2 đóng lại, động cơ chạy nghịch (đóng cửa) và tiếp điểm phụ của K2 (43-44) đóng lại, đèn báo Close sáng.

– Sau khi cửa hoàn toàn đóng thì sẽ quét qua cảm biến S1, lúc này dòng điện cấp cho cuộn K4 (13-14) làm cho các tiếp điểm như K4 (1-9) mở ra làm cho động cơ dừng và tiếp điểm K4 (11-12) mở ra ngưng cấp điện cho cuộn hút K3 (13-14) lúc này xem như mạch ở vị trí ban đầu và đợi lệnh từ 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 27. Layout mặt tủ

Hình 28. Layout thiết bị

6. Thiết kế sơ đồ nguyên lý trên phần mềm CADe-SIMU

error: Real Group - Efficiency Projects