ĐỒ án môn học điều KHIỂN hệ THỐNG điện CÔNG NGHIỆP mô phỏng matlabsimulink cho hệ thống thang cuốn

Cấu tạo biến tần

Biến tần là thiết bị quan trọng trong việc điều khiển tốc độ động cơ, với chức năng chuyển đổi điện áp đầu vào có tần số cố định thành điện áp có tần số thay đổi Các bộ phận chính của biến tần bao gồm bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ nghịch lưu IGBT và mạch điều khiển Ngoài ra, biến tần còn được trang bị thêm các bộ phận như bộ điện kháng xoay chiều, bộ điện kháng 1 chiều, điện trở hãm, bàn phím, màn hình hiển thị và module truyền thông, nhằm nâng cao hiệu suất và tính năng sử dụng.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 4.1 : Sơ đồ mạch bên trong biến tần

Nguyên lý hoạt động

Nguồn điện 1 pha hoặc 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều phẳng thông qua bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện, với điện áp đầu vào cố định như 380V 50Hz Điện áp 1 chiều này sau đó được biến đổi thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng, với điện áp một chiều được lưu trữ trong giàn tụ điện Qua quá trình tự kích hoạt, bộ biến đổi IGBT hoạt động như một công tắc nhanh, tạo ra điện áp xoay chiều 3 pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM.

Hình 4.2 : Sơ đồ nguyên lý

Lợi ích

- Dễ ràng thay đổi tốc độ động cơ, đảo chiều quay động cơ.

- Giảm dòng khởi động so với phương pháp khởi động trực tiếp, khởi động sao- tam giác nên không gây ra sụt áp hoặc khó khởi động.

Khởi động động cơ bằng biến tần từ tốc độ thấp giúp giảm thiểu sự khởi động đột ngột, bảo vệ các bộ phận cơ khí và ổ trục khỏi hư hỏng, đồng thời nâng cao tuổi thọ của động cơ khi mang tải lớn.

- Sử dụng biến tần giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể so với phương pháp chạy động cơ trực tiếp.

- Biến tần thường có hệ thống điện tử bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá áp và thấp áp, tạo ra một hệ thống an toàn khi vận hành.

Nguyên lý hoạt động của chuyển đổi nghịch lưu qua diode và tụ điện giúp giảm công suất phản kháng từ động cơ, từ đó làm giảm đáng kể dòng điện trong quá trình hoạt động Điều này không chỉ giảm chi phí lắp đặt tụ bù mà còn giảm thiểu hao hụt điện năng trên đường dây.

- Biến tần được tích hợp các module truyền thông giúp cho việc điều khiển và giám sát từ trung tâm rất dễ dàng.

THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG THANG CUỐN

Tính toán công suất tải trên trục động cơ khi tải trọng thang cuốn thay đổi lần lượt là 0, 1000, 3000, 5000

P: công suất của tải (kW) m: khối lượng mỗi người (70 kg) g: gia tốc trọng trường (9,8 m/s2) n: số người trên mỗi bậc thang (người/ bậc) RE chiều cao thang cuốn

RS: bước tăng mỗi bậc thang (thường 0.25m) : góc nghiên của thang cuốn

Ta có : Độ rộng mỗi bậc thang là 0,6 m với vận tốc đề cho là 0,5 m/s

+ Thời gian khi qua 1 bậc thang : step = 0,6 0,5 = 1,2

+ Số bạc thang đi hết trong 1 giờ : 3600 1,2 = 3000 ( bậc/h )

+ Vậy với tải trọng 5000 (người/h) thì ta được số người trên mỗi bậc thang với tải trọng 5000

+ Công suât trên trục động cơ khi tải trọng là 5000 (người/h) là:

Tương tự công suất trên trục động cơ khi tải trọng lần lượt là 0, 1000, 3000, ta có:

Tải trọng Tải trọng Công suất tải

(người/h) (người/phút) n (người/bậc) (kW)

Tính toán công suất động cơ và biến tầng tương ứng

+ Công suất động cơ truyền động băng tải được tính theo công thức sau: =

Pdc: công suất động cơ (kW) k3: hệ số dự trữ về công suất ( trong khoảng 1,2-1,5 nên ta chọn k3= 1,25 ) : hiệu suất truyền động ( 0,83 )

Ta có công suất động cơ :

❖ Vậy ta chọn được động cơ điện 3 pha- 11kW-15Hp

Để chọn biến tần phù hợp, trước tiên bạn cần xác định tải máy móc đang sử dụng là tải nhẹ, tải nặng hay tải thông thường, dựa trên kinh nghiệm thực tế của người vận hành Việc này giúp bạn lựa chọn loại biến tần có khả năng chịu tải nặng hoặc nhẹ, đáp ứng yêu cầu thực tế của công việc.

Chế độ ngắn hạn sử dụng biến tần để điều khiển các hoạt động như tăng tốc, giảm tốc, chạy hoặc dừng, cũng như đảo chiều hoặc quay chiều động cơ một cách liên tục Trong trường hợp này, việc lựa chọn biến tần có khả năng làm mát cao là rất quan trọng.

- Chế độ dài hạn: đặt tốc độ cố định rồi chạy hoặc ít thay đổi trong quá trình vận hành.

Ta chọn biến tầng có công suất lớn hơn công suất của động cơ : ≥

Sơ đồ khối cho hệ thống điều khiển tốc độ thang cuốn

Đề xuất kết nối thiết bị cho hệ thống truyền động thang cuốn

Hình 5.4 : Sơ đồ mạch động lực

Hình 5.5 : Sơ đồ điều khiển

Hình 5.5 : Sơ đồ kết nối thiết bị

Mô phỏng hệ thống truyền động thang cuốn

Tính Moment khi tải trọng thay đổi 1000, 3000, 5000 (người/h).

T: Moment động cơ (N.m) n: tốc độ động cơ (vòng/phút)

Công suất động cơ Tải trọng (người/h) n (người/bậc) Công suất tải (kW) (kW) momen ( N.m )

Hình 5.6 : Mô hình điều khiển thang cuốn

Hình 5.7 : Tốc độ động cơ

Tốc độ sẽ duy trì 1 mức ổn định và moment sẽ thay đổi theo từng khoảng thời gian.

Ghi nhận kết quả điều khiển tốc độ thang cuốn khi số lượng người lên thang cuốn có sự thay đổi

Hình 5.8 : Đáp ứng tốc độ

Biểu đồ cho thấy khi người sử dụng thang cuốn, moment sẽ thay đổi; tốc độ sẽ dao động trong khoảng 2 giây để điều chỉnh theo tốc độ đặt, dẫn đến moment tăng lên đáng kể Trong khoảng 1 giây, moment sẽ có sự thay đổi nhỏ hơn.

Trong khoảng thời gian từ 0 đến 10 giây, đây là giai đoạn quá độ Cụ thể, tại giây thứ 7, sự chênh lệch giữa tốc độ và moment đạt 73% Từ giây thứ 8 đến giây thứ 10, quá trình xác lập đang được tiến hành.

+ 10-30; là khoảng thời gian xác lập ; ở những mốc 10s, 20s thì tốc độ dao động từ 4% đến 6%.

Khoảng thời gian khởi động của thiết bị tỉ lệ thuận với độ dao động, do đó, sẽ cần một thời gian nhất định để đạt được trạng thái ổn định sau giai đoạn quá độ.

Tiêu đề	Đồ Án Môn Học Điều Khiển Hệ Thống Điện Công Nghiệp
Tác giả	Nguyễn Đoàn Anh, Nguyễn Quang Khải
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tphcm
Chuyên ngành	Điều Khiển Hệ Thống Điện Công Nghiệp
Thể loại	Đồ án

Định dạng
Số trang	30
Dung lượng	1,32 MB