đồ án chuẩn điều khiển động cơ, cẩu giàn trong xí nghiệp. sử dụng biến tần để điều khiển.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM Khoa : Điện – Điện Tử Viễn Thông oOo ĐỒ ÁN MÔN : ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI : CẨU GIÀN TRONG NHÀ MÁY BAO GỒM KHÂU NÂNG HẠ VÀ CHẠY NGANG GVHD :TS. Lê Quang Đức Nhóm : 25 1. Hoàng Hoài Nguyên MSSV: 1051060040 2.Đoàn Phương Nam MSSV: 1051060038 3. Nguyễn Minh Sang MSSV: 1051060047 NỘI DUNG BÁO CÁO I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI CẨU GIÀN 1. Nội dung đề tài 2. Giới thiệu đôi nét về hệ thống cẩu giàn 3. Xây dựng đặc tính cơ 4. Sơ đồ giải pháp II. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ 1. Tính toán cho cơ cấu nâng hạ và chạy ngang. 2. Chọn động cơ cho cơ cấu nâng hạ và chạy ngang. III. CHỌN BIẾN TẦN VÀ CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ. 1. Cơ cấu nâng hạ : a) Chọn biến tần b) Chọn MCCB c) Chọn contactor d) Chọn AC reactor e) Sine Filter (bộ lọc sóng hài) f) Chọn cáp 2.Cơ cấu chạy ngang : a) Chọn biến tần b) Chọn MCCB c) Chọn contactor d) Chọn AC reactor e) Sine Filter (bộ lọc sóng hài) f) Chọn công tắc hành trình g) Chọn cáp IV. CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN. 1. Chọn MCB 2. Chọn rơle trung gian 3. Chọn encoder 4. Chọn bộ nguồn cho encoder 5. Chọn card encoder 6. Chọn nút nhấn 7. Đèn báo 8. Chọn hộp nút nhấn điều khiển 9. Chọn cáp mạch điều khiển 10. Chọn tủ điện V. MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ ĐIỀU KHIỂN. 1. Giới thiệu sơ đồ mạch động lực và điều khiển 2. Thuyết minh sơ đồ 3. Cài đặt biến tần I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI CẨU GIÀN. 1. Nội dung đề tài : -Cẩu trong nhà máy bao gồm khâu nâng hạ và chạy ngang, tải M = 5 tấn, vận tốc 0.5 m/s cho động cơ nâng hạ, 1 m/s cho động cơ điều khiển chuyển động ngang. Chọn động cơ kéo, hộp số, AC drive - Điều khiển cẩu dàn chạy ngang và nâng hạ bằng nút ấn - Cơ cấu nâng hạ có điều khiển quá trình thắng cơ khi khi nâng và hạ - Cơ cấu nâng hạ và cơ cấu chạy ngang có bảo vệ hành trình hai đầu không cho thiết bị chạy quá hành trình - Điều khiển cẩu bằng hộp nút ấn cầm theo có nút ấn tự nhả: nút đi lên, nút đi xuống, nút qua phải, nút qua trái, nút dừng khẩn cấp - biến tần sử dụng của hãng Delta. 2. Giới thiệu đôi nét về hệ thống cẩu giàn : - Trong công nghiệp cầu giàn có nhiệm vụ di chuyển hàng hóa, vật tư, thiết bị từ vị trí này sang vị trí khác như trong các phân xưởng , các nhà máy. Cẩu giàn tự động hóa các trình nâng, hạ bốc xếp trang thiết bị, vật tư, hàng hóa làm giảm sức lao động tăng năng suất và chất lượng lao động - Cấu tạo của cầu trục gồm có 3 cơ cấu chính: cơ cấu nâng hạ, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển xe cẩu - Về chế độ làm việc: cẩu giàn làm việc bốc dỡ hàng hóa nhiều lần nên chế độ làm việc của cẩu giàn là chế độ ngắn hạn lặp lại và chế độ làm việc của cơ cấu cầu giàn là cực kỳ nặng nề: tần số đóng cắt lớn, chế độ quá độ xảy ra nhanh khi mở máy, hãm và đảo chiều liên tục 3.Xây dựng đặc tính cơ : Đặc tính cơ của động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại: Đối với cẩu giàn moment thay đổi theo tải trọng rất rõ rệt. Đặc tính làm việc của biến tần điều khiển động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại • Tải momen không đổi cần momen khởi động lớn lúc ban đầu • Dòng khởi động đạt tới 155% định mức trong vòng 3s • Yêu cầu biến tần điều khiển vector 4.Sơ đồ giải pháp Hướng giải quyết : • Chọn động cơ nâng hạ và chạy ngang của Simens phù hợp với công suất tính toán • Dùng biến tần của hãng Delta • Dùng công tắc hành trình để bảo vệ hành trình 2 đầu • Chọn các thiết bị bảo vệ cho mạch động lực và mạch điều khiển • Chọn cáp, tủ điện . II. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ 1. Tính toán cho cơ cấu nâng hạ và chạy ngang : a.Tính toán phụ tải tĩnh: Sơ đồ cơ cấu nâng hạ: chọn hộp số cho động cơ nâng hạ cầu trục tỉ số truyền của động cơ Với Biến tần nâng hạ Đ ộ n Tang cuốn Hộp số Tải Biến tần Động cơ chạy ngang Hộp số Tính chọn công suất và moment: - Trọng lượng vật nâng : G=5000kg=(50000N) - Trọng lượng cơ cấu nâng vật ( chọn theo tiêu chuẩn của Nga) Go=0,25G=5000*0,25=1250kg=(12500N) - Momen nâng có tải : )(1.221 9,0*1.47*1 15,0*)1250050000( )( 0 Nm ui RGG Mn t = + = + = η - Công suất nâng có tải : )(7.34 60 1500.2 . 1000 1.221 60 .2 10001000 . kw n MM Pn nnn ==== ππ ω - Momen nâng không tải: )(2,44 9,0.1,47 15,0.12500 ).( 0 NmmN ui RG Mn t === η - Momen hạ có tải: )(9,176) 9,0 1 2( 1,47 15,0).1250050000( ) 1 2.( . )( 0 Nm ui RGG M t h =− + =− + = η - Momen hạ không tải: )(3,35) 9,0 1 2( 1,47 15,0.12500 ) 1 2.( . 0 0 Nm ui RG M t h =−=−= η Tính toán hệ số tiếp đi phụ tải: - chiều cao nâng : H=8m - vận tốc nâng : v=0,5m/s - thời gian nâng vật : t n = )(16 5,0 8 s v H == - nếu coi thời gian của 4 giai đoạn : nâng có tải, hạ có tải ,nâng không tải và hạ không tải là như nhau => tổng thời gian làm việc :t lv =4t n =16*4=64(s) - chiều dài di chuyển xe con theo chiều ngang :L=8m - vận tốc di chuyển xe con theo chiều ngang :v=1m/s thời gian di chuyển xe con trong chu kỳ làm việc :t xc = )(16 1 8 22 s v L == - tổng thời gian móc hàng+ dỡ hàng :t md =60(s) Tổng thời gian làm việc trong 1 chu kỳ t ck =t lv +t xc +t md =64+16+60=140(s) - hệ số tiếp điện phụ tải tính theo công thức : ξ pt = ck lv t t = %71,45%100* 140 64 = - hằng số thời gian đóng mạch tương đối của động cơ theo tiêu chuẩn tương ứng với chế độ làm việc nặng :ξ tc =40%(do nhà sx chế tạo) chọn động cơ nâng hạ: p đc =p n 40 71,45 .7,34 = tc pt ε ε = 37,11(kw) Tính toán ra công suất của động cơ +15% quá tải = 42,7(Kw) - vận tốc của của tang cuốn : ta có i= t dc n n vậy (v/p) Tính toán chọn phanh cho cơ cấu nâng hạ Mục đích của việc tính toán lựa chọn phanh Trong quá trình hoạt động ,nếu xảy ra sự cố bất thường như tuột cáp,vật mang trong khi di chuyển bị va chạm với chướng ngại vật trong nhà xưởng phải có thiết bị hãm chuyển động của hệ thống lại,tránh hư hỏng cho các bộ phận khác và tránh gây tai nạn trong sản xuất –tải trọng định mức –trọng lượng của cơ cấu bốc hàng -bán kính của tang i- tỉ số truyền u – số mạch nhánh của ròng rọc –hiệu suất của cơ câú Momen của cơ cấu phanh Với k=2 do động cơ làm việc ở chế độ nặng dựa vào các số liệu tính toán được ta chọn được động cơ theo yêu cầu sau: tốc độ rotor :1500 (v/p) động cơ có công suất :42,7(kw) tỉ số truyền của động cơ :47,1 tốc độ đầu ra của động cơ : 31,8 (v/p) momen phanh :354(Nm) Momen quay của động cơ :221N.m Tính toán chọn động cơ cho cơ cấu chạy ngang: Ta có - tải trọng nâng :G=5000 (kg) =50000( N) - trọng lượng xe con (kể cả bộ phận mang vật) :G 0 =200(kg)=2000(N) - vận tốc di chuyển xe con :v=1(m/s) - bán kính bánh xe :r bx =65(mm) - bán kính cổ trục bánh xe :r ct =20(mm) - Tốc độ quay của bánh xe: - n bx= 147 13,014,3 60 = × = × bx D v π v/p Trong đó : v = 60 m/p : Vận tốc di chuyển xe con D bx =0,13 m : đường kính bánh xe - Tỷ số truyền hộp giảm tốc : i gt = 2,10 147 1500 == bx dc n n - lực cản chuyển động của xe được theo biểu thức F= brctt bx kfrk r gGG ).( )( 0 + + Trong đó : • g=10(m/s 2 ) :gia tốc trọng trường • k t = 0,0008 :hệ số ma sát trượt ( dùng ổ trượt ) • f= 0,0005 :hệ số ma sát lăn ( dùng ổ trượt) • k br =1,5 :hệ số ma sát giữa bánh xe va đường ray (1,25-165) - bán kính cổ trục F= ( 065,0 10)200050000( + 0,0008.0,02+ 0,0005).1,5=6192(N) momen động cơ sinh ra để thắng lực cản chuyển động η . . i RF M b = = )(42,46 85,0.2,10 065,0.6192 N= η =0,85 :hiệu suất cơ cấu - Công suất động cơ sinh ra để thắng lực cản chuyển động : )(28,7 85,0.1000 1.6192 .1000 . kw vF P === η Dựa vào các số liệu tính toán được,ta chọn động cơ gắn liền hộp giảm tốc theo yêu cầu sau: Động cơ có công suất thấp nhất là 7,28kw Tốc độ đầu ra của động cơ là 147 v/p Tỉ số truyền của động cơ là 10,2 Momen quay 46,42N.m 2.Chọn động cơ cho cơ cấu nâng hạ và chạy ngang : a. cơ cấu nâng hạ : Yêu cầu : • Động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại • động cơ 4 cực,tốc độ rotor :1500 (v/p) • động cơ có công suất :42,7(kw) • tỉ số truyền của động cơ :47,1 [...]... ( hình dạng ) động cơ có hộp số nằm ngang với động cơ nên không thích hợp cho cẩu giàn Động cơ bánh răng xoắn ốc : hiệu suất cao, ứng dụng rộng rãi như : máy khuấy, bộ truyền động bàn ăn, máy chế biến gỗ Động cơ bánh răng trục song song với động cơ : ứng dụng của nó cũng như động cơ bánh răng côn xoắn nhưng hộp số lại mắc song song với motor nên phù hợp cho lắp đặt cẩu giàn Động cơ bánh răng xoắn... độ đầu ra của động cơ : 31,8 (v/p) • momen phanh :354(Nm) • Momen quay của động cơ :221N.m • Chọn động cơ có tích hợp hộp số Giải pháp • • • • • • Dựa vào yêu cầu ta chọn được động cơ của hãng Siemens có gắn liền hộp số giảm tốc có các loại động cơ sau: Động cơ bánh răng côn xoắn : hiệu suất cao, ứng dụng rộng rãi như : bộ truyền động dịch chuyển, bộ truyền động máy trộn, bộ truyền động trống cáp... THIẾT BỊ BẢO VỆ 1 .Cơ cấu nâng hạ : a.Chọn biến tần: • • • là biến tần điều khiển vector dùng để điều khiển động cơ Phù hợp với công suất động cơ NHÓM CHỌN BIẾN TẦN CỦA HÃNG DELTA Hãng delta có các loại biến tần sau : • Biến tần VFD-C2000 SERIES ứng dụng : máy cẩu, cẩu trục, cẩu tháp, máy in, máy dệt, máy kéo tháp ,Máy cán thép Biến tần VFD- E , VFD -EL • Có công suất nhỏ, phù hợp điều khiển các hệ thống... mã hàng: TG800-42ways V MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ ĐIỀU KHIỂN 1 Giới thiệu mạch động lực và điều khiển • giới thiệu mạch động lực Thiết bị Biến tần Động cơ AC REACTOR KM1,KM2 (contactor) MCCB SINE FILTER • Chức năng Điều khiển động cơ Nâng hạ, chạy ngang Lọc sóng điện từ cao tần, chống nhiễu Đóng ngắt điện vào biến tần Bảo vệ ngắn mạch, quá tải Lọc sóng hài giới thiệu mạch điều khiển Thiết bị MCB Cuộn hút của... cho động cơ : • • Yêu cầu : Dùng để hãm tốc độ động cơ theo yêu cầu với moment phanh hãm lớn hơn momen quay của động cơ Giải pháp : Ứng với động cơ có moment quay là 291N.m Theo hướng dẫn của catalog động cơ ta chọn phanh có mã L400/300 với moment phanh 300N.m ( ứng với motor sai 225) catalog trang 868 b Cơ cấu chạy ngang : Yêu cầu : • Động cơ có công suất thấp nhất là 7,28kw • Tốc độ đầu ra của động. .. Và rơle Các nút nhấn K1,K2,K3,K4 Đèn báo(D1,D2,D3,D4,D5) Đèn báo ERROR Chức năng Bảo vệ mạch điều khiển Điều khiển đóng ngắt các tiếp điểm, cấp nguồn cho biến tần hoạt động Thao tác để điều khiển Các tiếp điểm Báo hiệu các trạng thái của hệ thống Đèn báo lỗi 2.Thuyết minh mạch động lực, mạch điều khiển a.Mạch động lực( có bản vẽ autocad đính kèm ) ... cấu chạy ngang : Yêu cầu : • Động cơ có công suất thấp nhất là 7,28kw • Tốc độ đầu ra của động cơ sau hộp số là 147 v/p • Tỉ số truyền của động cơ là 10,2 • Momen quay 46,42N.m • Động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại • Động cơ có tích hợp hộp số Giải pháp : • Dựa vào yêu cầu ta chọn được động cơ của hãng Siemens có gắn liền hộp số có mã hiệu FZ.8 8B-LA2ZMP4E ( Có catalog kèm theo trang 296,... giàn Động cơ bánh răng xoắn ren : hiệu suất thấp, công suất nhỏ khoảng 0.75Kw dùng trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm Động cơ bánh răng xoắn ren : hiệu suất thấp, công suất khoảng 11Kw dùng trong ngành xử lí nước thải • Nhóm chọn động cơ bánh răng song song với trục động cơ có mã hiệu FZ.168BLG225ZM4E ( Có catalog kèm theo trang 311, 926 ) - Thông số kỹ thuật: Công suất : 45 kW Tỉ số truyền... hiệu làm việc của mạch động lực Chọn loại đèn báo có màu Điện áp 220V Catalog trang 8 8.chọn hộp nút nhấn điều khiển : Yêu cầu : - Theo yêu cầu của đề bài thì chọn hộp nút nhấn có 5 nút : ( lên, xuống, trái, phải, stop) Giải pháp : - Ta chọn hộp nút nhấn mã số XAC- A4913 của hãng Schneider có catalog kèm theo trang 22 9.Cáp điều khiển Mục đích :Chống nhiễucho tín hiệu điều khiển với độ chính xác... khiển các hệ thống thông gió, điều hòa không khí, hệ thống cấp nước tòa nhà lớn • Biến tần VFD- L Có công suất nhỏ, ứng dụng cho máy đóng gói, băng tải • Ngoài ra còn có 1 số loại tuy nhiên chỉ áp dụng đối với công suất nhỏ vài Kw Yêu cầu : • Chọn biến tần phù hợp với công suất động cơ nâng hạ là 45Kw • Động cơ 3 pha 380-460V • Dòng định mức đầu ra phù hợp với dòng vào động cơ (80A) Giải pháp : o loại . lượng cơ cấu nâng vật ( chọn theo tiêu chuẩn của Nga) Go=0,25G=5000*0 ,25= 1250 kg=( 1250 0N) - Momen nâng có tải : )(1.221 9,0*1.47*1 15,0*) 1250 050000( )( 0 Nm ui RGG Mn t = + = + = η - Công suất. NGANG GVHD :TS. Lê Quang Đức Nhóm : 25 1. Hoàng Hoài Nguyên MSSV: 1051060040 2.Đoàn Phương Nam MSSV: 1051060038 3. Nguyễn Minh Sang MSSV: 1051060047 NỘI DUNG BÁO CÁO I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI CẨU. thải. Nhóm chọn động cơ bánh răng song song với trục động cơ có mã hiệu FZ.168B- LG225ZM4E ( Có catalog kèm theo trang 311, 926 ) Thông số kỹ thuật: - Công suất : 45 kW - Tỉ số truyền : 45 ,25 -