Cẩu hàng

Trang 1

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TPHCMKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỂN THÔNG



BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌCKỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

ĐỀ TÀI: CẨU HÀNG

GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC

Trang 2

ĐỀ TÀI: CẨU HÀNG

 Yêu cầu đề tài:

-Điều khiển nâng hạ cẩu hàng trên cảng trọng lượng 12 tấn, nâng lên 3 tốc độ vớitốc độ tối đa 1.4 m/s hạ xuống tốc độ 0.5 m/s Chọn động cơ, thiết bị, biến tần.- Điều khiển lên xuống bằng nút ấn: lên, xuống, dừng khẩn cấp.

- Khi chỉ kéo móc hàng khơng tải cho phép chạy tốc độ 2m/s.- Bảo vệ hành trình hai đầu.

- Bảo vệ q tải trọng, khơng cho cẩu chạy khi tải quá trọng, báo động.- Kết hợp điều khiển quá trình thắng cơ khi khi nâng và hạ.

Trang 3

 Quy trình cơng nghệ:

II.TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ,ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH CƠ,THIẾT BỊ TRUYỀN ĐỘNG.

Trang 5

2 Tính tốn chọn động cơ:

 Chọn tang trống:

+ Chọn tang nâng phù hợp với cơ cấu: nâng 12 tấn và chiều cao nâng là 15m

 Tính chọn đ ng cơ: ợng cơ: + Tỉ số truyền: i=2 π RVtn

n

Rt là bán kính tang trớng: Rt=0.25 m

Vnlà tớ đ nâng tải (m/phút) ộng cơ:

n là tốc đ đ ng cơ – n = 1500 vòng/phút ộng cơ: ộng cơ:

→ Thay sớ: i=2 π 0.25 15001.4 × 60 =28.1

+ Momen nâng có tải: Mn=(G+G0)× Rti×u × nc =

(120000+7880) ×0.25

28.1× 1× 0.9 =1264.13 Nm

G: trọng lượng nâng v t ật

Trang 6

nc là hi u suất cơ cấu nâng: chọn ệu suất cơ cấu nâng: chọn nc=0.9 (theo giáo trình trang bị điện điện tử)

u là b i số palang – u = 1.ộng cơ: + Momen đ ng cơ khi hạ tải: ộng cơ:

Mh=(G+G0)Rti×u (2−1

nc)=(120000+ 7880)× 0.25

28.1 ×1 (2− 1

0.9)=1011.3(Nm)

+ Momen hạ khơng tải:

Mh 0=G0× Rti× u (2−1

nc)=7880× 0.25

28.1× 1 (2− 1

0.9)=62.32(Nm)

+ Momen nâng khơng tải:

Mno= G0× Rti×u × nc=

7880 × 0.25

28.1 × 0.9 =78(Nm)

+ Thời gian nâng có tải: tn= hVn=

151.4=11s

+ Thời gian hạ có tải: th= hVh=

150.5=30 s

+ Thời gian nâng hạ móc khơng: tmk=2 × h

Vmk=2×

152 =15 s

+ Thời gian móc dỡ hang: 90s

→ Tổng thời gian làm vi c trong 1 chu kì là: ệu suất cơ cấu nâng: chọn

tck=tn+th+tmk+tmd=11+30+15+90=146(s)

+ H số tiếp đi n phụ tải: ệu suất cơ cấu nâng: chọn ệu suất cơ cấu nâng: chọn ξpt=tlv

tck× 100=

56

46×100=38.4 %

*Ta cho moment khởi động bằng 1,7 lần moment định mức: Mmm=1.7 Mđm ta

chọn thời gian khởi động là 3s

- Biểu thức mối quan hệ giữa moment và gia tốc theo thời gian:

Mđ=Mt+Jdωdt

- Trong đó: Mđ là moment của động cơ điện

 Mt là moment của máy sản xuất

 Jlà moment quán tính

- Ta tính được moment mở máy của động cơ kéo máy sản xuất:

Mmm=Mt+Mđ

 Mmm là moment mở máy

Trang 7

 Mđ là moment do quán tính của các cơ cấu gây ra

→ với tỉ số truyền của động cơ là i=28.1

Mt=(G+G0)Rti u n =

(120000+7880 )0.25

28.1× 0.9 =1264.14 Nm

- Vận tốc của tang cuốn i=ndc

nt =150028.1=53.4 v / pMd=Jdωdt với J=m×r2=G0× 0.252=492.5 Kg m2dωdt =nt9.55 ×tn=53.49.55× 3=2.8→Mmm=Mt+Md=1264.14+(492.5 ×2.8)=2150.63 NmMà MmmMđm=2150.63

1264.14=1.7 → thời gian nâng tải đảm bảo yêu cầu làm việc của động cơ

- Do đây là tải trọng lớn nên ta thực hiện hạ hãm lúc này ta phải xác định moment hãm của trục động cơ:

+ gọi moment trên trục động cơ do tải trọng gây ra không có tổn thất thì

Mt=(G0+G)×0.25

u × i×(2−1

n) khi hạ tải thì năng lượng được truyền từ tải trọng sang cơ cấu truyền động nên :

Mh=Mt−∆ M=Mt× nh(Nm)

Mh: moment trêntrục động cơ khi hạtải

∆ M :tổnthất moment trong cơ cấu truyền độngnh:hiệu suất cơ cấu khi hạtải nh=2− 1

nc=2−1n→Mh=Mt× nh=(120000+7880)×0.2528.1 ×(2−1n)=1011.3 Nm→ Momen đẳng trị:Mdtri=√∑Mt2ti∑ti =√2150.622×6+1264.132×5+1011.32× 24+15 ׿ ¿ ¿

+ Từ v n tớc nâng ta tính được tớc đ góc của đ ng cơ khi nâng: ật ộng cơ: ộng cơ:

n=i ×u ×Vn

2 π Rt =

28.1× 1.4 ×60

Trang 8

Pdc=Mdtr×n

9550 =

1177.2×1500

9550 =184.9 kW

→ V y từ kết quả tính tốn sơ b chọn loại đ ng cơ xoay chiều 3 pha làm ật ộng cơ: ộng cơ: vi c chế đ ngắn hạn l p lại có thời gian đóng đi n tương đối tiêu chuẩnệu suất cơ cấu nâng: chọn ộng cơ: ặp lại có thời gian đóng điện tương đối tiêu chuẩn ệu suất cơ cấu nâng: chọn

ξ=40 % Do đó công suất quy đổi tương ứng:

Pqd=Pdc×√ξ%pt

ξ%tc=184.9×√38 %40 %=180 kW

→ V y ta chọn đ ng cơ có ật ộng cơ: Pdc=180 kW

III.CHỌN ĐỘNG CƠ:

 Yêu cầu:

- Chọn động cơ phù hợp với tải nâng hạ

- Động cơ phải có công suất lớn hơn hoặc bằng cơng śt đã tính tốn.- Động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

- Động cơ tích hợp sẵn phanh hãm

- Tỉ sớ trùn phù hợp với phần tính tốn động cơ

Trang 10

o Tốc độ đầu ra: 1481 v/po Điện áp định mức: 380-420o Dòng điện định mức: 375Ao Momen định mức: 1290 Nmo Tỉ số truyền: 27.92

o Cosφ=0.88

o Có tích hợp sẵn phanh hãm: loại BE122

 Kiểm nghiệm lại động cơ:

- Kiểm tra moment: Mpuli=1264.13 ×27.92=35294.5 Nm < 36000 Nm

- Kiểm tra tốc độ puli: npuli= v

2 πR=

84

2× 3.14 ×0.25=53=na

=>> Vậy động cơ ta chọn phù hợp với các tiêu chuẩn đã được kiểm nghiệm.IV.CHỌN BIẾN TẦN:

 Yêu cầu :

- Chọn theo công suất động cơ - Chọn biến tần điều khiển nâng hạ- Luật điều khiền vecter.

- Chọn biến tần chuyên dụng cho cẩu trục.- So sánh các loại biến tần của hãng Danfoss:

sttLoại biến tầnứng dụngCông suấtĐiều kiện môitrường làm việc1VLT Aqua drive FC 200Cấp nước và sử lí

nước Trong nhà2VLT AutomationDrive FC300, FC 301, FC 302Các ứng dụng côngnghiệp FC 301: 0.37 – 45KWFC 302: 0.37 –1.1 MWFC 301: trongnhàFC 302: ngoàitrời3VLT Micro Drive FC51Trong cơng nghiệp

có cơng suất thấp

Tối đa 22kW

4VLT 6000Cơng nghiệp1.1 đến 500KWTrong nhà vàngồi trời5VLT 5000Cơng nghiệp0.75 đến 355KWTrong nhà và

ngồi trời6VLT 2800 seriesCơng nghiệpDưới 18.5 kW

7VLT 8000 AquaXử lí nước thải

Trang 12

 Các thông số cơ bản:

o Công suất: 200KWo Điện áp vào: 380-500V

o Dòng điện vào định mức: 381Ao Dòng điện ra: 395A

o Tần số 50/60 Hz

Trang 13

 Chọn braking resistor:

 Mục đích:

- Biến tần điều khiển động cơ có tải qn tính lớn,vì vậy ta lên dùng điện trở hãm để dừng và hãm động cơ nhanh hơn.

 Yêu cầu: theo hướng dẫn của catalogua biến tần ta chon phanh loại VLT

Trang 17

V.CHỌN CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ:Một vài tham số của động cơ Cơng suất 200kw

Tốc độ 1481 rpnDịng điện 375 AHệ số công suất 0.88

Chọn thiết bị bảo vệ MCCB,MCB,CB,ROLER,CONTACTOR.Đối với mạch động lực

 Chọn MCCB

 Mục đích: dùng để đóng cắt nguồn điện và bảo vệ các thiết bị

khác khi có sự cố như ngắn mạch xãy ra cho phần mạch động lực.

 Tiêu chuẩn lựa chọn

 Udmmcb >= Udmld =380V: Nguồn áp định mức của MCB phải lớn hơn hoặc bằng nguồn định mức của lưới điện. Idmmcb >= Idmld =375: dòng làm việc định mức của MCB

Trang 18

 MCB phải chịu được dòng làm việc tức thời của tải mà không tác động bảo vệ ( vài giây đến vài chục giây )

 Dòng chịu cắt ngắn mạch phải lớn hơn hoặc bằng dịng

xung kích của lưới điện In >= Ixk =√2*1.8*Ingắn mạch Chọn MCCB 4 cực 1SDA66563R1 dòng định mức 400A dịng bảo vệ ngắn mạch 50KA



Chọn CONTACTOR

 Mục đích: điều khiển hệ thống bằng cách tác động các công tắc thường đóng

và thường mở.

 Yêu cầu:

Un ≥ Usupply

In ≥ Idriver

 Dùng cho tải AC1 (vì động cơ được điều khiển qua biến tần)

 Điện áp cuộn hút 220- 240VAC

 Ta chọn contactor loại A 50-30-00

Điện áp 220-230VTần số 50Hz

Trang 19

1NO,1NC

Chọn thiết bị cho mạch điều khiển

 Bộ nguồn AC/DC

Yêu cầu:

Biến đổi điện áp AC 220 thành điện áp 24VDC

 Bộ cấp nguồn sơ cấp - LoạI CP-C

 Primary switch mode power supplies - CP-C range

 Dải điện áp đầu vào rộng; dự trữ công suất tới 50% đặc biệt cho các

Trang 20

 Chọn Relay trung gian:

-Mục đích: mở rộng số tiếp điểm và đóng ngắt trung gian mạch điều khiển và

đóng cắt tiếp điểm cho phanh.

-Yêu cầu: điện áp cuộn hút 220 VAC cùng nguồn với mạch điều khiển

 Nút nhấn loại giữ cho các cấp tốc độ

Dùng để nhấn khởi động một thao tácDùng nút nhấn có đèn led :

Trang 21

Đặc tính kỹ thuật nguồn cáp: 220V AC/DC

Nút nhấn STARTLà nút nhấn nhả

Trang 22

Nút STOP

Trang 23

VI Mạch điều khiển VII Cài đặt biến tần:

1 Thông số động cơ:

mã Giá trị Mô tả Đơn vị

0-01 0 Tiếng anh

0-02 1 Tốc độ động cơ Hz

1-01 1 Điều khiển vector

1-20 200KW Công suất động cơ KW

1-22 380 Điện áp định mức V

1-23 50Hz Tần số động cơ Hz

Trang 24

1-25 1481 Tốc độ danh định Rmp

1-26 1290 Moment định mức Nm

4-12 Tốc độ tối thiểu Hz

4-14 Tốc độ tối đa Hz

3-40 2 Tăng giảm tốc với việc

cài đặt thời gian

3-41 3s Thời gian tăng tốc S

3-42 3s Thời gian giảm tốc S

2 Phanh

3 Cài tốc độ đặt trước

3-04 1

5-10 1 start

5-11 0 Đảo chiều

5-12 0 Không dùng

5-13 15 Đặt tham chiếu bit 1

5-14 16 Đặt tham chiếu bit 0

5-15 17 Đặt tham chiếu bit 1

3-10 Preset ref 0 Tốc độ 1: Hz

Preset ref 1 Tốc độ 2: Hz

Preset ref 2 Tốc độ 3: Hz

Preset ref 3 Tốc độ 4: Hz

Preset ref 4 Tốc độ 5: Hz

4 Bảo vệ động cơ

Trang 25

4-18 180%M 2322 Nm

1-90 2 Bảo vệ quá nhiệt động