Thiết kế hệ điều khiển truyền động cho cơ cấu di chuyển xe con cổng trục

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN – ĐIỂN TỬ BÀI TẬP LỚN TRANG BỊ ĐIỆN MÁY XÂY DỰNG VÀ GIAO THÔNG VẬN TẢI Đề bài: Thiết kế hệ điều khiển truyền động cho cấu di chuyển xe cổng trục HÀ NỘI Tháng 07 năm 2016 NỘI DUNG ĐỀ BÀI Đề bài: Thiết kế hệ điều khiển truyền động cho cấu di chuyển xe cổng trục - Tải trọng hàng: 25tấn - Tải trọng móc cáp: 2.5 tạ - Tải trọng xe: 2.5 - Tốc độ di chuyển định mức: 36m/phút - Tốc độ gió cho phép làm việc: 40km/h - Khẩu độ: 15m - Yêu cầu điều khiển cấp tốc độ làm việc - Loại động truyền động: động không đồng rotor dây quấn, điều khiển thay đổi cấp điện trở phụ hỗ trợ khởi động điều chỉnh tốc độ 1|Page MỤC LỤC NỘI DUNG ĐỀ BÀI Chương I Tính chọn động Công suất kéo tải định mức Công suất bù nâng hạ 3 Công suất bù sức cản gió .3 Công suất gia tốc Chọn công suất động .4 Chọn hộp giảm tốc Chương II Sơ đồ mạch động lực mạch điều khiển Sơ đồ mạch đông lực Sơ đồ mạch điều khiển .6 Chương III Nguyên lí hoạt động .7 Sơ đồ Hoạt động Bảo vệ Chương IV Tính điện trở khởi động Tính toán điện trở khởi động cho động đồng pha roto dây quấn Chương V Tính chọn thiết bị 12 Chương VI Sơ đồ dây 13 2|Page Chương I Tính chọn động Công suất kéo tải định mức P1  F1.V P2  F2 V  Wt f V  27750.0, 05.0, 6.10  9,8(kw) 0,85   Trong đó: -F1 = Wt.f (KN) lực cản bánh xe -Wt: tải trọng đè lên bánh xe - f = 0,05 hệ số ma sát lăn Công suất bù nâng hạ  Trong đó: -F2 lực cản cấu nâng -  làhiệusuấtcủa cấu truyền -F2 lực cản cấu nâng (1,5- Kw) Chọn F2=2 kN P2  2.0,  1, 4( Kw) 0,85 Công suất bù sức cản gió P3  F3 V  Trong dó: F3 = 2,5.A.q lực cản gió q: lực tác dụng đơnvịdiệntích q  chọn Vgió =30 km/h= 8,3m/s  q  V gi2ó 16 8,32  43N / m2 1,6 A: Diện tích tác dụng gió, theo kinh nghiệm ta chọn A  0,5m Với tổng trọng tải 27,75tấn => A  13,9m 2  F3  2,5.13,9.43  1,5( KN ) 1,5.103.0,  P3   1, 06( Kw) 0,85 3|Page Công suất gia tốc Chọn động có n= 1450 vg/ph, J=8kg/ m2 , t a =6s +phần quay: P4  M 4.ndm J ndm 2.ndm 5.145o.2    30(kw) 9550 60.ta 9550 60.6.9550 +phần tịnh tiến: P5  F5 V   Wt.V  27, 75.103.10.0, 62   11(kw) 0,85 Chọn công suất động P1+P2+P3=9,8+1,4+1,06=12,26(kw) P1  P  P5 9,8  30  11   25, 6(kw) f  Pdc= 25,6 (Kw) Ta chọn động Việt- Hung có thông số sau: +công suất: 30kw +hiệusuất:   90,5% +tốc độ 1460 vg/ph +cos φ= 0,85 +điệnápstato  /  : 380/660(V) + điện áp roto: 228V +Dòngđiệnstato  /  : 59/34 (A) +dòng điện roto: 83A Chọn hộp giảm tốc - chọn hộp giảm tốc có đường kính : Dt=0,3m => Tỉ số truyền: i ndm .Dt 1460.3,14.0,3   38, Vdm 36 Ta chọn hộp giảm tốc TSUBAKI 30KW Tỉ số truyền:i= 38 Hiệu suất: 85% Momen đầu tạo trụ max: 30000N.m kiểu nắp: nắp chân đế Xuất xứ: Japan 4|Page Chương II Sơ đồ mạch động lực mạch điều khiển Sơ đồ mạch đông lực CD AT k1 k1 k2 k1 k2 k2 KP R6 G6 R5 G5 R4 G4 R3 G3 R2 R1 KP G2 G1 5|Page Sơ đồ mạch điều khiển AT K0 4' 3' 2' 1' M D K0 RN KP K0 K1 CT1 K2 K2 K1 CT2 RD G1 Rth1 G2 Rth1 Rth2 G3 Rth3 G4 Rth2 Rth4 Rth5 K1 G5 G6 KP K2 RD G2 Rth3 G4 Rth4 G5 Rth5 6|Page Chương III Nguyên lí hoạt động Sơ đồ - AT: aptomat -CC: cầu chì -RN: rơle nhiệt -CT1, CT2: tiếp điểm công tắc hành trình -Rth1, Rth2, Rth3, Rth4, Rth5: rơle thời gian -KP: rơle phanh Hoạt động - tay trang vị trí 0, ko có điện cấp điện cho mạch điều khiển,mạch điều khiển sẵn sàng hoạt động - gạt tay trang sang vị trí 1: +cuộn dây rơle K1 có điện, đóng tiếp điểm K1 bên mạch động lực đồng thời KP có điện tiếp điểm Kp bên mạch động lực đóng lại, +phanh nhả động quay thuận cấp tốc độ 1(đưa tất cấp điện trở vào) -Gạt tay trang sang vị trí 2: +các cuộn dây RD, G1 Rth1 có điện +tiếp điểm RD đóng lại +tiếp điểm G1 bên mạch động lực đóng lại loại bớt điện trở R1 ra, động quay cấp tốc độ -Gạt tay trang sang vị trí +lúc này.sau thời gian tiếp điểm thường mở đóng chậm Rth1 đóng lại +G2 Rth2 có điện, tiếp điểm G2 đóng lại cấp điện cho Rth3 đồng thời bên mạch động lực loại bỏ bớt điện trở R2 +sau thời gian tiếp điểm thường hở đóng chậm Rth3 đóng lại, G3 có điện lại điện trở R3 bên mạch động lực, lúc động quay nhah cấp tốc độ -Gạt tay trang sang vị trí 4: +Lúc tiếp điểm thường hở đóng chậm Rth2 đóng lại, cấp điện cho G4 +Tiếp điểm G4 đóng lại, loại bớt điện chở R4, đồng thời Rth4 có điện +sau thời gian G5 có điện G5 có điện loại bớt điện trở R5, đồng thời Rth5 có điện, sau thời gian G6 có điện G6 có điện động chạy cấp tốc độ -tương tự tay trang vị trí 1’, 2’, 3’, 4’, lúc công tắc tơ K2 có điện động quay ngược lại với cấp tốc độ tương ứng giông quay thuận 7|Page Bảo vệ - Ta có thiết bị bảo vệ là: aptomat, cầu chì rơ le nhiệt 8|Page Chương IV Tính điện trở khởi động Tính toán điện trở khởi động cho động đồng pha roto dây quấn - Thông số động cơ: 𝑃đ𝑚 = 30 (𝑘𝑤); 𝑈đ𝑚 = 660 (𝑉); 𝐼1đ𝑚 =59(A) 𝑅1 = 0,0.14(Ω); 𝑅2 = 0,12(Ω) ; 𝑋1 = 1,87(Ω); 𝑋2 = 2,74(Ω) 𝑆đ𝑚 = 0,025; 𝑛đ𝑚 = 1460 (𝑣𝑔/𝑝ℎ) 𝜂 = 90,5%; 𝑃 = - Phương trình đặc tính gần đúng: - Bước 1: + Tính𝑀đ𝑚 , 𝑀𝑡ℎ : thay số ta được: 𝑀đ𝑚 = 197 (N m) 𝑀𝑡ℎ =741(N.m) + Chọn dải khởi động: 𝑀𝑘đ𝑚𝑖𝑛 = (1,1 − 1,5)𝑀đ𝑚 𝑀𝑘đ𝑚𝑎𝑥 = (0,7 − 0,9)𝑀𝑡ℎ 9|Page n1 TN - Bước 2: Vẽ họ đặc tính khởi động giả định: R1 - Bước 3: + Lập tỷ số: R +R2 Mdm Mkdmin 𝑀𝑘đ𝑚𝑎𝑥 𝜆= = 2,27 𝑀𝑘đ𝑚𝑖𝑛 + Tính điện trở khởi động toàn phần: R3+R2+R1 Mkdmax M Mth thay số: 𝑅𝑡𝑝 = 8,5(Ω) - Bước 4: + Tính giá trị điện trở khởi động: + Tiến hành so sánh với giá trị điện trở Toàn phàn, đến lớn dừng lại, ta có kết quả:𝑅1 = 0,186(Ω) 𝑅2 = 0,4225(Ω) 𝑅3 = 0,96(Ω) 𝑅4 = 2,18(Ω) 𝑅5 = 4,94(Ω) 𝑅6 = 11,2(Ω) - Bước 5: + Tính giá trị cấp điện trở khởi động: 10 | P a g e Thay số ta được: 𝑅𝑝1 = 0,104(Ω) 𝑅2 = 0,3185(Ω) 𝑅3 = 0,6415(Ω) 𝑅4 = 1,54(Ω) 𝑅5 = 3,405(Ω) 𝑅6 = 6,28(Ω) - Bước 6: + Quy đổi điện trở phụ giá trị thực: 𝑅𝑝 𝑅𝑝𝑡 = 𝑘𝑒 𝑘𝑖 ⟹ 𝑅𝑝𝑡1 = 0,09(Ω) ⟹ 𝑅𝑝𝑡2 = 0,27(Ω) ⟹ 𝑅𝑝𝑡3 = 0,54(Ω) ⟹ 𝑅𝑝𝑡4 = 1,3(Ω) ⟹ 𝑅𝑝𝑡5 = 2,9(Ω) ⟹ 𝑅𝑝𝑡6 = 5,3(Ω) -Kết luân: +với vị trí 1(hoặc 1’) tốc độ tải 24 (m/phút) với hệ số trượt s=0,3 +với vị trí (hoặc 2’) tốc độ tải 30(m/phút) với hệ số trượt s=0,16 +với vị trí 3(hoặc 3’) tốc độ tải 33 (m/phút) với hệ số trượt s=0,08 +với vị trí 4(hoặc 4’) tốc độ tải 36(m/phút) với hệ số trượt s=0,025 11 | P a g e Chương V Tính chọn thiết bị - Tính toán đường dây, cáct hiết bị điện Với động có P=30kW, ta có: Idm= 𝑃 𝑈√3  𝑐𝑜𝑠 =  30000 =58,6(A) 380.√3.0,86.0,905 Tính chọn aptomat UdmA≥Udmlv=400V IdmA≥Itảidm chọn IdmA=1,3Idm=76,18(A) - Chọn aptomat cực loại G4CB30100C Clipsal sản xuất có thông số: Điện áp 230/400V, Idm=100A, INdm=6kA - Tính chọn relay nhiệt có:Ilv≥ (1,3÷ 1,5)Idm Chọn Ilv=1,5Idm=1,5.58,6=80A - Lựa chọn relay nhiệt LSMT-95 hang LS có xuất xứ Hàn Quốc có dải hoạt động từ 63-85A - Lựa chọn dây nguồn Ta có: Itảidm=58,6A Lựa chọn cáp đồng lõi PVC (3x7+1x2,3) có Itt=120A, kí hiệu CVV CADIVI chế tạo Giả sử môi trường làm việc 30oC, tra sổ tay có hiệu số hiệu chỉnh nhiệt độ k1=0.94; k2=0,75 Khi bảo vệ aptomat có: K1.k2.Itt ≥ 1,25.𝐼𝑑𝑚𝐴 1,5  0,75.0,94.120≥ 1,25.100 1,5 84,6≥83,3 Vậy lựa chọn dây phù hợp 12 | P a g e Chương VI Sơ đồ dây K2 R6 R5 R4 R3 R2 R1 A B C N K1 AT RN RD G6 G5 G4 G3 G2 G1 KP G1 G2 G3 G4 4 G5 G6 AT 13 | P a g e [...]... số trượt là s=0,3 +với vị trí 2 (hoặc 2’) tốc độ tải là 30(m/phút) với hệ số trượt là s=0,16 +với vị trí 3(hoặc 3’) tốc độ tải là 33 (m/phút) với hệ số trượt là s=0,08 +với vị trí 4(hoặc 4’) tốc độ tải là 36(m/phút) với hệ số trượt là s=0,025 11 | P a g e Chương V Tính chọn thiết bị - Tính toán đường dây, cáct hiết bị điện Với động cơ có P=30kW, ta có: Idm= 𝑃 𝑈√3  𝑐𝑜𝑠 =  30000 =58,6(A) 380.√3.0,86.0,905... 2 1 3 TN 4 - Bước 2: Vẽ họ đặc tính khởi động giả định: R1 5 6 7 0 - Bước 3: + Lập tỷ số: R 1 +R2 Mdm Mkdmin 𝑀𝑘đ𝑚𝑎𝑥 𝜆= = 2,27 𝑀𝑘đ𝑚𝑖𝑛 + Tính điện trở khởi động toàn phần: R3+R2+R1 Mkdmax M Mth thay số: 𝑅𝑡𝑝 = 8,5(Ω) - Bước 4: + Tính giá trị các điện trở khởi động: + Tiến hành so sánh với giá trị điện trở Toàn phàn, đến khi nào lớn hơn thì dừng lại, ta có các kết quả:𝑅1 = 0,186(Ω) 𝑅2 = 0,4225(Ω) 𝑅3 =... trị các cấp điện trở khởi động: 10 | P a g e Thay số ta được: 𝑅𝑝1 = 0,104(Ω) 𝑅2 = 0,3185(Ω) 𝑅3 = 0,6415(Ω) 𝑅4 = 1,54(Ω) 𝑅5 = 3,405(Ω) 𝑅6 = 6,28(Ω) - Bước 6: + Quy đổi các điện trở phụ về giá trị thực: 𝑅𝑝 𝑅𝑝𝑡 = 𝑘𝑒 𝑘𝑖 ⟹ 𝑅𝑝𝑡1 = 0,09(Ω) ⟹ 𝑅𝑝𝑡2 = 0,27(Ω) ⟹ 𝑅𝑝𝑡3 = 0,54(Ω) ⟹ 𝑅𝑝𝑡4 = 1,3(Ω) ⟹ 𝑅𝑝𝑡5 = 2,9(Ω) ⟹ 𝑅𝑝𝑡6 = 5,3(Ω) -Kết luân: +với vị trí 1(hoặc 1’) tốc độ tải là 24 (m/phút) với hệ số trượt là s=0,3 +với... relay nhiệt có:Ilv≥ (1,3÷ 1,5)Idm Chọn Ilv=1,5Idm=1,5.58,6=80A - Lựa chọn relay nhiệt LSMT-95 của hang LS có xuất xứ Hàn Quốc có dải hoạt động từ 63-85A - Lựa chọn dây nguồn Ta có: Itảidm=58,6A Lựa chọn cáp đồng 4 lõi PVC (3x7+1x2,3) có Itt=120A, kí hiệu CVV do CADIVI chế tạo Giả sử môi trường làm việc ở 30oC, tra sổ tay có hiệu số hiệu chỉnh nhiệt độ k1=0.94; k2=0,75 Khi bảo vệ bằng aptomat có: K1.k2.Itt