Đồ án Thiết kế hệ thống cầu trục

Nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa, các ngành công nghiệp đang được chú trọng và phát triển, trong các nhà máy các máy tự động, dây chuyền sản xuất, cơ cấu nâng hạ v.v.. trở nên không thể thiếu, chúng làm cho hiệu của các nhà máy suất tăng cao, chi phí sản xuất thấp, không tốn nhiều nhân lưc. Do vậy đối với các ngành công nghiệp thì tự động hóa là không thể thiếu, tự động hóa càng cao càng làm cho quá trình sản xuất trở lên đơn giản. Vậy nước nào có trình độ tự động hóa cao thì cũng đồng nghĩa với nước đó nền sản xuất tiên tiến và phát triển. Ngoài ra trong cuộc sống tự động hóa đem lại nhiều lợi ích cho mọi người. Cầu thang máy, gara ôtô, robot v.v... đã trở thành một phần của cuộc sống. Như vậy tự động hóa không chỉ mang lại hiệu quả trong công nghiệp mà con trở nên rất quen thuộc với mọi người. Tự động hóa là một ngành khá mới ở nước ta nhưng chính vì những lợi ích của nó mang lại nên việc xây dựng và phát triển nền tự động hóa của nước nhà là không thể thiếu, trong đó quá trình đào tạo ra những cán bộ, kỹ sư giỏi về chuyên ngành tự động hóa là hạt nhân chính. Là một trong những nơi đào tạo ra những kỹ sư, thạc sỹ, cán bộ tự động hóa giỏi, khoa điện bộ môn tự động hóa Đại Học Bách Khoa luôn đem đến cho đất nước kỹ sư tương lai.

Lời nói đầu Nước ta thời kỳ cơng nghiệp hóa đại hóa, ngành cơng nghiệp trọng phát triển, nhà máy máy tự động, dây chuyền sản xuất, cấu nâng hạ v.v trở nên thiếu, chúng làm cho hiệu nhà máy suất tăng cao, chi phí sản xuất thấp, khơng tốn nhiều nhân lưc Do ngành cơng nghiệp tự động hóa khơng thể thiếu, tự động hóa cao làm cho trình sản xuất trở lên đơn giản Vậy nước có trình độ tự động hóa cao đồng nghĩa với nước sản xuất tiên tiến phát triển Ngoài sống tự động hóa đem lại nhiều lợi ích cho người Cầu thang máy, gara ôtô, robot v.v trở thành phần sống Như tự động hóa khơng mang lại hiệu công nghiệp mà trở nên quen thuộc với người Tự động hóa ngành nước ta lợi ích mang lại nên việc xây dựng phát triển tự động hóa nước nhà khơng thể thiếu, q trình đào tạo cán bộ, kỹ sư giỏi chuyên ngành tự động hóa hạt nhân Là nơi đào tạo kỹ sư, thạc sỹ, cán tự động hóa giỏi, khoa điện mơn tự động hóa Đại Học Bách Khoa đem đến cho đất nước kỹ sư tương lai Được may mắn học ngơi trường có nhiều thầy giáo giỏi em bàn luôn cố gắng học hỏi bổi dưỡng kiến thức cho ngành học để mai sau phục vụ đất nước Sau qua trình học tập tu dưỡng trường, trước trường em xin làm đề tài nghiên cứu “Thiết kế hệ truyền động biến tần động không đồng cho xe cầu cầu trục” Dưới giúp đỡ nhiệt tình thầy cô giáo và đặc biệt thầy Nguyễn Mạnh Tiến giúp em hoàn thành đề tài Và em mong thầy cô bảo cho em thiếu sót đề tài để em hồn thiện kiến thức ² CHƯƠNG 1: YÊU CẦU VỀ CÔNG NGHỆ VÀ TRUYỀN ĐỘNG 1.1 Khái niệm cầu trục: Cầu trục điện có kết cấu đa dạng sử dụng rộng rãi tất lĩnh vực khác Trong xí nghiệp luyện kim,trong xí nghiệp cơng nghiệp thường lắp đặt loại cầu trục để vận chuyển nguyên vật liệu thành phẩm bán thành phẩm.Trong xí nghiệp tuyển than ,tuyển quặng bãi chứa than nhà máy nhiệt điện thường lắp đặt cầu trục xếp dỡ (cầu trục vận chuyển) Trên công trường xây dựng dân dụng,công nghiệp…lắp đặt loại cầu trục cần cẩu tháp v.v… Ngoài loại cầu trục lắp cố định sử dụng cần cẩu di động như: cần cẩu tơ, cần cẩu bánh xích, cần cẩu v.v… Nhưng tất loại cần cẩu, cầu trục có chức , nhiệm vụ đặc tính cơng nghệ giống Tuy nhiên phạm vi đồ án xét đến cầu trục Cầu trục loại thiết bị nâng vận chuyển lắp đặt nhà xưởng Nó gồm có ba cấu là: - Cơ cấu nâng hạ tải - Cơ cấu di chuyển xe trục hay xe - Cơ cấu di chuyển xe cầu 1.2 cấu tạo cầu trục Cầu trục gồm có gầm cầu di chuyển đường ray lắp đặt dọc theo chiều dài nhà xưởng, cấu nâng - hạ hàng lắp xe di chuyển dọc theo dầm cầu (theo chiều ngang nhà xưởng) cấu bốc hàng cầu trục dùng móc (đối với cầu trục có cơng suất lớn có hai móc hàng,cơ cấu móc hàng có tải trọng lớn cấu móc hàng phụ có tải trọng bé) dùng gầu ngoạm Trong cầu trục có ba hệ truyền động chính: Di chuyển xe cầu, di chuyển xe cấu nâng hạ Trong hệ truyền động di chuyển xe cầu: Gồm hai dầm khung dàn chế tạo thép có độ cứng không gian đặt cách khoảng tương ứng với khoảng cách bánh xe xe Hai đầu cầu liên kết khí, hai dầm ngang tạo thành khung hình chữ nhật mặt phẳng ngang Các bánh xe cầu trục thiết kế dầm ngang khung hình chữ nhật tạo điều kiện cho cầu trục chạy dọc suốt nhà xưởng Hệ truyền động di chuyển xe con: Trên xe đặt cấu nâng cấu di chuyển xe Tuỳ theo công dụng cầu trục mà xe có hai cấu nâng Xe cịn di chuyển dọc xe cầu tạo điều kiện cho cầu trục di chuyển suốt chiều ngang phân xưởng Cơ cấu nâng hạ: Thường có tang cắt thành rãnh xoắn hai chiều để cuộn cáp nâng hạ Cuối hai đầu dây cáp mắc palăng kép để đảm bảo nâng tải trọng theo phương thẳng đứng Toàn cấu tang, hộp biến tốc động đặt xe Trên xe trục trang bị bốn động truyền động: Hai động di chuyển 16, động nâng hạ hàng 12 động di chuyển xe (xe trục) 10 Phanh hãm điện từ 6,11,14,18 lắp hợp với động truyền động Điều khiển động truyền động khống chế ca bin điều khiển Hộp điện trở dùng để điều chỉnh tốc độ động lắp đặt dầm cầu Bảng bảo vệ để bảo vệ tải, bảo vệ điện áp thấp, bảo vệ điện áp không, lắp đặt ca bin điều khiển Để hạn chế hành trình di chuyển cấu dùng cơng tắc hành trình (cho cấu di chuyển xe cầu ), 17 cho ² Hình 1.1 Cấu tạo trang bị điện cầu trục cấu di chuyển xe con, 13 cho cấu nâng -hạ hàng Cung cấp điện cho cầu trục hệ thống tiếp điểm gồm phận: Bộ cấp điện ba thép góc lắp giá đỡ sứ cách điện lắp đặt dọc theo nhà xưởng phận tiếp điện lắp cầu trục Để cấp điện cho thiết bị điện lắp cấu xe dùng tiếp điện phụ 15 lắp dọc theo chiều dọc dầm cầu Phanh hãm điện từ phận thiếu cấu cầu trục,nó lắp hợp với động truyền động.Điều khiển động truyền động khống chế cabin điều khiển Hộp điện trở dùng để khởi động điều chỉnh tốc độ động cơ, lắp đặt dầm cầu Mạng điện cung cấp cho cầu trục không vượt 500V Mạng điện xoay chiều 220V, 380V, mạng điện chiều 220V, 440V Điện áp chiếu sáng không vượt 220V, điện áp sửa chữa phải nhỏ 36V Không dùng máy biến áp tự ngẫu để cung cấp điện cho mạch chiếu sáng sửa chữa ² Các mạch điện động phải bảo vệ ngắn mạch tải 200% rơle dịng điện cực đại Khơng dùng rơle nhiệt động làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại Trong việc khống chế phải bố trí khâu bảo vệ “0” để động tự khởi động điện áp lưới tự phục hồi Để đảm bảo cho người thiết bị vận hành sơ đồ khống chế phải có cơng tắc hành trình để hạn chế chuyển động cấu chúng lên vị trí giới hạn Gia tốc cầu trục thông số quan trọng Hầu hết cầu trục có hạn chế gia tốc Ở hệ thống nâng hạ cầu trục, gia tốc cho phép thường qui định theo khả chịu đựng phụ tải cấu 1.3 Những đặc điểm hệ truyền động trang bị điện cầu trục: Chế độ làm việc cấu cầu trục xác định từ u cầu q trình cơng nghệ, chức cầu trục dây truyền sản xuất Cấu tạo kết cấu cầu trục đa dạng Cầu trục phân xưởng luyện lò thép Máctanh, phân xưởng nhiệt luyện phải đảm bảo tiêu kỹ thuật chế độ độ cầu trục phân xưởng lắp ráp phải đảm bảo trình mở máy êm, dải điều chỉnh tốc độ xảy nhanh mở máy, hãm đảo chiều Từ đặc điểm đưa yêu cầu hệ truyền động trang bị điện cho cấu cầu trục: - Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển tự động đơn giản - Các phận cấu thành có độ tin cậy cao, đơn giản cấu tạo thay dễ dàng - Trong q trình điều khiển phải có mạch bảo vệ điện áp “không”, tải ngắn mạch - Quá trình mở máy diễn theo luật định sẵn - Sơ đồ điều khiển cho động độc lập, riêng biệt - Có cơng tắc hành trình, hạn chế hành trình trên, lùi cho xe cầu, xe hạn chế hành trình lên xơ cấu nâng hạ - Đảm bảo hạ hàng tốc độ thấp - Tự động cắt nguồn cấp có người làm việc xe cầu 1.4 Tính chọn phần tử hệ truyền động điện trang bị điện cầu trục 1.4.1 Tính chọn cơng xuất động 1.4.1.1 Động truyền động cấu nâng hạ Động truyền động cấu nâng hạ giữ vai trò quan trọng Làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại, nên chọn cơng suất động phải tính đến phụ tải động Tính tốn phụ tải tĩnh Phụ tải tĩnh cấu nâng hạ chủ yếu tải trọng định Để xác định phụ tải tĩnh phải dựa vào sơ đồ dộng học cấu nâng - hạ cụ thể Giả sử có sơ đồ động học hình 1.2 Phụ tải nâng có tải: Mn = (G  G o ) R t , [Nm] ui c Trong đó: G – Trọng lượng tải trọng [N] Go – Trọng lượng lấy tải [N] ² R t – bán kính tang nâng [m] u – số hệ thống ròng rọc η c – hiệu xuất cấu itỉ số truyền 2Rt n i= v Trong đó: v – tốc độ nâng tải [m/s] n – tốc độ quay động cơ, [vịng/s] Trong cơng thức tính hiệu suất η c lấy tải định mức tải trọng định mức Ứng với tải trọng khác định mức cần xác định η c theo tải trọng hình 1-3 Xác định η c dựa vào hệ số mang tải: K= ² Pc Pcdm Hình 1.2 Sơ đồ động học cấu nâng - hạ dùng móc 1-trục vít; 2- Bánh vít; 3- Truyền động bánh 4- Tang nâng: 5- phận móc hàng; 6- móc; 7- Động cơ; A- Điểm cố định cáp Hình 1-3 Quan hệ phụ thuộc  c theo tải trọng Phụ tải tĩnh nâng không tải: M no = Go Rt u.i. c , [Nm] Phụ tải tĩnh hạ: Có thể có hai chế độ hạ tải: Hạ động lực hạ hãm; hạ động lực thực tải trọng nhỏ mơmen tải trọng gây không đủ thắng mômen ma sát cấu máy điện làm việc chế độ động Hạ hãm thực tải trọng lớn mơmen tải gây lớn Máy điện phải làm việc chế độ hãm để giữ tải trọng hạ với tốc độ ổn định (khơng có gia tốc) Tính tốn hệ số tiếp điên tương đố TĐ% Chu kỳ làm việc cấu – nâng hạ bao gồm giai đoạn sau: Hạ không tải, nâng tải, hạ tải nâng không tải (giữa giai đoạn thường có thời gian nghỉ) Khi tính tốn hệ số tiếp điện tương đối ta thường bỏ qua thời gian hãm máy mở máy Thời gian tồn chu trình làm việc cấu nâng hạ tính theo xuất Q tải trọng định mức G đm : 3600Gđm , [s] Q Tlv TĐ% = 100% Tck T ck = Trong đó: T lv - Thời gian làm việc chu kỳ, xác định theo điều kiện làm việc cụ thể cấu Chọn sơ cơng suất động cơ: Chọn theo phụ tải trung bình M tb , theo phụ tải đẳng trị M đt kết hợp hệ số tiếp điện tương đối TĐ% Phụ tải trung bình, phụ tải đẳng trị tính theo công thức sau: n M tb = k M t i i 1 Tck n M đt = M i i t i 1 Tck Trong đó: M i – Trị số mômen ứng với khoảng thời gian t i k = (1,2 -1,3) – Hệ số phụ thuộc vào độ nhấp nhô đồ thị phụ tải, tần số mở máy, hãm máy Điều kiện để chọn công xuất động cơ: M đmĐC ≥ M tb M đmĐC ≥ M đt Kiểm nghiệm công xuất động - kiểm nghiệm phát nóng : + kiểm nghiêm theo cơng xuất tổn thất trung bình + kiểm nghiệm theo dịng điện đẳng trị + kiểm nghiệm theo mơ men đẳng trị - Kiểm nghiệm khả tải mômen: M đc ≥ M c max Kiểm nghiệm khả khởi động; M động ≥ M động hệ thống 1.4.1.2 Tính chọn cơng xuất động cho cấu di chuyển theo phương nằm ngang Phụ tải cấu lực cản chuyển động gây Hình 1.4: Sơ đồ lực cấu di chuyển theo phương nằm ngang Lực gồm hai thành phần chính; Lực ma sát lăn đường F lực ma sát cổ trục bánh xe; F ct : Thành phần F xác định theo biểu thức: F1 = (G0  G ) f , (N) Rb Trong đó: G – Trọng lượng thân cấu, [N] G – Trọng lượng tải trọng ,[N] R b - Bán kính bánh xe , [cm] F - Hệ số ma sát lăn, [ cm] F ct = (G + G) µ Trong µ: Hệ số ma sát trượt Fc = k G  G0 (μR ct + f) , (N) Rb K: Hệ số dự trữ (phụ thuộc cấu làm ổ trục bánh xe) Chọn công xuất động cơ, kiểm nghiệm công xuất động chọn tiến hành theo bước nêu J đ / c đ / c J G.Rb    rct  f    , (Nm) M ph = (1,1 – 1,2) + t ph t i i  Rb  Trong đó: J đc - Mơ men quán tính động truyền động, [kgm²] ω đc : tốc độ quyay bánh xe [rad/s] J - Mơmen qn tính hệ tác dụng lên bánh xe, [kgm²] ω - Tốc độ quay bánh xe, [ rad/s] i - Tỉ số truyền hộp giảm tốc CHƯƠNG 2: CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG VÀ TÍNH CHỌN CÔNG XUẤT ĐỘNG CƠ 2.1 Động điện chiều 2.1.1 khái niệm động điện chiều: Động điện nói chung động điện chiều nói riêng thiết bị điện từ quay, làm việc theo nguyên tắc điện từ đặt vào từ trường dây dẫn cho dòng điện chạy qua dây dẫn từ trường tác dụng lực vào dòng điện (vào dây dẫn) hãm dây chuyển động Động điện biến đổi điện thành 2.1.2 Cấu tạo: Gồm hai phần : - Phần đứng yên (gọi phần tĩnh) - Phần chuyển động (gọi phần quay) 2.1.2.1 Phần tĩnh hay phần stato: hay gọi phần kích từ động cơ, phận sinh từ trường gồm có mạch từ dây kích thích lồng ngồi mạch từ: - Cực từ chính: Là phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ - Cực tù phụ; Được đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều - Gông từ: dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy - Các phận khac bao gồm: Nắp máy; để bảo vệ làm giá đỡ ổ bi máy nhỏ cấu chổi than, đưa dòng điện từ phần quay ngồi 2.1.2.2 Phần quay hay rơto; phần sinh xuất điện động Hình 2.1 - Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ - Dây quấn phần ứng: Là phần phát sinh suất điện động có dịng điện chạy qua - Cổ góp: Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều 2.1.3 Nguyên lý làm việc động điện chiều Từ trường động tạo nhờ cuộn dây có dịng điện chiều chạy qua cuộn dây gọi cuộn cảm (hay cuộn kích từ) quanh cực từ hình vẽ động điện chiều, stator động có đặt cuộn cảm nên stator gọi phần cảm từ trường cuộn cảm tạo tác dụng từ lực vào dây dẫn rotor đặt rãnh rotor có dịng điện chạy qua cuộn dây gọi cuộn ứng nên gọi phần ứng động - Trong hình vẽ dây dẫn cuộn ứng nủa rotor có dịng điện hướng vào, cịn dây dẫn nủa rotor có dịng điện hướng khỏi hình vẽ Từ lực F tác dụng vào dây dẫn rotor có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái tạo mômen làm quay rotor ngược chiều kim đồng hồ Động có cực từ hay đơi cực ( cặp cực, P = 1) - Trong thời gian động làm việc, cuộn cảm tạo từ trường d dọc trục cực từ phân bố đối xứng với cực từ Mặt phẳng OO có đặt chổi than, vừa mặt phẳng chung tính vật lý Đồng thời dòng điện cuộn ứng tạo từ trường riêng n hướng ngang trục cực từ Từ trường tổng cộng động tính chất đối xứng dọc trục hình mặt phẳng trung tính vật lý quay góc  (ngược chiều quay rotor) so với mặt phẳng trung tính hình học - Khi mà dịng điện trung tính mạnh n mạnh góc quay lớn ta nói phản ứng phần ứng mạnh - Phản ứng nguyên nhân gây tia lửa điện chổi than cổ góp góp cổ góp Chúng ta hạn chế ảnh hưởng nhờ xoay chổi than theo vị trí mặt phẳng trung tính vật lý Thông thường động điện chiều nay, người ta thương cực từ phụ - Cực từ phụ đặt cực từ cuộn dây cực từ phụ tạo từ trường ngang trục so với từ trường ngược chiều với từ trường n cuộn ứng để khử từ trường C Nhờ phản ứng phần ứng bị hạn chế trình chuyển mạch động tốt - Bởi từ trường n gây phản ứng phần ứng tỉ lệ với dòng điện phần ứng I nên cuộn dây cực từ phụ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng Do dịng điện phần ứng tăng lên cuộn dây cực từ phụ sinh từ trường ngược mạnh để khử từ trường n - Ngoài biện pháp tăng khe hở khơng khí Stator rotor áp dụng Cách dẫn đến tăng kích thước động phải tăng cường thêm cuộn kích từ khe hở khơng khí lớn làm yếu từ trường - Cịn loại động điện chiều có cơng suất trung bình lớn biện pháp thêm cuộn dây bù đặt rãnh cực từ nhằm tạo từ thơng b ngược chiều với n làm từ thơng khe hở khơng khí khơng bị méo cuộn bù mắc nối tiếp với cuộn ứng - Trên nguyên lý làm việc chung động điên nói chung động điện chiều nói riêng chúng hoạt động điên nói chung động điên chiều nói riêng chúng hoạt động dựa theo nguyên lý Và với phương pháp để hạn chế nhược điểm động điên chiều với phương pháp nêu 2.1.4 Ưu, nhược điểm động điện chiều: Ưu điểm: Động điện chiều dùng làm động điện hay máy phát điện điều kiệm làm việc khác Song ưu điểm lớn điều chỉnh tốc độ khả tải, khả mở máy lớn Nhược điểm: giá thành đắt, chế tạo bảo quản phức tạp, tổn thất điện lớn 2.2 Động không đồng pha roto dây quấn điều chỉnh R f 2.2.1 Cấu tạo động không đồng Động khơng đồng gồm phần chính: phần tĩnh phần quay 1 - quạt làm mát 2- Hộp đấu dây 3- quạt làm mát - Stato 5- Chân đế lắp cố định - Rôto 2.2.1.1 Phần tĩnh: Hệ số cosφ định mức động Hệ số công Thông số FU xuất định mức (cosφ) ghi nhãn Nếu cài đặt 0, giá trị tự động tính tốn Nếu P0100 = 1,2 P0309 khơng có ý nghĩa, không cần nhập Hiệu suất định mức động Thông số FU Hiệu suất định mức động theo[%] ghi nhãn Cài đặt 0, giá trị tính bên Nếu P0100 = P0309 khơng có ý nghĩa, khơng cần nhập Tần số định mức động 50.00Hz Tần số định mức động tính theo [Hz] Số đơi cực tự động tính tốn lại thơng số thay đổi Tốc độ định mức động Thông số FU Tốc độ định mức động tính theo [v/ph] ghi nhãn Cài đặt 0, giá trị tính bên Chú ý: cần phải nhập thông số trường hợp điều khiển vecto mach kín, điều khiển v/f với FCC để bù độ trượt Dịng từ hóa động 0.0 (Dòng nhập theo % P0305) Dịng điện từ hóa động tính theo % P0305 (dòng điện định mức động cơ) Với P0320 = 0, dịng từ hóa động tính tốn sử dụng P0340 = sử dụng P3900 = 1-3 ( kết thúc trình cài đặt nhanh) hiển thị thông số r0331 Chế độ làm mát động ( chọn hệ thống làm mát động cơ0 Làm mát tự nhiên:sử dụng trục gá quạt gắn với động Làm mát cưỡng bức: Sử dụng quạt làm mát cấp nguồn riêng Làm mát tự nhiên quạt bên Làm mát cưỡng quạt bên Hệ số tải động 150% (Hệ số tải động tính theo [%] tương ứng với P0305) Hệ số xác định giới hạn dòng điện vào lớn % dòng điện định mức động (P0305) Chọn nguồn lệnh (nhập nguồn lệnh) Cài đặt mặc định BOP (bàn phím) Đầu nối US đường chuyền BOP US đường chuyền COM (các đầu nối 29 30) CB đường truyền COM (CB = môđun truyền thông) Lựa chọn điểm đặt tần số * (nhập vào nguồn điểm đặt tần số) Điểm đăt Mop Điểm đặt tương tự Tần số cố định USS đường truyền BOP USS đường truyền COM ( đầu dây điều khiển 29 30) CB đường truyền COM (CB mô đun truyền thông) 10 Không có điểm đặt + Điểm đặt MOP 11 Điểm đặt MOP + Điểm đặt MOP 12 Điểm đặt tương tự + Điểm đặt MOP  76 CB đường truyền COM + Điểm đặt tương tự 77 Điểm đặt tương tự + Điểm đặt tương tự Tần số nhỏ 0.00Hz (nhập tần số nhỏ cho động cơ, đơn vị Hz) Đặt tần số động nhỏ động chạy khơng tính đến tần số điểm đặt giá trị có tác dụng cho quay thuận quay ngược Tần số lớn (nhập tần số lớn động 50.00Hz cơ, đơn vị Hz) Đặt tần số động lớn động chạy mà khơng tính đến tần số điểm đặt giá trị cài đặt có tác dụng cho quay thuận quay ngược Thời gian tăng tốc (nhập thời gian tăng tốc, 10.00 s đơn vị s) Thời gian tăng tốc thời gian để động tăng tốc từ điểm dừng đến điểm có tần số lớn (P1082) khơng dùng cách tăng tốc có dạng đường cong Nếu thời gian tăng tốc cài đặt nhỏ, điều làm xuất cảnh báo A0510 ,S0502 làm cho Bộ biến tần hệ truyền động bị dừng với lỗi F001(quá dòng) F002 (quá áp) Thời gian giảm tốc (nhập thời gian giảm tốc, đơn vị s) 10.00 s Thời gian giảm tốc thời gian để động giảm tốc từ điểm có tần số lớn P1082 đến điểm dừng khơng dùng cách giảm tốc có dạng đường cong.Nếu thời gian tăng tốc cài đặt nhỏ, điều xuất cảnh báo A0501(giá trị giới hạn dòng),A0502(giá trị áp) làm biến tần hệ truyền động bị dừng với lỗi F001(quá dòng) hoăc F0002 (quá áp) OF3 Thời gian giảm tốc 5.00 s (nhập thời gian giảm tốc dừng nhanh băng s).Ví dụ nhập thời gian để động giảm từ tần số lớn P1082 xuống trạng thái dừng hẳn để thực lệnh OF3 (dừng nhanh) Nếu đặt thông số thời gian giảm tốc thấp xuất đèn báo A0510 (giá trị dòng điện giới hạn), A 0502(giá trị điện áp vượt giá trị cho phép) không hoạt động bị lỗi F001 (quá dòng) F002 (quá áp) Mode điều khiển (nhập mode điều khiển theo yêu cầu) V/f kiểu tuyến tính V/f FCC V/f kiểu đường parabol V/f kiểu lập trình V/f cho ứng dụng kiểu máy dệt V/f kiểu FCC cho ứng dụng kiểu máy dệt 19 V/f chế độ điều khiển qua điểm đặt hiệu điện độc lập 20 Chế độ điều khiển vector không sensor 21 Chế độ điều khiển vector có sensor 22 Điều khiển momen xoắn vector không sensor 23 Điều khiển momen xoắn vector có sensor khiển vector vịng kín (P1300 = 20 21) Sauk chọn xong chế độ tới ưu hóa (P1960 = 1) đèn báo A0542 khơng hiển thị Kết thúc q trình cài đặt nhanh thơng số (bất đầu q trình tính tốn động cơ) Không chế độ cài đặt nhanh thông số (không có q trình tính tốn mơ tơ) q trình tính tốn thơng số động đặt lại tất thông số khác theo chế độ nhà máy, thơng số khơng có q trình cài đặt nhanh (gán “QC”= 0) Quá trình tính tốn thơng số mơ tơ Khơng cài đặt lại thông số khác Chú ý Với P39= 1,2,3  P0340 tự đặt tới liệu phù hợp tính tốn Kết thúc cài đặt nhanh Nếu muốn thực thêm chức khác biến tần, sử dụng phần “cài đặt ứng dụng” Chọn điểm đặt momen xoắn (nhập nguồn cho điểm đặt momen xoắn) Khơng có điểm đặt Điểm đặt kiểu tương tự USS đường truyền BOP USS đường truyền COM (Các đầu điều khiển 29 30) CB đường truyền COM( CB: modun truyền thông) Điểm đặt kiểu tương tự Chọn liệu cho động Không hoạt động Tối ưu hóa thiết bị điều khiển tốc độ Hãm Để tối ưu hóa thiết bị điều khiển tốc độ, phải bật chế độ điều 5.2.3 Cài đặt ứng dụng Cài đặt ứng dụng để điều chỉnh tối ưu hóa kết hợp biến tần động cho ứng dụng cụ thể - Chọn nguồn lệnh: 5.2.4 Bảo vệ nhiệt động Ngoài việc bảo vệ nhiệt động cơ, nhiệt độ động cơ, nhiệt độ động tính tốn q trình hiệu chỉnh liệu sơ đồ mạch tương đương động Đặc biệt động mang tải lớn nhiệt cao, hiệu chỉnh cớ ảnh hưởng đáng kể lên độ ổn định điều khiển vịng kín Đối với MM440 , nhiệt độ động tính tốn ước lượng nhờ dụng mo hình nhiệt động Nếu biến tần ln ln cáp điện áp ngồi 24 V, nhiệt độ động theo dõi hiệu chỉnh nhờ số thời gian nhiệt độ động cơ, điện áp lưới tắt Đối với phương pháp điều khiển vịng kín trường hợp động tải lớn nhiệt cao nguồn điện lưới phải thường xuyên đóng/ngắt, thì: - cần dùng sensor KTY84 - cần nối nguồn điện áp 24V 5.2.5 Điều khiển V/f Khảo sát đặc tính bù tăng khởi động: với f = 2Hz, f = 5Hz, f = 10Hz Ta áp dụng công thức: U n = U đm f f đm n P 1324 = f = 10Hz  P 1325 = U = 47,8 (V) U = I R = 46 0,18 = 10 (V) Ta có phương trình U = U + U3  U0 47,8  10 f hay U = 10 + f = 10 + 3,78f f3 10 P 1322 = f = 5Hz  P 1323 = U = 28,9(V) P 1320 = f = 2Hz  P 1321 = U = 17,6(V) 5.3 Cài đặt tham số Tham số cài đặt biến tần 22 kW 2AD32-2DA1 Thông số động P0300 = (Động không đồng bộ) P0304 = 220 V (điện áp định mức động cơ) P0305 = 46 A (Dòng điện định mức động cơ) P0307 = 22 kW (công suất định mức động cơ) P0308 = 0.86 Cosphi P0310 = 50 Tần số định mức động P0311 = 940 Tốc độ định mức đông Thông số khác P0003 = mức truy cập người dùng (chuyên gia) P0210 = 280 P0700 = P0701 = P0703 = 33 P0706 = 15 P0731 = 52.3 P0732 = 52.2 P1000 = 23 P1006 = 50 Hz P1080 = 5,3 Hz P1082 = 50Hz P1120 = 20 s P1121 = 25s P1210 = P1300 = điện áp nguồn cấp cho biến tần chọn nguồn lệnh (đầu nối) lệnh chạy biến tần cấm cộng tần số tần số cố định rơ le bảo vệ lỗi báo biên tần hoạt động chọn nguồn đặt tần số (analog+ tần số cố định) (tần số cố định) (tần số min) (tần số max) thời gian tăng tốc thời gian giảm tốc tự khởi động (khởi động lại sau cố nguồn) chọn loại tải CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 6.1 Khái quát chung hệ truyền động ứng dụng biến tần MM440 - Động không đồng roto lồng sóc Việc sử dụng biến tần vào việc điều chỉnh tốc độ động đơn giản, ta việc nối nguồn với động sơ đồ sau thiết bị ta sẵn sàng hoạt động: Hình 6.1 Sơ đồ nối nguồn với động Núm cài đặt tần số hai công tắc ON/OFF đặt mặt trước biến tần Vì ta sử dụng biến tần MM440 để điều khiển động gần giống bảng điều khiển hoạt động thông thường Ta tự điều chỉnh dễ dàng cách sử dụng “ chức tự động điều chỉnh gia tốc giảm tốc theo thời gian” để tự động điều chỉnh thời gian gia tốc giảm tốc Và trường hợp mà ta quên thơng số ta cài đặt biến tần MM440 có chức giúp hiển thị thơng số mà ta đặt hình Ngồi biến tần MM440 trang bị điều khiển phát điện tự động chức khởi động lại Vì khơng bị ngắt điện đột ngột Bộ biến tần MM440 thiết kế để hạn chế sóng hài bậc cao ( sóng hài bậc cao làm cho đặc tính xấu gây ảnh hưởng đến trình làm việc động cơ) làm cho động không đồng rôto lồng sóc làm việc êm Bộ biến tần MM440 sử dụng phương pháp điều khiển PMW cho phép tạo tải dạng dòng điện tuỳ ý, kể dạng hình sin Khi sử dụng biến tần kết hợp với việc điều khiển động không đồng phát tiêng ồn nhỏ Từ phân tích ta thấy việc sử dụng biến tần với động không đồng rôto lồng sóc có ưu nhược điểm sau đây: Ưu điểm: - Đơn giản hoá việc lắp đặt điều khiển - Làm việc xác - Tiết kiệm thời gian công sức - Không gây ồn - Mở rộng phạm vi điều khiển động - Ứng dụng cho thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động lúc… Nhược điểm: - Thường gây tượng áp nguy hiểm cực động cơ, đặc biệt động đặt xa biến tần - Quá áp gây biến tần nguyên nhân chủ yếu làm giảm tuổi thọ gây hư hỏng động dây cáp - Giá thành biến tần cao 6.2 Sơ đồ hệ thống truyền động Hình 6.2 Sơ đồ hệ thống truyền động Hình 6.3 Sơ đồ điều khiển mạch lực biến tần 6.3 Thuyết minh sơ đồ: 6.3.1 Bảo vệ: Các thiết bị bảo vệ bao gồm rơle dòng cực đại, rơle điện áp thấp cầu chì 6.3.1.1.Bảo vệ tải RDC: Lợi dụng cố tải thiết bị bảo vệ cho dừng hẳn để động không làm việc Rơle dòng cực đại loại rơle dòng điện, cuộn hút cuộn dòng cuộn hút mắc nối tiếp với dòng điện cần bảo vệ 6.3.1.2 Bảo vệ điện áp “ “ rơle điện áp RDA: Là tượng điện áp lưới bị giảm thấp trị số cho phép phải cắt mối liên hệ nguồn điện động Để tránh tượng động khởi động lại điện áp lưới phục hồi ta dùng bảo vệ cực tiểu (bảo vệ điểm “ 0” ) Cũng giống bảo vệ tải , xảy cố rơle tác động trực tiếp làm cho động bị điện dừng hẳn việc hoạt động 6.3.1.3.Bảo vệ ngắn mạch Dùng cầu chì : xảy tượng ngắn mạch dây chảy bị đứt ngắt điện nguồn động 6.3.2 Thuyết minh sơ đồ nguyên lý 6.3.2.1 Quá trình hoạt động - Thuyết minh sơ đồ mạch điều khiển Đóng cầu dao CD1 cung cấp điện cho biến tần, biến tần sẵn sàng hoạt động Đóng cầu dao CD2 lại cung cấp điện cho mạch điều khiển Quay từ từ vô lăng khống chế động lực từ vị trí sang vị trí khác để tránh tượng dịng điện mơmen tăng cách nhảy vọt giới hạn cho phép Ta quay vô lăng vị trí KCo lúc KB đóng , RDC đóng  Rơle RDA có điện nối tiếp điểm RDA lại Mạch sẵn sàng hoạt động Giả sử ta chọn chế độ chạy thuận cho xe ta làm bước sau: gạt khống chế sang bên KC1 lúc cơng tác hành trình HTC tiếp điểm KN đóng làm cho cơng tắc tơ KT có điện  tiếp điểm biến tần ( mở ) đóng lại gây ngắn mạch F – CC làm cho động chạy thuận ( nguyên nhân động khởi động thuận, chạy thuận) Khi hết hành trình thuận cơng tắc hành trình HCT mở ngắt điện công tắc tơ KT  động dừng chạy thuận Chạy ngược Gạt khống chế sang KC2  KN có điện ( cơng tắc hành trình HCN tiếp điểm KT đóng KT khơng có điện ) làm cho tiếp điểm biến tần đóng lại gây ngắn mạch R – CC làm cho động chạy ngược( nguyên nhân làm cho động khởi động ngược , chạy ngược) Khi hết hành trình ngược cơng tắc hành trình HCN mở ngắt điện công tắc tơ KN  động dừng chạy ngược Trong sơ đồ điều khiển ta sử dụng tín hiệu liên động KT KN mắc chéo sơ đồ điều khiển để làm việc (chạy thuận chạy ngược ) cách chắn ( KT có điện mở tiếp điểm thường đóng làm cho KN khơng thể có điện có lỗi từ khống chế Và tương tự trường hợp KN có điện làm cho KT chắn khơng thể có điện) - Điều khiển biến tần MM440 Sau đóng CD1 lại biến tần cung cấp điện chuẩn bị làm việc Màn hình hiển thị 0.0 sau ta đóng cầu dao CD1 Ấn MON để thị AU1 Bấm UP/DOWN hiển thị ACC Bấm ENT để hiển thị phần cài dặt ( thay đổi chúng UP/DOWN) đạt tần số mong muốn Tiếp ta ấn ETN hiển thị ACC Sau ấn ENT để khơng chuyển đổi việc hiển thị cài đặt tần số Việc cài đặt hoàn tất 6.3.2.2 Điều chỉnh tốc độ Ta điều chỉnh ttốc độ động ba cách sau: 6.3.2.2.1 Chế độ hoạt động sử dụng tín hiệu từ cổng điều khiển: Lệnh chay, dừng contac điều chỉnh tốc độ chiết áp ngồi - Đặt CMOd có giá trị 0, FMOd có giá trị - Ấn nút mở máy M dùng khống chế để lụa chọn chế độ chạy thuận, chạy ngược (nối CC-F cho quay thuận, CC-R cho quay ngược) - Hiệu chỉnh tốc độ chiết áp điều chỉnh tốc độ bên ngồi 6.3.2.2.2 Chế độ hoạt động sử dụng phím ấn chạy, dừng biến tần điều chỉnh tốc độ chiết áp biến tần: - Đặt CMOd có giá trị 1, FMOd có giá trị - Ấn phím RUN / STOP biến tần để chạy/dừng động - Tăng tốc độ chiết áp điều chỉnh tốc độ biến tần 6.3.2.2.3 Chế độ hoạt động sử dụng phím ấn chạy khống chế để chạy, dừng điều chỉnh tốc độ hai phím UP, DOWN biến tần: - Đặt tham số CMOd có giá trị 1, tham số FMOd có giá trị - Ấn phím RUN / STOP biến tần để chạy/dừng động - Tăng giảm tốc độ phím UP, DOWN biến tần 6.3.2.2.4 Đảo chiều: Dùng khống chế ta thay đổi chiều di chuyển động 6.3 Dừng động cơ: Ta ấn nút STOP biến tần để dừng hoạt động biến tần đồng thời dừng hoạt động xe MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Chương 1: Yêu cầu công nghệ truyền động 1.1 Khái niệm cầu trục: 1.2 cấu tạo cầu trục 1.3 Những đặc điểm hệ truyền động trang bị điện cầu trục: 1.4 Tính chọn phần tử hệ truyền động điện trang bị điện cầu trục 1.4.1 Tính chọn cơng xuất động 1.4.1.1 Động truyền động cấu nâng hạ 1.4.1.2 Tính chọn công xuất động cho cấu di chuyển theo phương nằm ngang Chương 2: Chọn phương án truyền động tính chọn cơng xuất động 2.1 Động điện chiều 2.1.1 Khái niệm động điện chiều 2.1.2 Cấu tạo 2.1.2.1 Phần tĩnh 2.1.2.2 Phần quay 2.1.3 Nguyên lý làm việc động điện chiều 2.1.4 Ưu nhược điểm động điện chiều 2.2 Động không đồng pha dây quấn điều chỉnh R f 2.2.1 Cấu tạo động không đồng 2.2.1.1 Phần tĩnh 2.2.1.2 Phần quay 2.2.2 Ảnh hưởng điện trở mạch roto (R +R f ) 2.3 Điều khiển động không đồng dung phương pháp điều khiển tần số 2.3.1 Khái niệm 2.3.2 Nguyên lý làm việc biến tần 2.3.3 Các ưu điểm sử dụng biến tần12 2.4 Tính chọn cơng xuất động Chương 3: Điều chỉnh tần số động không đồng 3.1 Đặc tính động khơng đồng 3.2 Các phương pháp điều khiển tốc độ động không đồng 3.2.1 Tổng quan 3.2.2 Điều chỉnh điện áp Stator 3.2.3 Điều chỉnh xung điện trở roto 3.3 Hệ thống điều chỉnh tần số động 3.3.1 Nguyên lý điều chỉnh tần số 3.3.1.1 Nguyên lý chung 3.3.1.2 Luật điều chỉnh tần số 2 4 4 8 8 8 9 10 10 11 12 12 12 13 15 16 16 16 16 16 16 17 17 3.3.1.3 Luật điều khiển từ thông khe hở không đổi 3.3.2 Cấu trúc biến tần bán dẫn 3.3.2.1 Bộ biến tần với nghịch lưu nguồn áp 3.3.2.2 Bộ biến tần với nghich lưu nguồn áp dạng xung vuông 3.3.2.3 Bộ biến tần nghịch lưu dòng điện chỉnh lưu điều khiển dùng tiristo 3.3.3 Mạch lực mạch nghich lưu độc lập 3.3.3.1 Phương pháp tao xung vuông 3.3.3.2 Phương pháp điều biến độ rộng xung 3.3.3.3 Mạch nghịch lưu ba pha 3.4 Hệ thống điều khiển điện áp – tần số không đổi Chương 4: Tính tốn đặc tính ổn định luật điều khiển 19 21 21 22 22 22 22 24 28 30 U = F 4.1 Đặc tính mơ men động điều chỉnh tần số theo quy luật U1 = f 32 4.2 Chương trinh mô phần mềm Matlap 4.3 Nhận xét: 33 35 Chương 5: lựa chọn biến tần MM440 5.1 Mô tả biến tần MM440 5.1.1 Chức năng: 5.1.2 Các đặc điểm biến tần MM440 5.1.3 Sơ đồ nguyên lý biến tần MM440: 5.2 Vận hành biến tần MM440 5.2.1 Truyền thông 2.2 Cài đặt thông số nhanh 5.2.3 Cài đặt ứng dụng 5.2.4 Bảo vệ nhiệt động 5.2.5 Điều khiển V/f 5.3 Cài đặt tham số 36 36 36 36 38 38 38 43 44 44 45 Chương 6: Thiết kế mạch điều khiển 6.1 Khái quát chung hệ truyền động ứng dụng biến tần MM440 - Động khơng đồng roto lồng sóc 6.2 Sơ đồ hệ thống truyền động 6.3 Thuyết minh sơ đồ: 6.3.1 Bảo vệ: 6.3.1.1.Bảo vệ tải RDC 6.3.1.2 Bảo vệ điện áp “ “ rơle điện áp RDA 6.3.1.3.Bảo vệ ngắn mạch 6.3.2 Thuyết minh sơ đồ nguyên lý 6.3.2.1 Quá trình hoạt động 6.3.2.2 Điều chỉnh tốc độ 6.3.2.2.1 Chế độ hoạt động sử dụng tín hiệu từ cổng điều khiển 6.3.2.2.2 Chế độ hoạt động sử dụng phím ấn chạy, dừng 46 47 48 48 48 48 48 48 48 49 49 biến tần điều chỉnh tốc độ chiết áp biến tần: 6.3.2.2.3 Chế độ hoạt động sử dụng phím ấn chạy khống chế để chạy , dừng điều chỉnh tốc độ hai phím UP, DOWN biến tần 6.3.2.2.4 Đảo chiều 6.3 Dừng động Kết luận 49 49 49 49 Qua thời gian thực đồ án tốt nghiệp, với đề tài “ Dùng biến tần MM440 điều khiển động xe cầu cầu trục” hội tốt để chúng em củng cố, kiểm tra lại kiến thức học trường, đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả giải vấn đề theo yêu cầu đặt Và dịp để chúng em tự khẳng định trước trường, làm quen với thành tựu khoa học kỹ thuật Đây đề tài không mới, có nhiều hệ trước nghiên cứu phát triển, chúng em có thuận lợi việc tìm kiếm tài liệu tham khảo, thời gian có hạn kiến thức cịn hạn chế nên đồ án nhiều sai sót, mong nhận bảo, góp ý thầy cô bạn Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy bạn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án này, toàn thể thầy giáo dìu dắt chúng em suốt q trình học tập trường Em xin chân thàn cảm ơn thầy cô bạn Hà nội, ngày tháng năm 2009 Sinh viên thực đồ án: Nguyễn Đình Khánh ... cơng nghệ, chức cầu trục dây truyền sản xuất Cấu tạo kết cấu cầu trục đa dạng Cầu trục phân xưởng luyện lò thép Máctanh, phân xưởng nhiệt luyện phải đảm bảo tiêu kỹ thuật chế độ độ cầu trục phân... liên kết khí, hai dầm ngang tạo thành khung hình chữ nhật mặt phẳng ngang Các bánh xe cầu trục thiết kế dầm ngang khung hình chữ nhật tạo điều kiện cho cầu trục chạy dọc suốt nhà xưởng Hệ truyền... hệ thống nâng hạ cầu trục, gia tốc cho phép thường qui định theo khả chịu đựng phụ tải cấu 1.3 Những đặc điểm hệ truyền động trang bị điện cầu trục: Chế độ làm việc cấu cầu trục xác định từ u cầu