thiết kế cẩu giàn trong nhà máy

MỤC LỤC PHẦN 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẨU GIÀN PHẦN 2:TÍNH TOÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG o Tính toán công suất động cơ nâng hạ o Yêu cầu khi chọn động cơ nâng hạ o Chọn động cơ nâng

2012

[Type the company name]

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ NHÓM

51—GVHD:TS.LÊ QUANG ĐỨC

THIẾT KẾ CẨU GIÀN TRONG NHÀ MÁY

NHÓM 51:

GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC SVTH:

1.PHẠM VĂN PHÚ-DT09 2.LÊ TRUNG HIẾU-DT08 3.LÊ MINH SƠN –DT09

MỤC LỤC

PHẦN 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẨU GIÀN

PHẦN 2:TÍNH TOÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG

o Tính toán công suất động cơ nâng hạ

o Yêu cầu khi chọn động cơ nâng hạ

o Chọn động cơ nâng hạ có gắn kèm hộp số và phanh cơ khí dựa vào yêu cầu và thông số tính toán

o Tính toán công suất động cơ nâng hạ

o Yêu cầu khi chọn động cơ chạy ngang

o Chọn động cơ chạy ngang có gắn kèm hộp số và phanh cơ khí dựa vào thông số tính toán

PHẦN 3: CHỌN BIẾN TẦN

o Yêu cầu chọn biến tần

o Chọn biến tần dựa vào yêu cầu

o Thông số của biến tần

o Yêu cầu chọn phụ kiện của biến tần

o Chọn các thiết bị bảo vệ cho biến tần dựa vào catalog hướng dẫn

o Yêu cầu chọn biến tần

o Chọn biến tần dựa vào yêu cầu

o Thông số của biến tần

o Yêu cầu chọn phụ kiện của biến tần

o Chọn các thiết bị bảo vệ cho biến tần dựa vào catalog hướng dẫn

PHẦN 4:THIẾT KẾ VÀ ĐẤU NỐI MẠCH ĐỘNG LỰC

o yêu cầu thiết kế và đấu nối mạch động lực

o bản vẽ sơ đồ đấu nối cụ thể

PHẦN 5:THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

o yêu cầu thiết kế mạch điều khiển

o bản vẽ sơ đồ mạch điều khiển

o thuyết minh mạch điều khiển

PHẦN 6:CÀI ĐẶT CHO BIẾN TẦN

PHẦN 7:BẢN VẼ AUTOCAD

o bản vẽ mạch động lực

o bản vẽ mạch điều khiển

o bản vẽ tủ điện

PHẦN 1:GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẨU GIÀN

NỘI DUNG ĐỀ TÀI:

ngang, tải M =0.7 tấn, vận tốc 0.4 m/s cho động cơ nâng hạ, 0.5 m/s cho động cơ điều khiển chuyển động ngang Chọn động cơ kéo, hộp số, AC

drive

hai đấu, kết hợp điều khiển quá trình thắng cơ khi khi nâng và hạ

HƯỚNG GIẢI QUYẾT:

siemens, phụ kiện biến tần,điện trở hãm,bộ lọc,các thiết bị bảo vệ như CB,cầu chì…

MÔ HÌNH HỆ THỐNG CẨU GIÀN

bị từ vị trí này sang vị trí khác như trong các phân xưởng, các cụm cảng biển, các nhà máy Cầu trục 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

chuyển xe con, cơ cấu di chuyển xe cầu

NHỮNG ĐẶC ĐIỂM VÀ YÊU CẦU CỦA CẨU GIÀN

hoặc để ngoài trời, do vậy môi trường làm việc của cầu giàn là rất nặng

nề, đặc biệt vào mùa đông nhiệt độ môi trường giảm làm cho mômen ma sát trong các ổ đỡ tăng lên do đó làm tăng mômen cản tĩnh

độ làm việc của cầu 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

với hệ truyền động cầu giàn là:

- Cấu trúc hệ truyền động phải đơn giản

- Các phần tử cấu thành có độ tin cậy cao, đơn giản, dễ thay thế

- Cần có mạch bảo vệ quá tải và ngắn mạch

- Cần hạn chế hành trình của xe cầu, xe con, hành trình lên của cơ cấu nâng hạ

- Đảm bảo hạ hàng ở tốc độ thấp

Đặc điểm của chế độ này là thời gian làm việc (có tải) không đủ cho nhiệt độ động

cơ tăng đến giá trị ổn định, và thời gian nghi cũng không đủ để cho nhiệt độ động

động cơ ở chế độ này được diểu diễn hình Đặc trưng cho đồ thị phụ tải ngắn hạn

TĐ%:

TĐ = tlv/tck, TĐ% = (tlv/tck)%

Trong đó : tlv là thời gian làm việc (có tải); tck = tlv + tn thời gian của chu kỳ, tn thời gian nghỉ

 Đặc tính làm việc của biến tần điều khiển động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lập lại

Trên đồ thị ta thấy khi 𝜔 = 0,Mc lớn hơn từ 2 đến 2.5 lần,Mc ứng với tốc độ định mức

 Tải momen không đổi cần momen khởi động lớn lúc ban đầu

 Dòng khởi động đạt tới 150% định mức trong vòng 1 phút

 Yêu cầu biến tần điều khiển vector

PHẦN 2: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN

ĐỘNG

CHỌN ĐỘNG CƠ CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ

 Các điều kiện chọn động cơ:

- Độ chịu nhiệt của các lớp cách điện cao (F và H)

- Mômen quán tính bé để giảm thiểu tổn hao năng lượng trong chế độ quá độ

- Từ thông lớn để nâng cao khả năng quá tải của động cơ

- Có khả năng chụi quá tải cao (M

đm= 2,15 ÷ 5 đối với đông cơ không đồng bộ và 2,3 ÷ 3,5 đối với động cơ điện một chiều)

- Hệ số tiếp điện tương đối TĐ% là 15%, 25%, 40% và 60%

 Yêu cầu chọn động cơ : dựa vào số liệu tính toán được ta chọn động cơ với yêu cầu sau: (file tính toán kèm theo)

 Chọn động cơ có gắn liền hộp số và phanh hãm

 Dựa vào yêu cầu ta chọn được động cơ của hãng Siemens mã hiệu

Thông số về kích thước của động cơ

Thông số về phanh của động cơ (catalog động cơ trang 8/43)

CHỌN ĐỘNG CƠ CHO CƠ CẤU CHUYỂN ĐỘNG NGANG

 Các điều kiện chọn động cơ:

- Độ chịu nhiệt của các lớp cách điện cao (F và H)

- Mômen quán tính bé để giảm thiểu tổn hao năng lượng trong chế độ quá độ

- Từ thông lớn để nâng cao khả năng quá tải của động cơ

- Có khả năng chụi quá tải cao (M

đm= 2,15 ÷ 5 đối với đông cơ không đồng bộ và 2,3 ÷ 3,5 đối với động cơ điện một chiều)

- Hệ số tiếp điện tương đối TĐ% là 15%, 25%, 40% và 60%

 Yêu cầu:dựa vào số liệu tính toán chọn động cơ ta chọn động cơ theo yêu

cầu sau:

Dựa vào yêu cầu ta chọn được động cơ của hãng Siemens có mã hiệu

Z.28-LA71ZMP4

 Động cơ có công suất 0.55 kw

Thông số về kích thước của động cơ

Thông số về phanh của động cơ (catalog động cơ trang 8/43)

PHẦN 3:CHỌN BIẾN TẦN

CHỌN BIẾN TẦN CHO ĐỘNG CƠ NẦNG HẠ

Yêu cầu: dựa vào động cơ đã chọn ta chọn biến tần phù hợp với yêu cầu sau:

 Biến tần có công suất 7.5kw

Dựa vào yêu cầu ta chọn được biến tần của hãng Siemens

Ta chọn được biến tần MM 440 mã hiệu 6SE6440-2UD27-5CA1

Catalog biến tần (catalog biến tần mm440 trang 4/9)

Yêu cầu để chọn phụ kiện cho biến tần 6SE6440-2UD27-5CA1

Ta chọn điện trở hãm ,bộ lọc LC,cuộn kháng theo catalog giới thiệu

của biến tần

(catalog biến tần mm440 trang 4/17)

Điện trở hãm (brake resistor)

 Vì biến tần điều khiển động cơ của cẩu,với các tải có quán tính

lớn ,vì vậy ta dùng điện trở hãm để dừng hãm động cơ nhanh khi

động cơ đang chạy ở tốc độ cao

Điện trở hãm được chon theo thông số biến tần có mã sản phẩm là

6SE6400-4BD16-5CA0 có giá trị 56 Ω

LC FILTER (BỘ LỌC SÓNG HÀI)

 Nguồn gốc sinh ra sóng hài là do các tải phi tuyến, các tải này bao gồm các thiết bị điện tử (như các bộ chỉnh lưu, nghịch lưu, ) và các thiết bị điện từ(như mạch từ của động cơ, máy biến áp bị méo phi tuyến) Tác hại của sóng hàicũng rất nhiều như nó gây phát nóng cho động

cơ, máy biến áp và làm giảm tuổi thọ của thiết bị dùng điện….Từ đó đưa ra các giải pháp để hạn chế chúng như dùng các bộ lọc (bao gồm bộ loc rẽ nhánh, bộ lọc nối tiếp để bẫy sóng hài, bộ l ọ c

t h ô n g t h ấ p L C ) v à m ộ t s ố t h i ế t b ị k h á c c ó t á c d ụ n g

t ư ơ n g t ự ( s ử d ụ n g phương pháp đa xung, máy biến áp nối zigzag )

 Ở đây theo hướng dẫn khi chọn bộ lọc sóng hài ta chọn được bộ lọc LC

FILTER có mã hiệu:6SE6400-3TD03-2CD0

(Catalog biến tần mm440 trang 4/14)

Output choke ( CUỘN CẢM KHÁNG)

 Giúp ổn định dòng ra

 Giảm nhiễu cho dòng

 Hạn chế dòng khởi động,dòng ngắn mạch

Line commutating choke

 Làm ổn định điện áp từ lưới điện vào biến tần

 Giảm ảnh hưởng của nhiễu do biến tần sinh ra

 Lọc sóng hài bậc cao do biến tần sinh ra và khử xung điện áp cao

(Catalog biến tần mm440 trang 4/16)

Chọn các thiết bị bảo vệ cho biến tần theo catalog hướng dẫn (catalog biến tần

mm440 trang 4/18)

chọn CB(circuit-breaker) mã hiệu: 3RV1031-4FA10

 Bảo vệ biến tần,đóng ngắt nhanh khi có sự cố ngắn mạch,quá tải

và sụt áp mạch điện

Chọn Cầu chì (fuses) mã hiệu: 3NA3812

 Cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch nhanh cho hệ thống

Contactor dùng để đóng cắt mạch cho hệ thống

Để chọn được contactor cho biến tần ta chọn contactor có dòng điện bằng dòng vào định mức của biến tần là 22A

Ta chọn được contactor của hãng Siemens mã hi ệu 3TF43 22-0XN2

Chọn cáp điện cho cơ cấu nâng hạ

Dựa vào yêu catalog hướng dẫn chọn cáp,ta chọn loại cáp có tiết diện dây trong

khoảng từ 4 đến 10mm

Ta chọn được cáp điện cadivi 3 lõi như trong catalog dưới đây

Thông số lắp đặt :

- Nhiệt độ không khí 300C

Nhiệt độ ruột dẫn tối đa khi cáp tải dòng điện định mức 700C

Dòng điện định mức và độ sụt áp của cáp ruột đồng CVV , cách điện PVC, vỏ

PVC không giáp bảo vệ, lắp trên không

CHỌN BIẾN TẦN CHO ĐỘNG CƠ CHẠY NGANG

 yêu cầu: dựa vào thông số động cơ ta chọn biến tần với yêu cầu sau:

6SE6440-2UD17-5AA1

Catalog biến tần (catalog biến tần mm440 trang 4/9)

Chọn các thiết bị bảo vệ cho biến tần theo yêu cầu sau

Line commutating choke

 Làm ổn định điện áp từ lưới điện vào biến tần

 Giảm ảnh hưởng của nhiễu do biến tần sinh ra

 Lọc sóng hài bậc cao do biến tần sinh ra và khử xung điện áp cao

Ta chọn được bộ line commutating choke dựa vào catalog giới thiêu của biến tần

(Catalog biến tần mm440 trang 4/16)

Chọn điện trở hãm ,bộ lọc LC và cuộn kháng theo catalog hướng dẫn của biến tần

(catalog biến tần mm440 trang 4/17)

Điện trở hãm (Brake resistor)

 Vì biến tần điều khiển động cơ của cẩu,với các tải có quán tính lớn ,vì vậy ta dùng điện trở hãm để dừng hãm động cơ nhanh khi động cơ đang chạy ở tốc độ cao

Điện trở hãm được chon theo thông số biến tần có mã sản phẩm là 4BD11-0AA0 ,có giá trị 390 ohm

Chọn các thiết bị bảo vệ cho biến tần theo catalog hướng dẫn chọn của biến

tần

(catalog biến tần mm440 trang 4/18)

Chọn CB SIEMENS có mã hiệu 3RV1021-1FA10

Chọn cầu chì Siemens mã hiệu 3NA3803

Chọn cotactor cho biến tần

ta chọn contactor bảo vệ biến tần dựa trên dòng vào định mức của biến tần 3.7A

ta chọn được contactor 3RT1015-1AP01

Chọn cáp điện cho biến tần cơ cấu chạy ngang

ta chọn cáp điện theo hướng dân của catalog với tiết diện cáp trong khoảng từ 1

đến 2.5mm

ta chọn được cáp cadivi 3 lõi theo catalog dưới đây

Thông số lắp đặt :

- Nhiệt độ không khí 300C

Nhiệt độ ruột dẫn tối đa khi cáp tải dòng điện định mức 700C

Dòng điện định mức và độ sụt áp của cáp ruột đồng CVV , cách điện PVC, vỏ

PVC không giáp bảo vệ, lắp trên không

Chọn công tắc hành trình

ta chọn công tắc hành trình của Siemens

(catalog công tắc hành trình trang 8)

Chọn thiết bị khống chế chiều cao nâng hạ

CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Chọn MCB 1 pha

I Chọn MCB 1 pha ta chon loai 5SX21067CC

Hình ảnh:

Bảo vệ, đóng cắt mạch điều khiển : có dòng định mức là 6A, điện áp 220V Dùng để bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển

Chọn cầu chì 1 pha

- Chọn cầu chì: 5SB 231 có dòng điện định mức là 6A điện áp 220V

Hình ảnh:

Thông số kĩ thuật

Chọn relay

Chọn relay MCRA031AT có điện áp định mức 220v,dòng điện định mức 6A

(Catalog relay trang 1)

Chọn nút nhấn và đèn báo:

Nút nhấn

Hãng sản xuất: IDEC

Giá: 10.02 $

Hình ảnh:

Catalogue:

Đèn báo

Chọn tủ điện của hãng ABB

PHẦN 4:THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC

Mạch động lưc được thiết kế và đấu nối theo yêu cầu sau

Sơ đồ hoạt động của phanh

Sơ đồ đấu nối biến tần

THUYẾT MINH MẠCH ĐỘNG LỰC

Mạch động lực được cấp nguồn từ điện áp lưới,qua cầu chì 3 pha và cb bảo vệ.sau

đó được đấu nối vào line choke ,rồi đến bộ lọc LC ,đến biến tần.biến tần có 2 đầu

ra số.1 đầu ra số điều khiển chế độ báo lỗi.1 đầu ra số điều khiên phanh hãm cơ

khí

 khi xảy ra sự cố ,ngắn mạch,quá tải ở mạch động lực,các cb bảo vệ sẽ tác động ,làm ngắt nguồn ra khỏi biến tần.ngoài ra còn có các thiết bị bảo vệ khác như cầu chì,contactor.các thiết bị bảo vệ này sẽ tác động khi xảy ra sự

cố

PHẦN 5:THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Nguyên lí hoạt động của mạch điều khiển

Mạch được cấp nguồn 220vAC

 Khi ta bấm nút start mạch điện cấp nguồn cho các relay KM1,KM2,K0 tiếp điểm K0 bên mạch điều khiển đóng lại duy trì nguồn cho mạch,các

contactor này có điện làm tác động đến các tiếp điểm của nó bên mạch động lực đóng lại,cấp nguồn cho hệ thống sẵn sang hoạt động.đèn d1 sáng báo nguồn hệ thống sẵn sàng

 Khi ta bấm nút nâng ,relay k1 có điện ,các tiếp điểm thường mở k1 đóng lại duy trì nguồn cho relay ,đồng thời tiếp điểm thường đóng k1 mở ra,bên mạch động lực tiếp điểm k1 đóng lại đưa nguồn vào bộ xử lí của biến tần với tần số 50hz.biến tần điều khiển động cơ nâng tải đèn d2 sáng báo chế độ nâng tải,khi tải nâng đến giới hạn nâng của bộ hạn chế nâng tải gắn trên tang LW1,bộ hạn chế này mở ra sẽ ngắt nguồn relay,làm cho k1 mở ra

 Khi ta bấm nút hạ,relay k2 có điện ,các tiếp điểm thường mở k2 đóng lại duy trì nguồn cho relay đồng thời tiếp điểm thường đóng k2 mở ra,bên mạch động lực tiếp điểm k2 đóng lại đưa nguồn vào bộ xử lí của biến tần với tần

số 50hz.biến tần điều khiển động cơ hạ tải.đèn d3 sáng báo chế độ hạ tải, khi tải hạ đến giới hạn hạ của bộ hạn chế hạ tải gắn trên tang LW2,bộ hạn chế này mở ra sẽ ngắt nguồn relay,làm cho k2 mở ra

 Trường hợp động cơ đang nâng hoặc hạ hàng mà ta muốn động cơ dừng lại.khi đó ta bấm nút dừng,các relay mất điện ,các tiếp điểm trả về vị trí ban đầu

 Khi ta bấm nút phải ,relay k3 có điện ,tiếp điểm k3 đóng lại duy trì nguồn cho relay,đồng thời tiếp điểm thường đóng k3 mở ra,bên mạch động lực tiếp điểm k3 đóng lại đưa nguồn vào bộ xử lí của biến tần với tần số 50hz.biến tần điều khiển động cơ đưa xe con chạy ngang sang bên phải đèn d4 sáng

báo chế độ chạy sang phải,khi xe con chạy đến cuối đường ray sẽ tác động đến cong tắc hành trình LWP,công tắc hành trình tác động làm tiếp điểm của

nó mở ra,ngắt nguồn relay,tiếp điểm k3 mở ra

 Khi ta bấm nút trái ,relay k4 có điện ,tiếp điểm k4 đóng lại duy trì nguồn cho relay,đồng thời tiếp điểm thường đóng k4 mở ra,bên mạch động lực tiếp điểm k4 đóng lại đưa nguồn vào bộ xử lí của biến tần với tần số 50hz.biến tần điều khiển động cơ đưa xe con chạy ngang sang bên trái đèn d5 sáng báo chế độ chạy sang trái ,khi xe con chạy đến cuối đường ray sẽ tác động đến công tắc hành trình LWT,công tắc hành trình tác động làm tiếp điểm của

nó mở ra,ngắt nguồn relay,tiếp điểm k4 mở ra

 Khi có sự cố biến tần sẽ đưa ra thông tin cảnh báo,khi đó tiếp điểm no1 bên biến tần được xử lí và đóng lại,relay r1hoat dong,tiep diem thuong dong r1 mo ,ngắt nguồn toàn bộ hoạt động của hệ thống.đồng thời tiếp điểm thường mở com-no sẽ đóng lại cấp nguồn cho đèn báo sự cố Đ6

com1- Mạch được thiết kế bảo vệ 0,khi hệ thống đang hoạt động mà đột ngột mất điện,khi có điện lại thì hệ thống phải được khởi động lại từ đầu chứ không tự động chạy tiếp

 Chế độ bảo vệ của mạch điều khiển :Khi xảy ra hiện tượng quá tải ,quá dòng,ngắn mạch điều khiển thì cầu chì một pha và cb 1 pha sẽ tác động ,bảo

vệ mạch

 Khi biến tần hoạt động sẽ xử lí đóng phanh hãm cơ khí thông qua contactor RD1

PHẦN 6:CÀI ĐẶT CHO BIẾN TẦN

 cài đặt cho biến tần nâng hạ

 cài đặt cho biến tần chạy ngang

PHẦN 7: BẢN VẼ AUTOCAD