Cẩu hàng

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TPHCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỂN THÔNG



BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
ĐỀ TÀI: CẨU HÀNG
GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC
Cái Thế Hạp
Nguyễn Cơng Thượng Khuyến

MSSV:1051060018
MSSV:1051060028
Nhóm: 5
Lớp: DC11


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 với
tốc 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 không 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.
I.TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐcỘNG CỦA CẨU HÀNG.

 Quy trình cơng nghệ:

II.TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ,ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH CƠ,THIẾT BỊ TRUYỀN
ĐỘNG.
1. Đồ thị phụ tải:



2. Tính tốn chọn động cơ:
 Chọn tang trớng:
+ Chọn tang nâng phù hợp với cơ cấu: nâng 12 tấn và chiều cao nâng
là 15m.

 Tính chọn đợng cơ: ng cơ:
2 π Rt n

+ Tỉ số truyền: i= V
n
Rt là bán kính tang trớng: Rt =0.25 m
V nlà tớ đợng cơ: nâng tải (m/phút)
n là tốc động cơ: động cơ: ng cơ – n = 1500 vòng/phút
2 π 0.25 .1500
=28.1
1.4 × 60
(G+G 0 ) × Rt ( 120000+7880 ) ×0.25
=1264.13 Nm
+ Momen nâng có tải: M n= i×u × n =
28.1× 1× 0.9
c

→ Thay số: i=

G: trọng lượng nâng vật t
G 0 trọng lượng cơ cấu nâng vật t (tang trống = 788 Kg = 7880N)


n c là hiệu suất cơ cấu nâng: chọn u suất cơ cấu nâng: chọn n c=0.9 (theo giáo trình trang bị điện điện

tử)
u là bộng cơ: i số palang – u = 1.
+ Momen động cơ: ng cơ khi hạ tải:
( G+G0 ) Rt
( 120000+ 7880 ) × 0.25
1
M h=

(2− n )=

i×u

c

28.1 ×1

(2− 0.91 )=1011.3( Nm)

+ Momen hạ khơng tải:
M h 0=

G0 × Rt

1
7880× 0.25
1
2− =
2−
=62.32( Nm)
i× u
nc
28.1× 1
0.9

(

)

(

)

+ Momen nâng khơng tải:
G 0 × Rt 7880 × 0.25
=
=78(Nm)
i×u × nc 28.1 × 0.9
h 15
+ Thời gian nâng có tải: t n= V = 1.4 =11 s
n
h 15
+ Thời gian hạ có tải: t h= V = 0.5 =30 s
h

M no=

h
15
+ Thời gian nâng hạ móc không: t mk =2 × V =2× 2 =15 s
mk
+ Thời gian móc dỡ hang: 90s
→ Tổng thời gian làm việu suất cơ cấu nâng: chọn c trong 1 chu kì là:

t ck =t n +t h+ t mk +t md=11+30+15+90=146( s)
t lv
56
+ Hệu suất cơ cấu nâng: chọn số tiếp điệu suất cơ cấu nâng: chọn n phụ tải: ξ pt= t × 100= 46 ×100=38.4 %
ck

*Ta cho moment khởi động bằng 1,7 lần moment định mức: M mm=1.7 M đm ta
chọn thời gian khởi động là 3s
- Biểu thức mối quan hệ giữa moment và gia tốc theo thời gian:
M đ =M t + J

dω
dt

- Trong đó: M đ là moment của động cơ điện
 M t là moment của máy sản xuất
 J là moment quán tính
- Ta tính được moment mở máy của động cơ kéo máy sản xuất:
M mm=M t + M đ

 M mm là moment mở máy

 M t là moment tĩnh do tải trọng và cơ cấu nâng gây ra


 M đ là moment do quán tính của các cơ cấu gây ra
→ với tỉ số truyền của động cơ là i=28.1
( G+G0 ) Rt ( 120000+7880 ) 0.25
Mt=

=1264.14 Nm
28.1× 0.9
ndc 1500
Vận tớc của tang ćn i= n = 28.1 =53.4 v / p
t
dω
M d =J
với J=m×r 2=G0 × 0.252=492.5 Kg . m 2
dt

-

i . u .n

=

nt
dω
53.4
=
=
=2.8

dt 9.55 ×t n 9.55× 3
→ M mm=M t + M d =1264.14+ ( 492.5 ×2.8 ) =2150.63 Nm
M mm 2150.63
Mà M = 1264.14 =1.7 → thời gian nâng tải đảm bảo yêu cầu làm việc của động
đm

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 tởn thất thì
Mt=

(G0 +G)×0.25
1
× 2− khi hạ tải thì năng lượng được truyền từ tải trọng
u×i
n

( )

sang cơ cấu truyền động nên :
M h=M t −∆ M =M t × nh (Nm)
M h : moment trêntrục động cơ khi hạtải
∆ M :tổnthất moment trong cơ cấu truyền động
1
1
nh :hiệu suất cơ cấu khi hạtải n h=2− =2−
nc
n
(120000+7880) ×0.25

1
× 2− =1011.3 Nm
→ M h=M t × nh=
28.1
n

( )

→ Momen đẳng trị:
M dtri=

√

∑ M 2t t i =√2150.622 ×6+1264.13 2 ×5+ 1011.32 × 24+15 × ¿ ¿ ¿
∑ ti

+ Từ vật n tớc nâng ta tính được tớc đợng cơ: góc của đợng cơ: ng cơ khi nâng:
n=

i ×u ×V n 28.1× 1.4 ×60
=
=1500 v / ph
2 π Rt
2 × π ×0.25


Pdc =

M dtr ×n 1177.2 ×1500
=

=184.9 kW
9550
9550

→ Vật y từ kết quả tính tốn sơ bợng cơ: chọn loại động cơ: ng cơ xoay chiều 3 pha làm
việu suất cơ cấu nâng: chọn c chế động cơ: ngắn hạn lặp lại có thời gian đóng điện tương đối tiêu chuẩnp lại có thời gian đóng điệu suất cơ cấu nâng: chọn n tương đối tiêu chuẩn
ξ=40 %. Do đó cơng śt quy đởi tương ứng:
Pqd =Pdc ×

√

ξ%pt
38 %
=184.9×
=180 kW
ξ %tc
40 %

√

→ Vật y ta chọn động cơ: ng cơ có 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 công suất 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
⇒ Động cơ của hang SEW phù hợp với các tiêu chuẩn đề ra có mã
DRS135L4

→ Với các thông số động cơ:
o Công suất: 200KW


o Tốc độ đầu ra: 1481 v/p
o Điện áp định mức: 380-420
o Dòng điện định mức: 375A
o Momen định mức: 1290 Nm
o Tỉ sớ trùn: 27.92
o Cosφ=0.88
o Có tích hợp sẵn phanh hãm: loại BE122
 Kiểm nghiệm lại động cơ:
- Kiểm tra moment: M puli=1264.13 ×27.92=35294.5 Nm < 36000 Nm
v

84

- Kiểm tra tốc độ puli: n puli = 2 πR = 2× 3.14 ×0.25 =53=n a
=>> 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:

stt

Loại biến tần

ứng dụng

Công suất

Điều kiện môi
trường làm việc
Trong nhà

1

VLT Aqua drive FC 200

2

VLT AutomationDrive FC
300, FC 301, FC 302

Cấp nước và sử lí
nước
Các ứng dụng công
nghiệp

FC 301: 0.37 – 45
KW
FC 302: 0.37 –

1.1 MW
Tối đa 22kW

FC 301: trong
nhà
FC 302: ngồi
trời

3

VLT Micro Drive FC51

4

VLT 6000

Trong cơng nghiệp
có cơng suất thấp
Cơng nghiệp

1.1 đến 500KW

Trong nhà và
ngồi trời
Trong nhà và
ngồi trời

5

VLT 5000

Cơng nghiệp

0.75 đến 355KW

6
7

VLT 2800 series
VLT 8000 Aqua

Cơng nghiệp
Xử lí nước thải

Dưới 18.5 kW

Chọn biến tần nâng hạ có cơng suất 200 KW, chun dùng cho tải nâng hạ :
VLT AutomationDriver FC 302 của hãng Danfoss. Mã sản phẩm: 131B6867



 Các thông số cơ bản:
o Công suất: 200KW
o Điện áp vào: 380-500V
o Dòng điện vào định mức: 381A
o Dòng điện ra: 395A
o Tần số 50/60 Hz
o Tần số ngõ ra điều chỉnh được: từ 0 đến 590Hz

 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
Brake Resistor MCE 101


 Chọn bộ lọc Filter với mục đích dùng để lọc nhiễu điện từ - Theo khuyến
cáo của nhà sản suất lựa chọn bộ lọc VLT Advanced Harmonic Filter
AHF 005/010


 Chọn bộ lọc Sine – Wave Filters MCC 101 dùng để tối ưu hóa cơng suất
động cơ, giảm tiếng ồn. Chọn theo khuyến cáo của nhà sản xuất:


 Chọn bộ lọc dU/dt filter đặt giữa biến tần và động cơ nhằm lọc nhiễu theo
khuyến cáo của nhà sản xuất: VLT dU/dt filter MCC 102


V.CHỌN CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ:
Một vài tham số của động cơ
Cơng suất 200kw
Tốc độ 1481 rpn
Dịng điện 375 A
Hệ 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
phải lớn hơn hoặc bằng dòng định mức của lưới điện
hoặc dòng tải làm việc.


 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
dòng bảo vệ ngắn mạch 50KA


Chọn CONTACTOR
 Mục đích: điều khiển hệ thống bằng cách tác động các cơng tắc thường đóng
và thường mở.
 u 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 220-230V

Tần số 50Hz
Dòng định mức 400A


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
tải nặng nhọc


 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 tác
Dùng nút nhấn có đèn led :
Khơng có biến thế,mã hàng:YW1P-1EQM3(R,Y,W,A)