Đồ án môn học kỹ thuật điều khiển động cơ: 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         MSSV:1051060018
Nguyễn Công Thượng Khuyến       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 quá tải trọng, không 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 công nghệ:

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



2.

Tính toán 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 động cơ:
+ Tỉ số truyền:
là bán kính tang trống:
là tố độ nâng tải (m/phút)
là tốc độ động cơ – n = 1500 vòng/phút
Thay số:


+ Momen nâng có tải:
G: trọng lượng nâng vật
trọng lượng cơ cấu nâng vật (tang trống = 788 Kg = 7880N)
là hiệu suất cơ cấu nâng: chọn (theo giáo trình trang bị điện điện tử)
u là bội số palang – u = 1.
+ Momen động cơ khi hạ tải:

+ Momen hạ không tải:

+ Momen nâng không tải:

+ Thời gian nâng có tải:
+ Thời gian hạ có tải:
+ Thời gian nâng hạ móc không:
+ Thời gian móc dỡ hang: 90s
→ Tổng thời gian làm việc trong 1 chu kì là:

+ Hệ số tiếp điện phụ tải:
*Ta cho moment khởi động bằng 1,7 lần moment định mức: ta chọn
thời gian khởi động là 3s
- Biểu thức mối quan hệ giữa moment và gia tốc theo thời gian:

-

Trong đó: là moment của động cơ điện




-

là moment của máy sản xuất
là moment quán tính

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



là moment mở máy



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



là moment do quán tính của các cơ cấu gây ra

→ với tỉ số truyền của động cơ là  
-

Vận tốc của tang cuốn
với

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

→
→ Momen đẳng trị:
+ Từ vận tốc nâng ta tính được tốc độ góc của động cơ khi nâng:

 

→ Vậy từ kết quả tính toán sơ bộ chọn loại động cơ xoay chiều 3 pha
làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại có thời gian đóng điện tương đối
tiêu chuẩn . Do đó công suất quy đổi tương ứng:

→ Vậy ta chọn động cơ có
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
toán.

-

Động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

-

Động cơ tích hợp sẵn phanh hãm

-

Tỉ số truyền phù hợp với phần tính toán 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 số truyền: 27.92

o

Cos

o

Có tích hợp sẵn phanh hãm: loại BE122

Kiểm nghiệm lại động cơ:


-

Kiểm tra moment: < 36000 Nm

-

Kiểm tra tốc độ puli:

=>> 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

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

Công suất

Điều kiện môi 
trường làm 
việc
Trong nhà

FC 301: 0.37 – 45 
KW
FC 302: 0.37 – 1.1 
MW

FC 301: trong 
nhà
FC 302: ngoài 
trời


VLT 6000

Trong công nghiệp 
có công suất thấp
Công nghiệp

1.1 đến 500KW

5

VLT 5000

Công nghiệp

0.75 đến 355KW

6
7

VLT 2800 series
VLT 8000 Aqua

Công nghiệp
Xử lí nước thải

Dưới 18.5 kW

3

VLT Micro Drive FC51

4

Tối đa 22kW
Trong nhà và 
ngoài trời
Trong nhà và 
ngoài trời

Chọn biến tần nâng hạ có công suất 200 KW, chuyên 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: 380­500V

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 quán 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 công 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 
Công suất 200kw
Tốc độ 1481 rpn
Dòng 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 
dòng xung kích của lưới điện. In >= Ixk =*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 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 50­30­00 
Điện áp 220­230V
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 CP­C
Primary switch mode power supplies ­ CP­C 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 : 
Không có biến thế,mã hàng:YW1P­1EQM3(R,Y,W,A)


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

Nút nhấn START
Là nút nhấn nhả
Dùng để nhấn nút khởi động


Nút STOP

Dùng để dừng tất cả mọi hoạt động của tải


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

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

1-24

375

Dòng điện định mức

A

Hz