Đề tài Đánh giá trang bị điện – điện tử cần trục Kone tại công ty đóng tàu Phà Rừng. Đề xuất giải pháp cải tiến hiện đại hóa hệ truyền động điện

o cơ cấu nõng hạ hàng Động cơ dựng trong cơ cấu nõng hạ hàng là động cơ khụng đồng bộ rotor dõy quấn loại M25MATS3 cú thụng số kĩ thuật như sau:  Cụng suất định mức: Pdm = 65 kW.  Hệ số cụng tỏc ngắn hạn: ED = 40%  Điện ỏp định mức: Udm = 380 V.  Dũng điện định mức: Idm = 117 A.  Tốc độ định mức: ndm = 964 vg/ph.  Điện ỏp roto: U2 = 400V  Dũng điện roto: I2 = 86A.  Điện trở roto: R2 = 0,049 Ω/20 0 C 2.3.2. Chức năng cỏc phần tử trong sơ đồ Am1 là động cơ khụng đồng bộ rotor dõy quấn truyền động cho cơ cấu nõng hạ hàng. As1 là phanh điện thủy lực. Ac1,Ac2 là cỏc cụng tắc tơ đảo chiều và cấp nguồn cho mạch điện stator động cơ truyền động, hệ thống đảo chiều quay bằng cỏch đảo thứ tự hai trong ba pha. Ac41 † Ac45 là cỏc tiếp điểm của cụng tắc tơ điều khiển điện trở phụ mạch rotor của động cơ truyền động chớnh. Am5: Phanh điều chỉnh tốc độ cho cơ cấu nõng hạ hàng, mụ men hóm của phanh Am5 được điều khiển bởi khối KA481 bằng cỏch thay đổi dũng điện cấp cho cuộn dõy stator của phanh Am5. Ac7 tiếp điểm cấp nguồn cho phanh As1 là phanh hóm dừng cho cơ cấu. 26 4 3 6 5 2 1 Ac 45 Ac 44 1 2 5 6 3 4 Ac 43 1 2 5 6 3 4 Ac 42 1 2 5 6 3 4 Ac 41 1 2 5 6 3 4 M3~ M3~ AU4 Ad5 Ac2 Ac1 Ac7 Ac8 e5 AU5 - KA481 ~ 380V / OP1 P6 E3 A3 r51 r50 As1 11 12 A01 R N Am5 E-C 11 12 r56 P5 A1 E1 K51 r60 P5 E2 A2 r59 Ad61 9 10 4 1 2 I> r52 E5 A5 P6 r53 r54 r55 5 6 7 8 Ad2 Ad61 K1 K2 23 24 24 23 Ad1 61 62 61 62 AL1-11 n52 r59 r59 K3 K4 AL1-10 A L 1 - 1 3 Ab3 Lên Xuống 21 22 17 18 1 0 1 3 13 16 17 18 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 Am1 Od1 Ac42 Ad3 Ad2 Ad1 51 52 31 32 51 52 52 51 51 52 Hỡnh 2.5: Sơ đồ mạch động lực cơ cấu nõng hạ hàng cần trục Kone. 27 2.3.3. Cỏc bảo vệ trong cơ cấu nõng hạ hàng cần trục Kone  Bảo vệ quỏ tầm với: Khi trọng tải lớn hơn 15T mà tầm với lớn hơn 24m thỡ cụng tắc hành trỡnh sẽ tỏc động ngắt điện phớa nõng hàng.  Bảo vệ múc chạm đỉnh: Khi độ cao nõng hàng lớn hơn 54m thỡ cụng tắc hành trỡnh tỏc động ngắt điện cấp cho mạch stator của động cơ truyền động theo chiều nõng.  Bảo vệ múc chạm đất (bảo vệ chựng cỏp): Khi cỏp chựng thỡ cụng tắc hành trỡnh sẽ tỏc động cắt điện cấp cho cuộn stator của động cơ truyền động theo chiều hạ.  Bảo vệ quỏ tải cho động cơ: Động cơ M1 được đặt cỏc nhiệt điện trở õm trong cỏc pha của cuộn dõy stator. Khi nhiệt độ động cơ lớn hơn nhiệt độ cho phộp cỏc điện trở nhiệt này sẽ tỏc động ngắt mạch cấp nguồn điều khiển.  Bảo vệ ngắn mạch: Cơ cấu nõng hạ hàng được bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chỡ cú dũng định mức là 125A trong sơ đồ cấp nguồn.  Bảo vệ “khụng”: Bảo vệ “khụng” được thực hiện trong sơ đồ cấp nguồn. Khi cơ cấu đang làm việc vỡ lý do nào đú mất nguồn cấp thỡ khi cú nguồn trở lại phải đưa tay điều khiển về vị trớ khụng sau đú mới khởi động điều khiển hệ thống làm việc trở lại. 2.4. truyền động điện cơ cấu nâng hạ cần 2.4.1. Động cơ truyền động cho cơ cấu Động cơ truyền động cho cơ cấu nõng hạ cần là động cơ khụng đồng bộ rotor dõy quấn loại M20LBTS2K cú thụng số kĩ thuật như sau :  Cụng suất định mức: Pdm = 65 kW. 28  Hệ số cụng tỏc ngắn hạn: ED = 40%  Điện ỏp định mức: Udm = 380 V.  Dũng điện định mức: Idm = 75 A.  Tốc độ định mức: ndm = 964 vg/ph.  Điện ỏp roto: U2 = 340 V  Dũng điện roto: I2 = 67 A.  Điện trở roto: R2 = 0,044 Ω/20 0 C 2.4.2. Chức năng cỏc phần tử trong sơ đồ Pm1 là động cơ khụng đồng bộ rotor dõy quấn truyền động cho cơ cấu nõng hạ cần. Y1, Y2 là phanh điện thủy lực. Pc1, Pc2 là cỏc cụng tắc tơ đảo chiều và cấp nguồn cho mạch điện stator động cơ truyền động, hệ thống đảo chiều quay bằng cỏch đảo thứ tự hai trong ba pha. Pc40 † Pc43 là cỏc tiếp điểm của cụng tắc tơ điều khiển điện trở phụ mạch rotor của động cơ truyền động chớnh. Pc7 là cụng tắc tơ cấp nguồn cho phanh thủy lực. 29 2 - 5 15 Pm1 AL1-10 NR A01 1211 Ps1 r50 r51 A3 E3 ~ 380V / OP1 Pc7 Pa7 Pc1Pc2 AU4 M3~ M3~ 4 3 6 5 2 1 Pc 42 4 3 6 5 2 1 Pc 43 4 3 6 5 2 1 1 2 5 6 3 4 Pc 41 Pc 40 K53 Pd04 Pd01 Pc7Ph1 0 1 4 21 22 Pd42 K2 K1 Pd43 K1 K2 1 4 3 4 Pd4 3 4 Pd1 3 4 Pd2 5 6 Pd1 51 52 Pd01 13 14 Pc1 Pc2 5 6 Pd2 14 13 Pb121 Ab14 Pb11 Ab13 Pb13 Pb21 37m 24m 22.5m 36m 34.5m 1.5m Ab11 15T Ab14 37m Ab13 Pe2 PL1- 10 Pc1 Pd1 Pd2 Pc2 4 18 7 0 6 5 4 1 0 Pd3 Pd61 K2 K1 Pc2Pc1 36m Pb1 +0m Pb2 44 43 Ad2 44 43 Ad2 44 43 Ad2 22 21 Pc41 - 0 1 4 5 6 0 1 4 5 6 31 32 31 32 Pd1 Pd2 Pc40 ba 61 71 81 14 24 34 44 52 62 72 82 51 43 33 23 13 a b 31 41 2 6 4 14 24 32 42 23 13 3 5 1 1 5 3 13 23 42 32 24 14 4 6 2 41 31 ba 1 5 3 13 23 42 32 24 14 4 6 2 41 31 ba 1 5 3 13 23 42 32 24 14 4 6 2 41 31 ba 1 5 3 13 23 42 32 24 14 4 6 2 41 31 ba 1 5 3 13 23 42 32 24 14 4 6 2 41 31 ba 1 5 3 13 23 42 32 24 14 4 6 2 41 31 ba 54535453 6463 b a a b a b a b a b a b a b a b Hỡnh 2.6: Sơ đồ điện nguyờn lý điều khiển cơ cấu nõng hạ cần của cần trục Kone. 30 2.4.3. Cỏc bảo vệ của cơ cấu nõng hạ cần cần trục Kone  Bảo vệ tầm với tối thiểu : Để trỏnh hàng húa va chạm vào thõn cần trục thỡ khi tay cần ở vị trớ giới hạn nõng cần với gúc lớn nhất cụng tắc hành trỡnh sẽ ngắt điện cấp nguồn cho động cơ truyền động cho cơ cấu theo chiều nõng.  Bảo vệ tầm với tối đa : Khi tầm với lớn hơn 36m thỡ cụng tắc hành trỡnh sẽ tỏc động ngắt điện động cơ khụng cho phộp hạ cần.  Bảo vệ quỏ tải cho động cơ. Động cơ M1 được đặt cỏc nhiệt điện trở õm trong cỏc pha của cuộn dõy stator. Khi nhiệt độ động cơ lớn hơn nhiệt độ cho phộp cỏc điện trở nhiệt này sẽ tỏc động ngắt mạch cấp nguồn điều khiển.  Bảo vệ ngắn mạch: Cơ cấu nõng hạ hàng được bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chỡ cú dũng định mức là 125A trong sơ đồ cấp nguồn. 2.5. truyền động điện cơ cấu quay mâm 2.5.1. Động cơ truyền động cho cơ cấu quay mõm Hai động cơ truyền động cho cơ cấu quay mõm là động cơ khụng đồng bộ roto dõy quấn.Thụng số kỹ thuật của động cơ như sau:  Cụng suất định mức: Pdm = 15 kW  Điện ỏp định mức: Udm = 380 V  Dũng điện định mức: Idm = 34 A  Tốc độ định mức: ndm = 1460 vg/ph  Điện ỏp roto: U2 = 285V  Dũng điện roto: I2 = 30A  Điện trở roto: R2 = 0,16Ω/20 0 C 31 2.5.2. Chức năng cỏc phần tử trong sơ đồ Động cơ M1, M2 là động cơ khụng đồng bộ roto dõy quấn truyền động cho cơ cấu quay mõm. K1,K2 là cỏc cụng tắc tơ điều khiển cấp nguồn cho cuộn dõy stato để đảo chiều quay cho cơ cấu. 1K40 † 1K43, 2K40 † 2K43 là cỏc cụng tắc tơ điều khiển điện trở mạch roto để điều chỉnh tốc độ của động cơ. F31, F32 là cỏc rơ le nhiệt để bảo vệ quỏ tải cho động cơ. D42, D43 là cỏc rơ le thời gian để khống chế quỏ trỡnh tăng, giảm tốc khi điều khiển 2.5.3. Nguyờn lý hoạt động Giả sử cần trục đang làm việc bỡnh thường nguồn đó được cấp tới hệ thống. Tốc độ 1 quay phải Khi đưa tay điều khiển về vị trớ số 1 ta cú K1 = 1 tiếp điểm thường mở đúng cấp nguồn cho cuộn hỳt K01 đồng thời cấp nguồn cho cuộn hỳt stator cho 2 động cơ M1, M2 truyền động quay theo chiều phải.Mạch rotor của hai động cơ đều hở một pha nờn động cơ làm việc ở chế độ điện trở rotor khụng đối xứng nờn mụmen động cơ tạo ra đủ nhỏ, tốc độ chậm. Tốc độ 2 quay phải Khi đưa tay điều khiển về vị trớ 2 quay phải ở mạch rotor lỳc này cú thờm 1K40 =1 và 2K40 = 1 lỳc này điện trở của mạch roto được nối đối xứng tốc độ động cơ được tăng lờn. Đồng thời cấp nguồn cho rơle thời gian D42 sau khoảng thời gian 1,5s thỡ tiếp điểm thường mở đúng chậm sẽ đúng sẵn sàng cấp nguồn cho 1K42 và 2K42. Tốc độ 3 quay phải Khi đưa tay điều khiển về vị trớ số 3 quay phải mạch điện stator của hai động cơ giống vị trớ số 2 lỳc này 1K41 = 1 và 2K41 = 1 loại 1 phần điện trở phụ ra khỏi mạch rotor, tốc độ động cơ tiếp tục được tăng lờn. 32 Tốc độ 4 quay phải Khi đưa tay điều khiển về vị trớ số 4 quay phải, mạch điện stator của 2 động cơ giống như vị trớ số 3 tức là 1K42 = 1 và 2K42=1 ngắt tiếp một phần điện trở phụ ra khỏi mạch tốc độ động cơ tiếp tục tăng lờn. Đồng thời cấp nguồn cho role thời gian D43 sau 1,5s tiếp điểm thường mở của role này đúng lại cấp nguồn cho 1K43 và 2K43 điện trở mạch roto lại tiếp tục được ngắt ra, tốc độ động cơ tiếp tục tăng lờn. Khi điều khiển cơ cấu quay mõm sang trỏi cỏc bước thực hiện tương tự như điều khiển cơ cấu quay phải.Tuy nhiờn cụng tắc tơ cấp nguồn cho stator lỳc này là K2 đổi chiều quay bằng đổi thứ tự pha điện ỏp mạch stator. Mạch điện rotor thứ tự loại trừ điện trở phụ giống như chiều quay phải. Khi chuyển nhanh tay điều khiển từ vị trớ số 1 sang 4 hay từ 4 sang 1 nhờ sự duy trỡ của cỏc rơle thời gian D42 và D43 mà tốc độ khụng tăng đột ngột. 2.5.4. Cỏc bảo vệ cho cơ cấu Bảo vệ quỏ tải cho động cơ thực hiện bằng cỏc rơ le nhiệt. Bảo vệ ngắn mạch bằng cỏc cầu chỡ. Bảo vệ khụng thực hiện trong sơ đồ cấp nguồn. 33 Hỡnh 2.7: Sơ đồ mạch động lực cơ cấu quay mõm. w w w w w w 34 Hỡnh 2.8: Sơ đồ mạch điều khiển cơ cấu quay mõm. 35 2.6. giới thiệu về điều khiển cơ cấu di chuyển chân đế Hệ thống chạy chõn cần cẩu Kone hiện cú là hệ thống điều khiển điều chỉnh tốc độ bằng cỏch ngắt dần điện trở phụ mạch rotor động cơ dõy quấn. Việc điều chỉnh này thụng qua cỏc cụng tắc tơ, rơ le đúng điện trở phụ, điện trở này để thay đổi tốc độ di chuyển chõn đế của cần trục Kone. Đặc tớnh cơ của hệ thống khi dựng điện trở phụ Hỡnh 2.9 : Tủ điện trở phụ cơ cấu di chuyển chõn đế Động cơ cú đặc điểm là: thường cú từ 3 đến 6 cấp tốc độ, cho phộp momen khởi động lớn, hạn chế được dũng khởi động, khai thỏc bảo dưỡng đơn giản và cú thể mở rộng phạm vi cụng suất. Ở tốc độ cao người ta cũng khụng loại bỏ hết điện trở phụ để khắc phục hiện tượng quỏ tải momen ở tốc 36 độ cao.Đảo chiều quay bằng đảo chiều thứ tự pha của điện ỏp cấp cho stato. Hỡnh 2.10: Sơ đồ điện và đặc tớnh cơ của động cơ khụng đồng bộ rụtor dõy quấn khi thay đổi điện trở phụ trong mạch rụtor. Ở mạch roto tại thời điểm đầu, mạch roto nối 2 pha để tạo ra sự làm việc khụng đối xứng, từ trường tổng trong mỏy là elip làm mềm đặc tớnh cơ, để tạo tốc độ ban đầu rất thấp nhằm khắc phục sai lệch cơ khớ của cỏc bỏnh răng truyền động. Đặc tớnh cơ tĩnh của hệ thống biểu diễn trờn hỡnh 2.5 khi sử dụng động cơ khụng đồng bộ roto dõy quấn, Rf1< Rf2<Rf3. Khi Rf lớn, động cơ làm việc ở chế độ hóm ngược với tải là thế năng nhằm giữ cho tốc độ là hạ hàng là const. Ưu điểm : Phương phỏp thay đổi điện trở phụ mạch rụto để điều chỉnh tốc độ động cơ cú ưu điểm là đơn giản, rẻ tiền, dễ điều chỉnh tốc độ động cơ. Hay dựng điều chỉnh tốc độ cho cỏc phụ tải dạng thế năng (Mc = const). Đối với hệ thống truyền động điện sử dụng động cơ khụng đồng bộ roto dõy quấn cú cỏc ưu điểm sau: Cú khả năng tạo ra được nhiều cấp tốc độ bằng cỏch thay đổi Rf đối R S T NC2NC1 RT U V W KC4 KC3 KC2 KC1 M n 0 -n M co 1,2M cdm M max A N n dm n 0 -1,2M cdm-Mmax A H 0 37 xứng hoặc khụng đối xứng. Khi Rf tăng dẫn đến Mkđ tăng lờn. Nhược điểm: Tuy nhiờn, phương phỏp này cũng cú nhược điểm là điều chỉnh khụng triệt để; khi điều chỉnh càng sõu thỡ sai số tĩnh càng lớn; phạm vi điều chỉnh hẹp, điều chỉnh trong mạch rụto, dũng rụto lớn nờn phải thay đổi từng cấp điện trở phụ, cụng suất điều chỉnh lớn Gõy tổn hao phụ trờn điện trở khởi động, hiệu suất của hệ thống là khụng cao. Khụng gian lắp đặt đũi hỏi lớn. 2.6.1. Động cơ truyền động cho cơ cấu Động cơ truyền động cho cơ cấu di chuyển chõn đế của cần trục Kone là động cơ dị bộ roto dõy quấn M13MTB2F cú thụng số kĩ thụõt như sau:  Cụng suất định mức: Pdm = 6,5 kW  Hệ số cụng tỏc ngắn hạn lặp lại: ε% = 40  Điện ỏp định mức: Udm = 380V  Tốc độ định mức: n = 1420 v/ph  Điện ỏp rotor: U2 = 195V  Dũng điện rotor: I2 = 22 (A)  Điện trở rotor: R2 = 0,19 Ω/20 o C Cơ cấu này sử dụng 4 động cơ mỗi bờn cú 2 động cơ 2.6.2. Chức năng cỏc phần tử trong sơ đồ  Mạch động lực: - 1K1, 1K2, 2K1, 2K2 là cỏc cụng tắc tơ cấp nguồn cho mạch Stator của 4 động cơ tương ứng M1, M2, M3, M4 đồng thời cú tỏc dụng trong việc đảo chiều quay của động cơ. Đảo chiều quay của động cơ được thực hiện bằng cỏch đảo thứ tự 2 trong 3 pha. 38 F31, F32, F33, F34 là cỏc rơ le nhiệt cú nhiệm vụ bảo vệ quỏ tải cho động cơ. Y1, Y2, Y3, Y4 là cỏc phanh điện từ gắn trờn cỏc động cơ tương ứng. 1K40ữ1K43 ; 2K40ữ2K43 ; 3K40ữ3K43 ; 4K40ữ4K43 là cỏc cụng tắc tơ cú nhiệm vụ điều khiển điện trở phụ cho mạch rotor. K7 là cụng tắc tơ cấp nguồn cho phanh.  Mạch điều khiển : S3 là tay trang điều khiển cho cơ cấu tương ứng với 4 cấp tốc độ. 1K40ữ1K43 ; 2K40ữ2K43 ; 3K40ữ3K43 ; 4K40†4K43 là cuộn hỳt của cụng tắc tơ điều khiển điện trở phụ cho mạch rotor của động cơ. D42, D43 là cuộn hỳt của rơ le thời gian cú tỏc dụng cho việc khống chế điều khiển tốc độ của động cơ. K7 là cuộn hỳt của cụng tắc tơ cấp nguồn cho phanh điện từ. 1K1, 1K2, 2K1, 2K2 là cuộn hỳt cụng tắc tơ cấp nguồn cho động cơ. 2.6.3. Nguyờn lý hoạt động  Khi tiến lờn phớa trước : Đưa tay điều khiển về vị trớ số 1 của chiều tiến lờn khi đú cấp nguồn cho cuộn hỳt K11, K11=1 tiếp điểm thường mở đúng lại cấp nguồn cho cuộn hỳt 1K1 và 2K1, tiếp điểm thường mở đúng lại cấp nguồn cho mạch stator của 4 động cơ,4 động cơ này hở một pha điện trở rotor khụng đối xứng mỏy điện làm việc ở chế độ mỏy biến ỏp. Khi đưa tay điều khiển về vị trớ số 1 thỡ đồng thời cấp nguồn cho K7=1 nờn Y1, Y2, Y3, Y4 = 1. Khi đưa tay điều khiển về vị trớ số 2 thỡ cỏc cuộn hỳt 1K40, 2K40, 3K40, 4K40 = 1, tiếp điểm thường mở của chỳng đúng lại điện trở mạch rotor đối xứng rotor quay với tốc độ chậm, cơ cấu bắt đầu di chuyển về phớa trước. Khi đưa tay điều khiển về vị trớ số 3 thỡ cỏc cuộn hỳt 1K41, 2K41, 3K41, 4K41 = 1, tiếp điểm thường mở đúng lại một phần điện trở phụ đó 39 được ngắt ra khỏi mạch tốc độ động cơ được tăng lờn làm cho cơ cấu di chuyển về phớa trước cũng tăng lờn. 1K41 = 1 tiếp điểm thường mở đúng lại cấp nguồn cho cuộn hỳt của rơ le thời gian D42 làm cho tiếp điểm thường mở đúng chậm được duy trỡ trong khoảng 1,5s thỡ đúng lại Khi đưa tay điều khiển về vị trớ số 4 thỡ 1K42, 2K42, 3K42, 4K42 = 1 tiếp điểm thường mở đúng lại điện trở phụ tiếp tục được ngắt ra tốc độ động cơ tiếp tục được tăng lờn.1K42 = 1 cấp nguồn cho cuộn hỳt rơ le thời gian D43 = 1. Tiếp điểm thường mở đúng chậm D43 duy trỡ sau khoảng thời gian 1,5s được đúng lại cấp nguồn cho cuộn hỳt 1K43, 2K43, 3K43, 4K43 = 1 tiếp điểm thường mở đúng lại ngắt điện trở phụ ra khỏi mạch tốc độ động cơ tiếp tục tăng lờn cơ cấu di chuyển nhanh về phớa trước.  Khi lựi về phớa sau : Khi điều khiển cơ cấu lựi về phớa sau thỡ cỏc bước thực hiện như tiến về phớa trước tuy nhiờn cụng tắc tơ cấp nguồn cho mạch stato lỳc này là 2K1 và 2K2 động cơ đảo chiều quay bằng đổi thứ tự pha điện ỏp mạch stator.Mạch điện rotor thứ tự loại trừ điện trở phụ giống chiều tiến. Khi chuyển nhanh tay điều khiển từ vị trớ 1 sang vị trớ 4 hay từ 4 về 1 nhờ cú sự duy trỡ của cỏc rơle thời gian mà tốc độ động cơ khụng tăng đột ngột. 40 Hỡnh 2.11 : Sơ đồ mạch động lực cơ cấu di chuyển chõn đế dựng điện trở phụ. w w w w w w w w ww w w 41 Hỡnh 2.12 : Sơ đồ mạch điều khiển cơ cấu di chuyển chõn đế cần trục Kone. 0 1 4 S3 1K1 2K1 1K2 2K2 K11 2K11K1K11 1K41 1K2 2K2 K21 2K1 1K1 2K2 1K2 4 1 0 K21 1K41 K7 0 1 4 1 4 K01 K02 K7 4K403K402K401K40 4 2 4 2 0 0 3 4 3 4 2K41 3K41 4K411K41 1K40 D42 1K41 1K42 D431K42 4K423K422K42 4 4 0 D42 2K43 3K43 4K421K43 D43 0R01 22 : 23 K06 0S048 0S0 X1:21 42 2.6.4. Cỏc bảo vệ  Bảo vệ quỏ tải cho cỏc động cơ được thực hiện bằng cỏc rơle nhiệt F31, F32, F33, F43.  Bảo vệ ngắn mạch được thực hiện bởi cầu chỡ trong sơ đồ cấp nguồn.  Bảo vệ „khụng‟ được thực hiện trong sơ đồ cấp nguồn.Khi cơ cấu đang làm việc vỡ lý do nào đú mất nguồn cấp thỡ khi cú nguồn trở lại phải đưa tay điều khiển về vị trớ khụng sau đú mới khởi động điều khiển hệ thống làm việc trở lại. Bảo vệ an toàn bằng cơ cấu phanh và cụng tắc ngắt cuối hành trỡnh 2.7. kết luận và nhận xét Về cơ bản chế độ làm việc của hệ thống điều khiển chạy chõn cần trục Kone đỏp ứng được nhu cầu, chế độ di chuyển tốt. Hiện nay ngành đúng tàu đang được coi là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của Việt Nam, một trong cỏc điển hỡnh tiờu biểu phải kể đến Cụng ty đúng tàu Phà Rừng. Để phỏt triển nõng cao năng lực trong đúng mới cụng ty đó và đang đầu tư mở rộng cơ sở hạ tầng, đẩy mạnh đầu tư vào khoa học cụng nghệ, trang thiết bị hiện đại tiờn tiến. Đồng thời khuyến khớch đẩy mạnh cụng tỏc khoa học sỏng kiến tiết kiệm trong CNV của Cụng ty để tăng sức cạnh tranh cho sản phẩm. Thiết bị nõng hạ là một trong những thiết bị chủ yếu và quan trọng tham gia vào cỏc khõu sản xuất chớnh của Cụng ty trong đú cú cần cẩu Kone 15T. Nhiều thiết bị nõng hạ tiờn tiến và hiện đại đó được Cụng ty đầu tư và khai thỏc rất hiệu quả như: Cẩu 200T và 50Tbờn cạnh đú hệ thống chạy chõn cần cẩu Kone cũn đang dựng chế độ điều khiển cũ . Vậy để đỏp ứng cỏc yờu cầu về cụng nghệ hiện đại húa cũng như tiết kiệm nguồn năng lượng tụi xin đề xuất phương ỏn cải tiến hiện đại húa cho cơ cấu chạy chõn đế bằng hệ truyền động điện biến tần – động cơ. 43 Chương 3 đề xuất giảI pháp cảI tiến hiện đại hóa hệ truyền động điện cơ cấu di chuyển chân đế 3.1. đặt vấn đề Động cơ khụng đồng bộ là loại mỏy điện được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật truyền động điện do cú cỏc ưu điểm là: đơn giản về kết cấu, gọn nhẹ, dễ chế tạo, dễ sử dụng, đặc biệt động cơ rotor lồng súc cú kết cấu đơn giản, ở phần quay khụng cú yờu cầu về cỏch điện và cú thể làm việc ở cả mụi trường cú hoạt tớnh cao và trong nước. Trước đõy việc điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều khụng đồng bộ thường gặp khú khăn khi điều khiển ở vựng tốc độ thấp. Ngày nay, động cơ khụng đồng bộ được điều chỉnh bằng cỏc bộ biến tần bỏn dẫn đó và đang được hoàn thiện và cú khả năng cạnh tranh lớn với điều khiển một chiều, nhất là ở vựng cụng suất truyền động lớn hoặc tốc độ thấp. * Cấu trỳc của bộ biến tần bỏn dẫn Bộ biến tần là thiết bị biến đổi nguồn điện từ tần số cố định (thường 50Hz) sang nguồn điện cú tần số thay đổi cung cấp cho động cơ xoay chiều. Hỡnh 3.1: Sơ đồ khối của 1 bộ biến tần và cỏc dạng điện ỏp 44 Điện ỏp xoay chiều tần số cố định (50Hz) được chỉnh lưu thành nguồn một chiều nhờ bộ chỉnh lưu (CL) ( cú thể là khụng điều khiển hoặc bộ chỉnh lưu điều khiển), sau đú qua bộ lọc và bộ nghịch lưu (NL) sẽ biến đổi thành nguồn điện ỏp xoay chiều ba pha cú tần số biến đổi cung cấp cho động cơ. Biến tần ngày càng cú vai trũ quan trọng trong cỏc dõy chuyền sản xuất cụng nghiệp. Biến tần cú khả năng tự bảo vệ quỏ tải và quỏ nhiệt cho động cơ mà khụng cần attomat hay cụng tắc tơ nào khỏc. Điều khiển tốc độ động cơ một cỏch dễ dàng với cỏc tớnh năng vượt trội của biến tần ngoài việc cải thiện khả năng điều khiển của hệ thống biến tần cũn đem lại hiệu quả tiết kiệm điện năng. Do biến tần sử dụng cỏc bộ linh kiện bỏn dẫn cụng suất chế tạo theo cụng nghệ hiện đại vỡ vậy năng lượng tiờu thụ cũng sấp sỉ bằng năng lượng yờu cầu của hệ thống. Biến tần luụn giữ cho hệ số cụng suất cosφ = 0,96. Điều này đảm bảo cho lưới điện cú hệ số sử dụng cao và giảm chi phớ cho hệ thống bự cụng suất phản khỏng. Biến tần đảm bảo cho chế độ điều khiển liờn tục, phự hợp với đũi hỏi tuyệt đối của cụng nghệ về lưu lượng và ỏp suất. Điều này làm tăng chất lượng của quỏ trỡnh Ngoài ra biến tần cũn cú khả năng tự động hoỏ hệ thống nhờ bộ PID tớch hợp sẵn bờn trong dựng cho điều khiển vũng kớn cổng giao tiếp với hệ thống tự động hoỏ RS485 cú sẵn trờn bộ biến tần tạo khả năng ghộp nối và điều khiển tự động từ xa dễ dàng. Cỏc thiết bị đơn lẻ yờu cầu tốc độ làm việc cao (mỏy li tõm, mỏy mài...). Với những ưu điểm vượt trội của biến tần như vậy, việc nghiờn cứu để đưa ra giả phỏp cải tiến hệ TĐĐ là một nhiệm vụ quan trọng nhằm nắm vững nguyờn lý làm việc của hệ thống, đưa ra cỏc phương ỏn cải tiến đồng thời ngày một hoàn thiện hệ thống gúp phần tiết kiệm ngõn sỏch cho đất nước. 45 3.2. khảo sát các ph-ơng án truyền động hiện đại hóa Điều khiển là một lĩnh vực quan trọng trong đời sống xó hội. Bất kỡ ở vị trớ nào, bất cứ làm một cụng việc gỡ mỗi chỳng ta đều tiếp cận với điều khiển. Nú là khõu quan trọng quyết định sự thành bại trong mọi hoạt động của chỳng ta. Trong cỏc cơ sở cụng nghiệp thường sử dụng một lượng lớn cỏc hệ thống truyền động điện . Sự phỏt triển của điện tử cụng suất trong những năm 90 của thế kỷ trước đó dẫn tới sự phỏt triển mạnh mẽ của cỏc hệ truyền động xoay chiều và nú dần thay thế cỏc hệ thống truyền động điện một chiều truyền thống . Cựng với cỏc yờu cầu về chất lượng điều khiển của hệ thống, yờu cầu về mặt kinh tế đó đưa tới hệ quả là việc lựa chọn giải phỏp truyền động điện khụng cũn đơn giản là việc lựa chọn động cơ với bộ biến đổi cụng suất thuần tuý mà nú yờu cầu cỏc nhà thiết kế phải cú sự tớnh toỏn cõn nhắc giải phỏp cho toàn hệ thống. Chọn phương ỏn truyền động là dựa trờn cỏc yờu cầu cụng nghệ và kết quả tớnh chọn cụng suất động cơ, từ đú tỡm ra một phương ỏn khả thi đỏp ứng được cả yờu cầu về đặc tớnh kỹ thuật và kinh tế với cụng nghệ đặt ra. Lựa chọn phương ỏn truyền động tức là phải xỏc định được loại động cơ truyền động là một chiều hay xoay chiều, phương phỏp điều chỉnh tốc độ phự hợp với đặc tớnh tải, sơ đồ nối bộ biến đổi đảm bảo yờu cầu truyền động. Đồ ỏn này trỡnh bày một số vấn đề đặt ra khi tớnh toỏn lựa chọn giải phỏp truyền động điện cho cơ cấu di chuyển chõn đế nhà mỏy đúng tàu Phà Rừng. 3.2.1. Hệ truyền động điều chỉnh điện ỏp động cơ a. Nguyờn lý: Theo lý thuyết mỏy điện, ta cú quan hệ giữa mụ-men và điện ỏp đặt vào Stator động cơ tài liệu [3,trang 61] như sau: sX s R R RU M mn f . ' '..3 2. 2 2 11 2 2 1 46 Như vậy, ở một tần số nhất định, mụ-men của động cơ KĐB tỷ lệ với bỡnh phương điện ỏp đặt vào phần cảm (stato). Do đú, ta cú thể điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cỏch điều chỉnh điện ỏp stato trong khi giữ nguyờn tần số. Để thực hiện được điều này người ta dựng cỏc bộ biến đổi điện ỏp xoay chiều (ĐAXC). Thực tế, hầu hết cỏc động cơ KĐB cú tốc độ trượt tới hạn (ứng với đặc tớnh cơ tự nhiờn) nhỏ, khi dựng điều chỉnh tốc độ sẽ bị hạn chế vỡ dải điều chỉnh hẹp. Ngoài ra, khi giảm ỏp mụ-men động cơ cũn bị giảm nhanh theo bỡnh phương điện ỏp. Vỡ lý do này mà phương phỏp này ớt được dựng cho động cơ KĐB roto lồng súc mà thường kết hợp với việc điều chỉnh mạch rotor đối với động cơ KĐB roto dõy quấn nhằm mở rộng dải điều chỉnh. b. Đỏnh giỏ về phạm vi ứng dụng:  Vỡ việc giảm điện ỏp đặt vào stato động cơ, trong khi giữ f=const khụng làm thay đổi tốc độ khụng tải lý tưởng, nờn khi tăng điện trở phụ ở rotor tốc độ động cơ giảm, độ trượt tới hạn tăng lờn kộo theo tăng tổn hao cụng suất trượt của động cơ tài liệu [3, trang173] như sau: sPMP dtcs .)( 1 Cựng với lý do trờn, do phạm vi điều chỉnh phụ thuộc vào giỏ trị điện trở phụ đưa vào mạch rotor nờn yờu cầu đối với hệ cần phạm vi điều chỉnh rộng sẽ mõu thuẫn với việc giảm tổn thất điều chỉnh đối với tất cả cỏc hệ truyền động. Tốc độ động cơ càng thấp (s càng lớn), nhất là trong trường hợp điều chỉnh sõu tốc độ, thỡ tổn hao cụng suất trượt càng lớn. Do cú nhiều hạn chế như trờn nờn vấn đề điều chỉnh điện ỏp stato để điều khiển tốc độ động cơ chỉ được ứng dụng hạn hẹp. Hiện nay, nú thường ứng dụng làm bộ khởi động mềm (softstartor) với mục đớch thay thế cỏc bộ khởi động cú cấp dựng rơ-le, cụng-tắc-tơ cho cỏc động cơ cụng suất lớn và rất lớn so với lưới tiờu thụ chung. Trong phạm vi này nú cho phộp tạo ra cỏc đường 47 đặc tớnh khởi động ờm, trỏnh việc gõy sụt ỏp lưới, làm ảnh hưởng đến cỏc tải khỏc khi cỏc động cơ cụng suất lớn khởi động. Trong ứng dụng vào điểu chỉnh nú chỉ phự hợp với hệ truyền động với cỏc phụ tải cú mụ-men là hàm tăng theo tốc độ (như quạt giú, bơm ly tõm). Lý thuyết chứng minh là đối với hệ truyền động cú mụ-men tải khụng đổi (Mc=const) thỡ tổn thất sẽ rất lớn khi điều chỉnh. Vỡ vậy, việc xem xột phương ỏn truyền động dựng phương phỏp điều chỉnh điện ỏp stato đối với hệ truyền động di chuyển chõn đế cần trục Kone là khụng cú ý nghĩa, điều đú cú nghĩa là phương ỏn dựng điều chỉnh điện ỏp bị loại bỏ trong đồ ỏn này. 3.2.2. Hệ điều chỉnh xung điện trở mạch rotor a. Nguyờn lý điều chỉnh: Trước hết cần phải núi rằng việc điều chỉnh điện trở roto chỉ ỏp dụng