Đồ án Cẩu giàn

Cẩu giàn Cẩu trong nhà máy bao gồm khâu nâng hạ và chạy ngang, tải M =5 tấn, vận tốc 0.3 m/s cho động cơ nâng hạ, 1 m/s cho động cơ điều khiển chuyển động ngang. Chọn động cơ kéo, hộp số, AC drive - Điều khiển cẩu dàn chạy ngang và nâng hạ bằng nút ấn, có bảo vệ hành trình hai đấu, kết hợp điều khiển quá trình thắng cơ khi khi nâng và hạ Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 2 I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẨU GIÀN 1. NỘI DUNG ĐỀ TÀI : Cẩu giàn  Cẩu trong nhà máy bao gồm khâu nâng hạ và chạy ngang, tải M =5 tấn, vận tốc 0.3 m/s cho động cơ nâng hạ, 1 m/s cho động cơ điều khiển chuyển động ngang. Chọn động cơ kéo, hộp số, AC drive  Điều khiển cẩu dàn chạy ngang và nâng hạ bằng nút ấn, có bảo vệ hành trình hai đấu, kết hợp điều khiển quá trình thắng cơ khi khi nâng và hạ 2. MÔ HÌNH HỆ THỐNG CẨU GIÀN :  Trong công nghiệp cổng trục có nhiệm vụ di chuyển hàng hóa, vật tư, thiết bị từ vị trí này sang vị trí khác như trong các phân xưởng, các cụm cảng biển, các nhà máy. Cổng 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  Cấu tạo của cổng trục gồm có 3 cơ cấu chính: cơ cấu nâng hạ, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển xe cầu Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 3 3. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM VÀ YÊU CẦU CỦA CẨU GIÀN :  Về môi trường làm việc: cẩu giàn thường được lắp đặt trong nhà xưởng hoặc để ngoài trời, do vậy môi trường làm việc của cẩu 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  Về chế độ làm việc: cầu giàn làm việc bốc dỡ hàng hóa nhiều lần nên chế 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  Về yêu cầu công nghệ: từ các đặc điểm trên có thể rút ra các yêu cầu đối 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 tính cơ của động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lập lại Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 4 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 cơ giảm đến nhiệt độ môi trường (𝜏 = 0). Đồ thị phụ tải và đường cong nhiệt sai động cơ ở chế độ này được biểu diễn hình . Đặc trưng cho đồ thị phụ tải ngắn hạn lặp lại là độ lớn của phụ tải Pc hoặc Mc và “thời gian đóng điện tương đối” TĐ hoặc 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 Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 5 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 4. HƢỚNG GIẢI QUYẾT:  Sơ đồ hệ thống cẩu giàn  Chọn động cơ, thiết bị truyền động,thiết bị cung cấp bảo vệ biến tần hãng Siemens, phụ kiện biến tần, điện trở hãm, bộ lọc, các thiết bị bảo vệ như CB,cầu chì.  Thiết kế bản vẽ mạch điện động lực và mạch điều khiển,tủ điện.  Cài đặt thông số động cơ ,biến tần,các chế độ điều khiển. Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 6 II. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG : 1. CƠ CẤU NÂNG HẠ : 1.1. Tính toán : 1.1.1. Tính toán phụ tải tĩnh: Sơ đồ cơ cấu nâng hạ: Chọn hộp số cho động cơ nâng hạ cẩu trục Tỉ số truyền của động cơ 𝑖 = 2𝜋𝑅𝑡𝑛 𝑣𝑛 = 2𝜋 ∗ 0.15 ∗ 1500 18 = 78,5 Với 𝑅𝑡 𝑙à 𝑏á𝑛 𝑘í𝑛ℎ 𝑡𝑎𝑛𝑔 𝑡𝑟ố𝑛𝑔 = 150 𝑚𝑚 , 𝑛 𝑙à 𝑡ố𝑐 độ độ𝑛𝑔 𝑐ơ = 1500 𝑣𝑜𝑛𝑔 𝑝ℎú𝑡 𝑣 𝑙à 𝑡ố𝑐 độ 𝑛â𝑛𝑔𝑡 ả𝑖 = 18𝑚/𝑝ℎú𝑡 1.1.2. Tính chọn công suất và moment: - Trọng lượng vật nâng : G= 5 tấn =(50000N) - Trọng lượng cơ cấu nâng vật(chọn theo tiêu chuẩn của Nga) Go=0,25G=5000*0,25=1250kg=(12500N) Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 7 - Momen nâng có tải : 0 ( ) (50000 12500)* 0,15 132,7( ) . . 1* 78,5* 0,9 t G G R Mn Nm i u       - Công suất nâng có tải : . 2 . 132,7 2 .1500 20,8( ) 1000 1000 60 1000 60 n n nM M nPn kw        - Momen nâng không tải: 0 12500.0,15( . ) 26,54( ) . . 78,5.0,9 t G R Mn N m Nm i u     - Momen hạ có tải: 0 ( ) 1 (50000 12500).0,15 1 .(2 ) (2 106.157( ) . 78,5 0,9) t h G G R M Nm i u         - Momen hạ không tải: 0 0 1 12500.0,15 1 .(2 ) (2 ) 21,23( ) . 78.5 0,9 t h G R M Nm i u       1.1.3. Tính toán hệ số tiếp điểm phụ tải: - Chiều cao nâng : H = 5 m - Vận tốc nâng : v = 0,3m/s - Thời gian nâng vật : t n = 5 16,67( ) 0,3 H s v   - Nếu coi thời gian của 4 giai đoạn : nâng có tải,hạ có tải ,nâng không tải và hạ không tải là như nhau Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 8 =>Tổng thời gian làm việc :t lv =4t n =16,67*4=66,68(s) - Chiều dài di chuyển xe con theo chiều ngang :L=8m - Vận tốc di chuyển xe con theo chiều ngang :v=1m/s  Thời gian di chuyển xe con trong chu kỳ làm việc :t xc = 8 2 2 16( ) 1 L s v   - Tổng thời gian móc hàng và dỡ hàng :t md =60(s)  Tổng thời gian làm việc trong 1 chu kỳ t ck =t lv +t xc +t md =66,68+16+60=142,68(s) - Hệ số tiếp điện phụ tải tính theo công thức : 𝜀 pt = ck lv t t = 66,68 *100% 46,7% 142,68  - Hằng số thời gian đóng mạch tương đối của động cơ theo tiêu chuẩn tương ứng với chế độ làm việc nặng nề :𝜀 tc =40%(do nhà sx chếtạo) 1.1.4. Tính toán công suất động cơ : P đc =P n 46,7 20,8. 15 pt tc    = 36,7(kw) Vận tốc của tang cuốn : ta có = t dc n n Vậy 𝑛𝑡 = 𝑛𝑑𝑐 𝑖 = 1500 78,5 = 19 (v/p) 1.1.5. Tính toán chọn phanh cho cơ cấu nâng hạ Trong quá trình hoạt động, nếu xảy ra sự cố bất thường như tuột cáp,vật mang trong khi di chuyển bị va chạm với chướng ngại vật trong nhà xưởng phải có thiếtbị hãm chuyển động của hệ thống lại,tránh hư hỏng cho các bộ phận khác và tránh gây tai nạn trong sản xuất Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 9 𝑀𝑐ℎ = (𝐺đ𝑚 + 𝐺𝑜)𝑅𝑡 𝑖. 𝑢 2 − 1 𝜂 , [𝑁𝑚] 𝑀𝑐ℎ = 50000 + 12500 0.15 1 ∗ 78,5 2 − 1 0,9 = 106,157[𝑁𝑚] Gđm : tải trọng định mức Go : trọng lượng của cơ cấu bốc hàng Rt : bán kính của tang trống i : tỉ số truyền u : số mạch nhánh của ròng rọc 𝜂 : hiệu suất của cơ cấu Momen của cơ cấu phanh 𝑀𝑝ℎ = 𝑘. 𝑀𝑐ℎ Với k=1.5 do động cơ làm việc ở chế độ nhẹ 𝑀𝑝ℎ = 2 ∗ 106,157 = 212,3[𝑁𝑚] Dựa vào các số liệu tính toán được ta chọn được động cơ theo yêu cầu sau:  Động cơ 4 cực,tốc độ rotor :1500 (v/p)  Động cơ có công suất :36,7 (kw)  Tỉ số truyền của động cơ :78,5  Tốc độ đầu ra của động cơ : 19 (v/p)  Momen phanh :212,3 Nm 1.2. 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. Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 10 - Có khả năng chụi quá tải cao (Mmax/Mđm= 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%. Dựa vào yêu cầu ta chọn được động cơ của hãng Siemens có gắn liền hộp số và phanh hãm có mã hiệu FD.188B-LG225S4E loại 2KJ1410-ME13-C1 Công suất 37 Kw Tốc độ định mức 1470 vòng / phút Tỉ số truyền 74,58 Tốc độ đầu ra 19,7 vòng / phút Điện áp định mức 400 V Dòng điện định mức 66 A Hệ số công suất 0,87 Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 11  Thông số về kích thước của động cơ Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 12  Thông số về phanh của động cơ Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 13 2. CƠ CẤU CHẠY NGANG : 2.1 Tính toán: - Tải trọng nâng :G=5000 (kg) =50000( N) - Trọng lượng xe con (kể cả bộ phận mang vật) :G 0 =200(kg)=2000(N) - Vận tốc di chuyển xe con :v = 1(m/s) - Bán kính bánh xe :r bx =65(mm) - Bán kính cổ trục bánh xe :r ct =20(mm) - Tốc độ quay của bánh xe: nbx= 60 142,98 3,14 0,13bx v D     v/p Trong đó : v = 60 m/p : vận tốc di chuyển xe con Dbx=0,13 m : đường kính bánh xe - Tỷ số truyền hộp giảm tốc : igt= 1500 10,2 142,98 dc bx n n   - Lực cản chuyển động của xe được tính theo biểu thức F= brctt bx kfrk r gGG ).( )( 0   Trongđó : g=10(m/s 2 ) : gia tốc trọng trường k t =8.10 -4 : hệ số ma sát trượt Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 14 f=5.10 -4 :hệ số ma sát lăn k br =1,2 :hệ số ma sát giữa bánh xe và đường ray (1,2-1,5) rct = 0.02 :bán kính cổ trục  F= (50000 2000).10 ( 0,065  8.10 -4 .0,02+5.10 -4 )1,2 = 4953,6(N)  Momen động cơ sinh ra để thắng lực cản chuyển động . . i RF M b = 4953,6.0,065 37,14( ) 10,2.0,85 N  =0,85 :hiệu suất cơ cấu - Công suất động cơ sinh ra để thắng lực cản chuyển động :  . 4953,6.1 5,8( ) 1000. 1000.0,85 F v P kw    Dựa vào các số liệu tính toán được ta chọn được động cơ theo yêu cầu sau:  Động cơ có công suất : 5.8 KW  Tỉ số truyền của động cơ :10,2  Tốc độ đầu ra của động cơ : 142,98 (v/p) 2.2 Chọn động cơ : 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 (Mmax/Mđm= 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%. Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 15 Dựa vào yêu cầu ta chọn được động cơ của hãng Siemens có gắn liền hộp số và phanh hãm có mã hiệu FZ.68B-LA132ZMP4E loại 2KJ1203-HK13-G1 Công suất 7,5 Kw Tốc độ định mức 1455 v/phút Tỉ số truyền 10,31 Tốc độ đầu ra 141(v/phút) Điện áp định mức 400 V Dòng điện định mức 14,5A Hệ số công suất 0,84 Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 16  Thông số về kích thước của động cơ (trang 3/122) Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 17  Thông số về phanh của động cơ Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 18 III. CHỌN BIẾN TẦN VÀ CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ 1. 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 chuyên dùng cho thiết bị nâng hạ • Biến tần có công suất 37 KW • Biến tần điều khiển vector Dựa vào yêu cầu ta chọn được biến tần MICROMASTER 440 của hãng Siemen mã hiệu 6SE6440-2UD33-7EA1 Catalog biến tần (catalog biến tần mm440 trang 4/9) Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 19  Yêu cầu để chọn phụ kiện cho biến tần 6SE6440-2UD33-7EA1 Ta chọn điện trở hãm ,bộ lọc LC,cuộn kháng theo catalog giới thiệu của biến tần (catalog biến tần MM 440 trang 4/17) Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 20  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 giá trị 15 Ω Công suất được tính theo công thức : P = mght = 5000x9.8x5/16.67=15 (KW) Do đó ta đặt điện trở hãm có điện trở có giá trị 15 Ω và công suất 15KW  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 hài cũng 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 lọc thông thấp LC) và một số thiết bị khác có tác dụng tương tự (sử dụng phương pháp đa xung, máy biến áp nối zigzag.. ) Dựa vào Catalog biến tần mm440 trang (4/17) ở đây theo hướng dẫn khi chọn bộ lọc sóng hài ta chọn được bộ lọc LC FILTER có mã hiệu:6SE6400- 3TD11-5FD0 . Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 21 Thông số: Part#: 6SE6400-3TD11-5FD0 Description: Output LC Filter Part Type: Manufacturer: Siemens Alt. Manufacturer: System Name: MICROMASTER System SubType: MICROMASTER 410/420/430/440 Additional Information: MICROMASTER 4 OUTPUT LC FILTER 380-480V 3AC 112.2 / 90.0 A (40 / 50 GRD C) STAND ALONE FS E/F 460 X 360 X 235 (H X W X D) Approx. Dimensions: 0" x 0" x 0" (0cm x 0cm x 0cm) Approx. Weight: 147 lbs, 0 oz (66.7 kg)  Output choke ( CUỘN CẢM KHÁNG)  Giúp ổn định dòng ra  Giảm nhiễu cho dòng  Hạn chế dòng khởi động,dòng ngắn mạch Dựa vào catalog của biến tần ta chọn cuộn cảm kháng có mã hiệu 6SE6400- 3TC07-5ED0 Thông số: Part#: 6SE6400-3TC07-5ED0 Description: Output Choke Part Type: Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 22 Manufacturer: Siemens Alt. Manufacturer: System Name: MICROMASTER System SubType: MICROMASTER 410/420/430/440 Additional Information: MICROMASTER 4 OUTPUT CHOKE 380-480 V 3AC 75 A STAND ALONE FS E - 0.3 MH Approx. Dimensions: 0" x 0" x 0" (0cm x 0cm x 0cm) Approx. Weight: 59 lbs, 0 oz (26.8 kg)  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 Dựa vào Catalog biến tần mm440 trang 4/16 ta chọn mã hiệu :6SE6400- 3CC08-3ED0  Chọn các thiết bị bảo vệ cho biến tần theo catalog hƣớng dẫn (catalog biến tần MM440 trang 4/18) Part#: 6SE6400-3CC08-3ED0 Description: Commutation Choke Manufacturer: Siemens Alt. Manufacturer: System Name: MICROMASTER System SubType: MICROMASTER 410/420/430/440 Additional Information: MICROMASTER 4 COMMUTATING CHOKE 380-600 V 3AC 86,9A FOOTPRINT FSE - 0.22 MH Approx. Dimensions: 0" x 0" x 0" (0cm x 0cm x 0cm) Approx. Weight: 37 lbs, 0 oz (16.8 kg) Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 23  Chọn CB(circuit-breaker) mã hiệu: 3VL1716- . DD33-0AA0 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:3NA3832     Specifications 3 Pole moulded case circuit breaker for system protection With adjustable thermal overload releases, fixed setting short- circuit releases Type: VL160X Compact Type Rated Current In: 160 A Overload adjustment range: 125-160 A Short circuit adjustment range: 1600 A Flexible range - easy to assemble accessories and retrofit System or Motor Protection options 50kA switching capabilities Box terminal or screw type connections Item number : 3VL1716-1DD33-0AA0 Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 24  Chọn cầu chì (Fuse) có mã hiệu 3NA3832 Cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch nhanh cho hệ thống  Chọn Contactor cho biến tần 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 75A. Ta chọn contactor có mã hiệu: 3TF4822 Manufacturer No. 3NA3832 Manufacturer SIEMENS Category 18. SIEMENS_3NA+3NE Series Fuses Parameter Explanation Ampere Rating 125A Volt. Rating 500VAC/250VDC Weight Description SIEMENS_NH00 Series Fuse Size 00 IR 120KA Product Details for 3TF4822: Manufacturer: Siemens Sub-Category: Contactors Family: World Series Product Specs: Phase: 3 Poles: 3 Voltage: 600 Amperage: 75 Coil Voltage Min: 110 Coil Voltage Max: 120 Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 25  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 25 đến 35mm 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 2. CHỌN BIẾN TẦN CHO ĐỘNG CƠ CHẠY NGANG  Yêu cầu: dựa vào thông số động cơ ta chọn biến tần với yêu cầu sau:  Công suất biến tần 7,5 KW  Dựa vào yêu cầu ta chọn được biến tần của hãng Siemens mã hiệu 6SE6440-2UD27-5CA1 Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 26 Catalog biến tần (catalog biến tần mm440 trang 4/9) Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 27  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) Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 28  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) Dựa vào Catalog biến tần mm440 trang (4/17) hướng dẫn khi chọn bộ lọc sóng hài ta chọn được bộ lọc LC FILTER có mã hiệu:6SE6400-3TD03-2CD0 Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 29  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 Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 30 Theo catalog ta chọn mã hiệu:6SE6400-3CC02-2CD3 Chọn các thiết bị bảo vệ cho biến tần theo catalog hƣớng dẫn (catalog biến tần mm440 trang 4/18) Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 31  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 Thông số :  CB chỉnh dòng Siemens 3RV1031-4FA10  Size S2, Class 10  Bảo vệ quá tải động cơ 3 pha 400VAC, 18.5 kW  Dòng điện định mức: In = 40 A  Dải dòng điện điều chỉnh: 28 ... 40 A  Dòng cắt ngắn mạch tức thời: Im = 520 A  Dòng cắt ngắn mạch tới hạn: Icu = 50 kA  Tiếp điểm phụ: 0  Độ bền tiếp điểm: o Cơ: 50,000 lần o Điện: 25,000 lần Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 32  Chọn contactor cho biến tần 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 hiệu 3TF43 22-0XN2  Chọn cáp điện cho cơ cấu chạy ngang Dựa vào yêu catalog hướng dẫn chọn cáp,ta chọn loại cáp có tiết diện dây trong khoảng từ 4mm 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 Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 33  Chọn công tắc hành trình Ta chọn công tắc hành trình của Siemens (catalog công tắc hành trình trang 8) Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 34 3. CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN :  Chọn MCB 1 pha Chọn MCB 1 pha ta chọn loại 5SX21067CC của Siemen Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 35 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 của Siemen có dòng điện định mức là 6A điện áp 220V Hình ảnh Thông số kĩ thuật Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 36  Chọn relay: Chọn relay MCRA031AT có điện áp định mức 220 V,dòng điện định mức 6A (Catalog relay trang 1) Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 37  Chọn nút nhấn Hãng sản xuất: IDEC Giá: 10.02 $ Hình ảnh: Catalogue: Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 38 Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 39  Chọn đèn báo :  Bộ nguồn dc cấp cho phanh của động cơ nâng hạ: Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 40  Chọn tủ điện hãng TADICO: Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 41 IV. THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC Mạch động lưc được thiết kế và đấu nối theo yêu cầu sau  Sơ đồ hoạt động của phanh Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 42  Sơ đồ đấu nối biến tần Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 43 Bản vẽ mạch động lực (file Auto CAD đính kèm)  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. 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 . V. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN : Bản vẽ mạch điều khiển (file Auto CAD đính kèm)  Nguyên lí hoạt động của mạch điều khiển Mạch được cấp nguồn 220vAC.  Khi ta bấm nút start mạch điện cấp nguồn cho các Contactor 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 sàng 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 Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 44 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 công 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 COM1- NO1 bên biến tần được xử lí và đóng lại,relay R1 hoạt đóng tiếp điểm thường đóng R1 mở ,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 Đồ án cẩu giàn GVHD:Lê Quang Đức Nhóm 13 Page 45  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