BÁO CÁO ĐỒ ÁNMÔN HỌC: KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠĐỀ TÀI: CẨU TRONG NHÀ MÁY1. Giới thiệu đề tài2. Tính toán và chọn động cơ3. Chọn thiết bị cho cơ cấu nâng hạ và chạy ngang4. Chọn thiết bị cho mạch điều khiển và cáp cho cẩu5. Mô tả hoạt động6. Cài đặt các thông số Các thông số dành cho động cơCài đặt các thông số dành cho biến tần
Giới thiệu đề tài
Nội dung đề tài
➢ Cẩu trong nhà máy bao gồm khâu nâng hạ và chạy ngang, tải M = 5 tấn, vận tốc nâng hạ 0.5 m/s, vận tốc chuyển động ngang là 0.9 m/s
➢ Điều khiển cẩu giàn chạy ngang và nâng hạ bằng nút ấn không giữ
➢ Cơ cấu nâng hạ có điều khiển quá trình thắng cơ khi khi nâng và hạ
➢ Cơ cấu nâng hạ và cơ cấu chạy ngang có bảo vệ hành trình hai đầu không cho thiết bị chạy quá hành trình
Cẩu được điều khiển thông qua hộp nút ấn cầm theo, bao gồm các nút chức năng như nút đi lên, nút đi xuống, nút qua phải, nút qua trái và nút dừng khẩn cấp.
Giới thiệu về hệ thống cấu giàn
Hình 1: Giới thiệu hệ thống cẩu giàn (Nguồn: Internet)
Cẩu giàn trong công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc di chuyển hàng hóa, vật tư và thiết bị giữa các vị trí trong phân xưởng và nhà máy Việc tự động hóa các quy trình nâng hạ và bốc xếp không chỉ giảm thiểu sức lao động mà còn nâng cao năng suất và chất lượng công việc.
➢ Cấu tạo của cẩu giàn gồm 3 cơ cấu chính: cơ cấu nâng hạ, cơ cấu di chuyển xe con
➢ Phân loại theo tải trọng :
• Loại trung bình: từ 10 – 15 tấn
➢ Phân loại theo chế độ làm việc :
• Loại nhẹ TĐ% = 15% , số lần đóng cắt trong một giờ là 60
• Loại trung bình TĐ% = 25 %, số lần đóng cắt trong một giờ là 120
• Loại nặng TĐ% = 40 – 60%, số lần đóng cắt trong một giờ là trên 240
Những đặc điểm và yêu cầu của cẩu giàn
Môi trường làm việc của cẩu giàn thường rất khắc nghiệt, vì chúng được lắp đặt trong nhà xưởng hoặc ngoài trời Đặc biệt vào mùa đông, nhiệt độ giảm khiến mômen ma sát trong các ổ đỡ tăng lên, dẫn đến tăng mômen cản tĩnh.
Cầu giàn làm việc bốc dỡ hàng hóa nhiều lần với chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại Chế độ làm việc của cơ cấu cầu giàn rất nặng nề, bao gồm tần số đóng cắt lớn và chế độ quá độ xảy ra nhanh chóng 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
Xây dựng đặc tính cơ
Đặc tính cơ của cơ cấu nâng hạ:
Hình 2: Đặc tính cơ nâng-hạ (Nguồn:Bài giảng cơ sở truyền động điện ĐH.GTVT)
Khi nâng tải tốc độ động cơ nhỏ hơn tốc độ không tải lý tưởng nên động cơ hoạt động ở góc phần tư thứ I
Khi hạ tải, dưới tác động của tải trọng, tốc độ của động cơ vượt quá tốc độ không tải lý tưởng, khiến động cơ chuyển sang làm việc ở góc phần tư thứ.
Hình 3: Dòng khởi động của tải có momen không đổi (Nguồn: Slide bài giảng KTĐK động cơ)
- Tải mômen không đổi CT cần mômen khởi động lớn lúc ban đầu
- Dòng khởi động đạt tới hơn 150% định mức trong 1 phút
- Nếu động cơ không khởi động được, hoặc dòng khởi động > 150% quá 1 phút, biến tần sẽ “trip”
- Yêu cầu biến tần điều khiển vector
Sơ đồ giải pháp
• Chọn động cơ nâng hạ và chạy ngang của hãng siemens phù hợp với công suất tính toán
• Chọn biến tần hãng schneider kèm phụ kiện biến tần
• Dùng công tắc hành trình bảo vệ hai đầu
• Chọn các thiết bị bảo vệ cho mạch động lực và mạch điều khiển của hãng ABB
• Thiết kế bản vẽ mạch động lực và mạch điều khiển
• Cài đặt thông số động cơ, biến tần
Hộp số + phanh Động cơ
Hộp số + phanh Động cơ
Tính toán và chọn động cơ
Tính toán và chọn động cơ cơ cấu nâng hạ
2.1.1 Tính toán phụ tải tĩnh
• Sơ đồ cơ cấu nâng hạ:
Hình 3: Sơ đồ cơ cấu nâng hạ
(Nguồn: Bài giảng cơ sở truyền động điện ĐH.GTVT)
- Tỉ số truyền của động cơ i = 2𝜋𝑅 𝑡 N
Với: 𝑅 𝑡 bán kính tang trống 0mm
N tốc độ động cơ = 1500(vòng/phút)
𝑉 𝑛 tốc độ nâng tải 0(m/phút)
• Tính công suất và moment:
- Trọng lượng vật nâng : G= 5 tấn = 5000kgP000N
- Trọng lượng cơ cấu nâng vật ( chọn theo tiêu chuẩn của Nga)
47.12∗1∗0.9 = 221 (N.m) Trong đó: u: số nhánh của cơ cấu nâng ŋ: hiệu suất của cơ cấu
- Công suất nâng có tải :
2.1.2 Tính toán hệ số tiếp điện phụ tải:
- Nếu coi thời gian của 4 giai đoạn: nâng có tải, hạ có tải ,nâng không tải và hạ không tải là như nhau => tổng thời gian làm việc 𝑇 𝑙𝑣 = 4𝑇 𝑛 = 4𝑥16 = 64 (s)
- Chiều dài di chuyển xe con theo chiều ngang : L=8m
- Vận tốc di chuyển xe con theo chiều ngang : v=0.9m/s
=> Thời gian di chuyển xe con trong chu kỳ làm việc
- Tổng thời gian móc + dỡ hàng : 𝑇 𝑚𝑑 = 60 (𝑠)
=> Tổng thời gian làm việc trong một chu kỳ:
- Hệ số tiếp điện phụ tải tính theo công thức :
- Hằng số thời gian đóng mạch tương đối của động cơ theo tiêu chuẩn tương ứng với chế độ làm việc nặng nề : 𝜀 𝑝𝑡 = 40%
Hệ số tiếp điện tiêu chuẩn: 15%, 25%, 40%, 60%
2.1.3 Tính toán công suất động cơ nâng hạ
2.1.4 Tính toán chọn phanh cho cơ cấu nâng hạ
Trong quá trình hoạt động, việc xảy ra sự cố bất thường như tuột cáp, va chạm với vật cản hoặc tình huống cần dừng khẩn cấp là điều không thể tránh khỏi Do đó, việc trang bị thiết bị hãm là cần thiết để dừng chuyển động của hệ thống, nhằm bảo vệ các bộ phận khác và ngăn ngừa tai nạn xảy ra.
Trong đó: 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 Momen của cơ cấu phanh:
Với hệ số k = 1.5 : chế độ làm việc nhẹ k = 1,75 : chế độ làm việc trung bình k = 2 : chế độ làm việc nặng k = 2,5 : chế độ làm việc rất nặng
→ 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 :44.39 (kW)
• Tỉ số truyền của động cơ :47.12
• Tốc độ đầu ra của động cơ : 32 (v/p)
Tính toán cơ cấu chạy ngang
- Trọng lượng xe con (kể cả bộ phận mang vật): G0 = 200kg = 2000N
- Vận tốc di chuyển xe con: v = 0.9m/s = 54m/p
- Bán kính bánh xe: rbx = 65mm => Dbx = 130mm
- Bán kính cổ trục bánh xe: rct = 20mm
- Tốc độ quay của bánh xe: nbx = 𝑣
- Tỷ số truyền hộp giảm tốc: igt= 𝑛 𝑑𝑐
- Lực cản chuyển động của xe:
+ kt = 8.10 -4 : hệ số ma sát trượt
+ f = 5.10 −4 ∶ hệ số ma sát lăn
+ kbr = 1,5: hệ số ma sát bánh xe và ray (1,25-1,65)
- Bán kính cổ trục: rct= 0.02
- Momen động cơ sinh ra để thắng lực cản chuyển động:
Công suất động cơ sinh ra để thắng lực cản chuyển động:
→ Dựa vào các số liệu tính toán được,ta chọn động cơ gắn liền hộp giảm tốc theo yêu cầu sau:
- Động cơ có công suất thấp nhất là 5,8kW
- Tốc độ đầu ra của động cơ sau hộp số là 132 v/p
- Tỉ số truyền của động cơ là 11.34
- Động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại
- Động cơ có tích hợp hộp số
* Các công thức được lấy từ Giáo trình cơ khí – Máy nâng chuyển
Chọn thiết bị cho cơ cấu nâng hạ và chạy ngang
Cơ cấu nâng hạ
• Động cơ 4 cực, tốc độ rotor :1500 (v/p)
• Tỉ số truyền của động cơ : 𝐢 𝐜𝐡ọ𝐧 < 𝐢 𝐭í𝐧𝐡 𝐭𝐨á𝐧 = 47,12
• Tốc độ đầu ra của động cơ : 𝐧 𝐜𝐡ọ𝐧 > 𝐧 𝐭í𝐧𝐡 𝐭𝐨á𝐧 = 32 (v/p)
Theo tính toán, nhóm đã chọn động cơ nâng hạ của hãng Siemens, kết hợp với hộp số giảm tốc, cụ thể là loại động cơ bánh răng trục song song Động cơ có mã hiệu FZ.168B-LG225ZM4E với các thông số kỹ thuật chi tiết.
Tỉ số truyền 45.25 Điện áp định mức 400v
Tốc độ đầu ra 33 v/p Dòng định mức 80 A
Hình 4: Động cơ nâng hạ
(Nguồn: catalog động cơ trang 13)
Bảng 1 Chọn động cơ nâng hạ (Nguồn: catalog động cơ trang 310)
Bảng 2 Thông số động cơ nâng hạ (Nguồn: catalog động cơ trang 926)
➢ Tính toán ngược lại để xem có thỏa mãn yêu cầu bài toán của cơ cấu nâng hạ:
Ta chọn được động cơ có P = 45kW, n = 1475 (v/p), i = 45,25 Từ đó ta tính được vận tốc nâng và tải trọng của vật nâng như sau:
Công suất động cơ chọn :
Khi thực hiện tính toán ngược với các thông số của động cơ đã chọn, chúng ta nhận thấy tất cả đều đáp ứng yêu cầu của bài toán Do đó, chúng ta có thể kết luận rằng động cơ này phù hợp với đề bài.
Khi chọn phanh, cần tuân theo khuyến cáo của nhà sản xuất Đối với động cơ có momen phanh 354 N.m, nên chọn phanh mã L400/360 với momen phanh 360 N.m, tương ứng với kích thước motor là 225 (theo catalogue động cơ trang 868).
Bảng 3 Chọn phanh cho động cơ nâng hạ (Nguồn: catalogue động cơ trang
3.1.2 Chọn biến tần và các thiết bị bảo vệ
- Là biến tần điều khiển vector
- Dùng để điều khiển động cơ
- Phù hợp với công suất động cơ
NHÓM CHỌN BIẾN TẦN CỦA HÃNG SCHNEIDER
→ 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 45 kW
• Biến tần điều khiển vector
Dựa vào yêu cầu ta chọn được biến tần ATV71 của hãng schneider mã hiệu
Bảng 4: Chọn biến tần động cơ nâng hạ (Nguồn: catalog biến tần trang 21)
- Dòng định mức đầu vào: 104A
- Dòng định mức đầu ra : 94A
- Mục đích: để điều khiển phanh động cơ
- Nhóm chọn card I/O mã VW3 A3E 201 của hãng Schneider :
Bảng 5: Chọn card I/O mở rộng cho biến tần ( Nguồn: catalog biến tần trang 55)
❖ Nguồn phanh cấp cho cấu nâng hạ
Theo khuyến cáo của NSX ta chọn bộ nguồn có điện áp ra là 24V dc có tên mã C66
Bảng 6: Chọn nguồn phanh (Nguồn: catalog động cơ trang 870)
3.1.2.2 Chọn các thiết bị bảo vệ
❖ Chọn điện trở hãm, phanh hãm theo catalog của biến tần
- Điện trở hãm có chức năng: giúp biến tần xả bớt năng lượng dư thừa lúc này động cơ chuyển thành máy phát
- Được chọn theo hướng dẫn của biến tần Điện trở hãm có giá trị 5 ohm
Bảng 7: Chọn điện trở hãm (Nguồn: catalog biến tần trang 68)
❖ Dc chokes (cuộn kháng dc)
- Giúp ổn định dòng ra
- Hạn chế dòng khởi động, dòng ngắn mạch
Dựa vào catalog của biến tần ta chọn cuộn cảm kháng có mã hiệu
VW3A4511 ( catalog biến tần trang 79 )
Bảng 8: Chọn Dc choke (Nguồn: ( catalog biến tần trang 79)
❖ EMC Filter (bộ lọc sóng điện từ)
Dùng để lọc sóng điện từ đầu vào biến tần
Dựa vào catalog của biến tần ta chọn EMC Filter có mã hiệu VW3A4408 ( catalog biến tần trang 87 )
Bảng 9: Chọn EMC Filter (Nguồn: catalog biến tần trang 87)
➢ Yêu cầu: Chọn AC reactor để giảm sóng hài cho biến tần
➢ Giải pháp : Chọn AC reactor có mã là KDRF4L có dòng định mức đầu vào là 77A( chọn theo công suất của động cơ nâng hạ)
Bảng 10: Chọn AC reactor ( Nguồn : catalog AC reactor trang 4)
❖ Chọn MCCB: Dùng để bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho mạch động lực
- Iđm của MCCB ≥ 1,2 Iđm đầu vào của biến tần hay động cơ
- Dòng ngắn mạch cực đại 𝐼 𝑛 ≥ 36KA
- Ở đây nhóm chọn MCCB của hãng ABB ( catalog MCCB trang 6 ) mã sản phẩm 1SDA050923R1 Thông số:
Bảng 11: Chọn MCCB cho cơ cấu nâng hạ (Nguồn : catalog MCCB trang 4)
❖ Chọn Contactor cho mạch động lực: Contactor dùng để đóng cắt mạch cho hệ thống
- Chọn contactor loại 3 pole có dòng lớn hơn (1.2- 1.5 )Idm đầu vào biến tần
- Như vậy ở đây dòng để chọn contactor là I =1,2.Idm ≈125A
- Chọn contactor mã 1SFL531001R8011, loại AC3 của ABB ( catalog contactor trang 7 ) Có dòng định mức 145A, 3pha ,3 cực
• Điện áp cuộn hút là 220-230V
Bảng 12: Chon contactor cho cơ cấu nâng hạ ( Nguồn: catalog contactor trang 7 )
❖ Chọn cáp điện cho cơ cấu nâng hạ:
- Khi chọn cáp điện, ta cần xem xét các yếu tố sau:
+ Nhiệt độ môi trường và nhiệt độ đất
- Dựa vào catalog hướng dẫn chọn cáp, ta chọn loại cáp có tiết diện dây 25mm (chọn theo dòng định mức đầu vào của biến tần)
- Ta chọn thông số cáp điện cadivi 3 – 4 lõi như trong catalog
➢ Nhiệt độ ruột dẫn tối đa khi cáp tải dòng điện định mức 700℃
➢ 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
Bảng 13: Chọn cáp điện ( Nguồn : CHỌN CAP CADIVI trang 1)
Bảng 14: Chọn cáp điện cho cơ cấu nâng hạ ( Nguồn : catalog cap cadivi trang 9)
Cơ cấu chạy ngang
3.2.1 Chọn động cơ cho cơ cấu chạy ngang
- Tỉ số truyền của động cơ : 𝐢 𝐜𝐡ọ𝐧 < 𝐢 𝐭í𝐧𝐡 𝐭𝐨á𝐧 = 11,34
- Tốc độ đầu ra của động cơ : 𝐧 𝐜𝐡ọ𝐧 > 𝐧 𝐭í𝐧𝐡 𝐭𝐨á𝐧 = 132 (v/p)
- Động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại
- Động cơ có tích hợp hộp số
Nhóm đã lựa chọn động cơ nâng hạ của hãng Siemens kết hợp với hộp số giảm tốc, sử dụng loại động cơ bánh răng trục song song.
Chọn động cơ có mã hiệu E.148-LA132SP4E có các thông số sau :
Hình 5 Động cơ chạy ngang (Nguồn: catalog động cơ trang 13)
Bảng 15: Chọn động cơ cho cơ cấu chạy ngang (Nguồn : catalog động cơ trang
Tỉ số truyền 10.71 Điện áp định mức 400v Tốc độ đầu ra 136 v/p Dòng định mức 14,5 A
Bảng 16: Thông số động cơ chạy ngang (Nguồn: catalog động cơ trang 926)
➢ Tính toán ngược lại để xem có thỏa mãn yêu cầu bài toán của cơ cấu chạy ngang :
- Ta chọn được động cơ có các thông số P = 7,5kW , n = 1455(v/p),
N = 136 (v/p), i = 10,71 Từ đó ta tính được vận tốc chạy ngang và tải trọng của vật như sau :
Khi tính toán vận tốc chạy ngang và tải trọng của vật, chúng ta nhận thấy rằng thông số của động cơ đã chọn đáp ứng đầy đủ yêu cầu của bài toán Do đó, động cơ này hoàn toàn phù hợp với đề bài.
Khi chọn phanh, cần tuân theo khuyến cáo của nhà sản xuất Đối với động cơ có momen phanh 31,5N.m, nên lựa chọn phanh mã L80/50 với momen phanh 50N.m, phù hợp với kích thước motor 132.
Bảng 17: Chọn phanh cho động cơ chạy ngang (Nguồn: catalog động cơ trang
❖ Chọn nguồn phanh cho cơ cấu chạy ngang
Bảng 18: Chọn nguồn phanh (Nguồn : catalog động cơ trang 870)
3.2.2 Chọn biến tần và các thiết bị bảo vệ
➢ Yêu cầu: dựa vào động cơ đã chọn ta chọn biến tần phù hợp với yêu cầu sau:
• Biến tần chuyên dùng cho động cơ chạy ngang có công suất 7.5kW
• Biến tần có công suất 7.5 KW
• Biến tần điều khiển vector
→ Dựa vào yêu cầu ta chọn được biến tần ATV71 của hãng schneider mã hiệu ATV71HU75N4
Bảng 19: Chọn biến tần cho động cơ chạy ngang (Nguồn: catalog biến tần trang 19)
- Dòng định mức đầu vào: 27A
- Dòng định mức đầu ra :17.6A
- Mục đích: để điều khiển phanh động cơ
- Nhóm chọn card I/O mã VW3 A3E 201 của hãng Schneider
Bảng 20: Chọn card I/O mở rộng cho biến tần (Nguồn : catalog biến tần trang 55)
3.2.2.2 Chọn các thiết bị bảo vệ
❖ Chọn điện trở hãm, phanh hãm:
Chọn theo catalog của biến tần
-Điện trở hãm có chức năng: giúp biến tần xả bớt năng lượng dư thừa lúc này động cơ chuyển thành máy phát
- Được chọn theo hướng dẫn của biến tần
- Điện trở hãm có giá trị 60ohm có tên mã VW3A7702 (catalogue trang 68)
Bảng 21: Chọn điện trở hãm cho biến tần động cơ chạy ngang (Nguồn: catalog biến tần trang 68)
❖ Dc chokes (cuộn kháng dc)
- Giúp ổn định dòng ra
- Hạn chế dòng khởi động, dòng ngắn mạch
Dựa vào catalog của biến tần ta chọn cuộn cảm kháng có mã hiệu
Bảng 22: Chọn DC chokes - cơ cấu chạy ngang (Nguồn: Catalog biến tần trang 79)
❖ EMC Filter (giảm nhiễu điện từ)
Dùng để lọc nhiễu cho đầu vào biến tần
Dựa vào catalog của biến tần ta chọn EMC Filter có mã hiệu VW3A4403
Bảng 22: Chọn EMC Filter-cơ cấu chạy ngang (Nguồn: catalog biến tần trang
- Chọn AC reactor để giảm sóng hài cho biến tần
➢ Giải pháp : Chọn AC reactor của hãng Schneider có mã là KDRA5L có dòng điện định mức đầu ra là 14A ( chọn theo công suất động cơ chạy ngang)
Bảng 23: Chọn AC reactor (Nguồn : catalog AC reactor trang 4)
❖ Chọn MCCB : Dùng để bảo vệ quá tải, ngắn mạch cho mạch động lực
➢ Yêu cầu : dòng ngắn mạch cho MCCB phải lớn
-Iđm của MCCB ≥1,2 Iđm của biến tần
-Dòng ngắn mạch cực đại In ≥ 36kA
Chọn MCCB 3 pha 380V mã số 1SDA050917R1 của ABB (catalogue
Bảng 24: Chọn MCCB cho mạch động lực của cơ cấu chạy ngang ( Nguồn : catalog MCCB trang 4)
Chọn Contactor cho mạch động lực cơ cấu chạy ngang: Contactor dùng để đóng cắt mạch cho hệ thống
- Chọn contactor loại 3 pole có dòng lớn hơn (1.2- 1.5 )Idm
- Như vậy ở đây dòng để chọn contactor là I =1,2.Idm ≈ 32.4 A
- Chọn contactor mã 1SBL321001R8010, loại AC3 của ABB ( catalog contactor trang 7 ) Có dòng định mức 37A, 3pha ,3 cực
Bảng 25: Chọn contactor cho cơ cấu nâng hạ ( Nguồn : catalog contactor ABB trang 7)
❖ Chọn công tắc hành trình cho nâng hạ và chạy ngang
➢ Yêu cầu : dùng để giới hạn hành trình 2 đầu Không cho thiết bị chạy quá hành trình
➢ Giải pháp : ta chọn công tắc hành trình của ABB mã LS75M38B11
Bảng 27: Chọn công tắc hành trình ( Nguồn: catalog limit switch trang 2)
❖ Chọn cáp điện cho cơ cấu chạy ngang
- Dựa vào catalog hướng dẫn chọn cáp, ta chọn loại cáp có tiết diện dây 4mm
- Ta chọn được cáp điện cadivi 3 – 4 lõi như trong catalog
➢ Nhiệt độ ruột dẫn tối đa khi cáp tải dòng điện định mức 700℃
➢ 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
Bảng 27 : Hướng dẫn chọn cáp điện ( Nguồn: CHỌN CAP CADIVI trang 4)
Bảng 28 : Chọn cáp điện cho cơ cấu chạy ngang (Nguồn : catalog cap cadivi trang 7 )
❖ Chọn loadcell và bộ chuyển đổi converter
➢ Mục đích: giám sát trọng lượng nâng của cẩu
➢ Giải pháp: - Loadcell tên mã 3BSE027062R50 tải trọng tối đa 50kN của hãng ABB (catalog loadcell trang 228)
- Bộ hiển thị và điều khiển tên mã PFEA 113 ( catalog loadcell1 trang 11 )
Bảng 29 : Bản vẽ loadcell ( Nguồn : catalog loadcell 228)
Bảng 30 : Chọn converter cho loadcell ( Nguồn : CONVERTER trang 11)
Chọn thiết bị cho mạch điều khiển và cáp cho cẩu
Chọn MCB
➢ Yêu cầu : Dùng để bảo vệ mạch điều khiển Dòng ngắn mạch cho MCB phải lớn tổng dòng điện chạy trong các tiếp điểm và cuộn hút
Chọn MCB 1 pha 230V mã số S201M-C16 của ABB với các thông số: 1P+NA cực, dòng I đm = 16A, dòng ngắn mạch cực đại 10 KA (catalog MCB trang 22)
Bảng 31: Chọn MCB cho mạch điều khiển ( Nguồn : catalog MCB trang 22)
Chọn rơ le trung gian
- Chọn rơ le trung gian của ABB loại N31E 220-230V ( catalog thiết bị điều khiển trang 13)
Bảng 32: Chọn rơ-le trung gian (Nguồn: catalog thiết bị điều khiển trang 13)
Chọn nút nhấn
- Loại nút nhấn tự nhả
- Nút nhấn có tiếp điểm thường mở
➢ Giải pháp: Như vậy ta chọn loại nút nhấn 1NO loại nút nhấn đầu bằng
(catalog thiết bị điều khiển trang 33)
Bảng 33: Chọn nút nhấn (Nguồn: catalog thiết bị điều khiển trang 33)
Nút nhấn dừng khẩn cấp
(catalog thiết bị điều khiển trang 37)
Bảng 34: Chọn nút dừng khẩn cấp (Nguồn: catalog thiết bị điều khiển trang
Đèn báo
➢ Mục đích :Báo tín hiệu làm việc của mạch động lực
➢ Giải pháp : Chọn loại đèn báo có màu Điện áp 220V ( catalog thiết bị điều khiển trang 36)
Bảng 35: Chọn đèn báo (Nguồn: catalog thiết bị điều khiển trang 36)
4.6 Cáp điện cho mạch điều khiển
➢ Mục đích :Chống nhiễu cho tín hiệu điều khiển với độ chính xác cao
Bảng 36: Chọn cáp điện cho mạch điều khiển ( Nguồn : CHỌN
Bảng 38 : chọn cáp cẩu ( Nguồn: 2014 DGCRANE WINE DRUM trang 6 )
Mô tả hoạt động
Mạch động lực
MCCB Bảo vệ ngắn mạch, quá tải cho mạch động lực
Tiếp điểm chính của 2 contactor KM1, KM2 Đóng ngắt tự động mạch động lực thông qua mạch điều khiển
AC Reactor Giảm song hài cho biến tần
EMC filter Lọc nhiễu điện từ
Biến tần Điều khiển động cơ Động cơ Thực hiện các cơ cấu nâng, hạ, trái, phải
Hình 6: Bản vẽ mạch động lực
Mạch điều khiển
Mạch được cấp nguồn 220V AC
MCB Bảo vệ ngắn mạch quá tải cho mạch điều khiển
Cầu chì F Bảo vệ ngắn mạch
E-STOP Dừng khẩn cấp khi gặp sự cố
Nút nhấn START, NÂNG, HẠ,
Các công tắc hành trình LW1,
Giới hạn hành trình của các giai đoạn nâng, sang trái, sang phải
Các đèn D0, D1, D2, D3, D4, D5 Báo hiệu các trạng thái của mạch
Cuộn hút contactor KM1 và KM2 có chức năng đóng ngắt các tiếp điểm trong mạch động lực và mạch điều khiển Đèn báo “BÁO LỖI BT1” sẽ thông báo lỗi biến tần trong quá trình nâng hạ, trong khi đèn báo “BÁO LỖI BT2” chỉ ra lỗi biến tần khi chạy ngang.
Cuộn hút rơ le R1, R2, R3 Đóng ngắt các tiếp điểm mạch điều khiển
Hình 7: Bản vẽ mạch điều khiển
Nguyên lí hoạt động
- Đóng các MCCB và MCB cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển
Khi nhấn nút START, dòng điện sẽ chạy vào cuộn hút KM1 và KM2, khiến tiếp điểm thường mở KM1 đóng lại để duy trì nguồn điện cho mạch điều khiển Đồng thời, các tiếp điểm chính KM1 và KM2 trong mạch động lực cũng đóng lại, cung cấp nguồn cho biến tần hoạt động Lúc này, đèn D0 sáng lên, cho biết hệ thống đã sẵn sàng hoạt động.
Khi nhấn nút NÂNG, nguồn điện được cấp cho cuộn hút K1, làm cho các tiếp điểm thường mở của K1 đóng lại và các tiếp điểm thường đóng mở ra Tiếp điểm K1 (chân LI1) trên biến tần cũng đóng lại, cho phép biến tần điều khiển động cơ nâng tải lên, đồng thời đèn D1 sáng báo hiệu quá trình nâng Biến tần sẽ gửi tín hiệu đóng tiếp điểm LO1, mở thắng để động cơ có thể nâng tải Khi đạt đến giới hạn, công tắc hành trình LW1 sẽ đóng mạch, cấp điện cho cuộn hút R1, làm tiếp điểm thường đóng R1 mở ra và ngắt nguồn điện cho cuộn hút K1, ngăn không cho tải tiếp tục nâng Khi nhả nút NÂNG, cuộn hút K1 mất điện, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu Lúc này, biến tần xử lý và gửi tín hiệu đóng phanh, đồng thời mở tiếp điểm LO1, làm cho phanh mất điện và giữ tải an toàn.
Khi nhấn nút Hạ, dòng điện sẽ chạy vào cuộn hút K2, làm các tiếp điểm thường mở của K2 đóng lại và các tiếp điểm thường đóng mở ra Tiếp điểm K2 (chân LI2) trên biến tần sẽ đóng, điều khiển động cơ hạ tải xuống và đèn D2 sẽ sáng để báo hiệu quá trình hạ tải Biến tần sẽ xử lý và gửi tín hiệu đóng tiếp điểm LO1, mở thắng để động cơ tiếp tục hạ tải Khi nhả nút Hạ, cuộn hút K2 mất điện, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu Lúc này, biến tần sẽ xử lý và gửi tín hiệu đóng phanh, đồng thời tiếp điểm LO1 mở ra, khiến phanh mất điện và cần bóp lại để giữ tải.
Khi nhấn nút TRÁI, dòng điện sẽ vào cuộn hút rơle K3, khiến các tiếp điểm thường mở của K3 đóng lại và các tiếp điểm thường đóng mở ra Tiếp điểm K3 (LI1) bên biến tần chạy ngang đóng, cho phép biến tần điều khiển động cơ chạy sang trái, đồng thời đèn D3 sáng báo hiệu chế độ chạy Biến tần sẽ xử lý và gửi tín hiệu đóng tiếp điểm LO2, mở thắng để động cơ kéo xe con di chuyển sang trái Khi xe đến giới hạn, công tắc hành trình LW2 đóng mạch, cấp điện cho cuộn hút R2, làm tiếp điểm thường đóng R2 mở ra, ngắt nguồn cho cuộn K3 Tất cả tiếp điểm thường đóng K3 sẽ mở, và biến tần sẽ xử lý để gửi tín hiệu đóng phanh.
Page 49 đưa tín hiệu cho tiếp điểm L02 mở ra lúc này phanh mất điện nên bóp lại để con xe không di chuyển
Khi nhấn nút PHẢI, cuộn hút rơle K4 được cấp nguồn, khiến các tiếp điểm thường mở của K4 đóng lại và các tiếp điểm thường đóng mở ra Tiếp điểm K4 (LI2) bên biến tần 2 cũng đóng, điều khiển động cơ chạy sang phải và đèn D4 sáng để báo hiệu chế độ hoạt động Biến tần xử lý và gửi tín hiệu đóng tiếp điểm LO2, mở thắng để động cơ kéo xe con di chuyển sang phải Khi đến giới hạn, công tắc hành trình LW3 đóng mạch, cấp điện cho cuộn hút R3, làm tiếp điểm thường đóng R3 mở ra, mất nguồn cho cuộn K4 Tất cả tiếp điểm thường đóng K4 mở, biến tần xử lý và gửi tín hiệu đóng phanh, khiến tiếp điểm L02 mở ra, làm cho phanh mất điện và giữ cho xe con không di chuyển.
- Trường hợp muốn dừng hệ thống khẩn cấp Khi đó ta bấm nút E-STOP, các rơle mất điện ,các tiếp điểm trả về vị trí ban đầu
Khi biến tần gặp lỗi, tín hiệu lỗi sẽ được phát ra từ chân R1A, dẫn đến việc tiếp điểm thường đóng R1A mở ra, ngắt nguồn mạch điều khiển Kết quả là động cơ sẽ dừng hoạt động và tiếp điểm thường mở R1A sẽ đóng lại, làm cho đèn báo lỗi BT1 sáng lên.
Khi tải trọng vượt quá giới hạn cho phép, cảm biến tải (loadcell) sẽ kích hoạt tín hiệu quá tải, làm cho tiếp điểm R4 mở ra Hệ thống điều khiển sẽ bị ngắt nguồn, dẫn đến việc không thể hoạt động, đồng thời đèn báo lỗi loadcell sẽ sáng lên.
Khi cơ cấu vượt quá hành trình, đèn báo lỗi D5 sẽ sáng Trong trường hợp này, hành trình bị vượt sẽ không thể thực hiện, chỉ có thể thực hiện hành trình ngược lại.
Mạch được thiết kế để bảo vệ hệ thống khi xảy ra mất điện đột ngột Khi có điện trở lại, hệ thống cần được khởi động lại từ đầu thay vì tự động tiếp tục hoạt động.
- Mạch được thiết kế khóa chéo nhằm tránh tác động sai lầm của người vận hành để hệ thống hoạt động an toàn và tốt hơn.
Cài đặt các thông số
Các thông số dành cho động cơ
Mã Thông số Giá trị Chú thích Trang nPr Công suất định mức 45 kW 33
UnS Điện áp định mức 400 V 33 nCr Dòng định mức 80 A 33
FrS Tần số định mức 50 Hz 33 nSP Tốc độ định mức 1475 rpm 33
Bảng 39: Cài đặt thông số động cơ nâng hạ
Mã Thông số Giá trị Chú thích Trang nPr Công suất định mức 7.5 Kw 33
UnS Điện áp định mức 400 V 33 nCr Dòng định mức 14.5 A 33
FrS Tần số định mức 50 Hz 33 nSP Tốc độ định mức 1455 rpm 33
Bảng 40: Cài đặt thông số động cơ chạy ngang
Cài đặt các thông số dành cho biến tần
Mã Thông số Giá trị Chú thích Trang
Ctt Chế độ hoạt động CUC Điều khiển vector dạng vòng hở
CFG Chế độ cài biên tần HdG Cài băng tay 32
ACC Thời gian tăng tốc 3 S (từ 0-50Hz) 35 dEC Thời gian giảm tốc 3 S (từ 50 về 0 Hz) 35
LSP Tốc độ thấp nhất 0 Hz 35
HSP Tốc độ cao nhât 50 Hz 35 tCC Kiểu điều khiển 2C chạy thuận, chạy nghịch
65 r1S Chân Báo lỗi 1 Chân kích hoạt khi có báo lỗi (relay 1)
R1 Báo lỗi FLt Báo lỗi biến tần 77 bLC Điều khiển hãm LO1 Điều khiển phanh hãm cơ khí
126 bIr Ngưỡng tần số nhả thắng
AUtO Tự động 126 bEn Ngưỡng tần số gài thắng
Ibr Dòng bơm tạo momen giữ tải
1.2 In A 126 brt Thời gian nhả thắng 1.5 s 126 bEt Thời gian gài thắng 1.,5 S 127 bEd Phanh YES Hãm phanh khi vận tốc bằng không
PES Cảm biến khối lượng ngoài
AI1 Ngõ vào analog được gán chức năng nhận tín hiệu từ cảm biến
