Mục lục Chương Tổng quan cấu di chuyển xe cầu truc giàn xếp container 1.1 Giới thiệu cầu trục giàn xếp container 1.2 Trang bị điện điện tử cấu di chuyển xe cầu trục giàn bốc xếp bốc xếp Container 1.3 Sơ đồ điện cấu di chuyển xe cầu trục giàn .8 1.4 Kết luận chương 12 Chương Thiết kế điều khiển cấu di chuyển xe .13 2.1 Lựa chọn phương án cấp nguồn 13 2.2 Xây dựng biến tần PWM 16 2.3 Kết luận chương 25 Chương Tổng hợp mạch vòng điều khiển mô hệ truyền động PWM - Động 26 3.1 Tổng hợp mạch vòng điều khiển hệ truyền động PWM – Động 26 3.2 Mô ̣ truyề n đô ̣ng điê ̣n PWM - Động 37 3.3 Kết mô ̣truyề n đô ̣ng điên PWM - Động 42 ̣ 3.4 Đánh giá kết mô 45 Kết luận 46 Tài liệu tham khảo 46 Lời giới thiệu Trong công xây dựng chủ nghĩa xã hội, bước cơng nghiệp hố đại hoá đất nước, nước ta thu thành tựu to lớn kinh tế, xã hội Gắn liền với phát triển kinh tế phát triển liên tục giao thơng vận tải nói chung vận tải thuỷ nói riêng Trong phát triển đó, hải cảng đóng vai trị quan trọng Trong hình thức vận tải hình thức vận chuyển hàng hố container hình thức vận chuyển tiên tiến, áp dụng rộng rãi giới Với tầm quan trọng vậy, việc tìm hiệu nắm vững nguyên tắc hoạt động quy trình vận hành cầu giàn container nhiệm vụ quan trọng cán quản lí, phụ trách kĩ thuật, từ đưa phương án khai thác, bảo dưỡng hợp lí thiết bị hệ thống Trong q trình học tập mơn trang bị điện em giao đề tài thiết kế môn học: “Nghiên cứu tổng quan cấu di chuyển xe cầu trục giàn bốc xếp container thiết kế hệ truyền động điện dùng biến tần PWM cho cấu di chuyển xe con” Được hướng dẫn tận tình thầy Hồng Xn Bình thầy cô giáo khoa giúp đỡ bạn, em hoàn thành thiết kế Trong trình làm đồ án, cố gắng khả có hạn nên thiết kế khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bảo đóng góp thầy, cô giáo bạn để thiết kế hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRANG BỊ ĐIỆN ĐIỆN TỬ CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON CẦU TRỤC GIÀN BỐC XẾP CONTAINER 1.1 Giới thiệu cầu trục giàn bốc xếp Container 1.1.1 Khái quát chung cầu trục giàn bốc xếp Container Cầu trục cần trục làm nhiệm vụ chuyển dịch hàng hoá,vật tư, thiết bị từ chỗ sang chỗ khác Thí dụ xây dựng cơng trình cơng nghiệp cầu trục nâng thiết bị công nghệ từ mặt đất lên cao để lắp đặt dây chuyền sản xuất Trong nhà máy luyện kim cầu trục vận chuyển cuộn thép, phôi thép thùng nóng chảy để vào khn đúc Trong nhà máy khí cầu trục vận chuyển phơi gia công để gá lắp lên máy hay vận chuyển chi tiết gia công xong đưa sang công đoạn khác Trong cảng biển cầu trục bốc dỡ hàng từ tàu xuống kho bãi hay vận chuyển hàng hoá xuất từ kho bãi xuống tầu, vận chuyển container, máy móc xuất nhập qua đường biển.Như cầu trục cần trục giúp cho người khí hố, tự động hố bốc xếp làm giảm sức lao động, tăng suất chấtlượng Điều cho thấy lĩnh vực sản xuất có tham gia cầu trục cần trục.Vì tính đa dạng nên cấu tạo cần trục cầu trục khác nhau.Tuy nhiên chúng có đặc điểm cấu chung thí dụ : cầu trục có ba cấu chính:cơ cấu nâng hạ, cấu dịch chuyển dọc, cấu dịch chuyển ngang số cấu phụ để lấy giữ hàng 1.1.2 Phân loại cấu tạo cầu trục *) Phân loại theo cấu trúc điều khiển a Điều khiển cấu cơngtắctơ, rơle, động chiều b Điều khiển cấu cơngtắctơ, rơle, động khơng đồng rơto lồng sóc c Điều khiển cấu cơngtắctơ, rơle, động không đồng rôto dây quấn d Điều khiển cấu PLC – BBĐT - động khơng đồng e Điều khiển cấu PLC – PWM - động không đồng f Điều khiển cấu PLC – BBĐ - động điện – phụ tải động *) Phân loại theo trọng tải nâng chuyển hàng hoá a Cầu trục có tải trọng nhỏ: Trọng tải nâng chuyển từ 1-5 b Cầu trục có tải trọng trung bình:Trọng tải nâng chuyển từ 10-30 c Cầu trục có tải trọng lớn:Trọng tải nâng chuyển từ 30-60 d Cầu trục có tải trọng lớn: Trọng tải nâng chuyển từ 80-1200 *) Phân loại theo đặc điểm công tác a) Cầu trục trang bị cho kho bãi nhà xưởng Cầu trục chạy ray trang bị cho kho hàng, phân xưởng khí.Cầu trục có cấu điều khiển chuyển động chính: cấu nâng hạ hàng, cấu di chuyển xe con,cơ cấu di chuyển giàn cầu trục thường thiết kế điều khiển chỗ từ xa b) Cầu trục khung dầm hộp chạy đường ray Cầu trục khung dầm thép dạng hộp chạy đường ray trang bị cho cảng biển, nhà máy đóng tàu biển Loại thường thiết kế có trọng tải nâng lớn, làm việc phạm vi quy định Gồm cấu điều khiển chuyển động: cấu nâng hạ hàng, cấu di chuyển xe con, cấu di chuyển giàn c) Cầu trục bốc xếp container Cầu trục giàn bánh lốp xếp container có cấu điều khiển chuyển động là: cấu nâng hạ hàng, cấu di chuyển xe con, cấu di chuyển giàn Việc cấp nguồn điện cho cầu trục hoạt động diezen lai máy phát điện đồng Đặc điểm làm việc cầu trục giàn bánh lốp tính động, suất cao d) Cầu trục chạy đường ray bốc xếp container có cấu điều khiển chuyển động là: cấu nâng hạ hàng, cấu di chuyển xe con, cấu di chuyển giàn cấu nâng hạ giàn (nâng hạ côngson).Đặc điểm công tác bật loại có tầm với trọng tải nâng lớn,năng suất bốc xếp cao Được trang bị cho cầu cảng chuyên dụng bốc xếp container 1.1.3 Cấu tạo cầu trục Hình 1.1: Cấu trúc cần trục Cấu tạo cầu trục gồm phận chính: - Xe cầu: Gồm dần khung giàn chế tạo thép có độ cứng khơng gian đặt cách khoảng tương ứng với khoảng cách bánh xe xe Hai đầu cầu lien kết khí với hai dầm ngang tạo thành khung chữ nhật mặt phẳng ngang Các bánh xe cầu trục thiết kế dầm ngang khung chữ nhật tạo điều kiện cho cầu trục chạy dọc suất nhà xưởng - Xe con: Trên xe đặt cấu nâng cấu di chuyển xe Tùy theo công dụng cầu trục mà xe có hoạc hai cấu nâng Xe di chuyển dọc xe cầu tạo điều kiện cho cầu trục di chuyển suất chiều ngang phân xưởng - Cơ cấu nâng hạ: Thường có tang cắt thành rãnh xoắn hai chiều để cuộn cáp nâng hạ Cuối hai đầu cáp thường mắc palăng để đảm bảo nâng hạ trọng tải theo phương thẳng đứng Toán cấu tang, hộp biến tốc, động đặt xe - Cơ cấu phanh hãm: Hình 1.2: Cơ cấu phanh hãm Phanh hãm phận thiếu cấu cầu trục Phanh dùng cầu trục có ba loại: Phanh gốc, phanh đĩa phanh đai Nguyên lí hoạt động ba loại phanh tương đối giống Phanh đai mô tả sau: Má phanh Cuộn dây nam châm phanh Đối trọng phanh Nhờ đặc điểm cầu trục di chuyển phụ tải theo phương phủ kín mặt nhà xưởng - Chuyển động theo phương thẳng đứng chuyển động nhờ cấu nâng hạ đặt xe - Chuyển động dọc theo phân xưởng chuyển động xe cầu - Chuyển động ngang theo phân xưởng hệ thống chuyển động đặt xe 1.2 Trang bị điện điện tử cấu di chuyển xe cầu trục giàn bốc xếp bốc xếp Container 1.2.1 Cấu trúc điều khiển cho cấu Hình 1.3: Cấu trúc điều khiển cho cấu dung PLC- biến tần –động không đồng cho cầu trục 1.Tay điều khiển: Tạo tín hiệu điều khiển tương ứng với trạng thái điều khiển Bộ mã hố: Bộ mã hố tín hiệu vị trí tay điều khiển nhằm nâng cao cơng suất tín hiệu điều khiển, tăng khả chống nhiễu truyền xa Bộ PLC: Bao gồm CPU, đầu vào DI, đầu DO kết nối với hệ điều khiển Thiết bị đóng cắt: Các cơngtắctơ MC dung để đóng cắt cấp nguồn cho biến tần động không đồng thiết bị thực khác Bộ biến đổi: Bộ biến tần dung để điều khiển điện áp, tần số cấp cho động theo luật điều khiển thiết kế lưu CPU biến tần… Động điện: Động điện không đồng Rơto lồng sóc dung để điều khiển truyền động cho hệ thống Thiết bị quan sát: Máy phát tốc PG thiết bị đo tốc độ cho tín hiệu dạng xung Máy tính kết nối với hệ thống: Chức PC để điều khiển giám sát hệ thống 1.2.2 Trang bị điện cấu di chuyển xe Trên thực tế có nhiều cầu trục giàn bốc xếp Container RTG, QC… Dưới ta phân tích trang bị điện cấu di chuyển xe cầu trục giàn RTG Các thông số chính: Hành trình xe con: 19.07m Tốc độ di chuyển xe con: 70m/phút Nguồn điện cấp cho động cơ: AC 440V, 60Hz, 3pha Phanh hãm: Phanh đĩa điện từ chiều Thông số động di chuyển xe Công suất: 37KW Tốc độ: 1750 vg/phút Điện áp cấp: AC440V Đặc tính: 60%ED Nắp đậy TEFC Sứ cách điện: Vật liệu cách điện cấp F Loại: Lồng sóc Số lượng: 1.3 Sơ đồ điện Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lí động di chuyển xe cầu trục RTG 3MCB a(20-4B) AC220V AC440V POWER SOURCE EMX1 24MCB a(32-6B) b(32A-6B) 9-14A EMX2 26M SC-03 (33-3D) 2M 1M 3CR BR 4CR 1MA TROLLEY MOTOR BRAKE 0.55A 5CR 7CR HELS 20CR HOS Hình 1.5: Sơ đồ ngun lí điều khiển động di chuyển xe cầu trục giàn RTG 1.3.1 Chức phần tử sơ đồ điện Cơ cấu di chuyển xe có động truyền động cấp nguồn từ biến tần FRN37VG7S-4, đặc điểm cấu động hoạt động chế độ ngắn hạn lặp lại, điều khiển động thực tay trang cabin điều khiển phía bên trái lựa chọ chế độ việc nút bàn điều khiển INV3: Bộ biến tần số 3(FRN37VG7S-4) IM: Động truyền động động dị rơto lồng sóc PG: Máy phát xung THR3: Nhiệt điện trở BRT: Phanh thủy lực 24M: Tiếp điểm Congtắctơ 24M cấp nguồn cho phanh thủy lực IM: Cơngtắctơ cấp nguồn cho biến tần MC-T: Tay điều khiển 11 vị trí EMX1, EMX2: Dừng khẩn cấp 2M: Tiếp điện phụ Côngtắctơ cấp nguồn cho biến tần 3MCB: Tiếp điểm phụ cầu dao cấp nguồn cho động di chuyển xe EPB3, EPB4, EPB1, EPB2: Các nút dừng khẩn cấp 4MCB: Tiếp điểm phụ cầu dao dừng cấp nguồn cho biến tần 034: Cơngtắc giới hạn vị trí cuối hành trình TFS, TRS: Rơle trung gian xe RST2: Đặt chế độ làm việc cho biến tần IVN3 20CR: Công tắc giới hạn chiểu cao nâng 33.1: Cảm biến tư 7CR: Rơle trung gian làm việc chế độ chạy trình tự TFE, TRE: Rơle trung gian xe INV1, INV2, INV3: Là tiếp điểm phụ kiểm tra trạng thái hoạt động biến tần 10 FNL = K NL + pTNL Mô tả tốn học khâu đo địng Khâu đo dịng isq FqI = K qI + pTqI Khâu đo dòng isd FdI = K dI + pTdI Mơ tả tốn học tính từ thơng Fdψ = K dψ + pTdψ 3.1.3.4 Tính tốn tham số cần thiết Tính hàm truyền đo - Hệ số khuếch đại khâu đo dòng Isd: K dI = U ch 10 = = 0.0653 k I sd 2.5*61.28 - Tính hệ số khuếch đại khâu đo dòng Isq: K qI = U ch 10 = = 0.0192 k I sq 2.5* 207.81 Uch: Là điện áp chuẩn cấp cho mạch điều khiển kích mở - Bộ đo từ thơng: túy khâu quán tính bậc Vì có thời gian q độ bé nên xấp xỉ khâu khuyếch đại Hệ số khuếch đại U ch đo từ thông: K dψ = λψ rd Hệ số cho phép từ thông λ = điều chỉnh giữ từ thơng khơng đổi tồn dải Các tham số mơ hình tuyến tính hóa động isd ψ rd 0Tr 1− δ B= ψ rd + isd δ 3ψ rd LM Pp C= Lr J D= +A Tδ A = - Chọn thông số nghịch lưu 33 Tần số nghịch lưu 2.5kHz => Tpwm = 0.4 ms=>T NL =0.2ms TdI = TqI = TqI TqI T f ω = 10* TqI K f ω = 1.01 K nl = U 400 = = 40 U ch 10 Tδ q = TqI + TNL Tδ d = TdI + TNL D δ Ls = K qI K NLTδ q Tisq = K isq Tω = 2Tδ q + T f ω + 4Tδω Kω = K qI 2Tδ q + T f ω + 4Tδω K f ω CTδω Tisd = Tσ K isd = Tσ K sisd Tδ d = σ Ls K NL K dI Tδ d Tψ = Tr Kψ = Tr * K dI 4* K dψ TNL 3.1.4 Mơ hình hệ truyền động PWM – Động biểu đồ tốc độ 3.1.4.1 Mơ hình hệ truyền động PWM – Động 34 ... trang bị điện em giao đề tài thiết kế môn học: ? ?Nghiên cứu tổng quan cấu di chuyển xe cầu trục giàn bốc xếp container thiết kế hệ truyền động điện dùng biến tần PWM cho cấu di chuyển xe con? ?? Được... CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRANG BỊ ĐIỆN ĐIỆN TỬ CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON CẦU TRỤC GIÀN BỐC XẾP CONTAINER 1.1 Giới thiệu cầu trục giàn bốc xếp Container 1.1.1 Khái quát chung cầu trục giàn bốc xếp Container. .. hệ truyền động cho cấu dịch chuyển xe dung biến tần PWM, nên đồ án dựa hệ truyền động PWM – Động 22 cầu trục RTG, sâu phân tích hệ truyền động, mơ hệ truyền động Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động PWM