Ville Mikkola SILTANOSTURIN SÄHKÖISTYS



Samankaltaiset tiedostot
Jussi Klemola 3D- KEITTIÖSUUNNITTELUOHJELMAN KÄYTTÖÖNOTTO

Oikosulkumoottorin vääntömomenttikäyrä. s = 0 n = n s

Tekninen opas nro 7. Tekninen opas nro 7. Sähkökäytön mitoitus

Pienjännitejohtoa voidaan kuvata resistanssin ja induktiivisen reaktanssin sarjakytkennällä.

Vaihteen valinta moottori - taajuusmuuttaja

YDINVOIMALANOSTURIT SATAMANOSTURIT RASKAAT HAARUKKATRUKIT KUNNOSSAPITO TYÖSTÖKONEHUOLTO. CLX-ketjunostin INNOVATIIVISTA KUORMANKÄSITTELYÄ

Ylivirtasuojaus. Monta asiaa yhdessä

Moottorisahan ketjun kytkentä

Julkaisun laji Opinnäytetyö. Sivumäärä 43

Pumppujen käynnistys- virran rajoittaminen

Pienjännitekojeet Teollisuuskäyttöjen kojevalinnat

VLT HVAC Drive FC-102 Pikaohje ulkopuoliselle ohjaukselle

SÄHKÖMOOTTORI JA PROPULSIOKÄYTTÖ

Oikosulkumoottorikäyttö

Johtimien kuormitettavuus




DEE Sähkömoottorikäyttöjen laboratoriotyöt. Tasavirtakäyttö

Kevytnosturituotteet

Työntömastotrukki t

KOE 3, A-OSIO Agroteknologia Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma

BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka

FORD RANGER _Ranger_2015.5_COVER_V2.indd /08/ :39:54

AUTON LIIKETEHTÄVIÄ: KESKIKIIHTYVYYS ak JA HETKELLINEN KIIHTYVYYS a(t) (tangenttitulkinta) sekä matka fysikaalisena pinta-alana (t,

VEM MOTORS FINLAND OY VAIHDEVALIKOIMA. Vakio- ja erikoisratkaisut voimansiirtoon

Helsinki Sähkötekniset laskentaohjelmat. Mitoitus (versio 1-1-4) ohjelman esittely

LINEAARIKÄYTÖT. AT ja ATL hammashihnojen valmistusohjelma: AT AT3 AT5 AT10 AT20 ATL ATL5 ATL10 ATL20. Lineaarikäytöt AT ja ATL hammashihnoilla:

LTY/SÄTE Säätötekniikan laboratorio Sa Säätötekniikan ja signaalinkäsittelyn työkurssi. Servokäyttö (0,9 op)

VALTION MAATALOUSTEKNOLOGIAN TUTKIMUSLAITOS STATE RESEARCH INSTITUTE OF ENGINEERING IN AGRICULTURE AND FORESTRY

tai tai X

IIZE3010 Elektroniikan perusteet Harjoitustyö. Pasi Vähämartti, C1303, IST4SE

Säästöä ja tuotantovarmuutta ABB:n moottoreilla!

Moottorilähdön rakentamisesta

FYSIIKKA. Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille. Copyright Isto Jokinen; Käyttöoikeus opetuksessa tekijän luvalla. - Laskutehtävien ratkaiseminen

Oikeat vastaukset: Tehtävän tarkkuus on kolme numeroa. Sulamiseen tarvittavat lämmöt sekä teräksen suurin mahdollinen luovutettu lämpö:

Sovelletun fysiikan pääsykoe

VOLVO S60 & V60 DRIV. Lisäys käyttöohjekirjaan

VLT HVAC Drive. VLT HVAC Drive 102 pikaohjeita

Moottorikäyttöjen kojevalintataulukko, 400 V, 80 ka Huom! Mitoitus riittävä seuraavalle tehoportaalle 200 kw asti.

Yhtiön nimi: Luotu: Puhelin:

on radan suuntaiseen komponentti eli tangenttikomponentti ja on radan kaarevuuskeskipisteeseen osoittavaan komponentti. (ks. kuva 1).

Johtimien kuormitettavuus

Korotetun tehon tahtireluktanssimoottori ja taajuusmuuttaja -paketti Optimoidut kokonaiskustannukset pumppu- ja puhallinsovelluksille

Harmonisten yliaaltojen vaikutus johtojen mitoitukseen

Kaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I

Tasavirtakäyttö. 1 Esiselostus. TEL-1400 Sähkömoottorikäyttöjen laboratoriotyöt

SÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA. Harjoitus - luento 6. Tehtävä 1.

I/O ohjatun ACS800 taajuusmuuttajan korvaaminen ACS880 taajuusmuuttajalla

Energiatehokkaat moottorikäytöt KOULUTUSMATERIAALI

SMG-4500 Tuulivoima. Kolmannen luennon aihepiirit TUULEN TEHO

TKK, TTY, LTY, OY, ÅA, TY ja VY insinööriosastojen valintakuulustelujen fysiikan koe , malliratkaisut ja arvostelu.

Yhtiön nimi: Luotu: Puhelin:

LATTIANHOITOKONEET. Laikka-ajurit MS ,00

Määritetään vääntökuormitetun sauvan kiertymä kimmoisella kuormitusalueella Tutkitaan staattisesti määräämättömiä vääntösauvoja

Vaihteet ja vaihdemoottorit Ratkaisuja voimansiirtoon

1. Hidaskäyntiset moottorit

PURUIMURI 5000 lasi- ja kivivillapuhallin

Pehmokäynnistimet. Tyyppi PSR. Uusi. Esite PSR1FI06_11 1SFC132003C1801

Akku-ohjelmalla voidaan mitoittaa akuilla syötettyjä verkkoja. Ohjelma laskee tai ilmoittaa seuraavia mitoituksessa tarvittavia arvoja:

Voimanoton valinta. Yleistä tilauksesta Yleistä tilauksesta. Scania Truck Bodybuilder 22: Painos Scania CV AB 2016, Sweden 1 (15)

10 SÄHKÖKONEET, osa 1

SMG-4500 Tuulivoima. Viidennen luennon aihepiirit YLEISTÄ ASIAA GENERAATTOREISTA

TEOLLISUUSNOSTURIT YDINVOIMALANOSTURIT SATAMANOSTURIT RASKAAT HAARUKKATRUKIT KUNNOSSAPITO TYÖSTÖKONEHUOLTO NOSTAMISEN UUSI STANDARDI CXT NEO -NOSTURI

TEOLLISUUSNOSTURIT YDINVOIMALANOSTURIT SATAMANOSTURIT RASKAAT HAARUKKATRUKIT KUNNOSSAPITO TYÖSTÖKONEHUOLTO NOSTAMISEN UUSI STANDARDI CXT NEO -NOSTURI

VALTION MAATALOUSTEKNOLOGIAN TUTKIMUSLAITOS STATE RESEARCH INSTITUTE OF ENGINEERING IN AGRICULTURE AND FORESTRY

PIENJÄNNITELASKUTUSMITTARIN MITTAROINTIOHJEET

DriveLineWIN. Lähtötiedot

Yleistä ebmpapst-puhaltimista - Kuvaus teknisistä tiedoista AC

Rakennemuodot. tai niiden yhdistelmiä. Moottoreiden asennusasento

Yhtiön nimi: Luotu: Puhelin: Päiväys:

FYSIIKAN HARJOITUSTEHTÄVIÄ

Yhtiön nimi: - Luotu: - Puhelin: - Fax: - Päiväys: -

Massa ja paino. Jaana Ohtonen Språkskolan Kielikoulu. torsdag 9 januari 14

g-kentät ja voimat Haarto & Karhunen

Yhtiön nimi: Luotu: Puhelin: Päiväys: Positio Laske Kuvaus 1 SP Tuote No.: 12A01907

Mekatroniikan peruskurssi Luento 1 /

tahtikonekäytöissä Mikko Valtonen Tiiliholvi VEM motors Finland Oy

Hybridityökoneet. Haasteet, Keinot, Tehokkuus

Virtuaali-amk TEHTÄVÄT JOHDON MITOITUS Sähköpätevyys RATKAISUT

Solutions for power transmission. Teräsnivelet.

Hammashihnojen mitoitus- ja laskentakaavat

Aurinkopaneelin lataussäädin 12/24V 30A. Käyttöohje

GEARex. GEARex Kokoteräksiset kaarihammaskytkimet. Jatkuvan päivityksen alaiset tiedot löytyvät online-tuoteluettelostamme, web-sivustosta

Akku-ohjelmalla voidaan mitoittaa akuilla syötettyjä verkkoja. Ohjelma laskee tai ilmoittaa seuraavia mitoituksessa tarvittavia arvoja:

HARJOITUS 4 1. (E 5.29):

ERGOLATOR. Henkilökohtainen nostoapulaite kg. ERGOLATOR erilaisten rullien käsittelyyn

Made in Germany. DE1 SÄHKÖINEN MUTTERINVÄÄNNIN MOMENTTIKIRISTYKSEEN DE1plus MOMENTTI SEKÄ KULMAKIRISTYS TOIMINOILLA

Tehtävä 1. TEL-1360 Sähkömoottorikäytöt Laskuharjoitus 4/2011

Energiatehokkaat moottorikäytöt. Koulutusmateriaali

Tulos2 sivulla on käyttöliittymä jolla voidaan laskea sulakkeen rajoittava vaikutus. Ilman moottoreita Moottorikuormalla Minimi vikavirrat

Ecotronic Lauhduttimien ja nestejäähdyttimien optimointikeskus

= Kgm. = Nm. Nivelyksiköitä on saatavana usealla eri akselihalkaisijalla ja usealla eri sovitelaipalla merivaihteen mukaan.

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

MITOITUS-OHJELMA ESIMERKKI

Muistiinpanoluettelo voimansiirtolinja


33. Valimohiekkojen kuljetuslaitteet

HARJOITUS 7 SEISOVAT AALLOT TAVOITE

XN-sähköketjunostimet TEHOKASTA NOSTAMISTA

Transkriptio:

Ville Mikkola SILTANOSTURIN SÄHKÖISTYS Opinnäytetyö KESKI-POHJANMAAN AMMATTIKORKEAKOULU Sähkötekniikan koulutusohjelma Toukokuu 2008

TIIVISTELMÄ OPINNÄYTETYÖSTÄ Yksikkö Aika Ylivieska May 23th, 2008 Koulutusohjelma Sähkötekniikan koulutusohjelma Työn nimi Siltanosturin sähköistys Työn ohjaaja Jari Halme Tekijä/tekijät Ville Mikkola Sivumäärä 20+2 Työelämäohjaaja Jori Nätynki Työ tehtiin Rautaruukille Raahen tehtaalle. Työn aiheeksi tuli siltanosturin moottoreiden, taajuusmuuttajien ja kaapeleiden mitoitus. Yrityksellä oli tarkoitus uusia nosturin sähkökäytöt ja tavoitteena oli saada toimiva kokonaisuus nosturiin. Opinnäytetyössä esitetään pääkohdat siitä, kuinka lasketaan nosturin sillan siirrossa, vaunun siirrossa ja nostoliikkeissä moottoreilta vaadittava teho. Lisäksi työssä käy ilmi, minkä kokoiset kaapelit vaaditaan valituille oikosulkumoottoreille. Niin ikään työssä tarkastellaan sitä, kuinka valitaan taajuusmuuttaja oikosulkumoottorille. Asiasanat siltanosturi, taajuusmuuttaja, oikosulkumoottori

ABSTRACT CENTRAL OSTROBOTHNIA UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Degree programme Electrical engineering Name of thesis Bridge crane electrification Instructor Jari Halme Date 25.5.2008 Author Ville Mikkola Sivumäärä 20+2 Supervisor Jori Nätynki This engineering work was commissioned by Rautaruukki Raahe s factory. Subject of the work was measurement of bridge crane motors, frequency converters and cables. The company was going to renew electrifications of the crane and goal was to get a functional whole. Main points of how to calculate power of bridge crane motors are described in this thesis. Furthermore, it is clarified how large cables you need for the short circuit motors. Also this project includes data on how to choose the right frequency converter for induction motor. Key words bridge crane, frequency converter, induction motor

SYMBOLILUETTELO Fµ = vierintävastus g = putoamiskiihtyvyys J = hitausmomentti m = massa n = pyörimisnopeus P = teho t = kiihdytysaika T = jatkuva momentti Ta = kiihdytysmomentti v = nopeus Kreikkalaiset ω = kulmanopeus π = pii η = hyötysuhde

TIIVISTELMÄ ABSTRACT SYMBOLILUETTELO SISÄLLYS 1 JOHDANTO 1 2 SILTANOSTURI 2 2.1 Rakenne 2 2.2 Senkkanosturi 3 3 NOSTUREIDEN MOOTTOREISTA 4 3.1 Käytettävät moottorit 4 4 TAAJUUSMUUTTAJA 6 4.1 Mitoituksen perusteita 6 4.2 Nopeudensäätö taajuusmuuttajalla 6 5 LAITTEIDEN MITOITUS 8 5.1 Siirtoliikkeet 9 5.1.1 Sillan siirrossa tehon ja momentin tarve 9 5.2 Nostoliikkeet 11 5.3 Kaapeleiden mitoitusperusteita 13 6 TULOKSET 14 6.1 Sillansiirron moottoreiden ja taajuusmuuttajien valinta 14 6.2 Pää- ja apuvaunun moottoreiden ja taajuusmuuttajien valinta 15 6.3 Päänoston moottoreiden ja taajuusmuuttajen valinta 17 6.4 Apunoston moottoreiden ja taajuusmuuttajan valinta 18 LÄHTEET 20 LIITTEET

1 1 JOHDANTO Tämä opinnäytetyö sai alkunsa siitä, kun olin töissä Ruukki Oy:llä kesänä 2007 Raahen tehtaalla. Olin siltanostureiden sähkökunnossapidossa asentajana. Kesän aikana muutaman kyselyn tuloksena löydettiin sopiva aihe, kun erästä siltanosturia aiottiin uudistaa tai tehdä uusiksi koko nosturi. Tarkoituksena oli uudistaa sähkökäytöt. Aiheeksi tuli siis siltanosturin sähköistys. Työhön kuului moottoreiden, taajuusmuuttajien ja kaapeleiden mitoitus. Ohjauksia ei tässä työssä käsitellä. Työn alussa käsitellään hieman siltanosturia ja sen rakennetta ja esitellään minkä tyyppiseen siltanosturiin työ tehtiin. Loppuosassa työtä on esillä mitoitukseen köytettyjä kaavoja ja laskentaosuus, mistä käy ilmi myös valituttujen moottoreiden ja taajuusmuuttajien koot.

2 2 SILTANOSTURI 2.1 Rakenne Siltanosturin pääosat ovat päädyt, pääkannattajat, vaunu ja nostin. Pääkannattajista ja päädyistä koostuva silta liikkuu rakennuksen katonrajassa olevia kiskoja ja nosturirataa pitkin. Moottorista, vaihteistosta ja vetävistä kantopyöristä koostuva siirtokoneisto liikuttaa siltaa pitkin nosturirataa. Kantopyöriä on yhteensä vähintään neljä eli yksi jokaisessa sillan neljästä nurkasta. Sillassa on vähintään kaksi vetävää kantopyörää, yksi kummallakin sivulla. Tyypillisesti jokaisella vetävällä kantopyörällä on oma moottorinsa ja vaihteistonsa. (Tekniikan käsikirja 8, 582.) Kun vetäviä kantopyöriä on enemmän kuin kaksi, sijoitetaan ne sillan neljään nurkkaan. Kuvion 1 siltanosturissa on neljä kantopyörää, joista ohjaamon puoleiset pyörät ovat vetäviä. Pyörien lukumäärää suurentamalla pyörän halkaisijaa voidaan pienentää, mikä mahdollistaa pienempien vaihteiden käytön. Nostokoneisto on sijoitettu vaunuun, joka liikkuu sillan päällä poikittain sillan kulkusuuntaan nähden. Moottorin, vaihdelaatikon ja köysitelan muodostamia nostokoneistoja voi olla samassa vaunussa useita. KUVIO 1. Siltanosturin rakenne. (Hämäläinen 2004.)

3 2.2 Senkkanosturi Mitoitus tehdään kuviossa 2 esiintyvään senkkanosturiin. Silloin kun nostoa käytetään välillä sulan raakaraudan ja teräksen nostossa, tarvitaan 2 vaunua. Sulan käsittelystä johtuen päänoston nostokoneistot (köydet, jarrut, vaihteet ja moottorit) kahdennetaan. Kahdennetut nostokoneistot kykenevät toisen vaurioituesssa kantamaan yksin koko kuormituksen. Kahdennuksella estetään taakan putoaminen, tämä mahdollistaa meneillään olevan noston suorittamisen loppuun. Haluttaessa kaatokoneiston toimivan kummallakin puolella päänostoa sijoitetaan se erilliseen apuvaunuun. Apuvaunulla on tällöin omat pääkannattajansa, jotta se mahtuu kulkemaan varsinaisen nostovaunun alta. Kuviossa 2 on esitetty tällainen nelipääkannattajainen rakenne. KUVIO 2. Nelipääkannattajaisen senkkanosturin rakenne. Pääkannattaja on kuvassa katkaistu, jotta apuvaunun pääkannattaja näkyisi. (Hämäläinen 2004.)

4 3 NOSTUREIDEN MOOTTOREISTA 3.1 Käytettävät moottorit Siltanostureissa käytetään monenlaisia moottoreita. Nykyään suuntana on kuitenkin ollut se, että liukurengaskoneista ja muista moottoreista siirrytään oikosulkumoottoreiden käyttöön. Oikosulkumoottoreita ohjataan taajuusmuuttajilla. Tavallisimpia ovat 1000 ja 750 kierroksen moottorit. Käyttö on keskeytyvää ja käynnistystiheys on melko suuri. Tämän vuoksi nostureissa käytettävien oikosulkumoottoreiden termisen taajakäynnistys-kestävyyden tulee olla suuri. Yleensä myös käynnistysmomentin pitää olla melko suuri. 3.2 Mitoituksen perusteita Sähkökäytön lähtösuureena on moottorin antama mekaaninen teho, jonka työkoneen vaatimukset määräävät. Kuormituksen momentti-pyörimisnopeuskäyrästön analyysin tuloksena saadaan sähkökoneen momentin mitoitus. Moottorilta vaadittava vääntömomentti määräytyy työkoneen aiheuttaman vastamomentin ja järjestelmän liiketilan muuttamiseen tarvittavan momentin perusteella. Käytön pyöriessä vakionopeudella moottorin on annettava kaikilla nopeuksilla kuormituksen momenttikäyrää vastaava vääntömomentti. Käynnistettäessä saatetaan lisäksi vaatia melkoinen irrotusmomentti. (Sähkömoottorikäytön taloudellisesta mitoittamisesta.) Moottoria mitoitettaessa saatetaan tarvita myös kuormituksen momenttiaikakuvaaja, joka määrää sähkökoneen termisen mitoituksen. Sähkökäytön momenttivaatimuksista riippuen sähkömoottorin mitoitus ja valinta tapahtuu

5 tavallisimmin termisen kuormitettavuuden perusteella. Jos moottorin hetkellistä ylikuormitettavuutta käytetään hyväksi, voi koneen koko määräytyä tämänkin perusteella. (Sähkömoottorikäytön taloudellisesta mitoittamisesta.)

6 4 TAAJUUSMUUTTAJA Taajuusmuuttajat on kehitetty oikosulkumoottoreiden nopeuden ja vääntömomentin säätöön. Oikosulkumoottoreita voidaan taajuusmuuttajan avulla säätää tarpeen mukaisesti, jolloin sähkönkulutus vähenee merkittävästi. Esimerkiksi moottorin käynnistysvirta on pienempi, kun sitä ohjataan taajuusmuuttajalla. Taajuusmuuttajaa voidaankin pitää merkittävänä ympäristöteknisenä laitteena. 4.1 Mitoituksen perusteita Taajuusmuuttajan mitoittamiseksi on kuormitusmomentin perusteella laskettava vastaavat moottorin virrat. Taajuusmuuttajan terminen ylikuormitettavuus moottoriin nähden on oleellisesti pienempi. Tästä syystä se joudutaan useimmiten mitoittamaan suurimman käytössä esiintyvän virran perusteella. Joillekin taajuusmuuttajille sallitaan lyhytaikainen ylikuormitus (esim. 150 % yhden minutin ajan tietyn välein) ja tätä voi luonnollisesti käyttää hyväksi käyttöä mitoitettaessa. Esimerkiksi käynnistyksen yhteydessä ylikuormituskykyä käytetään hyväksi suuren irrotusmomentin luomiseksi tai lyhytaikaisessa kiihdytyksessä tai jarrutuksessa. Taajuusmuuttajan teho siis määräytyy suurimman tarvittavan virran perusteella. (http://www.ee.lut.fi/taajuusmuuttaja.html.) 4.2 Nopeudensäätö taajuusmuuttajalla Oikosulkumoottoria ohjattaessa muutetaan jännitteen taajuutta ja suuruutta toisin kuin tasavirtamoottorissa, jossa muutetaan ainoastaan jännitettä. Oikosul-

7 kumoottorin virta sisältää sekä moottorin magnetoinnin että vääntömomenttia tuottavat komponentit, minkä vuoksi vääntömomentin säätöä varten tarvitaan ns. vektorisäätöä. Tämä tarkoittaa sitä, että taajuusmuuttajan sulautettuun prosessorijärjestelmään on luotu moottorista matemaattinen malli. Mallilla ratkaistaan riittävän reaaliaikaisesti, mikä osuus oikosulkumoottorin virrasta on magnetointivirtaa ja mikä vastaavasti vääntömomenttia tuottavaa virtaa. Kuvassa 6 on oikosulkumoottorin ns. vektoripiirros, minkä avulla mikroprosessori voi päätellä moottorin käyttöön liittyvät toiminnot. KUVIO 3. Oikosulkumoottorin matemaattinen malli (http://www.ee.lut.fi/taajuusmuuttaja.html)

8 5 LAITTEIDEN MITOITUS Tässä osiossa esitetään laskuissa käytettävät kaavat, joilla saadaan laskettua käytettävissä olleilla tiedoilla Kuviossa 4 olevan siltanosturin moottoreilta tarvittava teho ja vääntömomentti. Niin kuin luvussa 3 mainittiin, tullaan nosturin siirto- ja nostokoneistot toteuttamaan taajuusohjatuilla oikosulkumoottoreilla. KUVIO 4. Senkkanosturi

9 5.1 Siirtoliikkeet Nosturin siirtoliikkeillä tarkoitetaan sivuttaisuunnassa tapahtuvaa liikettä, kuten sillan siirtoa sekä pää- ja apuvaunun siirtoa. 5.1.1 Sillan siirrossa tehon ja momentin tarve Nosturin siltaa liikuttaa 4 moottoria jokainen eri kulmassa ja moottoreiden tehot ovat samat jokaisessa. Päävaunun siirto toteutetaan kahdella moottorilla kuin myös apuvaunun siirto. Teho ja momentti lasketaan suraavilla kaavoilla ja tuloksien perusteella valitaan moottoriluettelosta sopivat moottorit ja taajuusmuuttajat. Teho: [W] (1) [kg] [kg] [N/kg] [m/s] Jatkuva momentti: [Nm] ( 2) [W]

10 [rad/s] Kulmanopeus: [rad/s] (3) n = moottorin [r/min] Kiihdytysmomentti: [Nm] (4) [rad/s] [s] [kgm²] [kg] [kg] [m/s] Maksimimomentti saadaa laskemalla yhteen jatkuva momentti ja kiihdytysmomentti. Tmax = T + Ta (5) Ta = kiihdytysmomentti T = jatkuva momentti

11 5.2 Nostoliikkeet Nostoliikkeillä tarkoitetaan sekä päänostoa että apunostoa. Kuviossa 5 on esillä nostokoneistot. Nostomoottoreiden teho ja momentti saadaan laskettua seuraavien kaavojen avulla. Tuloksien avulla valitaan moottoriluettelosta oikeat moottorit ja taajuusmuuttajat. KUVIO 5. Senkkanosturin nostokoneistot (pää- ja apunosto)

12 Teho: [W] (6) [kg] [kg] [1/s²] [m/s] Jatkuva momentti: [Nm] (7) [W] [rad/s] Kulmanopeus: [rad/s] (8) n = moottorin pyörimisnopeus Kiihdytysmomentti [Nm] (9) [Nm]

13 [rad/s] [s] [kgm²] [kg] [kg] [m/s] Maksimimomentti Tmax = T + Ta [Nm] (10) T = jatkuvamomentti [Nm] [Nm] 5.3 Kaapeleiden mitoitusperusteita Sähköturvallisuusstandardi edellyttää sähköjohtojen ja niiden johtimien poikkipintojen mitoittamisessa useiden eri seikkojen huomioon ottamista. (SFS 6000-132.6). Moottoreiden liitoskaapeleiden poikkipintoja mitoittaessa tärkeimpiä asioita ovat sallitun lämpötilan (ylikuormitussuojaus) ja jännitteen aleneman tarkistaminen. Kaapeleiden mitoituksen pohjana on käytetty ABB:n taulukkoa Teollisuuskäyttöjen kojevalinnat ja ACS 800 laiteopas. Periaatteessa kaapeleiden valinta tapahtuu taajuusmuuttajalle määrätyn etusulakkeen mukaan. Sulake määrää, minkä kokoiset kaapelit pitää laittaa. (ACS800 laiteopas.)

14 6 TULOKSET Luvussa 5 esitettujen kaavojen 1-6 avulla saadaan mitoitettua nosturiin oikosulkumoottorit ja taajuusmuuttajat. Esimerkeiksi valitsin Abb:n prosessikäyttöön tarkoitetut moottorit ja ACS-800 sarjan taajuusmuuttajat. Valittujen moottoreiden ja taajuusmuuttajien mukaan valitaan niille sopivat kaapelit. 6.1 Sillansiirron moottoreiden ja taajuusmuuttajien valinta Taulukko 1. Sillansiirrossa tarvittava teho ja momentti nosturin massa 240000 kg 240000 kg 240000 kg kuorman massa 200000 kg 100000 kg 60000 kg hyötysuhde 0,85 0,85 0,85 vierintävastus 0,05 N/kg 0,05 N/kg 0,05 N/kg sillan nopeus 1,66 m/s 1,66 m/s 1,66 m/s teho 42,96 kw 33,32 kw 29,4 kw moottorin pyörimisnopeus 102,6 rad/s = 980rpm 102,6 rad/s 102,6 rad/s jatkuva momentti 418 Nm 325 Nm 286 Nm kiihdytysaika 7 s 7 s 7 s moottorin hitausmomentti 0,43 kgm² 0,43 kgm² 0,43 kgm² kiihdytysmomentti 2007 Nm 1550 Nm 1370 Nm maksimimomentti 2425 Nm 1875 Nm 1656 Nm Taulukossa 1. esitettyjen tuloksien perusteella nähdään, että maksimi kuormalla vaadittava teho siirtämään siltaa on n. 43 kw ja jatku vamomentti on n. 420 Nm. Kun huomioidaan vielä kiihdytysmomentti n. 2000 Nm, niin tiedetään tarvittavat

15 suureet. Nosturikäyttöihin suunnitelluissa moottoreissa kippivääntö voi olla nimelliseen verrattuna jopa viisinkertainen. Näiden perusteella valitaan sillan moottoreiksi neljä 22 kw:n oikosulkumoottoria, joiden nimellismomentti 856 Nm. Moottoreiden nimellisvirta on 43 A. Virran ja tehon perusteella valitaan taajuusmuuttajaksi ABB:n ACS800-01-0120-3. Taajuusmuuttajasta jatkuvasti saatavissa oleva terminen virta ilman ylikuormitettavuutta 40 C lämpötilassa on 186 A ja moottorin teho on tällöin 90 kw. ABB:n taulukosta valitaan kaapeleiksi moottoreille 3 x 16 + 16 MCMK 6.2 Pää- ja apuvaunun moottoreiden ja taajuusmuuttajien valinta Vaunujen moottoreiden ja taajuusmuuttajien mitoitus ja valinta tapahtuu samoilla kaavoilla kuin sillansiirrossa. Taulukko 2. Pää- ja apuvaunun vaatima teho ja momentti Päävaunu Apuvaunu vaunun massa 75000 kg 10000 kg kuorman massa 200000 kg 60000 kg hyötysuhde 0,85 0,85 vierintävastus 0,05 N/kg 0,05 N/kg sillan nopeus 0,42 m/s 0,42 m/s teho 6,8 kw 1,8 kw moottorin pyörimisnopeus 99,5 rad/s = 950rpm 99,5 rad/s jatkuva momentti 66,9 Nm 17,0 Nm kiihdytysaika 3 s 3 s

16 Taulukko 2. (jatkuu) moottorin hitausmomentti 0,09 kgm² 0,06 kgm² kiihdytysmomentti 194,7 Nm 51,0 Nm maksimimomentti 261,6 Nm 68,0 Nm Taulukosta 2. nähdään että päävaunun liikkumiseen vaadittava teho on n. 6,8 kw ja jatkuva vääntömomentti n. 67 Nm. Kiihdytykseen vaadittava momentti on n. 195 Nm. Päävaunun liikkuminen toteutetaan kahdella vetävällä pyörällä, joista molemmilla on oma moottori. Moottoreiksi valitaan kaksi 7,5 kw:n oikosulkumoottoria, joiden nimellismomentti on 148 Nm. Moottoreiden nimel-lisvirta on 15,4 A. Kaapeleiksi moottoreille valitaan 3 x 6 + 6 MCMK. Apuvaunun liikkuminen toteutetaan myös kahdella moottorilla. Apuvaunun siirtämiseen vaadittava teho on n. 1,8 kw ja sen vaatima jatkuvamomentti on n. 17 Nm ja kiihdytysmomentti n. 51 Nm Tämän perusteella valitaan kaksi 5,5 kw oikosulkumoottoria, joiden nimellis momentti on n. 55 Nm. Moottoreiden nimellisvirta on 12A. Kaapeleiksi moottoreille valitaan 3 x 6 + 6 MCMK. Taajuusmuuttajaksi päävaunulle valitaan virtojen ja tehojen mukaan ABB:n ACS800-01-0020-3. Muuttajasta jatkuvasti saatavissa oleva terminen virta ilman ylikuormitettavuutta 40 C lämpötilassa on 34 A ja moottorin teho on tällöin 15 kw. Apuvaunulle valitaan ABB:n ACS800-01-0016-3. Taajuusmuuttajasta jatkuvasti saatavissa oleva terminen virta ilman ylikuormitettavuutta 40 C lämpötilassa on 25 A ja moottorin teho on tällöin 11 kw.

17 6.3 Päänoston moottoreiden ja taajuusmuuttajen valinta Päänoston toteutetaan neljällä oikosulkumoottorilla ja kahdella taajuusmuuttajalla, koska nosturia käytetään sulan raakaraudan nostoon ja kuorman on pysyttävä ilmassa vaikka yksi moottori tai taajuusmuuttaja hajoaisikin. Taulukko 3. Päänoston tehon ja momentin tarve kuorman massa 200000 kg 100000 kg 60000 kg koukun- ja köysienmassa 1500 kg 1500 kg 1500 kg hyötysuhde 0,85 0,85 0,85 putoamiskiihtyvyys 9,81 m/s² 9,81 m/s² 9,81 m/s² nostonopeus 0,15 m/s 0,2 m/s 0,25 m/s teho 350 kw 235 kw 178 kw moottorin pyörimisnopeus 102,6 rad/s = 980rpm 102,6 rad/s 102,6 rad/s jatkuva momentti 3400 Nm 2290 Nm 1735 Nm kiihdytysaika 7 s 7 s 7 s moottorin hitausmomentti 20 kgm² 20 kgm² 20 kgm² kiihdytysmomentti 352 Nm 351 Nm 350 Nm maksimimomentti 3752 Nm 2640 Nm 2085 Nm Taulukossa 3. esitettyjen tuloksien perusteella huomataan, että suurimmalla kuormalla vaadittava teho nostamaan kuorma on n. 350 kw. Jatkuvaa momenttia tarvitaan n. 3400 Nm ja kiihdytysmomenttia n. 350 Nm. Näiden perusteella valitaan päänoston moottoreiksi neljä 110 kw:n oikosulkumoottoria, joiden nimellismomentti on 4240 Nm. Moottoreiden nimellisvirta on 202 A. Kaapeleiksi moottoreille valitaan 3 x 120 + 95 MCMK Virran ja tehon perusteella valitaan taajuusmuuttajiksi ABB:n kaksi ACS800-02- 0320-3. Taajuusmuuttajasta jatkuvasti saatavissa oleva terminen virta ilman

18 ylikuormitettavuutta 40 C lämpötilassa on 487 A ja moottorin teho on tällöin 250 kw. 6.4 Apunoston moottoreiden ja taajuusmuuttajan valinta Apunosto toteutetaan kahdella moottorilla ja yhdellä taajuusmuuttajalla. Taulukko 4. Apunoston tehon ja momentin tarve kuorman massa 60000 kg 20000 kg 10000 kg koukun- ja köysienmassa 1500 kg 1500 kg 1500 kg hyötysuhde 0,85 0,85 0,85 putoamiskiihtyvyys 9,81 m/s² 9,81 m/s² 9,81 m/s² nostonopeus 0,2 m/s 0,25 m/s 0,34 m/s teho 142 kw 62,0 kw 45,2 kw moottorin pyörimisnopeus 992rpm = 103,9 rad/s 103,9 rad/s 103,9 rad/s jatkuvamomentti 1367 Nm 597 Nm 435 Nm kiihdytysaika 6 s 6 s 6 s moottorin hitausmomentti 4 kgm² 4 kgm² 4 kgm² kiihdytysmomentti 86,1 Nm 84,0 Nm 83,9 Nm maksimimomentti 1453 Nm 681 Nm 518 Nm Taulukossa 4 esitettyjen tuloksien perusteella huomataan, että maksimi kuormalla vaadittava teho nostamaan kuorma on n. 142 kw. Jatkuvaa momenttia tarvitaan n. 1400 Nm ja kiihdytysmomenttia n. 90 Nm. Näiden perusteella valitaan apunoston moottoreiksi kaksi 90 kw:n oikosulkumoottoria, joiden nimellismomentti on 1732 Nm. Moottoreiden nimellisvirrta on 163 A. Virran ja tehon

19 perusteella valitaan taajuusmuuttajaksi ABB:n ACS800-02-0260-3. Taajuusmuuttajasta jatkuvasti saatavissa oleva terminen virta ilman ylikuormitettavuutta 40 C lämpötilassa on 368 A ja moottorin teho on tällöin 200 kw. Kaapeleiksi moottoreille valitaan 3 x 95 + 50 MCMK.

20 LÄHTEET Painetut lähteet Hämäläinen, Y. Starck, P. 2004. Mård, M. 1976. Sähkömoottorikäytön taloudellisesta mitoittamisesta. HTKK tieteellisiä julkaisuja 58 Valtanen, E. 2007. Tekniikan taulukkokirja. 14. Genesis-Kirjat Oy. Tekniikan käsikirja 8 koneensuunnitteluoppi. Jyväskylässä 1980. ABB:n laiteopas ACS 800 Painamattomat lähteet Lappeenrannan teknillinen yliopisto. WWW-dokumentti. Saatavissa: http://www.ee.lut.fi/sahkomoottori.html. Luettu 12.3.2008. http://www.ee.lut.fi/taajuusmuuttaja.html. Luettu 12.3.2008 Puhelin keskustelut Kettunen Pekka Algol 12.2.2008, 14.5.2008 Teos, jolla ei ole henkilötekijää, kuten lait asetukset, komiteanmietinnöt, standardit ja patentit SFS-käsikirja 600. Pienjännitesähköasennukset ja sähköturvallisuus. 2007. Helsinki: Suomen standardisoimisliitto SFS.

Nosturin sillan siirto kuvattuna ylhäältä päin. LIITE 1

Nosturin vaunu LIITE 2