Электроснабжение и электрооборудование электромеханического цеха металлургического завода

Мостовой кран (рис. 4.1) представляет собой мост, перемещающейся по крановым путям на ходовых колесах, которые установлены на концевых балках. Пути укладываются на подкрановые балки, опирающиеся на выступы верхней части колонны цеха. Механизм передвижения крана установлен на мосту крана. Управление всеми механизмами происходит из кабины прикрепленной к мосту крана. Питание электродвигателей осуществляется по цеховым троллеям. Для подвода электроэнергии применяют токосъемы скользящего типа, прикрепленные к металлоконструкции крана. В современных конструкциях мостовых кранов токопровод осуществляется с помощью гибкого кабеля. Привод ходовых колес осуществляется от электродвигателя через редуктор и трансмиссионный вал.

Рисунок 4.1 - Общий вид мостового крана.

Любой современный грузоподъемный кран в соответствии с требованиями безопасности, может иметь для каждого рабочего движения в трех плоскостях, следующие самостоятельные механизмы: механизм подъема - опускания груза, механизм передвижения крана в горизонтальной плоскости и механизмы обслуживания зоны работы крана (передвижения тележки).

Типичная кинематическая схема механизма подъема крана приведена на рисунке 4.2

Рисунок 4.2 - Кинематическая схема механизма подъема главного крюка: 1 - двигатель; 2 - муфта; 3 - тормоз; 4 - редук -тор; 5 - барабан; 6 - полиспаст; 7 - неподвижный блок полис - пасты.

К основным параметрам механизма подъёма относятся: грузоподъемность, скорость подъема крюка, режим работы, высота подъема грузозахватного устройства.

Номинальная грузоподъемность - масса номинального груза на крюке или захватном устройстве, поднимаемого грузоподъемной машиной.

Скорость подъема крюка выбирают в зависимости от требований технологического процесса, в котором участвует данная грузоподъемная машина, характера работы, типа машины и ее производительности.

Режим работы грузоподъемных машин цикличен. Цикл состоит из перемещения груза по заданной траектории и возврата в исходное положение для нового цикла.

Для данного мостового крана рекомендуемые режимные группы:

5К - группа режима работы крана;

4М - группа режима работы механизма подъема.

На крановых установках допускается применять рабочее напряжение до 500 В, поэтому крановые механизмы снабжают электрооборудованием на напряжения 220, 380, 500 В переменного тока и 220, 440 В постоянного тока. В схеме управления предусматривают максимальную защиту, отключающую двигатель при перегрузке и коротком замыкании. Нулевая защита исключает самозапуск двигателей при подаче напряжения после перерыва в электроснабжении. Для безопасного обслуживания электрооборудования, находящегося на ферме моста, устанавливают, блокировочные контакты на люке и двери кабины. При открывании люка или двери напряжение с электрооборудования снимается.

Правилами Госгортехнадзора предусматривается четыре режима работы механизмов: лёгкий - Л, средний - С, тяжёлый - Т, весьма тяжёлый - ВТ.

Определяем режим работы крана: Проектируемый мостовой кран работает в среднем режиме с ПВ40.

Исходными данными проектирования являются физические и геометрические параметры механизма подъема мостового крана, а также размеры помещения цеха, в котором расположен кран. Исходные данные представлены в таблице 6 в п.6.

V. Разработка схемы управления мостового крана.

Исходными данными являются технические характеристики выбранного электродвигателя в пункте 5.

Базисный момент, Нм:

М100% = 9550 •

М100% = 9550 • =649,5 Нм.

Определяем расчетный ток резистора, А:

I100% =

где Iн - номинальный ток ротора, А;

Рн - номинальная мощность электродвигателя, кВт;

nн - номинальная частота вращения, об/мин.

I100%= = 103,15 А.

6.3 Определяем номинальное сопротивление резистора, в Ом:

Rн = (6.3)

где Ерн - напряжение между кольцами ротора, В.

Rн = = 1,9 Ом.

Согласно Ю.В. Алексееву и А.П. Богословскому для магнитного контроллера ТСАЗ160 с защитой на переменном токе находим разбивку ступеней сопротивлений и определяем сопротивление каждого резистора (в одной фазе):

R = Rном. •?????????????????????????????????

Обозначение ступени Rступ,% R ,Ом

Р1 - Р4 5 0,095

Р4 - Р7 10 0,19

Р71 - Р10 20 0,38

Р10 - Р13 27 0,513

Р13 - Р16 76 1,444

Р16 - Р19 72 1,368

Общее 210 3,99

Находим расчетную мощность резистора (в трех фа -зах), кВт:

Рр =

Определяем параметры для условий режима С:

Частота включений фактическая 120 в час, приведенная

z = 120 • = 120 • = 133,6; (6.6)

k = 1,25 - коэффициент нагрузки;

а = 1,2 - коэффициент использования;

экв.б = 0,76 - базисный КПД электропривода;

экв = 0,73 - КПД электропривода для z = 136,2, согласно рис. 8 - 11.;

дв = 0,85 - КПД электродвигателя;

0 = 0,4 - относительная продолжительность включения.

Рр = =16,2 кВт.

На одну фазу приходится: = 5,4 кВт.

Определяем расчетный ток резистора, А. Токовые нагрузки I100% по ступеням берём из ,таблица 7 - 9:

Iр = (6.7) Iр== 60,61 А.

Значения расчетных токов по ступеням:

I = Iр • (6.8)

Обозначение ступени Iступ, % I , А

Р1 - Р4 83 50,3

Р4 - Р7 59 35,75

Р71 - Р10 59 35,75

Р10 - Р13 50 30,3

Р13 - Р16 42 25,45

Р16 - Р19 30 18,18

В соответствии с таблицей нормализованных ящиков резисторов НФ 1А выбираем для ступеней Р1 - Р4, Р4 - Р7, Р7 - Р10 ящик 2ТД.754.054-06, имеющий длительный ток 102 А и сопротивление 0,48 Ом. Для ступеней Р10 - Р13, Р13 - Р16 выбираем ящик 2ТД.754.054-08, имеющий длительный ток 64 А и сопротивление 1,28 Ом. Для ступеней Р16 - Р19, выбираем ящик 2ТД.754.054-11, имеющий длительный ток 41 А и сопротивление 3,1 Ом. Рассчитаем отклонение сопротивлений от расчета и данные занесем в таблицу

R% = ? 100%

Таблица Отклонения сопротивлений от расчета.

Учитывая что, длительные токи выбранных ящиков сопротивлений соответствуют расчетным значениям токов ступеней и отклонение сопротивлений отдельных ступеней от расчетных значений не превышает 15% , а отклонение общего сопротивления резистора не превышает 5% его расчетного значения, резистор выбран правильно.

Проверки по кратковременному режиму не производим, так как расчетный ток Iр=60,61 А близок к длительному току пусковых ступеней.

VI. Характеристика мостового крана.

Таблица 6 - Исходные данные крана.

VII. Расчет и выбор электродвигателя.

Статическая мощность на валу электродвигателя подъемной лебедки при подъеме груза, в кВт определяется следующим образом:

Рст.гр.под =

где G=m•g=80•103• 9,8=784000H-вес поднимаемого груза;

m-номинальная грузоподъемность, кг;

g-ускорение свободного падения, м/с2;

G0=m0•g=0,8•103•9,8=7840Н-веспустого захватывающего приспособления;

m0 - масса пустого захватывающего приспособления, кг;

vн = 4,6м/мин = 0,07 м/с - скорость подъема груза;

нагр = 0,84 - КПД под нагрузкой.

Р ст.гр.под .= = 65,98 кВт.

Мощность на валу электродвигателя при подъеме пустого захватывающего приспособления, кВт:

Р ст.п.гр.= (4.2)

где хх=0,42 - КПД механизма при холостом ходе.

Рст.п.гр.= =1,3 кВт.

Мощность на валу электродвигателя обусловленная весом груза, кВт:

Ргр.=(G+G0)*vс*10-3

где vс=vн=0,07 м/с - скорость спуска.

Ргр=(784000+7840)*0,07*10-3=55,42 кВт.

Мощность на валу электродвигателя, обусловленная силой трения, кВт:

Ртр.=() * (1 - ?нагр.) * vc * 10-3

Ртр .= () * (1-0,84) * 0,07 * 10-3 = 8,88 кВт.

Так как выполняется условие Ргр Ртр, следовательно, электродвигатель работает в режиме тормозного спуска.

Мощность на валу электродвигателя при тормозном спуске, определяется следующим способом, кВт:

Рт.сп.=(G+G0)*Vс*(2-)*10-3

Рст.сп.=(784000+7840)*0,07*(2-)*10-3=44,8 кВт.

Мощность на валу электродвигателя во время спуска порожнего захватывающего приспособления, кВт:

Рс.ст.о.=G0•Vс• (-2) •10-3

Рс.ст.о.=7840•0,07(-2) •10-3=0,2 кВт.

Рассчитаем нагрузочный график механизма подъема мостового крана для наиболее характерного цикла работы

Время подъема груза на высоту Н:

tр1= =85,7 сек.

где Н-высота подъема груза, м.

Время перемещения груза на расстояние L:

t01= =48 сек.

Время для спуска груза:

tр2= =85,7 сек.

Время на зацепление груза и его отцепления:

t02= t 04=200 сек.

Время подъема порожнего крюка:

tр3= =85,7 сек.

Время необходимое для возврата крана к месту подъема нового груза:

t03= =48 сек.

Время спуска порожнего крюка:

tр4= =39,2 сек.

Вычертим нагрузочный график механизма подъема для рабочего цикла:

Рисунок 4.1- Нагрузочный график механизма подъема для рабочего цикла.

Таблица 4.1- Рабочий цикл механизма подъема.

Суммарное время работы электродвигателя:

tр=tр1+ tр2+ tр3+ tр4=4*85,7 = 342,8 сек.

Суммарное время пауз:

t0=t01+t02+t03+t04=48+48+200+200=496 сек.

Эквивалентная мощность за суммарное время работы электродвигателя, кВт:

Рэкв= (4.9)

Рэкв= =39,8кВт.

Эквивалентную мощность пересчитываем на стан- дартную продолжительность включения соответствующего режима работы механизма крана, кВт:

Рэн=Рэкв •

Рэн=39,8• = 1,26 кВт.

Определяем расчетную мощность электродвигателя с учетом коэффициента запаса, кВт:

Рдв=

где Кз = 1,2 - коэффициент запаса;

ред = 0,9 - КПД редуктора.

Рдв= =1,7 кВт.

Угловая скорость лебедки в рад/с и частота вращения лебедки в об/мин, определяется следующим способом:

wл=

где D - диаметр барабана лебедки, м.

wл = = 0,2 рад/с.

nл =

nл = = 2 об/мин.

Полученные значение мощности электродвигателя в пункте (4.11) и значение стандартной продолжительности включения ПВст = 20% , будут являться основными критериями для выбора электродвигателя.

Выберем электродвигатель из следующих условий:

Рном Рдв

Рном 50,7 кВт

Таблица 4.2 - Технические данные асинхронного электро - двигателя с фазным ротором типа МТН512-6

VIII. Расчет и построение естественной механической характеристики.

Целью расчета является расчет и построение естественной механической характеристик электродвигателя и механизма подъёма мостового крана.

Исходными данными являются технические данные выбранного электродвигателя МТН 512-6, и механизма подъёма, а также данные обмоток ротора и статора:

r1=0,065 Ом - активное сопротивление обмотки статора;

х1=0,161 Ом - реактивное сопротивление обмотки ста -тора;

r2=0,05 Ом - активное сопротивление обмотки ротора;

х2=0,197 Ом - реактивное сопротивление обмотки рото -ра;

к =1,21- коэффициент приведения сопротивления.

Определим номинальное скольжение:

S н=,

где w0 = ==104,6 рад/с;

wн = ==101,526 рад/с.

sн = =0,03

Номинальный момент:

Мн===541,73 Нм

Определим коэффициент перегрузочной способности:

л = = = 3

Определим критическое скольжение:

sкр= sн( л+?(л 2-1))

sкр=0,03(3+v(32-1))=0,17

Определим номинальное активное сопротивление ротора:

r2н===2,28 Ом

где U2 - напряжение ротора, В;

I2 - ток ротора, А.

Активное сопротивление обмотки ротора:

R2вт=R2н•Sн=2,28•0,03=0,068 Ом

Найдём суммарное активное сопротивление роторной цепи для каждой ступени:

R2 =R2вт+R2ВШ

где R2вш - сопротивление реостата в цепи ротора =3,9 R2 =3,968

Для построения механических характеристик зададимся значениями скольжения от 0 до 1 и подставим в выражение:

М = 2 • Ммах. •?,

где а = = = 0,88

Рассчитаем механическую характеристику механизма подъёма мостового крана.

Механические характеристики производственных механизмов рассчитываются по формуле Бланка, Нм:

Мст. = М0 + (Мст.н - М0) • ,

где Мст0 - момент сопротивления трения в движущихся частях, Нм;

Мст.н - момент сопротивления при номинальной скорости, Нм;

- номинальная угловая скорость вращения ротора электродвигателя, рад/с;

- изменяемая угловая скорость вращения ротора электродвигателя, рад/с;

Страницы: 1, 2, 3