Электрооборудование и электропривод механизма подъема мостового крана

справочнику и проверка его по перегрузочной способности и по условиям

осуществимости пуска, а также выбор редуктора для механизма подъема

мостового крана.

Исходными данными являются исходные данные проекти-рования пункта 3 и

результаты расчетов пункта 4.

5.1 Выберем электродвигатель из следующих условий:

Рном ( Рдв (5.1)

[pic]

Рном ( 50,7 кВт

Таблица 5.1 - Технические данные асинхронного электро - двигателя с

фазным ротором типа МТН512-6

|Параметры двигателя |Значение параметра |

|1 |2 |

|Мощность, Рн |55 кВт |

|Частота вращения, nн |970 об/мин |

|Ток статора, I1 |99 А |

|Коэффициент мощности, Соs ( |0,76 |

|КПД, (н |89 % |

|Ток ротора, I2 |86 А |

|Напряжение ротора, U2 |340 В |

|Максимальный момент, Мm |1630 Нм |

|Маховый момент, GD2 |4,10 кг?м2 |

|Напряжение, U |380 В |

|Частота, f |50 Гц |

|Продолжительность включения, ПВст |40 % |

5.2 Проверяем выбранный электродвигатель по допусти - мой нагрузке и

условию осуществимости пуска.

Выбранный электродвигатель должен удовлетворять следующим условиям:

5.2.1 Первое условие допустимой нагрузки:

Мдоп > Мс.max, (5.2)

[pic]

где Мс.max = 9550 ? [pic] Нм;

Рс - статическая мощность при подъеме груза, кВт;

nн - частота вращения вала электродвигателя, об/мин.

Мс.max = 9550 ? [pic] =649,5 Нм;

Мдоп = Мm = 1630 Нм;

Мдоп=1630 Нм > 649,5 Нм = Мс.max

Первое условие выполняется.

5.2.2 Второе условие допустимой нагрузки:

Мср.п ( 1,5 Мс.max (5.2.2) [pic]

где Мср .п = [pic] - средний пусковой момент, Нм;

М1 = 0,85 ? Мm = 0,85 ? 1630 = 1385,5 Нм - максимальный момент

двигателя при пуске, Нм;

М2 = (1,1 - 1,2) ? Мн = 1,2 ? 649,5 = 779,4 Нм - минималь -

ный момент двигателя, Нм;

Мн = 9550 ? [pic] = 9550 ? [pic] = 541,4 Нм - номинальный

момент двигателя, Нм.

Мср.п = [pic] = 1082,45 Нм;

1,5 ? Мс.max = 1,5 ? 649,5 = 974,25 Нм;

Мср.п = 1082,45 Нм > 974,25 Нм = 1,5 ? Мс.max

Второе условие выполняется.

5.2.3 Третье условие допустимой нагрузки:

М2 ( 1,2Мс.max (5.2.3) [pic]

1,2 ?Мс.max = 1,2 ? 649,5 = 779,4 Нм.

М2 = 779,4 Нм ? 779,4 Нм = 1,2 ? Мс.max

Третье условие выполняется.

5.2.4 Проверяем двигатель по условию осуществимости пуска:

ад ( а (5.2.4) [pic]

где ад - допустимое линейное ускорение при подъеме или перемещении

груза, м/с2;

ад = (0,2 ч 0,3) м/с2 - для механизма подъема;

a - наибольшее линейное ускорение при подъеме гру - за,

м/с2.

а = [pic]

где tп.мин - наименьшее время при пуске с состояния покоя до скорости

v с наибольшей загрузкой, сек.

tп.мин = [pic] (5.2.4.1) [pic]

где GD2прив = 4 ? Jприв, кг?м2

(5.2.4.2) [pic]

где Jприв = 1,3 ? Jдв + [pic] ? Wк.мех , кг?м2

(5.2.4.3) [pic]

где Jдв = [pic], кг?м2

(5.2.4.4) [pic]

Wк.мех = [pic], Дж

(5.2.4.5) [pic]

Мс.мах = 9550 ? [pic], Нм

(5.2.4.6) [pic]

Мс.мах. = 9550 ? [pic] =649,5 Нм;

Wк.мех = [pic] = 197,96 Дж;

Jдв= [pic] = 1,025 кг?м2;

Jприв = 1,3 ? 1,025 + [pic] ? 197,96 = 1,37 кг?м2;

GD2прив = 4 ? 1,37 = 5,48 кг?м2;

tп.мин = [pic] = 0,321 сек;

а = [pic] = 0,218 м/с2

ад = 0,3 м/с2 > 0,218 м/с2 = а

Условие осуществимости пуска выполняется.

Так как электродвигатель МТН 512 - 6 удовлетворяет всем условиям

выбора, то для привода механизма подъема мостового крана устанавливаем

электродвигатель данного типа.

5.3 Выбираем тип редуктора.

Редуктор применяют из - за разногласия скорости вра - щения

барабана лебедки механизма подъема и вала электро - двигателя. Редуктор

выбирают по мощности, передаточному числу и скорости вращения.

5.3.1 Определяем передаточное число редуктора:

iР = [pic] (5.3.1) [pic]

где D - диаметр барабана лебедки, м;

iп - передаточное число полиспастной системы.

iР= [pic] = 42.3

По справочнику [pic] выбираю тип редуктора Ц2 - 500 со следующими

техническими данными:

nр = 970 об/мин;

Рр = 49 кВт;

iР = 50.94

m = 505 кг.

6 Расчет и выбор ступеней сопротивлений в цепях электропривода механизма

подъема мостового крана

Целью данного расчета является выбор магнитного контроллера

переменного тока, в соответствии с его выбором определяются сопротивления

и токи ступеней для электропривода механизма передвижения тележки

мостового крана.

Исходными данными являются технические характеристики выбранного

электродвигателя в пункте 5.

6.1 Базисный момент, Нм:

М100% = 9550 ? [pic] (6.1) [pic]

М100% = 9550 ? [pic] =649,5 Нм.

6.2 Определяем расчетный ток резистора, А:

I100% = [pic] (6.2) [pic]

где Iн - номинальный ток ротора, А;

Рн - номинальная мощность электродвигателя, кВт;

nн - номинальная частота вращения, об/мин.

I100%= [pic] = 103,15 А.

6.3 Определяем номинальное сопротивление резистора, в Ом:

Rн = [pic] (6.3) [pic]

где Ерн - напряжение между кольцами ротора, В.

Rн = [pic] = 1,9 Ом.

6.4 Согласно [pic] для магнитного контроллера ТСАЗ160 с защитой на

переменном токе находим разбивку ступеней сопротивлений и определяем

сопротивление каждого резис -тора (в одной фазе):

R = Rном. ? [pic] (6.4) [pic]

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

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

Рр = [pic] (6.5) [pic]

6.6 Определяем согласно [pic] таблице 8-4, параметры для условий

режима С:

Частота включений фактическая 120 в час, приведенная

z = 120 ?[pic] = 120 ? [pic] = 133,6; (6.6) [pic]

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 [pic] рис. 8

- 11.;

(дв = 0,85 - КПД электродвигателя;

(0 = 0,4 - относительная продолжительность включения.

Рр = [pic]=

=16,2 кВт.

На одну фазу приходится: [pic] = 5,4 кВт.

6.7 Определяем расчетный ток резистора, А. Токовые нагрузки I100% по

ступеням берём из [pic],таблица 7 - 9:

Iр = [pic] (6.7) [pic] Iр=[pic]= 60,61 А.

6.8 Значения расчетных токов по ступеням:

I = Iр ? [pic] (6.8) [pic]

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

6.9 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. Схема включения

одной фазы резистора приведена на рисунке - 6.1

0,096 0,196 0,352 0,512 1,444

1,387

Р1 Р4 Р7 Р10 Р13

Р16 Р19

Рисунок 6.1 - Схемы соединения ящиков резисторов.

6.10 Рассчитаем отклонение сопротивлений от расчета и данные занесем

в таблицу - 6.1:

R% = [pic] * 100%, (6.10) [pic]

Таблица 6.1 - Отклонения сопротивлений от расчета.

|Ступени |Rрасч ,Ом |Rфакт ,Ом |R% ,.% |

|1 |2 |3 |4 |

|Р1-Р4 |0,095 |0,096 |-1 |

|Р4-Р10 |0,19 |0,196 |-3,157 |

|Р71-Р10 |0,38 |0,352 |7,3 |

|Р10-Р13 |0,513 |0,512 |0,2 |

|Р13-Р16 |1,444 |1,444 |0 |

|Р16-Р19 |1,368 |1,387 |-1,38 |

|Итого |4,3 |

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.

7 Расчет естественных и искусственных механических характеристик

электродвигателя и механизма подъема мостового крана

Целью расчета является расчет и построение естест -венной и

искусственных механических характеристик элект -родвигателя и механизма

подъёма мостового крана.

Исходными данными являются технические данные выбранного

электродвигателя МТН 512-6 пункта 5, и механизма подъёма пункта 3, 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.

7.1 Определим номинальное скольжение:

S н=[pic], (7.1) [pic]

где w0 = [pic]=[pic]=104,6 рад/с;

wн = [pic] =[pic]=101,526 рад/с.[pic]

sн = [pic]=0,03

7.2 Номинальный момент:

Мн=[pic][pic]=[pic]=541,73 Нм (7.2) [pic]

7.3 Определим коэффициент перегрузочной способности:

? = [pic] = [pic] = 3 (7.3) [pic]

7.4 Определим критическое скольжение:

sкр= sн( ?+?(? 2-1)) (7.4) [pic]

sкр=0,03(3+?(32-1))=0,17

7.5 Определим номинальное активное сопротивление ротора:

r2н=[pic]=[pic]=2,28 Ом (7.5) [pic]

где U2 - напряжение ротора, В;

I2 - ток ротора, А.

7.6 Активное сопротивление обмотки ротора:

R2вт=R2н?Sн=2,28?0,03=0,068 Ом

7.7Найдём суммарное активное сопротивление роторной цепи для каждой

ступени:

R2S =R2вт+R2ВШ

где R2вш - сопротивление реостата в цепи ротора.

R2ВШ1 =0,096 R2S1 =

0,164

R2ВШ2 =0,292 R2S2 =0,36

R2ВШ3 = 0,644 R2S2 =0,712

R2ВШ4 =1,156 R2S4 =1,224

R2ВШ5 =2,6 R2S5 =2,668

R2ВШ6 =3,9 R2S6 =3,968

7.8 Для построения механических характеристик зада -димся значениями

скольжения от 0 до 1 и подставим в выра -жение:

М = 2 ? Ммах. ? [pic], (7.8) [pic]

где а = [pic] = [pic] = 0,88

7.9 Скольжение на искусственных характеристиках при выбранных значениях

sе вычисляются по формуле:

sи = sе ? [pic] (7.9) [pic]

7.10 Угловые скорости на искусственных характеристиках вычисляются по

формуле:

wи = w0 ? (1- s) (7.10) [pic]

7.11 Результаты расчётов М, wе, sи, wи при различных значениях s

приведены в таблице 7.1

7.12 Рассчитаем механическую характеристику механиз -ма подъёма

мостового крана.

Механические характеристики производственных меха - низмов

рассчитываются по формуле Бланка, Нм:

Мст. = М0 + (Мст.н - М0) ? [pic], [pic] (7.12.1) [pic]

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

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

[pic] - номинальная угловая скорость вращения ротора

электродвигателя, рад/с;

[pic]- изменяемая угловая скорость вращения ротора

электродвигателя, рад/с;

х - показатель степени, который характеризует статический момент

при изменении скорости вращения. Для механизмов перемещения и подъёма

кранов х = 0. Следователь- но:

Мст. = Мст.н. = [pic], (7.12.2) [pic]

где Рст = 65,98 кВт - статическая эквивалентная мощ - ность,

пересчитанная на стандартную продолжительность включения, кВт;

[pic] - номинальная угловая скорость вращения ротора

электродвигателя, рад/с;

Мст. = Мст.н. = [pic] = 649,8 Нм.

7.13 Построение графика механической характеристики механизма подъёма

мостового крана производим на том же графике, где и механическая

характеристика выбранного электродвигателя (Рисунок 7.1).

7.14 По графику видно, что механическая характеристика механизма

подъёма имеет форму прямой линии, из этого следует, что статический момент

Мст не зависит от скорости вращения.

Таблица 7.1 - Сводная таблица по результатам расчётов естественной и

искусственных механических характеристик электродвигателя.

|чины |добавочных сопротивлениях |

| |rд4 |

|t, сек. |0 |0,07 |0,14 |0,217 |

|w, рад/с |0 |29 |45 |56 |

|М, Нм |1385,5 |1073 |893 |782 |

Таблица 8.2 - Расчетные данные необходимые для пос - троения графиков

зависимостей w=((t) и М=((t).

|Вели - |Характеристики при введённых |

|чины |добавочных сопротивлениях |

| |rд5 |

|t, сек. |0 |0,035 |0,07 |0,105 |

|tнач, |0,217 |0,252 |0,287 |0,322 |

|сек. | | | | |

|w, рад/с |55 |69 |77 |82 |

|М, Нм |1385,5 |1065 |885 |782 |

Таблица 8.3 - Расчетные данные необходимые для пос - троения графиков

зависимостей w=((t) и М=((t).

|Вели - |Характеристики при введённых |

|чины |добавочных сопротивлениях |

| |rд6 |

|t, сек. |0 |0,016 |0,032 |0,048 |

|tнач, |0,322 |0,338 |0,354 |0,37 |

|сек. | | | | |

|w, рад/с |82 |88 |92 |94 |

|М, Нм |1385,5 |1067 |886 |782 |

8.8 По данным таблицы 8.1 строим графики переходного процесса w=((t) и

М=((t), изображенных на рисунке 8.1.

М,Нм (, рад/с

t, сек

Рисунок 8.1 – График переходного процесса

9 Выбор аппаратуры управления и защиты электропривода механизма подъема

мостового крана

Целью расчета является выбор магнитного контрол - лера, контакторов,

магнитных пускателей, реле защиты от токов перегрузки, конечных

выключателей электропривода, и защитной панели.

Исходными данными являются технические данные электродвигателя пункта

5, режим работы крана.

9.1 Выбор магнитного контроллера.

Магнитные контроллеры представляют собой сложные комплектные

коммутационные устройства для управления крановыми электроприводами. В

магнитных контроллерах коммутация главных цепей осуществляется с помощью

контакторов с электромагнитным приводом.

Выбор магнитных контроллеров для крановых механизмов определяется

режимом работы механизма и зависит от параметров износостойкости

контакторов. Магнитные контроллеры должны быть рассчитаны на коммутацию

наибольших допустимых значений тока включения, а номинальный ток их Iн

должен быть равен или больше расчетного тока двигателя при заданных

условиях эксплуатации и заданных режимах работы механизма:

Iн( Iр*к (9.1) [pic]

где к = 0,8- коэффициент, учитывающий режим работы ме- ханизма.

Выберем магнитный контроллер серии ТСАЗ160, так как он удовлетворяет

условию выбора:

Iн = 160 А ( 68,8 А = 86 * 0,8 = Iр * к

Таблица 9.1 - Технические данные магнитного контрол - лера ТСАЗ160.

|Тип |Режим работы |Назначение |Номинал|Наибольший |Количество|

|контролле|механизма | |ьный |допустимый |управляемы|

|ра | | |ток, А |ток |х |

| | | | |включения, |двигателей|

| | | | |А | |

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |

|ТСАЗ160 |С для кранов |Механизм |160 |700 |1 |

| |металлурги - |подъема со | | | |

| |ческого |встроенной | | | |

| |производства |защитой | | | |

9.2 Выбор контакторов.

Контакторы используются в системах управления крановыми

электроприводами для осуществления коммутации тока в главных цепях при

дистанционном управлении.

Контакторы серий КТ и КТП предназначены для ком - мутации главных

цепей электроприводов переменного тока с номинальным напряжением 380 В.

Контакторы серии КТП выполняются с втягивающими катушками постоянного

тока на номинальное напряжение: 24, 48, 110 и 220 В. Серии контакторов КТП

применяемые в крановых ЭП, охватывают четыре величины на номинальные токи:

100, 160, 250 и 400 А.

Выбор контактора произведем по пусковому току двигателя Iп, который

должен быть меньше или равен номинальному току включения выбираемого

контактора Iн.в.

Iп ( Iн.в

(9.2) [pic]

Выберем контактор серии КТП6024, так как он удовлетворяет условию

выбора:

Iп = 86 А ( 120 А = Iн.в

Таблица 9.2 - Технические данные контактора серии КТП6014.

|Тип |Номин|Число|Износостойкость, 106 |Число |Мощност|

|контактора |альны|включ|циклов В-О |главных|ь |

Страницы: 1, 2, 3