Розрахунок автоматизованих електроприводів мостових кранів загального призначення

Момент переключення:

М₂ = 1,2·М_ср=1,2 ·95,864 = 115,04 Н×м,

 

де М_ср – середньоквадратичний статичний момент механізму

                     пересування, розрахований  за формулою (36).

Таким чином, маючи значення М₁ і М₂ визначаємо середній пусковий момент двигуна за співвідношенням (48):

 Н×м.

За формулою (20) знаходимо  час пуску приводу при переміщенні  номінального вантажу: 

  с.

Час пуску приводу  при переміщенні порожнього вантажозахватного  пристрою:    

                                         c.

Розрахуємо еквівалентний  середньоквадратичний момент з урахуванням  динамічних навантажень:

;     (50)

де t_п1, t_п2, - час пуску, що розраховуються по формулі (20),

 —   коефіцієнт, який враховує  погіршення умов охолодження  під час пауз,  = 0,35.

 — коефіцієнт, який враховує погіршення умов охолодження при пуску і гальмуванні, b = 0,675;

Час гальмування ми не визначаємо, оскільки гальмування проходить  за допомогою колодочного гальма і двигун протягом гальмування –  від'єднується від мережі, тому і  немає необхідності при перевірці двигуна на нагрівання обчислювати час гальмування.

Знаючи фактичну швидкість  переміщення  і відстань на яку переміщується мост, визначається час руху, що встановився:      

- при переміщенні номінального вантажу:

                                        

с.,

- при переміщенні порожнього  пристрою:

                                        

с.,

тоді сумарний час  пуску, що встановився за цикл роботи при переміщенні номінального вантажу  і порожнього вантажозахвату:

         (53)

 де    tп.1 – час пуску при переміщенні номінального вантажу;

   tп.2 – час пуску  при переміщенні порожнього вантажо-захватного пристрою.

 с.

 

             Робочий час за цикл:

        (54)

 с.

Повний час циклу:

 с.

Загальний час циклу t_ц = 227,46/60 = 3,791 хв. < 10 хв. – для повторно-короткочасного режиму роботи.

         Навантажувальна діаграма механізму  пересування моста (в течії  циклу) представлена у графічній  частині роботи –  АЕП 401.018.001 ГЧ (формат А4).

Перевірка вибраного  двигуна на нагрів проводиться методом еквівалентного моменту, який знаходиться по формулі (50):

 

Me

= 44,13 Нм.

Перевірка вибраного  двигуна на нагрів задовольняє умові:

,    тобто 44,13 < 69,4;

де М_н – номінальний момент вибраного двигуна.

Робимо висновок, що обраний  двигун підходить до електроприводу механізму пересування моста. 

 

 

3. Розрахунок  і вибір електрообладнання

Оскільки в технічному завданні не вимагається розробити  принципово нову систему керування електроприводом механізмів мостового крану, то ми, при виборі апаратури електрообладнання будемо користуватись типовим обладнанням, що поставляється промисловістю.

 

1. Розрахунок і вибір ступенів пускових опорів

Розрахунок пускових опорів приведений для двигуна механізму  піднімання, параметри якого наведені у таблиці 1. Також із таблиці розбивки опорів [4,табл.7-9] були взяті значення опорів у відсотках від номінального опору ротора двигуна МТН 512-6 . Розбивка опорів проводиться для електропривода з магнітним контролером змінного струму ТСА, для токів ротора двигуна менше 160 А .

Для асинхронних двигунів з фазним ротором за номінальний  опір ротора приймають активний (внутрішній і зовнішній) опір кожної його лінії (фази), що при непорушному роторі та номінальних для статора частоті та напрузі в мережі визначає номінальний струм в роторі. Отже, щоб отримати в лініях непорушного ротора номінальні струми І_р.н, кожна з них повинна мати повний опір:

     (55)

де Е_р.н – ЕРС між кільцями  нерухомого розімкненого  ротора;

І_р.н – номінальний струм ротора двигуна.

 Ом.

Опір ступенів в омах визначається з виразу:

      (56)

де R% – опір ступеня відповідно до стандартної розбивки з [4,табл.7-9].

R_н – номінальний опір лінії ротора двигуна, Ом.

 

Сила струму секції визначається за формулою:

      (57)

де І% – сила струму секції, %;

І_рн – номінальний струм ротора двигуна, А.

 

Дані розрахунків зводяться  в таблицю 3.

 

Таблиця 3

Позначення  секції по схемі	R, %	I, %	Розрахункове Значення		Фактичне значення		Запас по струму, %	Запас по опору, %
			R, Ом	I, А	R, Ом	I, А	I, А	R, Ом
R1 – R4 R4 – R7 R7 – R10 R10 – R13 R13 – R16 R16 – R19	5 10 20 27 76 72	83 59 59 50 42 30	0,0935 0,187 0,374 0,5049 1,4212 1,3464	87,15 61,95 61,95 52,5 44,1 31,5	0,096 0,156 0,312 0,48 1,2 1,2	102 82 82 57 51 36	3,226 16,578 16,578 4,95 15,552 10,847	17,04 32,36 32,36 8,571 15,646 14,286

.

Опори вибираються по раніше знайденим фактичним значенням  тривалого струму та опорам секцій, користуючись даними [4, табл. 7.5, 7.6, 7.7]. тори мають каталожний номер 2ТД.754.054 і комплектуються у стандартні ящики типу НФ1А, схема з’єднання резисторів зображена на рис.1

 

Рис.1. Схема  з’єднання елементів стандартних  ящиків резисторів.

Для двигуна МТН 611-10 . Розбивка опорів проводиться для електропривода з магнітним контролером змінного струму ТСА, для токів ротора двигуна більше 160 А .

Для асинхронних двигунів з фазним ротором за номінальний  опір ротора приймають активний (внутрішній і зовнішній) опір кожної його лінії (фази), що при непорушному роторі та номінальних для статора частоті та напрузі в мережі визначає номінальний струм в роторі. Отже, щоб отримати в лініях непорушного ротора номінальні струми І_р.н, кожна з них повинна мати повний опір:

     (55)

де Е_р.н – ЕРС між кільцями  нерухомого розімкненого  ротора;

І_р.н – номінальний струм ротора двигуна.

 Ом.

Опір ступенів в омах визначається з виразу:

      (56)

де R% – опір ступеня відповідно до стандартної розбивки з [4,табл.7-9].

R_н – номінальний опір лінії ротора двигуна, Ом.

 

Сила струму секції визначається за формулою:

      (57)

де І% – сила струму секції, %;

І_рн – номінальний струм ротора двигуна, А.

 

Дані розрахунків зводяться  в таблицю 3.

 

Таблиця 3

Позначення  секції по схемі	I %	R, %	Розрахункове Значення		Фактичне значення		Запас по струму, %	Запас по опору, %
			R, Ом	I, А	R, Ом	I, А	I, А	R, Ом
R1 – R4 R13 – R16 R16 – R19 R4 – R10 R1 – R7 R7 – R13	59 42 30 50 42 25	14 86 72 39 23 92	0.081 0,496 0,415 0,225 0,133 0,531	109,15 77,7 55,5 92,5 77,7 46,25	0,079 0,468 0,48 0,196 0,156 0,6	114 82 57 102 82 51	2,469 5,645 15,663 12,889 17,293 12,994	4,443 5,534 2,703 10,27 5,534 10,27

.

Опори вибираються по раніше знайденим фактичним значенням тривалого струму та опорам секцій, користуючись даними [4, табл. 7.5, 7.6, 7.7]. тори мають каталожний номер 2ТД.754.054 і комплектуються у стандартні ящики типу НФ1А, схема з’єднання резисторів зображена на рис.2

 

Рис.2. Схема з’єднання елементів стандартних ящиків резисторів.

 

 

2. Вибір схем керування електроприводами механізмів крану

Для керування крановими  електроприводами використовують  контролери. Це складні комплектні комутаційні пристрої, що забезпечують певну програму перемикань в головних ланцюгах. Контролери бувають магнітні і кулачкові. По зрівнянню з силовими кулачковими контролерами магнітні контролери мають ряд переваг :

• для керування магнітним контролером незалежно від потужності двигуна, використовується командоконтролер, що значно спрощує          роботу оператора
• термін роботи магнітного контролера у 5-8 разів вище ніж у силових контролерів

• у зв'язку з попередньо запрограмованою системою пуску та гальмування  можливість недопустимого перевантаження наближена

     до мінімуму.

Тому вибір схем керування  для двигуна механізму піднімання буде здійснений на основі типової  схеми керування асинхронним  електроприводом за допомогою магнітного контролера змінного струму  ТСА 161, а для двигуна механізму пересування – за допомогою силового кулачкового контролера   

КТ 6032 .

Для механізму піднімання по [4табл.9-7] найбільш підходить контролер серії ТСАЗ 250, розрахований на номінальний струм I_н = 250 А. Цей контролер використовується в кранах загального призначення, у легкому та середньому режимі роботи. На схемі, ланцюг керування виконаний на змінному струмі і напругою 380В.

 

Вибір контакторів .

До складу схеми входять  контактори :

КМ0 – подає напругу живлення на двигуни і схеми керування ними;

КМ12 – подає напругу живлення на двигуни пересування візка при переміщенні вперед;

КМ13 – подає напругу  живлення на двигуни пересування  візка при переміщенні назад;

          КМ1,КМ7-КМ10– комутують ступені пускового реостату двигуна механізму піднімання (М1);

         КМ11,КМ17-КМ20– комутують ступені  пускового реостату двигуна механізму  пересування (М2);

КМ2 – подає живлення на двигун М1 при підніманні вантажів;

КМ4 – подає живлення на двигун М1 при опусканні вантажів;

КМ5, КМ15 – забезпечують плавний розгін двигуна при різкій зміні

положення командоконтролера

Контактори вибираємо  за режимом роботи двигуна, напругою живлення і тривалим струмом (див. таблиця 4).

 

Таблиця 4. Технічні характеристики контакторів

Позначення  на схемі	Тип	номінальні		Допустима частота включень
		напруга, В	струм, А
КМ0-КМ5	КТ 6032	380	250	1200
КМ7-КМ15, КМ17-КМ20	КТ 6032	380	250	1200
КМ6,КМ16	КТ 6014	380	80	600

 

Вибір автоматичного  вимикача і рубильника.

Автоматичні вимикачі вибираємо  за номінальним значення напруги  і струму. Потім визначаємо струм уставки теплового і електромагнітного розчіплювачів. Теплові розчіплювачі автомата захищають установку від тривалого перевантаження по струму. Струм уставки теплового розчіплювала приймається на 15-25% більшим від робочого струму. Робочий струм у схемі не перевищує 250 А , тому для надійності роботи усіх елементів схеми приймаємо:

І_р £ 250 А.    І_тр = 1,2×250 = 300 А.

Автоматичний вимикач  захищає установку від коротких замикань, при цьому він не повинен  спрацьовувати від пускових струмів двигунів :

І_емр = (5-9)×І_тр   І_емр = 6×І_тр = 6×300 =1800 А.

Таблиця 5.  Технічні характеристики автоматичного вимикача.

Позначення  на схемі	Тип	Номінальні  сили струму		Номінальні струми уставок  спрацювання електромагніт-ного розчіплювача
		вимикача	електромагнітного розчіплювача
QF1	АЗ736	250 А	250 А	1800 А