Электрооборудование электрического мостового крана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Кран грузоподьемностью 50 тонн расположен на металлургическом предприятии в цехе блюминга (в помещении нагревательных колодцев).

В этом помещении расположены нагревательные колодцы, в которых слитки (поступившие из мартеновского цеха) нагреваются в печах. Задача крана состоит в том, чтобы перегружать слитки с слитковоза в печи и обратно, но на другой слитковоз, доставляющий слитки к приемному рольгангу.

В качестве грузозахватного устройства используется крюковое устройство на которое подвешивается клещевой захват.

Кран состоит из трех основных частей: механизма подъема, тележки и моста.

Механизм подъёма расположен на тележке. Он состоит из двигателя, вспомогательных и передающих устройств и барабана.

Тележка передвигается по всей длине моста, и состоит из двигателя, вспомогательного устройства и передающих устройств и ходовых колёс.

Механизм передвижения моста выполняют с раздельным приводом, что позволяет мосту в аварийных случаях перемещаться на одном двигателе. На мосту также расположена кабина, из которой ведется управление технологическим процессом крана. Кабина защищена теплоизоляционным слоем от лучистой энергии и снабжена аппаратурой для кондиционирования воздуха.

Все механизмы оснащены конечными выключателями и тормозными устройствами. Конечные выключатели предохраняют механизмы от выхода за пределы передвижения механизма. Тормоза предназначены для фиксации вала двигателя в нерабочем положении.

Электроснабжение крана осуществляется переменным током с частотой 50 герц

И линейным напряжением 380В

Питание осуществляется при помощи троллеев, закрепленных изоляторами к скобе колонны здания, расположены главные троллеи, которые питают двигатели

Механизма подъема и передвижения тележки.

Питание главных троллеев осуществляется кабелем, при условии отсутствия опасности взрыва или пожара, проложенным на лотках по стенам.

1. Общая часть

1.1 Выбор системы электропривода

Выбор системы электропривода крана определяется в значительной мере требованиями к его механическим характеристикам, а эти требования изменяются в зависимости от рода технологических операций, выполняемых краном.

В связи с разнообразными рабочими машинами, применяемыми для крановой промышленности, предъявляют различные требования к их электроприводам.

Так, для монтажных кранов необходимы жесткие механические характеристики и большой диапазон регулирования, в то время как для магнитных кранов, транспортирующих скрап, стружки и т.п. указанные требования не играют роли.

В настоящее время для кранового привода применяются следующие системы:

1. Схемы с силовыми контроллерами.

2. Схемы с магнитными контроллерами.

3. Схемы с асинхронными двигателями с фазным ротором и тиристорным управлением в цепи роторами.

4. Схемы с асинхронными двигателями с фазным ротором и тиристорным управлением в цепи статора.

5. Системы с двигателями постоянного тока, управляемыми по системе Г-Д.

6. Системы с двигателями постоянного тока, управляемыми по системе ТП-Д.

Для правильного выбора электропривода необходимо тщательно разработать техническое задание, в котором должны быть отражены:

1. Характер статического момента;

2. Требования к регулировке скорости; диапазон и направление регулировки; плавность стабильность работы на искусственных характеристиках;

3. Условия пуска и торможения;

4. Количество включений в час и другие требования;

В первую очередь необходимо выяснить необходимость в регулировке скорости. При нерегулируемом приводе следует применять двигатели переменного тока как они наиболее просты, дешевы и надёжны в эксплуатации.

Наиболее простыми, дешёвыми и наиболее применяемым являются двигатели переменного тока с фазным ротором типов МТF, МТН, у которых основным номинальным режимом является повторно-кратковременный режим с относительной ПВ=40%. Изготавливаются электродвигатели на частоту 50 Гц и напряжение 380 В, 220 В или 500 В при синхронной частоте вращения 1000, 750 и 600 об/мин. По способу защиты от воздействия окружающей среды - закрытые, обдуваемые.

В случае частых пусков двигателя и значительных пиков нагрузки необходимо целесообразно применять двигатели кранового типа. При значительных колебаниях статического момента целесообразно применение двигателей с повышенным скольжением, а при значительной во время пуска величине статического момента двигателей с повышенным пусковым моментом.

Таким образом, необходимо выбрать для проектируемого крана схему либо силового, либо магнитного контроллера. Силовой контроллер требует меньше затрат на эксплуатацию, имеет небольшую массу и габариты.

Наконец силовые контроллеры могут быть применены лишь для двигателей малой мощности:

- для асинхронных двигателей с фазным ротором без применения
реверсоров - до 30 кВт, при напряжении 380 В, с применением реверсоров
до 75 kВt при напряжении 380 В;

- для двигателей постоянного тока при напряжении 220 В до 25 кВт.

Применение магнитных контроллеров позволяет автоматизировать

процессы пуска и торможения, при этом машинист рукоятку командоконтроллера может переводить в любом направлении с любой скоростью. Усилие воздействия на контроллер меньше, чем на силовой, что также облегчает труд машиниста.

Мощность двигателей управляемых магнитными контроллерами достигает 150 кВт. Недостатками магнитных контроллеров являются: большие габариты и масса, высокая первоначальная стоимость, более высокие эксплуатационные расходы ввиду необходимости обслуживать большое число электроаппаратов.

Так при выборе двигателя для механизма подъема производят выбор типа двигателя в первую очередь зависимости от массы груза, который необходимо поднять. В зависимости от этого находим расчётную мощность двигателя. Выбор двигателя производим по условиям по мощности, по угловой скорости и частоте вращения двигателя. Кинематическая схема 1

При выборе двигателя для механизма передвижения моста производят выбор двигателя в зависимости от массы груза и массы крана. Только для этого механизма выбираем два двигателя. Также выбор двигателя производится по трём условиям. Кинематическая схема 2

При выборе двигателя механизма передвижения тележки производят выбор двигателя по трём условиям указанным выше. Кинематическая схема 3

При необходимости регулирования скорости рабочей машины возникает вопрос о выборе рода тока привода. Определённые успехи, достигнутые в регулировке скорости АД позволяет во многих случаях использовать АД с фазным ротором.

Для качественного выполнения подъёма, спуска и перемещения грузов электропривод крановых механизмов должен удовлетворять следующим основным требованиям:

1. регулирование угловой скорости двигателя в сравнительно широких пределах для обычных кранов до 4ч1, для специальных кранов до 10ч1 и более в связи с тем, что тяжёлые грузы целесообразно перемещать с меньшей скоростью, а пустой крюк или ненагруженную тележку - с большей скоростью для увеличения производительности крана.

2. обеспечение необходимой жёсткости механических характеристик привода, особенно регулировочных, с тем чтобы низкие скорости почти не зависели от груза.

3. ограничение ускорений до допустимых пределов при минимальной длительности переходных процессов.

Рис. 1. Кинематическая схема механизма подъема.

1 - тормозное устройство

2 - двигатель

3 - редуктор

4 - барабан

5 - полиспаст



Рис. 2. Кинематическая схема механизма передвижения моста

1 - тормозное устройство;

2 - редуктор;

3 - двигатель;

Рис. 3. Кинематическая схема механизма передвижения тележки

1 - тормозное устройство

2 - редуктор

3 - двигатель

двигатель мощность замыкание блокировка

1.2 Выбор рода тока и величины питающего напряжения

Электрооборудование кранов может быть выполнено как на переменном, так и на постоянном токе.

Достоинствами переменного тока является:

1. Меньшая стоимость асинхронных двигателей по сравнению с двигателями постоянного тока.

2. Отсутствие необходимости в преобразователях переменного тока в постоянный, что также удешевляет электрооборудование.

3. Простота обслуживания и ремонт асинхронных двигателей.

Недостатками переменного тока является:

1. Электроаппаратура с катушками на переменном токе и тормозные электромагниты переменного тока работают менее надежно, чем на постоянном токе (катушки при частных отключениях перегреваются из-за больших токов включения, при витковом замыкании хотя бы одного витка катушки перегревается и выходит из строя; при недовключении тормоза или аппарата катушка потребляет большой ток и перегревается).

2. Электрооборудование на переменном токе чаще выходит из строя в результате однофазных замыканий на землю.

Достоинствами постоянного тока для кранов является:

1. Электроаппаратура с катушками постоянного тока работает более надежно.

2. Для питания кранов требуется два троллея, а не три как на переменной токе.

3. За счет мягких механических характеристик двигателей постоянного тока последовательного возбуждения кран поднимает пустое грузозахватное устройство быстрее, чем груз, за счет чего повышается производительность крана.

Однако при всех преимуществах постоянного тока решающими соображениями является экономичность и простота обслуживания при применении переменного тока. Поэтому во всех случаях, когда можно применить переменный ток (особенно в новых цехах, когда не встает вопрос о большой реконструкции следует его применение).

Выбрав род тока, необходимо выбрать величину напряжения

В настоящее время оптимальной считается система 380/220 В так как она:

1. Позволяет использовать двигатели 380 В (при соединении звездой) и 220 В (при соединении треугольником).

2. Позволяет питать осветительную нагрузку непосредственно от силовой сети (без дополнительных трансформаторов), соединяя лампы одинаковой мощности в звезду.

По всем достоинствам и недостаткам переменного и постоянного тока выбирал род тока переменный, а величину напряжения 380/220 В.

2. Технологический процесс

Наш проектируемый кран грузоподъемностью 50 тонн расположен в цехе блюминга 1150 конструкции УЗТМ. Цех состоит из следующих пролетов: пролет нагревательных колодцев; становый пролет; машинный зал; скрапный пролёт; два пролёта для складов блюмов и слябов. Кран расположен в пролёте нагревательных колодцев, где нагревают холодные слитки и подогревают горячие слитки.

Нагревательные камеры располагаются в пролёте по 10-12 групп. Каждая группа состоит из двух камер, выложенных огнеупорный кирпичом. В каждую камеру загружают от 4 до 8 слитков в зависимости от их массы. Камеры закрывают крышками, которые открывают и закрывают вспомогательным краном.

Вдоль фронта нагревательных колодцев уложены три железнодорожных пути.

Платформы со слитками из стрипперного отделения поступают на два крайних пути. Расположенный у нагревательных колодцев третий путь используют для доставки слитков на слитковозе от нагревательных колодцев к приёмному рольгангу. Слитки с платформ перегружают в нагревательные колодцы и из нагревательных колодцев падают на слитковоз клещевым колодцевым краном.

В мольку (кипер) слитковоза можно одновременно загружать два слитка, что повышает производительность слитковоза.

Для подъёма слитков используют обычный клещевой захват.

Затем слитки прокатывают в становом пролёте. После прокатки заготовки блюмов и слябов разрезаются на мерные длины. Затем слябы и блюмы взвешиваются на весах. После того, как слябы и блюмы взвешиваются их транспортируют на склад

3. Расчётная часть

3.1 Расчёт мощности и выбор электрических двигателей

Расчёт мощности и выбор двигателя механизма подъёма:

Рассчитываем максимальную статическую мощность двигателя, необходимую для подъема номинального груза:

Рс= (Gr+ Go) •Vп/(1000•зн), кВт; (1)

где Gr - вес поднимаемого груза, Н;

Go - вес грузозахватного устройства, Н;
Vп - скорость подъёма груза, м/сек;

зн - коэффициент полезного действия механизма.

Рассчитываем номинальный вес поднимаемого груза:

Gr=mг •g, Н; (2)

где mг - масса груза, кг;

g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения;

Gr=50000•9,81=490500 Н.

Рассчитываем вес грузозахватного устройства:

Go= mо•g, Н; (3)

где mо - масса грузозахватного устройства, кг:

Gо=1630•9,81=15990 Н;

Рс=(490500+15990) •0,1 /(1000•0,75)=66,53 кВт.

Рассчитываем предварительную мощность двигателя:

Рпред.=К• Р_с, кВт; (4)

где К - коэффициент, учитывающий цикличность работы механизма; для механизма подъема К=0,8;

Рпред.=0,8•66,53=53,22 кВт.

Рассчитываем скорость вращения двигателя:

щдв.=(2•Vп •i •kп)/Dб, рад/с; (5)

где k_п - кратность полиспаста;

i - передаточное число редуктора;

D_Б - диаметр барабана, м;

щдв.=(2•26 •8•0,1)/0,68=61,17 рад/с.

Рассчитываем время одной операции:

t_p=Hп/Vп, с; (6)

где Нп - высота подъема груза, м;

t_p=5,5/0,1=55 с.

Рассчитываем время цикла:

t_ц =3600/Nц, с (7)

где N_ц - количество циклов в час;

t_ц =3600/5=720 сек.

Рассчитываем ориентировочную продолжительность включения:

ПВор =(k1•t_p/t_ц)•100, %; (8)

где k₁ = 4 - количество операций в течение одного цикла;

ПВор=(4•55/720)•100=30%.

Рассчитываем статический момент при подъёме груза, приведённый к валу двигателя при подъеме груза:

М_пг =(Gr+Go)•Dб/(kп • i • зн •2), Нм; (9)

где Dб - диаметр грузового барабана, м;

kп - кратность полиспаста;

зн - коэффициент полезного действия механизма;

М_пг = (490500+15990)•0,68/(26•8•0,75•2)=1103 Нм.

Рассчитываем статический момент, приведенный к валу двигателя при опускании груза:

Мсг=(Gr+Go)•Dб• зн/(kп •i•2), Нм; (10)

Мсг = (490500+15990)•0,68•0,75/(26•8•2)= 620,1 Нм.

Рассчитываем приведенный статический момент при подъеме грузозахватного устройства:

Мпо= (Go•Dб)/(kп •i • зo•2), Нм; (11)

где зo=0,18 - коэффициент полезного действия механизма при данной нагрузке; определяется по кривым зo=f(Кз), приведенным на [3, рис. 23].

Определяем коэффициент загрузки:

К₃= Go/(Gr+ Go) (12)

К₃=15990/(490500+15990)=0,002

Мпо= (15990•0,68)/(26•8•0,18•2)=145 Нм.

Рассчитываем статический момент при опускании грузозахватного устройства, приведённый к валу двигателя:

Мсо= ((Go•Dб)/(kп•i•2))•(2• зo -1), Нм; (13)

Мсо=((15990•0,68)/(26•8•2))•(2•0,18-1)= -16,72 Нм.

Приводим предварительную мощность к стандартной продолжительности включения:

Р`пред=РпредvПВф/ПВст., кВт; (14)

где ПВф - Фактическая продолжительность включения, %;

ПВст - стандартная продолжительность включения, %;

Р`пред=54,88v38,2/40=52,4кВт.

Рассчитываем среднеквадратичный момент:

Мср.кв=v (М_пг² +Мсг²+Мпо²+ Мсо²) /4, Нм (15)

Мср.кв=v (1103²+620²+140²+(-16,12)²)/4=636,8 Нм.

Выбираем двигатель в соответствии с условиями:

Рн?Р`пред M_н /1ч1,2

nн?nрасч

Так как двигатель удовлетворяет условиям, то выбираем по [2.с. 13; табл. 4] асинхронный двигатель с фазным ротором типа MTH611-10 с техническими данными:

Таблица 1 Технические данные двигателя:

Тип	PH, кВт	nH, об/мин	IHC, А	cosц	зH, %	IHP, А	ПВ, %	Mmax, Нм
MTH611-10	45	570	112	0.72	84	154	40	2320

Определяем номинальный момент двигателя:

Мн= Рн/щн, рад/с; (16)

Мн=45000/59,6=755 Нм.

Проверяем двигатель по среднеквадратичному моменту:

Мн / Мср.кв.=1ч1,2 (17)

755/636=1,18

Так как двигатель удовлетворяет требованиям, то окончательно принимаем к установке двигатель типа MTH611-10

Расчет мощности и выбор двигателя механизма передвижения моста:

Рассчитываем статическую мощность двигателя:

Рс=(Fк•Vк)/(1000• зн), кВт; (18)

где Fк - сила действующая на ободе ходового колеса, Н;

Vк - скорость передвижения моста, м/с.

Рассчитываем силу действующую на обод ходового колеса:

Fк =в (Gк+Gг)•((2f•10^-2)/Dк+м?(d ц / Dк)), Н (19)

где Gk - вес крана, Н;

Gг - вес груза, Н;

Dk - диаметр ходового колеса, м;

dц - диаметр цапфы ходового колеса, м;

= 0,02 - коэффициент трения в опорах осей ходовых колёс; [1.с. 38]

f = 0,08 - коэффициент трения качения колеса.

в = 2.4, коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление движению при отношении l/K =5, [1, c. 40]

Рассчитываем номинальную массу крана:

Gк=Mк•g, Н; (20)

где Mк - масса крана, т;

Gк=83000•9,81=392400 Н.

Fк=2,4 (814230+490500)•((2•0,08•10^-2)/0,76+0,02•(0,13/0,76))=22844 Н;

Рс=(22844•0,6)/(1000•0,8)=15,57 кВт. (21)

Рассчитываем предварительную мощность двигателя:

Рпред=К•Рс, кВт; (22)

Рпред=0,85•15,57=13,23 кВт.

K=0.85, коэффициент, учитывающий цикличность работы [1, c. 25];

Рассчитываем скорость вращения двигателя:

щдв.= (Vк •i •2)/Dк, рад/с; (23)

где Vк - скорость передвижения моста, м/с;

Dк - диаметр ходового колеса, м;

щдв.= (2•0,6•41,34)/0,76= 67,27 рад/с.

Рассчитываем время цикла:

tц=3600/Nц, с; (24)

tц=3600/10=360 с.

Рассчитываем время работы:

tр=Lк/Vк, с; (25)

где Lк - длина пути перемещения моста, м;

Vк - скорость передвижения моста, м/с;

tр=58/0,6=96,6 с.

Рассчитываем ориентировочную продолжительность включения:

ПВор=(К1• tр/ tц)•100, %; (26)

ПВор=(2•96,6/360)•100 = 53,6%.

Рассчитываем статический момент при передвижении крана с грузом, приведенный к валу двигателя:

Мсг=(Fк•Dк)/(2•i•зн), Нм; (27)

Мсг=(22844 •0,76)/(2•41,34•0,83)=253 Нм.

Рассчитываем статический момент при передвижении крана без груза приведённый к валу двигателя:

Mсо = в?Gк• ((2•f•10^-2) / Dк + м? (dц /Dк))• Dк / (2•i• зо), Нм; (28)

где зо = 0,81 - коэффициент полезного действия механизма при данной нагрузке. Определяется по кривым зо=f(Кз), приведённым на [1, рис. 23].

Рассчитываем коэффициент загрузки:

К₃= Gк/(Gr+ Gк) (29)

К₃=392400/(245250+392400) = 0,61

Мсо=2,4•814230•((2•0,08•10^-2)/0,76+0,02•(0,2/0,76))•(0,76/(2•41,34•0,81)) = 142 Нм.

Рассчитываем статический момент при передвижении крана с грузом с учётом уклона подкрановых путей:

Мс аг=(Gr+Gк)•а•Dк/(2•i•зн), Нм; (30)

где а = 0,001 - уклон подкрановых путей по [1, c. 46];

Мс аг=(245250+392400)•0,001•0,8/(2•18•0,8)=17,6 Нм.

Рассчитываем статический момент при передвижении крана без груза с учётом уклона подкрановых путей:

Мс ао=(Gк•а•Dк)/(2•i•зo), Нм; (31)

Мс ао=(392400•0,001•0,8)/(2•18•0,78)=11,1 Нм.

Приводим предварительную мощность к стандартной продолжительности включения:

P'пред.=Pпред. vПВф /ПВст, кВт; (32)

P'пред.=12,3v42,2/40=12,6кВт.

Рассчитываем среднеквадратичный момент:

Мср.кв=v (?М_сг²+ ?М_{с ао}²)/2, Нм; (33)

Мср.кв=v(253²+142²)/2=205 Нм.

Определяем номинальный момент двигателя:

Мн= Рн/щ, Нм; (34)

Мн=15000/71,2=210 Нм.

Производим выбор двигателя из условий:

Рн?Р`пред

nн?nрасч

Так двигатели удовлетворяют требованиям выбираем по [2, с. 13] два асинхронных двигателя с фазным ротором типа MTH411-7 с техническими данными:

Таблица 2 Технические данные двигателя

Тип	PH, кВт	nH, об/мин	IHC, А	cosц	зH, %	IHP, А	ПВ, %	Mmax, Нм
MTH411-8	15	710	42	0,67	81	48	40	560

В общем случае, приведённый к валу двигателя полный статический момент определяется как алгебраическая сумма отдельных составляющих.

Рн?Р`пред, Квт

15>14.31

Bн ? Bдв, рад/с

71.2 ? 67.2

Мн / Мср кв=1ч1,2 (35)

210/205=1,0.24

Так как двигатель удовлетворяет требованиям, то окончательно принимаем к установке два двигателя типа MTH 411-8

Расчет мощности и выбор двигателя механизма передвижения тележки

Рассчитываем статическую мощность двигателя:

Рс=(Fк•Vт)/(1000• зн), кВт; (36)

где Fк - сила действующая на обод ходового колеса, Н;

Vт - скорость передвижения моста, м/с.

Рассчитываем силу, действующую на обод ходового колеса:

Fк = в (Gт + Gг)•((2f•10^-2)/Dк+м?(dц/Dк)), Н; (37)

где Gт - вес тележки, Н;

Gг =9,81•31800= 311958, вес груза, Н;

Dk - диаметр ходового колеса, м;

dц - диаметр цапфы колеса, м;

м - коэффициент трения в опорах осей ходовых колёс;

f = 0.05, коэффициент трения качения колеса. Определяется по [1 с. 38].

Рассчитываем номинальную массу крана:

Gт=Mт•g, Н; (38)

где Mт - масса тележки, кг;

Gт=31800•9,81=311958 Н.

Fк=2,1 (311958+490500)•((2•0,05•10^-2)/0,38+0,015•(0,16/0,38))=14997 Н;

Рс=(14997•0,6)/(1000•0,83)=10,84 кВт.

Рассчитываем предварительную мощность двигателя:

Рпред=к•Рс, кВт; (39)

Рпред=0,85•10,84=9,21 кВт.

Рассчитываем скорость вращения двигателя:

щдв.=Vт •i •2/Dк, рад/с; (40)

где Vт - скорость передвижения тележки, м/с;

Dк - диаметр ходового колеса, м;

щдв.=2 •32,42•0,6/0,38=102,34 рад/с.

Рассчитываем время цикла:

tц=3600/Nц, с; (41)

tц=3600/15=240 с.

Рассчитываем время одно операции:

tр=Lт/Vт, с; (42)

где Lт - длина пути перемещения тележки, м;

tр=28/0,6=46,6 с.

Рассчитываем ориентировочную продолжительность включения:

ПВор=(k1• tр/ tц)•100, %; (43)

ПВор=(2•46,6/240)•100=38%.

Рассчитываем статический момент при передвижении тележки крана с грузом приведенный к валу двигателя:

Мсг=(Fк•Dк)/(2•i•зн), Нм; (54)

Мсг=(14997•0,38)/(2•32,42•0,88)= 99,85 Нм.

Рассчитываем статический момент при передвижении тележки крана без груза, приведённый к валу двигателя:

Мсо=в?Gт•((2•f•10^-2)/Dк+м•(d ц/Dк))•Dк /(2•i• зо), Нм. (55)

где зо = 0.75 при к_з= 0.38, коэффициент полезного действия механизма при данной нагрузке. Определяется по кривым зо=f(Кз).

Мсо=2,1•311958•((2•0,015•10^-2)/0,38+0,015•(0,16/0,038))•0,38/(2•32,4•0,75) = 78,01Нм.

Рассчитываем среднеквадратичный момент:

Мср.кв=v(?М_сг²+ ?М_{с ао}²)/2, Нм; (56)

Мср.кв=v(99,85+78,01)/2=90,6 Нм.

Определяем номинальный момент двигателя:

Мн=Рн/щн, Нм;

Мн=11000/98,8= 111 Нм; 57)

Приводим предварительную мощность к стандартной продолжительности включения:

Р`пред=Рпред vПВф/ПВст, кВт; (58)

Р`пред=10,84•v38/40=9,97 кВт.

Выбираем двигатель в соответствии с условиями:

Рн ? Р`пред

nн?nрасч

Так как двигатель удовлетворяет требованиям выбираем двигатель с фазным ротором по [2 с. 13] типа МТН311-6 техническими данными:

Таблица 3 Технические данные двигателя

Тип	PH, кВт	nH, об/мин	IHC, А	cosц	зH, %	IHP, А	Пв, %	Mmax, Нм
MTF311-6	11	940	31,5	0,69	79	42	40	314

Рн?Р`пред, Квт

11 > 9,97

Bн ? Bдв, рад/с

98,9 ? 102,3

Проверяем двигатель по среднеквадратичному моменту:

Мн / Мср кв=1ч1,2 (59)

111/90,6=1,2

Так как двигатель удовлетворяет требованиям, то окончательно принимаем к установке двигатель типа МТН311-6

3.2 Выбор системы управления

В настоящее время управление мостовыми кранами производится специально обученными крановщиками, как с пола так и с кабины. В свою очередь кабина может находиться непосредственно на мосту крана, или она может быть представлена в виде отдельной комнаты. Способ зависит от параметров крана, производственного процесса и места работы.

Для коммутации кранов используются следующие системы управления:

- с силовыми контроллерами;

- с магнитными контроллерами;

- с тиристорным управлением асинхронных двигателей в цепи ротора;

- с тиристорным управлением асинхронных двигателей в цепи статора.

Чаще всего применяют системы управления асинхронными двигателями с помощью кулачковых и магнитных контроллеров. Эти системы имеют сравнительно небольшую стоимость, текущую эксплуатацию и ремонт. И вполне удовлетворяют условиям производственного процесса на предприятиях с небольшой загрузкой, легким, средним и тяжелым режимом работы и малым числом включений.

Остальные системы применяют на производствах, работающих в весьма тяжелых режимах работы, с большим числом включений, с жесткими требованиями к производственным механизмам и большими мощностями электроприводов, так как имеют большую стоимость используемого в этом случае оборудования, а также затрат на эксплуатацию и ремонт.

Проектируемый кран работает в среднем режиме, поэтому для управления двигателями используем кулачковые и магнитные контроллеры.

Выбор контроллера механизма подъема:

Предварительно принимаем для механизма подъёма с двигателем

Рн=45 кВт при режиме работы 3М кулачковый контроллер типа ТСА-160. Выбор производим по условию:

Рн.к.?Рн.дв;

70кВт>45кВт;

Так как условия выполняются, то принимаем кулачковый контроллер типа

ТСА-160 с системой управления МКП-АДФ с параметрами I_bmax =700A, I_н =160А при ПВ=40% Выбор производим по [6, табл. 3.14].

Предварительно принимаем для механизма передвижения моста, который имеет два двигателя, при режиме работы 3М, предварительно выбираем магнитный контроллер типа ДК-63 на постоянном токе. Выбор производим по условию:

Рн.к.?Рн.дв;

15х2=15х2

Так как условия проверки выполняются, то принимаем контроллер типа ККТ-62 с номинальными данными I_н=63 А, I_max =200 A. Выбор производил по [6, табл. 3.16].

Предварительно принимаем для механизма передвижения тележки с двигателем при режиме работы 3 М кулачковый контроллер типа ККТ-61А с числом рабочих положений 5. Выбор производим по [6, табл. 3.11];

Рн.к.?Рн.дв;

15кВт>11 кВт;

Так как условия проверки выполняются, то принимаем кулачковый контроллер типа ККТ-61А с номинальными данными Uн=380 В

Выбираем защитную панель:

Рассчитываем суммарный ток электродвигателей:

?Iдв.= Iн.с. 1+ Iн.с. 2+ Iн.с. 3, А; (60)

+где Iн.с. 1 - номинальный ток статора двигателя механизма подъёма;

Iн.с. 2 - номинальный ток статора двигателя механизма передвижения моста;

Iн.с. 3 - номинальный ток статора двигателя механизма передвижения тележки;

?Iдв.=112+2•43+30.5=228 А;

Выбор производим по условию:

?Iн.дв??Iдв.

260 А>228 А

Так как условия выполняются, то выбираем по [3 c. 272] защитную панель типа ПЗКБ-160 с католожным номеров 3TД.660.043.3 со следующими номинальными данными Uн=380 В; ?Iн. электродвигателей 260 А, с реле максимального тока

РЭО-401 с максимальным коммутационным током 1600А

3.3 Расчёт и выбор аппаратов управления и защиты

Расчёт и выбор максимальных токовых реле для двигателя механизма подъема:

Определяем ток установки срабатывания реле:

Iуст.=3•Iн, А; (61)

Iуст.=3•112=336 А;

По [3, табл. 30] выбираем три реле типа РЭО-401 с Iн.к.=150 А при ПВ=40% с пределом регулирования Iу=130 ч400 А;

Проверяем катушку реле на нагрев:

Iн.к? Iн.дв.

150 А>112 А

Проверяем максимальное токовое реле на крайние токи срабатывания:

130 А<336 А<400 А

Окончательно принимаем к установке РЭО-401 с блоком 6ТД 237.004.3.

Расчёт и выбор максимального токового реле для двигателя механизма передвижения моста:

Определяем уставку срабатывания реле:

Iуст.=3•Iн, А; (62)

Iуст.=3•2•43=258 А;

По [2, табл. 30] выбираем реле типа РЭО-401 с Iн.к.=150 А при ПВ=40% с пределом регулирования Iу=130ч400 А.

Расчёт и выбор максимального токового реле для двигателя механизма передвижения тележки:

Определяем уставку срабатывания реле:

Iуст.=3•Iн, А; (63)

Iуст.=3•30,5=91,5 А;

Iн.к? Iн.дв.

38?30,5

По [2, табл. 30] выбираем реле типа РЭО-401 с блоком 6ТД 237.004.7. с Iн.к.=38 А при ПВ=40% с пределом регулирования Iу=33ч100 А.

Расчёт и выбор общего максимального токового реле:

Определяем уставку срабатывания реле:

Iуст.=3Iн1+2 Iн2+ Iн3, А; (64)

Iуст.=3•224,5=673,5 А;

Iн.к? Iн.дв.

375А>224А

По [3, табл. 30] выбираем реле типа РЭО-401 с каталожным номером

6ТД 237.004.2 с Iн.к.=375 А при ПВ=40% с пределом регулирования Iу=325ч1000 А.

Расчёт и выбор конечного выключателя:

Выбор конечных выключателей для двигателя механизма подъёма.

Скорость подъёма не учитывается. Поэтому принимаем к установке выключатель типа КУ703А для механизма подъёма с самовозвратом под действием груза из [4, табл. 11.1.32].

Выбор конечных выключателей для двигателя механизма передвижения моста зависит от скорости передвижения механизма и производится по условию:

Vн.к?Vмех., м/с.

Для механизма передвижения моста из [4, табл. 11.1.32] выбираем выключатель типа КУ-701А (для механизмов передвижения со скоростью 2,5 м/с с самовозвратом коммутацией рабочих цепей):

2,5 м/с>0,6 м/с.

Выбор конечных выключателей для двигателя механизма передвижения тележки зависит от скорости передвижения механизма:

Для механизма передвижения тележки из [4, табл. 11.1.32] выбираем выключатель

Типа КУ 701А (для механизмов передвижения со скоростью 2,5 м/с рычажный, с самовозвратом и коммутацией рабочих цепей):

Выбор общего рубильника

Выбираем один вводный трёхполюсной рубильник типа Р-22 Uн=380 В с числом полюсов -3 Iн.р=250 А из [6, табл. 1.38] по условию:

Iн.р? Iн.дв.

250 А>224 А

Так как условие выполняется, то окончательно принимаем к установке рубильник Р-22.

Выбор линейного контактора производим по условию:

Iн.к? Iн.дв.

250 А>224,5 А

Принимаем к установке трёхполюсный контактор КТ6033, III величины с Iн=400 А

Uн=380 В, Sмакс=1700 кВА; с допустимым числом включений в час 1200

Определяем ток катушки контактора:

Iмакс= Sмакс/ Uн•cos ц, А; (65)

Iмакс=1700/380•0,72=6,22 А;

Выбор предохранителей:

Определяем ток плавкой вставки предохранителя для цепи питания катушки контактора:

Iпл. вст.=1,25•Iмакс, А; (66)

Iпл. вст.=1,25•6,22=7,77 А.

Производим проверку на нагрев:

Iпл. вст. кат? Iпл. вст

15 А>7,77 А

условия выполняются, следовательно, принимаем к установке предохранитель типа ПР-2 с Iпл. вст =15 А, Iн.=15 А, Uн=380 В по [7, табл. 1.39]

3.5 Расчёт и выбор тормозных устройств

Рассчитываем тормозной момент механизма подъёма

Мт=Кт•Мсг, Нм; (67)

где Кт = 1,5 - коэффициент торможения;

Мсг - статический момент при отпускании груза;

Мт=1930 Нм;

Выбор тормозных устройств производим по [6, табл. 4.12] для механизма подъёма выбираем тормозное устройство типа ТГК-500 с электромагнитом ТГМ-80

Мн=2500Нм;

Мт ? Мт.расч., Нм;

2500 Нм > 1930 Нм;

Так как условия выполняются, то окончательно принимаем тормозное устройство типа ТГК-500 с электромагнитом ТГМ-80 с Мт=2500 Нм

Рассчитываем тормозной момент механизма передвижения моста:

Мт=[м_н Gк•Dк/д•i•2•(ш - (µ•dц + 2f)/ Dк)]/1000 зн, Нм; (68)

где д - 0,5 - коэффициент сцепного веса;

ш - 0,15 - коэффициент сцепления колес с рельясами;

Мт=[(814230•76•0,78/0,5•26•2)•(0,15 - (0,02+2•0,08)/76)]/1000=276 Нм;

Выбираем два тормозных устройства типа ТКП-300 с электромагнитом МП-301 Мт=420 Нм из [6, табл. 4.5]

Рассчитываем тормозной момент механизма передвижения тележки:

Мт=[м_н Gк•Dк/д•i•2•(ш - (µ•dц + 2f)/ Dк)]/1000 зн, Нм; (69)

Мт.т.=[(311958 •0,83•38/0,5•41,32•2)•(0,15 - (0,015•16+2•0,05/38)]/1000 =33.32 Нм;

Выбираем тормозное устройство типа ТКТ-200 с электромагнитом M0100Б с Мт=40 Нм из [6, табл. 4.12] по условию:

Мт? Мт.р.

40 Нм>33,32 Нм;

Так как условия выполняются окончательно принимаем к установке тормозное устройство типа ТКГ-300 с Мт=40 Нм.

3.6 Описание работы схемы управления

Перед началом работы замыкаем общий рубильник Q и закрываем крышку кабины люка, тем самым подготавливая схему к работе

При перемещении рукоятки командокотроллера в положении 4 «подьема», мы проходим предыдущие три положения

Проходя через первое положение подаётся напряжение на катушку контроллера 6, замыкается его контакты KM6 в цепи силовой, и KM6 в цепи управления, тем самым шунтируя цепь в цепи контактора K8. Контакты контактора KM8 замыкаются в цепи тормозного устройства, тем самым растормаживая вал двигателя, и в цепи управления, тем самым подавая напряжение на катушку реле времени KT4. Замыкаются его контакты в цепи ротора, тем самым выводя очередную ступень сопротивления. Замыкаясь, контакты реле времени KT4 шунтируют катушку контактора KM13.

Проходя через положение 4 подаётся напряжение на катушку реле KM11, его контакты выводят последнюю ступень сопротивления, размыкаются его контакты в цепи реле времени КТ3, контакты которого снимают напряжение с контакторов KM12 и KM13

4. Специальная часть

4.1 Расчёт главных троллеев

Производим пересчёт мощности двигателей на стандартную ПВ=100%:

Р=Рдв.•vПВст./ПВд, кВт; (70)

Рп=45•v40./100=28,35 кВт;

Рм=15•v40./100=9,49 кВт;

Рт=11•v40./100=6,93 кВт;

Рассчитываем расчётную мощность электродвигателей крана:

Рр=Ки •?Р+с•Р3, кВт;

где Ки=0,36 и с=0,6 - коэффициенты использования для прокатного цеха по [3, с 80];

?Р = 54,26 кВт - суммарная установленная мощность всех электродвигателей при ПВ =100%;

Р3=47,33 кВт - суммарная установленная мощность трёх наибольших по мощности двигателей при ПВ=100%.

Рр=0,36 •54,2+0,6 •47,33=47,93 кВт;

Определяем расчетный ток:

Iрасч.= Рр•10³/(v3•Uн•соs ц?зн), А; (71)

где соs ц = 0,68 - усреднённое коэффициента мощности;

зн = 0.8 - усреднённое значение КПД:

зн = (з1+2з2 +з3)/4;

зн = (0,84+2·0,79 + 0,79)/4= 0,8

Iрасч.= 47,93•10³/(v3•380•0,8•0,68)=134 А;

Определяем сечение троллеев по условию:

Выбираем троллеи угловой формы и размером 75х75х10 или с номинальным падением напряжение 0.44 В/м при максимальном токе 302 А. Токоподвод к троллеям осуществляем на середине длины троллеев, при этом падение напряжение уменьшается в 2 раза.

Определяем максимальный ток:

Iмах=Iр+ (Кпус. - 1)•Iс.н. 1, А; (72)

где Кпус.=2,5 пусковой коэффициент для двигателя с фазным ротором;

Iмах=134+(2,5 - 1)•112=302 А;

Определяем падение напряжения на половине длины троллеев, т.к. мы токопровод подсоединяем к кабелю на его средине

ДU_тр = ДU•L_к12, В; (73)

ДU_тр = 0,44·29·100/380=3,35%;

Осуществляем проверку на падения напряжения

ДU_тр < 10%

3.35 < 10%

4.2 Расчёт кабельной линии

Рекомендуется чтобы при пуске полная потеря напряжения была Uобщ.< 10%.

Для питания троллеев применяем кабель из условия, чтобы I_нк >I_P. Принимаем к установке кабель с сечением жил 25 мм² и номинальным током 75 А. В связи с тем, что установка работает в повторно-кратковременном режиме, его пропускная способность увеличивается.

Определяем ориентировочно-допустимый ток в повторно-кратковременном режиме

I_пв = I_дп • 0,875/vПВ, A (74)

I_пв =95• 0,875/v0.4= 131.5

Определяем потерю напряжения в кабеле:

Uк=((1,73•Iмах•Lк•соs ц)/(г ?S•Uн)) •100, %; (75)

Uк=((1,73•302•50•0,68)/(32•25•380)) •100 =5,84%;

где Lк = 50 м, - расчетная длина участка кабеля;

где S = 25мм² сечение кабеля

Определяем общее падение напряжения:

ДUобщ = ДUТ+ДUк, %; (76)

ДUобщ = 3,35+5,84+1,5 = 9,19

Производим проверку на падение напряжения

ДUобщ < 10% U_n

9.19 < 10

Так как условия удовлетворяют требованиям, то окончательно принимаем кабель типа АВВГ сечением жил 25мм²

Список используемой литературы

1. Методические указания к курсовому проекту Днепропетровск 1967 г.

2. Электрооборудование кранов металлургических предприятий Под ред Б.М Рапутова - М: Металлургия, 1990 г. - 272 с: ил;

3. Электрооборудование кранов металлургических предприятий. Под ред. Б.М Рапутова - М: Металлургия, 1977 г. - 248 с: ил;

4. Справочник по кранам: Т. 1 Под ред. М.М. Тохберга М: Машиностроение 1988 г., - 536 с: ил;

5. А.Г. Яуре, Крановый электропривод. Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 344 с., ил.

6. Подъёмно транспортные машины Под ред. В.А Кружкова - М: Металлургия, 1966-255 с: ил.

7. Справочник по преобразовательной технике Под ред. И.М. Чиженко-Киев: Техника, 1979 г. 447 с.: ил

8. Электрооборудование промышленных предприятий и установок в

Машиностроении - м: Машиностроение 1968 г. - 528 с: ил.

Размещено на Allbest.ru