Требования к механическим характеристикам электроприводов крановых механизмов


СОДЕРЖАНИЕ:

Требования к механическим характеристикам электроприводов крановых механизмов

К рабочим механизмам крана предъявляются требования обеспечения определенного диапазона регулирования скорости. Например, механизм подъема груза кроме номинальной скорости подъема и спуска должен иметь малую скорость подъема и спуска (3. 5 м/мин) для точной установки груза; механизмы передвижения, поворота и изменения вылета наряду с номинальной скоростью — пониженную скорость для перемещения грузов на небольшие расстояния. Пуск и остановка механизмов должны быть достаточно плавными, чтобы не вызывать динамических ударов и раскачивания груза.

Рабочие механизмы приводятся в действие электродвигателями переменного и постоянного тока. Механические характеристики двигателей (зависимость частоты вращения п от момента М нагрузки на валу) подразделяются на три категории ( 96, а): абсолютно жесткую I; жесткую Я, при которой скорость двигателя незначительно изменяется при допустимых изменениях момента на его валу; мягкую Я/, при которой скорость двигателя значительно изменяется при изменении момента на его валу.

Различают естественные IV ( 96, б. г) и искусственные V; VI механические характеристики электродвигателей. Естественной механической характеристикой называется зависимость оборотов двигателя от момента на валу при номинальных условиях работы двигателя в отношении его параметров (номинальные напряжение, частота, сопротивление и т. п.). Изменение одного или нескольких параметров вызывает соответствующее изменение механической характеристики двигателя. Такая механическая характеристика называется искусственной. На рисунке показаны естественные и искусственные механические характеристики асинхронного двигателя при изменении частоты тока (см. 96, б), напряжения питающей сети (см. 96, в\ сопротивления цепи ротора (см. 96, г).

Момент вращения двигателя может быть направлен по отношению к направлению движения механизма по-разному. В соответствии с этим различают двигательный и тормозной режимы работы двигателя. В двигательном режиме работы направление движения механизма совпадает с направлением действия момента двигателя; в тормозных—момент двигателя направлен против направления движения механизма, двигатель в этом случае оказывает тормозящее действие. Асинхронный двигатель может работать в трех тормозных режимах: генераторном, противовключения и динамического торможения.

Для перехода из двигательного режима в режим динамического торможения статор асинхронного двигателя отключают от сети переменного и подключают к сети постоянного тока. Проходя по обмотке статора, постоянный ток образует неподвижное магнитное поле. При этом в обмотке вращающегося ротора будет наводиться э.д.с., которая вызовет ток в роторе. Взаимодейсз вие неподвижного поля статора с током ротора создаст тормозной момент, величина которого зависит от тока статора (тока возбуждения), сопротивления ротора и частоты вращения электродвигателя. На 96, д показаны механические характеристики /О, R2, /?3 асинхронного двигателя, работающего в режиме динамического торможения при постоянном токе возбуждения и различных сопротивлениях в цепи ротора.

Скорости крановых механизмов регулируются одним из следующих методов: использованием нерегулируемого двигателя, работающего на естественной механической характеристике совместно со специальной механической или электрической частью (редукционной или электромагнитной муфтой, планетарным редуктором); использованием искусственных механических характеристик двигателя, работающего в двигательном и тормозном режимах; комбинированным использованием первого и второго методов.

Регулирование скорости асинхронного двигателя путем изменения роторных сопротивлений производят также для получения
Его используют для привода всех крановых механизмов, при длительной работе с пониженными скоростями.

Привод всех механизмов автомобильных кранов осуществляется от двипт-ля автомобиля.
упрощают кинематическую схему крана, расширяют технологические возможности крана и обеспечивают более глубокое регулирование скоростей.

Рабочие движения башенных кранов выполняются с помощью механизмов подъема груза, изменения вылета, поворота
Регулирование скорости подъема и опускания груза в электрореверсивных лебедках с двигателями переменного тока возможно.

Грузоподъемный механизм (101) башенных кранов состоит из реверсивной1 однобарабанной электролебедки 1—4
лебедки или лебедки с регулированием скорости специальной электроаппаратурой, включаемой в электросхему крана.

Требования, предъявляемые к электроприводу механизмов крана 88

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

1. Обеспечивать регулирование скорости двигателя в сравнительно широких пределах: для обычных кранов (3. 6):1; для кранов штабелеров; контейнерных кранов (8. 20):1; для башенных кранов (10. 40):1. Причем, для уменьшения мощности электродвигателя и повышении производительности в механизмах подъема целесообразно применять двухзонное регулирование скорости. Применение двухзонного регулирования скорости позволяет большие грузы перемещать с номинальной скоростью, а более легкие с повышенной.

2. Обеспечивать минимальную скорость в зависимости от типа крана и вида механизма в пределах от 0,02 до 0,25м/с.

3. Иметь жесткие механические характеристики, особенно регулировочные, чтобы величина скорости мало зависела от нагрузки.

4. Ограничивать ускорение до допустимых пределов при минимальной длительности переходных процессов. Для основных типов кранов механизмы передвижения и поворота должны иметь ускорение в пределах от 0,1 до 0,5м/с 2 . Это условие связано с необходимостью ослабления ударов в механических передачах при выборе зазоров, предотвращения буксования ходовых колес, тележек и мостов и уменьшения раскачивания подвешенного на канатах груза, которое имеет место при интенсивном разгоне и резком торможении механизмов передвижения и поворота.

5. Обеспечивать точную остановку для крана-штабелера в пределах 2. 10мм, для контейнерного крана 25. 50мм.

6. Обеспечивать реверсирование электропривода и его работу в двигательном и тормозном режиме. В механизмах подъема обеспечивать подтормаживание при спуске и автоматический переход из двигательного в тормозной режим в зависимости от веса груза.

7. При многодвигательном приводе, электрическая схема должна обеспечивать выравнивание нагрузок между двигателями, а для механизмов передвижения — предотвращение перекоса моста.

САУ электропривода механизма передвижения мостового крана. Технологические характеристики механизма. Выбор системы электропривода и типоразмера электродвигателя

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Введение.

В данном курсовом проекте разрабатывается САУ электропривода механизма передвижения мостового крана.

Целью разработки проекта является применение знаний, которые были получены в курсе изучения дисциплины ‘Системы управления Электроприводами’, а также использование знаний по другим профильным предметам.

Мостовые краны нашли очень большое применение в промышленности и выполняют чаще всего вспомогательную работу по передвижению и доставке грузов, сборке оборудования. Выполнение проекта позволит более детально ознакомиться с технологическим процессом работы, как системы управления, так и всего механизма в целом.

Целью проекта является обеспечение необходимых показателей, которые должна обеспечить система управления. Более подробное описание цели проекта дается в первом пункте данного курсового проекта.

1. Технологические характеристики механизма.

Требования к САУ электроприводом.

Достижение высокой степени механизации и автоматизации производственных процессов многих производственных предприятий связано не только с выполнением главных технологических операций, но и со вспомогательными операциями по транспортировке сырья, готовой продукции и топлива, которые выполняются во многих случаях электрическими кранами.

Крановые электродвигатели получают питание от трехфазных сетей переменного тока завода. Основным является напряжение 380В и в перспективе намечается использование для крупных кранов напряжения 660В. По назначению, специфике работы и конструктивным особенностям мостовые электрические краны относятся к категории оборудования, имеющего повышенную опасность, что объясняется самим процессом его работы на площадках и в цехах, где одновременно находятся люди и дорогостоящее оборудование.

Каждый кран имеет механизм подъема, механизм передвижения моста и механизм передвижения грузовой тележки. Подвод тока к мостовым кранам осуществляется троллеями. Троллеи прокладываются вдоль цехов и крепятся с помощью изоляторов и держателей. Для изготовления троллеев применяют в основном стальной уголок, швеллер, полосу, ленту из стали или алюминиевых сплавов.

Крановые электроприводы имеют следующие основные типы защитных устройств; максимальную защиту, нулевую защиту для отключения электропривода при перерыве подачи питания.

Разновидностью нулевой защиты является нулевая блокировка, исключающая само запуск электродвигателя при восстановлении питания, если орган управления находится в рабочем положении; конечную защиту для предотвращения перемещения движущихся элементов конструкции в опасную зону. Выключение, т. е. подача питания, может осуществляться после отпирания включающего устройства с помощью индивидуального ключа-марки; ключ не может быть выгнут без выполнения операций отключения. Такая блокировка гарантирует приведение крана в действие только лицом, имеющим право на управление краном. Аппараты, входящие в схему защиты, могут быть встроены в общую для всего крана защитную панель.

В разрабатываемом курсовом проекте основными из требований предъявляемые к будущей системе автоматического управления электропривода является:

— необходимая и постоянная скорость передвижения равная 1,2 м/с

— допустимое ускорение не более 0,35 м/с2

Крановые электродвигатели по роду тока выбираются в зависимости от технических требований и на основании технико-экономического сравнения вариантов.

Динамические свойства электропривода при скалярном управлении определяются функцией задания частоты в переходном процессе и параметрами самого электропривода. Магнитный поток двигателя не остаётся постоянным, поэтому в переходном процессе возможны колебания электромагнитного момента и скорости. Для многих механизмов с умеренными требованиями к динамике скалярные системы частотного управления, как более простые и дешёвые, являются разумным техническим решением применения регулируемого электропривода. Однако существуют механизмы с высокими требованиями к динамике, где необходимо обеспечить максимальное быстродействие без колебаний скорости. Это возможно выполнить, если поддерживать точно на заданном уровне магнитный поток и электромагнитный момент в переходном процессе двигателя. Достичь этого можно только при векторном управлении.

2. Выбор системы электропривода и типоразмера электродвигателя.

Исходя из требований предъявляемых к данной САУ была выбрана система электропривода НВ-АИН-ШИМ-АД.

Электродвигатель выбран из источника [ ]

Тип двигателя – 4А160М6У3

Синхронная частота вращения n=1000 об/мин.

Номинальная мощность Pном=15000 кВт.

Автоматизированный электропривод механизма подъёма мостового крана грузоподъёмностью 20 тонн со скалярным управлением

1. Технологическая часть

1.1 Описание промышленной установки и анализ технологического процесса

1.2Анализ взаимодействия оператор — промышленная установка

1.3 Анализ кинематической схемы, определение параметров и проектирование расчётной схемы механической части электропривода

2. Выбор системы электропривода И автоматизация промышленной установки

2.1 Литературный обзор по теме дипломного проекта

2.2 Формулирование требований к автоматизированному электроприводу и системе автоматизации

2.3 Определение возможных вариантов и выбор рациональной системы электропривода

2.4 Проектирование функциональной схемы автоматизированного электропривода

3. Выбор электродвигателя

3.1 Расчёт нагрузок и построение механической характеристики и нагрузочной диаграммы механизма

3.2 Предварительный выбор электродвигателя по мощности

3.3 Выбор номинальной скорости двигателя и типоразмера двигателя

3.4 Построение нагрузочной диаграммы электропривода

3.5 Проверка двигателя по нагреву и перегрузочной способности

4. Проектирование силовой схемы автоматизированного электропривода и выборкомплектного преобразователя электрической энергии

4.1 Определение возможных вариантов и обоснование выбора типа комплектного преобразователя

4.2 Расчет параметров и выбор элементов силовой цепи

4.3 Выбор датчиков регулируемых координат электропривода

5. Проектирование системы автоматического регулирования

5.1 Разработка математической модели автоматизированного электропривода

5.2 Расчёт параметров объекта управления

5.3 Определение структуры и параметров управляющего устройства

6. Анализ динамических и статических характеристик электропривода

6.1 Разработка программного обеспечения для компьютерного моделирования автоматизированного электропривода

6.2 Расчет и определение показателей качества переходных процессов

6.3 Построение статических характеристик электропривода

7. Окончательная проверка двигателя по нагреву с учетом точной нагрузочной диаграммы электропривода

8. Выбор и проектирование системы автоматизации производственной установки

8.1 Формализация условий работы установки

8.3 Разработка функциональной схемы, логической схемы

8.4 Выбор аппаратов

9. Проектирование узла системы автоматизированного электропривода

10. Проектирование схемы электроснабжения и защиты электроустановки

10.1 Выбор аппаратов, проводов и кабелей

10.2 Составление таблицы перечня элементов электрооборудования

11. Охрана труда

11.1 Требования безопасности при эксплуатации мостового крана

11.2 Требования безопасности к механизмам и аппаратам управления

11.3 Требования безопасности к приборам и устройствам безопасности

11.4 Требования безопасности к электрооборудованию

11.5 Требования безопасности к ограждениям

12. Экономическое обоснование технических решений

12.1 Общие сведения

12.2 Расчет начальных затрат

12.3 Определение эксплуатационных затрат

12.4 Анализ полученных технико-экономических показателей

Список использованных источников

Крановое оборудование является одним из основных средств комплексной механизации всех отраслей народного хозяйства. Расширение отрасли машиностроения, занимающейся производством грузоподъемных машин, является важным направлением развития народного хозяйства для решения задачи всемерного сокращения и ликвидации тяжелого ручного труда.

В настоящее время грузоподъемные машины выпускаются большим числом заводов во многих отраслях народного хозяйства и эти машины используются практически во всех сферах народного хозяйства: при добыче полезных ископаемых, в металлургии, машиностроении, строительстве, на транспорте и др. Подавляющее большинство грузоподъемных машин, изготовляемых отечественной промышленностью, имеет электрический привод основных рабочих механизмов и поэтому эффективность действия этих машин в значительно степени зависит от качественных показателей используемого кранового электрооборудования.

Электропривод большинства грузоподъемных машин характеризуется повторно-кратковременным режимом работы при большой частоте включений, широком диапазоне регулирования скорости и постоянно возникающих значительных перегрузках при разгоне и торможении механизмов. Особые условия использования электропривода в грузоподъемных машинах явились основой для создания специальных серий электрических двигателей и аппаратов кранового исполнения. В настоящее время крановое электрооборудование имеет в своем составе серии крановых электродвигателей переменного и постоянного тока, серии силовых и магнитных контроллеров, командоаппаратов, кнопочных постов, конечных выключателей, тормозных электромагнитов и электрогидравлических толкателей, пускотормозных резисторов и ряд других аппаратов, комплектующих различные крановые электроприводы.

В крановом электроприводе начали довольно широко применяться различные системы тиристорного регулирования и дистанционного управления по радиоканалу пли одному проводу.

Для обеспечения механизированной транспортировки ферромагнитных материалов промышленностью изготавливается две серии грузоподъемных электромагнитов. Производство кранового электрооборудования стало одной из важнейших отраслей электротехнической промышленности.

Для проведения практических инженерных расчетов в настоящее время созданы и внедрены в практику новые прогрессивные и доступные для широкого круга работников методы проектирования большинства крановых электроприводов, отражающие современные направления оптимизации систем и их технико-экономического обоснования.

автоматизированный электропривод крановое оборудование

1. Технологическая часть

1.1 Описание промышленной установки и анализ технологического процесса

Мостовой кран — кран мостового типа, мост которого опирается на надземный рельсовый крановый путь, а грузозахватный орган подвешен к грузовой тележке или электротали, перемещающейся по мосту. Мостовые краны общего назначения изготавливают грузоподъёмностью до 320т, специального назначения — до 630 т, пролёты — 60 м, высота подъёма — 50 м. Краны общего назначения используют при монтаже оборудования, производстве ремонтных работ, для технологических работ в цехах основного производства, на складах, при перегрузочных работах.

Металлоконструкция мостового крана состоит из двух основных частей: моста и тележки. Мост перекрывает рабочий пролёт производственного помещения или склада. Он состоит из двух главных и двух концевых балок. Через ходовые колёса механизма передвижения мост опирается на надземные крановые рельсы. Последние закреплены на подкрановых балках, смонтированных на консолях колонн здания или крановой эстакады. Колёса приводятся через передаточный механизм одним или двумя электродвигателями. Ходовые колёса кранов выполняют двухребордными либо безребордными с горизонтальными направляющими роликами. На главных балках закреплены рельсы, по которым перемещается тележка с помощью своего привода. На её раме размещены один или два механизма подъёма груза, каждый из которых состоит из крюковой подвески, канатного полиспаста, барабана, передаточного механизма, тормоза и электродвигателя. Механизмами крана управляют из кабины, подвешенной к металлоконструкции моста, что позволяет иметь наилучший обзор и безопасность работы, а при необходимости — на тележке (имеет возможность автономно перемещаться вдоль пролёта крана).

При работе крана направления движения крана, тележки и крюка постоянно чередуются. Работа механизма подъёма состоит из периодов подъёма и опускания груза и периодов подъёма и опускания пустого крюка. Для увеличения производительности крана используют совмещение операций, например одновременное передвижение крана и тележки. Во время навешивания груза на крюк и освобождения крюка двигатель отключён и механизм подъёма не работает.

По назначению разнообразные грузоподъемные машины можно объединить в три группы:

  1. универсальные грузоподъемные машины — краны, лебедки, тали, служащие для подъема и перемещения различных грузов при помощи крюкового подвеса на грузовом тросе;
  2. грузоподъемные машины для выполнения определенных технологических операций в промышленности, на транспорте и в строительстве;
  3. краны для выполнения строительных, монтажных и ремонтных работ, связанных с перемещением машинного оборудования.

В свою очередь, по условиям работы грузоподъемные машины могут быть условно разделены на следующие группы:

  1. машины универсального назначения, используемые для работы в помещениях при повторно-кратковременном режиме и средней продолжительности работы до 16 ч в сутки;
  2. машины универсального назначения, используемые для работы в помещениях при повторно-кратковременном режиме и средней продолжительности работы от 8 до 24 ч в сутки;
  3. машины для выполнения определенных технологических операций, используемые как в помещениях, так и на открытом воздухе при повторно-кратковременном режиме и продолжительностью работы до 24 ч в сутки;
  4. машины для выполнения разовых и эпизодических грузоподъемных операций, используемые в кратковременных и в повторно-кратковременных режимах с общим годовым числом часов работы не более 500.

Универсальные грузоподъемные машины изготавливаются с учетом различных условий использования по нагрузке и времени работы, интенсивности проведения операций, степени ответственности операций и в связи с этим могут быть дополнительно отнесены к нескольким усредненным категориям использования.

Механизмы для выполнения определенных технологических операций, а также механизмы для эпизодической работы имеют вполне определенные условия использования соответственно их назначению. С целью систематизации всего многообразия режимов работы грузоподъемных машин Госгортехнадзор установил следующие категории режимов работы механизмов с машинным приводом: легкий — Л; средний — С; тяжелый — Т; весьма тяжелый — ВТ.

Ряд кранов, предназначенных для технологических комплексов, в последнее время проектируется для использования при более сложных режимах работы электропривода по сравнению с режимом ВТ, определяемым действующей классификацией Госгортехнадзора. Этот режим характеризуется продолжительностью включения до ПВ=100% при числе включений в час 600 и выше. Для этих случаев вводится новая категория режима: особо тяжелый — ОТ. В настоящее время существует стандарт, предусматривающий пять категорий режимов, включая режим ОТ.

Скорости перемещения грузов определяют производительность и мощность механизмов и выбираются с учетом эффективности выполнения грузоподъемных операций, т.е. получения необходимого времени операции при наименьшей первоначальной стоимости механизмов крана. Выбор оптимальной скорости является важной задачей, необходимое решение которой может быть найдено только на основе учета факторов производительности, затрат энергии, возможности и эффективности регулирования скорости, а также технико-экономической оценки системы регулирования.

За последние годы были проведены исследования, связанные с оптимизацией скоростных параметров быстроходных грузоподъемных машин. В результате этих исследований установлено, что при повышении скоростей до определенных пределов производительность машин растет вместе со скоростью, однако при дальнейшем повышении скоростей может произойти снижение производительности за счет увеличения времени разгона и торможения механизмов крана.

Анализ скоростных параметров показывает, что для каждого вида механизмов (подъема, поворота и горизонтального перемещения) имеются пределы скоростей, превосходить которые нецелесообразно.

Скорости грузоподъемных механизмов выбираются исходя из следующих предпосылок:

  1. номинальная скорость определяется условиями технологического процесса, т.е. временем выполнения цикла;
  2. номинальная скорость ограничивается мощностью питающей сети или возможностью установки приводного двигателя определенных размеров;
  3. номинальная скорость является функцией диапазона регулирования при заданной минимальной скорости механизма.
  4. номинальная скорость должна обеспечить наибольшую производительность при наименьших затратах энергии.

Для всех перечисленных случаев, кроме первого, предельное значение скорости не должно превышать установленных значений, а для четвертого случая это значение и является искомым. Для первого случая скорость может иметь любое необходимое значение, но при этом следует иметь в виду, что при превышении определенных значений скоростей время операции сокращаться не будет, если не будут применены системы со специальными параметрами регулирования.

При выборе номинальной скорости иногда решающее значение имеют минимальные скорости, определяемые технологией переработки разнообразных грузов. В настоящее время для большинства технологических процессов переработки грузов получены оптимальные значения минимальных скоростей для точной установки грузов. Пользуясь этими значениями, можно при заданной номинальной скорости установить требуемые диапазоны регулирования скорости либо для известного и достижимого диапазона регулирования выбрать номинальную скорость.

Выбор промежуточных фиксированных скоростей, прежде всего, зависит от способностей человека воспринять разницу скоростей соседних фиксированных положений и на основе восприятия этой разницы осуществлять последующие операции управления. Практикой установлены значения ступеней нарастания скоростей механизмов подъема. Регулирование скорости механизмов горизонтального перемещения в промежутке между максимальной и минимальной скоростями часто осуществляется путем изменения интенсивности разгона или торможения с учетом необходимых ускорений.

Производительность и число включений в час грузоподъемных машин неразрывно связаны со скоростными параметрами. Производительность машин соответствует времени завершения операции по переработке груза. Сокращение времени одной операции при определенной траектории движения груза определяет повышение производительности машины. Каждая машина может иметь фактический или условный цикл проведения грузоподъемной операции.

Под полным циклом грузоподъемной операции следует иметь в виду застроповку груза, выбирание слабины каната, подъем груза и его перемещение в необходимую точку, спуск и установку груза, расстроповку я обратное перемещение для начала новой операции. При этом механизмы грузоподъемного устройства имеют минимально необходимое обязательное число включений. Однако по разным причинам в течение цикла оператор производит еще ряд дополнительных включений, связанных с несовершенством системы регулирования, колебаниями груза на гибкой подвеске, недостаточным опытом управления и т.п. Количество таких дополнительных включений может в 2-4 раза превысить число необходимых включений.

Важной задачей разработки высокоэффективных грузоподъемных машин является приближение фактического числа включений к минимально необходимому. В настоящее время наиболее качественные системы регулирования позволяют обеспечить выполнение операций со средним числом включений лишь в 1,5 раза большим минимально необходимого, в то время как наиболее массовые системы параметрического регулирования требуют до 20-30 включений на один цикл перемещения груза, что в 5-6 раз превышает минимально необходимое число включений. Число включений в час у различных механизмов может составлять от 40-60 при режиме Л; до 500-600 — для режима ВТ. При создании и освоении производства систем управления, обеспечивающих устойчивые скорости с широким диапазоном их изменения, происходит общая тенденция снижения числа включений механизмов при одновременном повышении производительности перегрузочных работ.

В данном проекте мы выбираем двухбалочный мостовой кран, который относится к среднему режиму работы с грузоподъёмностью до 20 тонн, который осуществляет подъём и перемещение грузов в ремонтно-механических и сборочных цехах со следующим циклом работы:

. Подъём номинального груза с номинальной скоростью на расчетную высоту;

. Пауза (перемещение груза в заданное место);

. Опускание номинального груза с расчетной высоты на нулевую отметку с номинальной скоростью;

. Подъём пустого крюка на расчетную высоту с повышенной скоростью;

. Пауза (перемещение крана в исходное положение);

. Опускание пустого крюка с расчетной высоты на нулевую отметку с повышенной скоростью;

1.2Анализ взаимодействия оператор — промышленная установка

Взаимодействие оператора с промышленной установкой может осуществляться с панели управления, расположенной в кабине так и дистанционно. При помощи кнопки «Аварийный останов» производится отключение крана. Пульт управления представляет собой блок с кнопками, на которых нанесены символы.

Системы управления крановыми механизмами относятся к категории устройств, находящихся под непрерывным контролем оператора, т.е. в этих системах выбор момента начала операции, скоростных параметров и момента окончания, операции осуществляется лицом, управляющим механизмом. В свою очередь система управления должна обеспечивать необходимую последовательность переключений для реализации желаемых скоростных параметров, предотвратить при этом недопустимые перегрузки и обеспечить необходимую защиту.

Все многообразие различных систем управления может быть разделено на следующие группы. По способу управления:

  1. управляемые непосредственно командоконтроллерами, где весь процесс управления, включая выбор необходимых ускорений, осуществляется исключительно оператором;
  2. управляемые кнопочными постами, где возможности управления ограничены конструктивными особенностями поста;
  3. управляемые сложным комплектным устройством (магнитным контроллером с использованием преобразователя энергии или без него). В этом случае оператор выбирает только необходимые скорости, а процессы разгона, торможения и необходимые промежуточные переключения осуществляются автоматически.

При улучшении условий труда крановщика повышается производительность труда и обеспечивается большая безопасность при производстве работ. При создании крана, компоновке рабочего места (кабины управления, разработке пультов и органов управления) учитывают требования эргономики — совокупность требований, предъявляемых к условиям труда, производственной среде и средствам производства.

В данном проекте мы из всех систем управления выбираем систему, где основное управление краном осуществляется оператором из кабины с помощью командоконтроллеров, которые являются аппаратами ручного управления и предназначаются для дистанционного управления крановыми механизмами.

1.3 Анализ кинематической схемы, определение параметров и проектирование расчётной схемы механической части электропривода

Технические данные к проекту:

Максимальная высота подъема ;

Передаточное число редуктора ;

Момент инерции барабана ;

Номинальный к. п. д. передачи %;

Скорость крюка ; ПВ=40%.

Грузоподъемность 20 тонн

Механизм подъема груза (рисунок 1.1) состоит из крюковой подвески, полиспаста, барабана, передаточного устройства (редуктора, муфт, валов), тормоза и электродвигателя. Узлы механизма смонтированы на металлоконструкции крана. Грузовой канат от схода с блоков предохраняется жесткими и отодвигающимися ограничителями.

1 — электродвигатель; 2 — муфта; 3 — тормоз; 4 — редуктор; 5-барабан; 6 — полиспаст.

Рисунок 1.1 — Кинематическая схема механизма подъема

2. Выбор системы электропривода И автоматизация промышленной установки

2.1 Литературный обзор по теме дипломного проекта

Значительная роль в осуществлении комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, ликвидации ручных погрузочно-разгрузочных работ принадлежит подъемно-транспортному машиностроению. Существенное сокращение тяжелого труда при перегрузочных работах осуществляется главным образом путем автоматизации грузозахватных операций, точной установки грузов, а также автоматизации процессов управления грузоподъемными машинами. Поскольку эти задачи решаются с помощью электропривода, то значение совершенствования и внедрения современных электроприводов постоянно возрастает.

В крановом электроприводе в настоящее время широко применяют как полностью тиристорные системы регулирования, так и различные неуправляемые и управляемые полупроводниковые выпрямители, а также отдельные силовые полупроводниковые приборы, что позволяет при сравнительно невысоких затратах получать системы с достаточно значительным регулированием скорости перемещения механизмов. Для сокращения эксплуатационного персонала применяют системы управления грузоподъемными машинами, в частности кранами, по радиоканалу (дистанционно). В этих системах максимальный эффект достигается также при обеспечении устойчивого регулирования скорости.

Основное внимание уделяется новым методам выбора электрооборудования для кранов с учетом уже введенной новой классификации нагружения механизмов и электрооборудования, а также новым системам управления, включая управление по радиоканалу, и различным системам регулирования скорости.

Механизмы подъема мостовых кранов относятся к механизмам циклического действия с активной нагрузкой. В общем случае цикл работы этих механизмов определяется технологическим процессом, но на выбор приводных двигателей существенное влияние оказывают динамические режимы: пуск, реверс, торможение.

Подавляющее большинство грузоподъемных машин, изготовляемых отечественной промышленностью, имеет электрический привод механизмов, и поэтому эффективность действия и производительность этих машин в значительной степени зависят от качественных показателей используемого кранового электрооборудования. Современный крановый электропривод за последнее время претерпел существенное изменение в структуре и применяемых системах управления.

Для наиболее массовых кранов общего назначения начинают широко применяться электроприводы на основе короткозамкнутых двигателей, значительная часть кранов изготовляется с управлением с пола, а быстроходные краны для тяжелых режимов работы комплектуются различными тиристорными системами, обеспечивающими глубокое регулирование скорости, плавность пуска и торможения при постоянно повышающихся требованиях к экономии энергоресурсов.

Большинство грузоподъемных кранов характеризуется постоянно меняющимися условиями использования при переработке грузов, и поэтому механизмы кранов, имеющие в своем составе электроприводы, должны быть в максимальной степени приспособлены к постоянно видоизменяющейся работе с грузами, разнообразными по массе, размерам, форме, и в условиях производственных помещений или на открытых грузовых площадках.

Чрезвычайно широкий диапазон изменения нагрузок практически любого из крановых электроприводов является одним из главных факторов, требующих особого подхода к выбору расчетных параметров приводных электродвигателей, аппаратуры управления и защиты.

2.2 Формулирование требований к автоматизированному электроприводу и системе автоматизации

При выборе структуры электропривода следует учитывать особенности технологического процесса, требования надежности, гибкости в управлении, удобства наладки. К электроприводам механизмов подъема мостовых кранов, которые в большинстве случаев управляются оператором, предъявляются жесткие требования к простоте их эксплуатации и надежности при обеспечении необходимого диапазона регулирования скорости. Диапазон регулирования при подъеме и опускании номинального груза определяется минимальной скоростью при посадке грузов. Величина этого диапазона зависит от технологического процесса и номинальной грузоподъемности крана. Так, для кранов грузоподъемностью более 20 тонн среднего режима работы диапазон регулирования D, при этом при подъёме и опускании пустого крюка скорость должна быть в 1,5-2 раза больше, чем скорость при подъёме номинального груза. Важным требованием для электроприводов указанного класса является плавное изменение скорости в переходном процессе, что резко снижает рывок и, следовательно, уменьшает амплитуду раскачивания груза.

Для выполнения отмеченных требований система управления электроприводом должна быть полу — или полностью автоматической, особенно при работе в переходных режимах.

Основные требования к системе электропривода мостового крана можно сформулировать так:

  1. На первых положениях контроллера подъема двигатель должен развивать такой пусковой момент, чтобы исключалась возможность спуска номинального груза при напряжении питающей сети 90% номинального и в то же время желательная минимальная скорость составляла при наименьшей нагрузке не более 30% номинального значения.
  2. При перемещении рукоятки командоконтроллера в направлении снижения скорости последняя не должна повышаться даже кратковременно. Это в первую очередь относится к переключению с первого положения в нулевое, когда запаздывание механического торможения не должно приводить к повышению малой скорости спуска.
  3. Система электрического торможения должна иметь необходимый запас, обеспечивающий надежное замедление груза, равного 125% номинального, при напряжении питающей сети 90% номинального.
  4. Движение груза должно происходить только в направлении, устанавливаемом командоаппаратом, да же при неисправностях в схеме. В последнем случае груз может оставаться неподвижным.

Выбор системы электропривода для крановых механизмов осуществляется на основе анализа сравнительных показателей.

Экономическая оценка систем электропривода должна базироваться на принципе минимальных расходов, связанных с первоначальными затратами, эксплуатационными затратами на ремонт, а также затратами энергии, потребляемой из сети на разгон и торможение крановых механизмов за период эксплуатации до капитального ремонта (10 лет).

Экономическая оценка может быть осуществлена расчетом по определённой методике. Выбирается система, обладающая наилучшими экономическими показателями. Если экономические показатели сравниваемых систем близки (расхождение не превышает 15%), то производится дополнительная оценка по массогабаритным показателям и условиям размещения электрооборудования. Существенным требованием к электроприводу механизма подъёма является обеспечение надежного торможения при действии активного момента нагрузки. При этом, в целях энергосбережения, целесообразно применять рекуперативное торможение, особенно при мощностях двигателей более 30 кВт.

2.3 Определение возможных вариантов и выбор рациональной системы электропривода

Для регулируемых крановых электроприводов с диапазоном регулирования скорости более 20: 1 наиболее применимы следующие системы электропривода:

. Система с тиристорным преобразователем напряжения (система ТП-Д);

. Система с тиристорным регулятором напряжения (ТРН-АД);

. Система с преобразователем частоты (система ПЧ-АД);

. Система с асинхронным двигателем и импульсным регулятором в цепи выпрямленного тока без рекуперации энергии скольжения (система АД-ИР);

. Система с асинхронным двигателем и импульсным регулятором в цепи выпрямленного тока с рекуперацией энергии скольжения в сеть (система АД-ИР-И).

В этой работе выполнен сравнительный анализ энергетических и экономических показателей названных систем крановых электроприводов, причем более эффективной считается та система электропривода, которая потребляет меньше электроэнергии при выполнении единицы механической работы технологического цикла.

В цикл работы крана входят этапы подъёма груза, перемещения его на необходимое расстояние, опускания груза и пауза для строповки. Задана стандартная продолжительность включения ПВ=40%, причем в цикле работы имеются участки движения с пониженной скоростью.

При определении рациональных границ применения системы электропривода следует оценивать не только энергетические показатели сравниваемых систем, но и годовые приведенные затраты.

Исходя из того, что рассматриваемый нами кран, который осуществляет подъём и перемещение грузов в ремонтно-механических и сборочных цехах, относится к среднему режиму работы с грузоподъёмностью до 20 тонн с мощностью двигателя механизма подъёма более 55 кВт и диапазоном регулирования D, то на основании изложенного можно обоснованно принять в качестве рациональной системы электропривода подъёма мостового крана систему ПЧ-АД.

Кроме того, следует учесть, что система ПЧ-АД лучше приспособлена для реализации дистанционного телемеханического управления, чем другие системы электропривода.

2.4 Проектирование функциональной схемы автоматизированного электропривода

Для реализации закона y 1 =const в качестве функциональной схемы возьмём схему преобразователя частоты с асинхронным двигателем, регуляторами напряжения и частоты, задатчиком интенсивности, функциональным преобразователем, датчиком тока и обратной связью по току.

Функциональная схема автоматизированного электропривода представлена на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 — Функциональная схема ЭП

ЗИ — задатчик интенсивности;

РЧ — регулятор частоты;

РН — регулятор напряжения;

ФП — функциональный преобразователь;

ПЧ — преобразователь частоты;

ДТ — датчик тока;

АД асинхронный двигатель

3. Выбор электродвигателя

3.1 Расчёт нагрузок и построение механической характеристики и нагрузочной диаграммы механизма

Технологические параметры механизма:

номинальная скорость подъёма 0,35 м/с;

максимальная высота подъёма 16,5 м;

продолжительность включения 40%.

Технологический процесс представляет собой цикл, состоящий из: подъёма крюка, опускания груза, загрузки, подъёма груза на высоту шести метров, опускания груза, разгрузки.

Статическая мощность при подъёме груза:

где mк — масса крюковой подвески, кг, mном номинальная масса груза, кг, vном — номинальная скорость подъёма (опускания) груза, м/c, ?пном — номинальный КПД кинематической схемы, равный произведению её отдельных элементов, g — ускорение силы тяжести, м/с2

Статическая мощность при опускании груза:

Статическая мощность при подъёме крюка:

hп КПД передачи, величина которого зависит как от кинематической цепи, так и от величины загрузки и определяется как

где a — коэффициент, принимаемый равным 0,07з коэффициент загрузки

Статическая мощность при опускании крюка:

Рассчитаем теперь время выполнения технологических операций:

, tр = 2*47.1+2*23.6 = 141.5 с

Рассчитаем время цикла:

Поскольку tц = 5.89 мин расч = Р сэ * К зап = 45331 * 1,2 = 54397,2Вт

где К зап =1,05 — коэффициент запаса

Из формулы находим :

Из каталога [1] в соответствии с принятым Ррасч выбираем двигатель так, чтобы Рн ³ Ррасч. Выбираем двигатель 4АН280М10У3 на синхронную скорость nо=600 об/мин.

Параметры выбранного двигателя из каталога [1]:

  • номинальная мощность Р н = 55 кВт,
  • номинальное напряжение U н = 380/220 В
  • номинальное скольжение s ном = 0.5%
  • номинальный кпд h ном = 90,5%,
  • номинальный коэффициент мощности cos ? ном =0,81%

кратность максимального момента

кратность пускового момента

  • критическое скольжение s к = 10%
  • кратность пускового тока I п /I ном = 5
  • момент инерции двигателя J дв = 4,0 кг × м 2 .

Параметры схемы замещения двигателя в относительных единицах:

Рассчитаем параметры электродвигателя:

Сопротивление фазы, Ом

где — номинальный фазный ток статора, А

Индуктивное сопротивление короткого замыкания, Ом

3.4 Построение нагрузочной диаграммы электропривода

Нагрузочная диаграмма электропривода используется для предварительной проверки двигателя по нагреву и перегрузочной способности. Сначала определим суммарный момент инерции электропривода в случае подъёма крюка (J 2 ) и груза (J 1 ).

С целью ограничения динамических нагрузок, обеспечения надёжного сцепления механизмов передвижения с рельсами и канатов со шкивами в подъёмнике, а также формирования требуемых переходных процессов ускорения механизмов ограничивается. Линейное ускорение принимаем: а доп =0,2 м/с 2 .

Номинальная скорость двигателя:

Допустимое угловое ускорение (замедление):

Принимаем момент инерции барабана задан: Jб = 1200кг*м2

Момент инерции электропривода при подъёме груза:

?= 1,2 — коэффициент, учитывающий момент инерции вращающихся частей механизма

Момент инерции электропривода при подъёме крюка:

Время разгона при подъёме и опускании крюка:

Динамический момент электропривода Мдин определим, принимая линейный закон изменения скорости.

Динамический момент электропривода :

= * eдоп= 9.46 * 35.71 = 337.81 Н*м

= * eдоп = 8.82* 35.71 = 315 Н*м

На каждом интервале нагрузочной диаграммы момент двигателя будем рассчитывать по следующей формуле:

М = Мс + Мдин = Мс + J

Рассчитаем статические моменты на всех этапах цикла:

Электромагнитный момент при разгоне и опускании крюка:

Электромагнитный момент при опускании крюка с постоянной скоростью:

Электромагнитный момент при торможении и опускании крюка:

Электромагнитный момент при разгоне и подъёме груза:

Электромагнитный момент при подъёме груза с постоянной скоростью:

Электромагнитный момент при торможении и подъёме крюка:

Электромагнитный момент при разгоне и опускании груза:

Электромагнитный момент при опускании груза с постоянной скоростью:

Электромагнитный момент при торможении и опускании груза:

Электромагнитный момент при разгоне и подъёме крюка:

Электромагнитный момент при подъёме крюка с постоянной скоростью:

Электромагнитный момент при торможении и подъёме крюка:

По результатам расчётов строим диаграмму электропривода.

Рисунок 3.2 — Нагрузочная и скоростная диаграммы электропривода

3.5 Проверка двигателя по нагреву и перегрузочной способности

Упрощенная нагрузочная диаграмма электропривода используется для проверки двигателя по нагреву и перегрузочной способности. Электропривод работает в циклическом режиме с переменной нагрузкой. Для проверки двигателя по нагреву используем метод эквивалентного момента. Условием правильного выбора двигателя по нагреву будет:

В повторно-кратковременном режиме эквивалентный момент определяется только для рабочих участков.

Где -момент на i-м интервале,

-продолжительность работы на i-м интервалечисло рабочих интервалов в цикле,количество интервалов спуска и торможения,количество интервалов установившегося движения,

-продолжительность пуска (торможения) на i-м интервале,

-коэффициент, учитывающий ухудшение охлаждения при пуске (торможении),

-продолжительность установившегося движения на i-м интервале.

где ?о — коэффициент ухудшения условий охлаждения самовентилируемого двигателя при отключении

Этот эквивалентный момент найден при ПВ=40%, пересчитаем его на ПВ=100%:

Номинальный момент двигателя:

577880 — двигатель будет удовлетворять условиям нагрева.

Окончательную проверку мы проведем согласно заданию в седьмом пункте

По приближенной нагрузочной диаграмме также проверяется двигатель по перегрузочной способности, т.к. максимальный момент в нагрузочной диаграмме равен 1752, то:

Следовательно, двигатель по перегрузочной способности подходит.

4. Проектирование силовой схемы автоматизированного электропривода и выборкомплектного преобразователя электрической энергии

4.1 Определение возможных вариантов и обоснование выбора типа комплектного преобразователя

В качестве комплектного преобразователя можно использовать преобразователь частоты со скалярным управлением, либо с векторным управлением. Так как у нас преобразователь должен обеспечивать небольшой диапазон регулирования, то для наших целей подходит частотный преобразователь со скалярным управлением.

Силовая часть преобразователя должна иметь в своем составе следующие компоненты: выпрямитель, инвертор, фильтр, резистор торможения, узлы защит.

Так как амплитуда напряжения и частота регулируется преобразователем в инверторе, то выпрямитель может быть выполнен на диодах, а при неуправляемом выпрямителе схема должна иметь тормозной резистор.

Исходя из тока и мощности выбранного нами двигателя, выбираем преобразователь.

В настоящее время существует много преобразователей, которые отвечают нашим требованиям, например Hitachi, Siemens, ABB и многие другие.

Принципиальных различий между ними нет, единственное их отличие это их цена и качество.

Выбираем комплектный преобразователь фирмы ABB типа ACS 601-0070-3. Технические данные выбранного преобразователя:

номинальная мощность, 55кВт;

номинальный выходной ток преобразователя, 115А;

ток кратковременной перегрузки, 123A;

трехфазное напряжение питания, 380, 50Гц

масса преобразователя, 50 кг;= 1 кГц.

4.2 Расчет параметров и выбор элементов силовой цепи

Силовая цепь, выбранного нами преобразователя частоты имеет следующий состав:

выпрямитель — в качестве элементов выпрямителя используются диоды;

инвертор — в качестве ключей инвертора используется комплект IGBT транзисторов с возвратными диодами, регулирование частоты на выходе инвертора осуществляется путем изменения частоты переключения ключей инвертора, а регулирование величины напряжения на выходе инвертора осуществляется за счет широтно-импульсной модуляции;

блок торможения — используется для резистивного частотного торможения;фильтр — для фильтрации напряжения;

анодные реакторы — используются для фильтрации коммутационных помех и ограничения скорости нарастания тока короткого замыкания.

цепи защиты от перенапряжений;

Исходя из выше cказанного, силовая схема электропривода имеет вид, показанный на рисунке 4.1.

Схема силовой части электропривода представлена на рисунке 4.1 и включает в себя следующие силовые элементы:

L1…L3 — токоограничивающие реакторы, предназначенные для ограничения скорости нарастания тока;

R-тормозное сопротивление;емкость выпрямителя;…VT6 — транзисторы силового блока инвертора;-токоограничивающее сопротивление;…VD6 — диоды выпрямителя.…VD12-обратные диоды инвертора;

ЦЗП — цепи защиты от перенапряжений;-cглаживающий дроссель.

Рисунок 4.1 — Принципиальная схема силовой цепи электропривода

В качестве силовых ключей рекомендуется использовать модули IGBT, в состав которого входят биполярные транзисторы с изолированными затворами и обратные диоды. Предварительный выбор:

Номинальный фазный ток статора:

Средний ток через силовой ключ:

н. ср. ? kз. Imax, (4.2)

где kз — коэффициент запаса, учитывающий перегрузку по току при коммутации ключа, kз =2;max — амплитудное значение тока в плече силовой цепи инвертора:

где Iном — номинальный ток двигателя, А.

Выражение (4.2) примет вид:

н. ср. ? 2.164.2 = 322.4 А. (4.4)

Рабочее напряжение на силовом ключе:

Uраб. ? Umax + DUп. н., (4.5)

где Umax — амплитудное значение напряжения в силовой цепи инвертора, В;

DUп. н. — коммутационное перенапряжение на ключе, В.

где Uл = 380 В — линейное напряжение сети.

С учетом рекомендаций принимается значения перенапряжения Uп. н. =600В.

Выражение (4.5) принимает вид:

раб. ? 537,4 + 600 = 1137,4 В. (4.6)

На основании выражений (4.4) и (4.6) по каталогу [2] выбираются силовые модули IRGPH50KD2 в виде полумоста с обратными диодами.

Максимально допустимое напряжение, прикладываемое к вентилю, не должно превышать допустимого значения повторяющегося импульсного напряжения:

— коэффициент запаса по напряжению,

— коэффициент, учитывающий возможное повышение напряжения в сети;

— максимальное обратное напряжение на вентиле;

где Uф — значение напряжения питающей сети, Uф = 220 В;

Произведем выбор конденсаторов силового фильтра:

Суммарная емкость конденсаторов силового фильтра:

где Ud — среднее значение выпрямленного напряжения, В:

Тн =0,001 — постоянная времени нагрузки (частота коммутации транзисторов), с;н=0,069 Ом — активное сопротивление нагрузки, Ом;

DUс — допустимое повышение напряжения на конденсаторе.

Среднее значение выпрямленного напряжения:

d = kсх. Uф = 2,34.220 = 514,8 В,

где Uф =220 В — фазное напряжение сети;сх = 2,34 — коэффициент схемы для трехфазного выпрямителя.

Допустимое повышение напряжения на конденсаторе:

DUс = 0,1. Ud = 0,1.514,8= 51,5 В.

Активное сопротивление нагрузки:

Выражение (4.13) примет вид:

Определяется максимальное допустимое напряжение на конденсаторе:

На основе результатов полученных из выражений (4.8) и (4.9) выбираются конденсаторы силового фильтра.

4.3 Выбор датчиков регулируемых координат электропривода

Датчик тока для частотного управления асинхронным двигателем с IR-компенсацией надо выбрать на основе измерения мгновенных значений токов в фазах АД, затем сформировать сигнал действующего значения тока фазы.

Выбираем 3 датчика тока производства фирмы «LEM» на основе элементов Холла серии HAS по номинальному току статора (IН=114 А).

Основные технические данные датчика тока типа HAS 120 S/SP1:

Номинальный первичный ток, IPN=120 А;

Диапазон преобразования, А;

Напряжение питания, +5 В.

Рисунок 4.2 — Характеристика датчиков тока серии HAS

5. Проектирование системы автоматического регулирования

5.1 Разработка математической модели автоматизированного электропривода

В настоящее время сформировался новый подход к построению систем асинхронного электропривода с преобразователем частоты, основанный на полных дифференциальных уравнениях асинхронного двигателя, записанных на базе теории обобщенной электрической машины. Такой подход позволяет построить структуру системы управления частотным электроприводом, называемую системой частотного управления, и осуществить анализ и синтез асинхронного электродвигателя более простыми методами. Для этой цели управляемые координаты электропривода, измененные в неподвижной системе координат, преобразуются к вращающейся системе координат, в которой координаты электропривода рассматриваются как векторные величины. Из этих величин, расположенных в виде проекций на вращающиеся оси координат, путем координатных преобразований выделяются пропорциональные или постоянные величины координат электропривода, которые используются в качестве сигналов управления в системе электропривода. Дифференциальные уравнения для обобщенной машины записываются в различных системах координат. Приняты оси координат , неподвижные относительно статора и оси , — неподвижные относительно ротора. Запись уравнений в этих осях является частным случаем математического описания процессов машины. В общем случае уравнения записываются относительно произвольных координатных осей, например , , вращающихся со скоростью , из которых можно получить любые частные случаи работы электрической машины. Если принять ось за действительную, а ось — за мнимую, то дифференциальные уравнения могут быть записаны в векторной форме.

Характеристики должны соответствовать заданным условиям погрузки и разгрузки. Поскольку операции чередуются, характеристики должны изменяться либо искусственным путем ручного или автоматического управления параметрами, либо благодаря свойству самоуправления. Все агрегаты в необходимой мере свойствами самоуправления не обладают, поэтому характеристики необходимо изменять искусственно при помощи систем автоматического управления, так как при ручном управлении его необходимое качество не обеспечивается. Системы управления должны непрерывно обеспечивать такие характеристики агрегатов, при которых производительность крана максимальна.

Математическая модель двухфазного асинхронного двигателя в осях u-n вид:

wк — скорость системы координат;n, iu — составляющие тока;

yn,yu — потокосцепления;1 — сопротивление статора;- электромагнитный момент двигателя;1,L2 — индуктивности фаз статора и ротора;12 — индуктивность взаимоиндукции;1 — напряжение на статоре.

Все переменные этой модели меняются с частотой тока статора.

Имитационная модель двухфазного асинхронного двигателя в осях a-b имеет вид:

Динамические свойства системы ПЧ-АД как объекта управления менее благоприятны, чем динамические свойства регулируемых электроприводов постоянного тока, в связи с отсутствием независимого канала регулирования потока, аналогичного обмотке возбуждения двигателя с независимым возбуждением.

Так, при питании от источника напряжения потокосцепления y1,y2,yм сложно зависят от напряжения U1, частоты f1 и абсолютного скольжения sа.

5.2 Расчёт параметров объекта управления

Определим коэффициенты К 1 , К 2, К3, К4, К5 , К 6 , для двухфазной модели АД для этого рассчитаем необходимые параметры:

эквивалентная индуктивность цепи статора

5.3 Определение структуры и параметров управляющего устройства

При регулировании напряжения АД по закону обеспечивается постоянство модуля жесткости механических характеристик ?.

Структурная схема автоматизированного электропривода представлена на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 — Структурная схема автоматизированного электропривода

В такой системе САУ должна обеспечить амплитуду выходного напряжения ПЧ:

где Ку — коэффициент усиления системы управления;

еsном — сигнал номинальной ЭДС статора

— действующее номинальное значение ЭДС статора;1 — сигнал тока статора

;1 — действующее значение тока статора.

6. Анализ динамических и статических характеристик электропривода

6.1 Разработка программного обеспечения для компьютерного моделирования автоматизированного электропривода

Компьютерное моделирование проектируемой установки производим в среде математического моделирования MATLAB 6.0, с использованием библиотеки Simulink. Модель построена на основе уравнений 5.1.

Рисунок 6.1 — Имитационная модель электропривода

На рисунке 6.1 показана схема моделирования, электропривода, состоящего из асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и преобразователя частоты.

Реализация задатчика интенсивности

Рисунок 6.2 — -Схема реализации задатчика интенсивности

Блок Saturation обеспечивает линейное нарастание сигнала, релейный блок выполняет функцию ограничения сигнала, коэффициент — К — служит для регулировки интенсивности нарастания, то есть достижения необходимой скорости двигателя с определённым ускорением. На вход задатчика интенсивности подаётся ступенчатый сигнал U управления, который суммируется с выходным сигналом интегратора. На выходе задатчика получаем сигнал управления, который поступает на регулятор частоты и функциональный преобразователь.

6.2 Расчет и определение показателей качества переходных процессов

Скорость при пуске отрабатывается с перерегулированием, равным:

Время регулирования t.

Произведем моделирование переходных процессов для механизма подъема крана. В результате моделирования были получены следующие графики переходных процессов:

Рисунок 6.3 — Подъем груза

Рисунок 6.4 — Опускание груза

Рисунок 6.5 — Подъем крюка

Рисунок 6.6 — Опускание крюка

6.3 Построение статических характеристик электропривода

Построим естественную механическую характеристику асинхронного двигателя в четырех квадрантах.

Для построения механической характеристики воспользуемся формулой Клосса:

где Мк = lм×Мном = 2×880 =1760 Н×м;к=0,095

Формулой (6.1) целесообразно пользоваться только для скольжений S Sк удовлетворительные результаты дает формула (6.2)

Для более точного построения воспользуемся следующей программой в среде Matlab 6.0:

s=-1: 0.0003: 1s к =2w ном . В этом режиме (w>w ном ) АД работает при f 1 =var и U 1 =const, следовательно, двигатель работает с переменным магнитным потоком и для проверки АД по нагреву нельзя воспользоваться методом эквивалентного момента. Можно применить или метод средних потерь, или метод эквивалентного тока.

В первой зоне можно использовать методику расчета переходных процессов при ?=const. Во второй зоне, где ?1=var, разработана оригинальная методика профессора Фираго расчета переходных процессов, которая и применена в проекте.

зона: f1>fном; U1=const; ?1=var

Электропривод работает в циклическом режиме с переменной нагрузкой. Для проверки двигателя по нагреву используем методику профессора Фираго по методу средних потерь.

Уравнение линеаризованных механических характеристик АД:

— число пар полюсов АД

Механические переходные процессы на линеаризованных механических характеристиках:

Рисунок 7.1 — Линеаризованная механическая характеристика.

Тме — электромеханическая постоянная времени электропривода на естественной механической характеристике.

— статическое падение скорости на естественной характеристике

Уравнение электромагнитного момента:

Потери мощности в установившемся режиме при данных Мс и :

Потери мощности в переходном процессе при линейном задании

Средние потери мощности за время переходного процесса, где :

Потери мощности на интервале изменения частоты :

Рисунок 7.1 — Линеаризованная механическая характеристика на интервале изменения частоты .

Потери мощности в переходном процессе при линейном задании

На участке 8 (). Потери мощности в установившемся режиме при данных Мс и :

Для проверки АД по нагреву применяем метод средних потерь:

Для АД с защитой IP44

— средние суммарные потери мощности на i-ом интервале разгонаi — время i-го интервала, где

— средние суммарные потери мощности на j-ом интервале торможенияj — время j-го интервала, где

к — потери мощности в установившемся движении на k-ом интервалеk — время k-го интервала, где s — время паузы на s-ом интервале- число пауз в цикле

Для повторно-кратковременного режима работы АД приводится к расчетному ПВрасч=100%

Двигатель проходит по нагреву, если

8. Выбор и проектирование системы автоматизации производственной установки

8.1 Формализация условий работы установки

Так как в данном проекте рассматривается установка управляемая оператором, то потребности в полной автоматизации производственной установки нет. Оператор производит операции по перегрузке грузов с помощью пульта управления, параметры которого выбираются исходя из требований, предъявляемых к установке и системе управления.

Каждый электрик должен знать:  ВЛИЯНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ПИТАЮЩУЮ СЕТЬ

Среди многообразной подъемно-транспортной техники можно найти примеры, когда управление электроприводом желательно осуществлять с командного пункта, удаленного от основного поста (кабины) управления на значительные расстояния, которые могут достигать десятков и даже сотен метров. К числу их можно отнести производственную установку, рассматриваемую в данном проекте — мостовой кран, у которого обзор для оператора из кабины может ограничиваться громоздкими деталями и высотой подъёма.

Наиболее простое решение при создании системы дистанционного управления электроприводами крановых механизмов основывается на введении дополнительных малогабаритных промежуточных реле, которые дают импульсы на включение и отключение мощных контакторов. Малогабаритные реле в свою очередь управляются с выносного командного поста по проводам посредством соответствующих переключений командоаппаратов. Указанный принцип построения схем дистанционного управления не нашел широкого применения, так как требует вывода за пределы крана практически того же количества проводов, правда, малого сечения, что и на командоаппараты при непосредственном управлении из кабины. Наличие многожильного кабеля, связывающего командный пункт с кабиной, ограничивает возможности дистанционного управления по радиусу действия, удобству обслуживания и надежности.

Рассматриваемая в данном проекте система дистанционного управления (основная) является более перспективной, в которой используется радиоаппаратура немецкой фирмы HBC Radiomatic. Принцип построения системы управления заключается в том, что на командном пункте устанавливаются командоаппараты и радиопередатчик, а в кабине крана — радиоприемник и аппараты управления, позволяющие получить заданные регулировочные характеристики электропривода.

8.3 Разработка функциональной схемы, логической схемы

Управляющие импульсы генераторов Г задаются командоаппаратами КА. Каждый генератор имеет несколько фиксированных частот, диапазон которых выбирается обычно в пределах 300-5000 Гц. При переключении командоаппарата в генераторе возникает управляющий сигнал определенной частоты, который вместе с сигналами других генераторов подается на суммирующий усилитель У. Усиленный суммарный сигнал управления, включающий составляющие различных частот, поступает в радиопередающее устройство РП.

Для уменьшения влияния индустриальных и атмосферных помех в передатчике предпочтительно применение частотной модуляции, которая обладает большей помехоустойчивостью, чем амплитудная модуляция.

Рисунок 8.1 — Дистанционное радиоуправление электроприводами подъемно-транспортного механизма

Промодулированные сигналом управления высокочастотные колебания излучаются передающей антенной. Передатчики дистанционного управления работают в диапазоне ультракоротких волн, охватывающих широкую полосу частот 25-75 МГц, благодаря чему при ширине полосы частот каждого передатчика 200 кГц в непосредственной близости друг от друга может работать без взаимных помех большое число передатчиков дистанционного управления.

Принятые на кране высокочастотные колебания поступают в радиоприемное устройство П (рисунок 8.1, а, б). Для лучшей отстройки от помех в схему приемника введен гетеродин ГТ. Усиленные высокочастотные колебания вместе с колебаниями гетеродина подаются на смеситель С, и получаемый на выходе сигнал постоянной промежуточной частоты выделяется с помощью полосового фильтра Ф. Далее сигнал промежуточной частоты усиливается усилителем УПЧ и поступает в частотный детектор ЧД, где радиосигнал преобразуется в первичный суммарный сигнал управления. Этот сигнал с помощью усилителя низкой частоты УНЧ усиливается и подается в исполнительное устройство ИУ (рисунок 8.1, в), в котором имеется ряд параллельно включенных избирательных контуров ИК.

Каждый контур воспринимает одну составляющую суммарного сигнала той частоты, на которую он настроен. Полоса пропускания контуров и интервал между соседними частотами выбраны так, чтобы обеспечить некоторый запас надежности для случая самых неблагоприятных условий работы, приводящих к изменению частот командогенераторов или к расстройке контуров. Принятый соответствующим контуром сигнал управления передается в усилитель переменного тока У, на выходе которого включен выпрямитель В. Выпрямленный сигнал должен быть достаточным для срабатывания чувствительного реле Р, которое своим замыкающим контактом включает более мощное промежуточное реле ИР. Промежуточное реле ИР в свою очередь включает соответствующие реле РУ в схеме управления крана.

Рисунки 8.2, а — л иллюстрируют процессы, протекающие в различных элементах схемы при передаче управляющих сигналов. На рисунке 8.2, а показана форма сигнала на выходе командогенератора Г 1 , который включается в момент t 0 . Для наглядности в дальнейшем предполагается, что работает только один генератор Г 1 с частотой сигнала f 1 .

Рисунок 8.2 — Характер прохождения сигнала управления через элементы схемы на рисунке 8.1

В этом случае и на выходе суммирующего усилителя У (рисунок 8.2, а) будет сигнал той же формы (рисунок 8.2 б). До включения генератора Г 1 передатчик РП излучает высокочастотные колебания постоянной несущей частоты f н . При появлении на входе передатчика управляющего сигнала f 1 несущая частота начинает меняться вблизи постоянного значения f н в соответствии с мгновенными значениями сигнала f 1 ( рисунок 8.2, в). Тем самым образуется некоторый спектр модулирующих частот f м , границы которого определяются амплитудой управляющего сигнала f 1 . Промодулированные таким образом колебания несущей частоты через антенну излучаются в пространство.

В данном случае рассматривается вариант, когда дистанционное управление краном осуществляется с одного пульта управления. Если их несколько, то в схеме соответственно имеется несколько передатчиков, каждый из которых характеризуется определенной несущей частотой f н . Радиоприемное устройство может быть настроено на любую из этих частот. Причем одновременно с перестройкой приемника должен перестраиваться и гетеродин ГТ так, чтобы выполнялось условие f пр = f гт — f н , где f пр — постоянная промежуточная частота приемника (рисунок 8.2, г), f гт — частота колебаний гетеродина (рисунок 8.2, д), а f н — несущая частота передатчика.

Таким образом, приемник всегда работает на постоянной частоте f пр , что позволяет применять в нем совершенные фильтры, обеспечивающие высокую избирательность. Если сигнал на несущей частоте модулирован, то его спектр в процессе преобразования несущей частоты в промежуточную переносится на последнюю (рисунок 8.2, в и г). Пройдя полосовой фильтр Ф, полоса пропускания которого соответствует спектру сигнала на промежуточной частоте, и усилитель УПЧ, сигнал поступит в частотный детектор ЧД. На рисунке 8.2, е) показана форма сигнала, полученного в результате частотного детектирования. Огибающая высокочастотных колебаний воспроизводит форму управляющего сигнала f 1 . В частотном детекторе выполняется также и амплитудное детектирование (рисунок 8.2, ж). Далее сигнал, включающий постоянную и высокочастотные составляющие, с помощью фильтра преобразуется в первичный сигнал управления f 1 (рисунок 8.2, з). На рисунке 8.2, и — л показано преобразование управляющего сигнала в исполнительном устройстве.

Дистанционное управление краном по схеме, приведенной на рисунке 8.1, осуществляется в следующем порядке: в начале работы с помощью командогенератора защиты АГ (рисунок 8.1) передается команда на включение защитной панели крана. В схеме предусмотрена нулевая блокировка, поэтому генератор АГ (рисунок 8.3) может быть включен только при нулевом положении командоаппаратов приводов подъема КА п , моста КА м и тележки КА Т (рисунок 8.1, а). Если это условие выполнено, то напряжение на генератор может быть подано нажатием пусковой кнопки П с при включенном выключателе АВ, которая затем блокируется замыкающим контактом реле Р п . На выходе генератора возникает при этом сигнал частоты, определяемой параметрами контура LС, который служит командой на включение защитной панели и подается в течение всей работы крана.

Схема (рисунок 8.3) обеспечивает отключение панели в случае исчезновения питания с блоков дистанционного управления или при выходе их из строя.

Рисунок 8.3 — Схема включения генератора защиты

Каждый привод управляется с переносного пульта отдельным командоаппаратом. В разделе 9, на рисунке 9.1 представлена схема командоаппарата КА п и генераторов Г 1 и Г 2 дистанционного управления приводом подъёма. Частота сигналов генераторов определяется параметрами контуров LС.

Для реализации способа дистанционного управления выбираем аппаратуру фирмы HBC Radiomatic. Комплект экономичной серии «716 micron подходит для минимальных требований управления электроприводом подъёма грузов. У этой фирмы также имеются комплекты более сложные и дорогие, позволяющие одновременно управлять несколькими электроприводами, несколькими координатами и с различными условиями по скоростям.

9. Проектирование узла системы автоматизированного электропривода

В связи с тем, что управление в данном дипломе выбрано дистанционным способом, проектируется схема командоаппарата дистанционного управления приводом подъёма. Выбираем дистанционное оборудование чешской фирмы RADOIMATIK серии Spectrum в состав которого входит передатчик с 8-ми единичным уровнем управления по 3 координатам и приемником, который производит прием на установленные реле, они задают уровни частот небходимые для формирования напряжения управления.

Рисунок 9.1 — Командная панель. Схема дистанционного управления электроприводом механизма подъёма

В данной схеме индуктивность в процессе регулирования остается постоянной, а фиксированные значения емкостей конденсаторов устанавливаются переключением командоаппарата. Генератор Г 1 имеет две фиксированные частоты, его сигналы определяют направление перемещения моста. Остальные команды подаются с помощью генератора Г 2 . При переводе командоаппарата из нулевого в положение, соответствующее, например, движению моста «вперед , на генератор Г 1 подается питание, а в его контур LС включается конденсатор С 1 и на выходе появляется сигнал с частотой f 1 . Этот сигнал поступает затем через усилитель У в передающее устройство РП, как это показано на принципиальной схеме.

Принятый на кране радиосигнал преобразуется в исходный сигнал управления частоты f 1 , усиливается усилителем низкой частоты УНЧ (раздел 8, рисунок 8.1) и передаётся в исполнительное устройство ИУ 1 , схема которого приведена на рисунке 9.1.

Принятый избирательным контуром ИК 1 (раздел 8, рисунок 8.1) от генератора Г 1 сигнал частоты f 1 усиливается транзисторным усилителем ТУ 1 , собранным по схеме с общим эмиттером. Для большей надежности применен усилитель переменного тока. В этом случае при пробое транзистора или при каких-либо других неисправностях не возникает ложной команды, приводящей к нарушению нормальной работы привода. Усиленный переменный сигнал выпрямляется выпрямителем В в и приводит к последовательному срабатыванию чувствительного реле Р в и промежуточных ИР а и РУ В . Реле РУ В включено в цепь управления приводом подъёма; замыкание его контактов равносильно переведению рукоятки командоконтроллера КК п в положение, соответствующее направлению движения вверх (вперёд).

Аналогично работает схема и при движении «вниз (назад), в этом случае сигнал управления с частотой f 1 определяемой включением в контур LС конденсатора С 2 (рисунок 9.1), будет принят избирательным контуром ИК 2 , что приведет к срабатыванию реле Р н , ИР н , РУ Н и контактора Н.

10. Проектирование схемы электроснабжения и защиты электроустановки

10.1 Выбор аппаратов, проводов и кабелей

Электрическая энергия подводится к кранам от общей сети переменного тока или от преобразовательных установок постоянного тока. Посредством кабеля от отдельного рубильника или автомата осуществляется питание главных контактных проводов — троллеев, проложенных вдоль подкрановых путей. Количество главных контактных проводов при переменном токе равно трем, при постоянном — двум. В некоторых случаях вместо главных контактных проводов, например во взрывоопасных цехах, применяется токоподвод по средством гибкого кабеля. От главных контактных проводов с помощью скользящих токосъемников напряжение подводится к защитной панели, установленной в кабине крана. Контактные провода выполняются обычно из профилированной стали круглого сечения, уголка, швеллера или рельса. Медь используется сравнительно редко и только в качестве вспомогательных троллеев.

Проводка на кранах выполняется проводами ПРГ-500, ПРТО-500, которые прокладываются в стальных тонкостенных трубах, закрытых коробах или открытым способом. Применяются для монтажа на кранах также панцирные провода ПРП, ПРШП и кабели без джутовой изоляции СРГ-500, СРБГ-500. Кабель СРГ не рекомендуется устанавливать на подвижных частях подъемно-транспортных механизмов, так как при вибрации свинцовая оболочка кабеля быстро разрушается. Наименьшим сечением провода по условиям механической прочности является 2,5 мм 2 . На панелях управления вместо провода сечением выше 25-35 мм 2 применяются плоские шины. Гибкие токопроводы, которые находят некоторое применение на кранах, выполняются шланговым проводом с медными жилами и резиновой изоляцией марки ШРПС. Для тяжелых условий эксплуатации при значительных механических усилиях применяют кабель ГРШС, а также судовой кабель в шланговой оболочке НРШМ.

В данном проекте мы выбираем гибкие токопроводы марки ШРПС.

Выбор контактных проводов производится по допустимому току нагрузки с последующей проверкой провода по падению напряжения. Провод выбирается равного сечения по всей длине перемещения механизма. Во время эксплуатации крана напряжение на зажимах кранового двигателя не должно быть ниже 85% номинального. При меньших напряжениях у двигателей переменного тока недопустимо снижается максимальный момент. Кроме того, становится ненадежной работа контакторов и тормозных электромагнитов. Потери в сети могут распределяться следующим образом:

Главные контактные провода . 3 — 4%

Магистраль до контактных проводов . 4-5%

Сеть в пределах крана . 1 — 3%

Для установок с редкими пусками максимально допустимое значение потерь напряжения не должно превышать 15%.

Точное определение расчетного тока, протекающего по контактным проводам, вызывает затруднения вследствие резких колебаний нагрузки двигателей крана. Существует несколько приближенных методов определения расчетного тока, которые основываются главным образом на длительном опыте эксплуатации крановых установок.

Расчетный ток можно найти по формуле:

Uн — номинальное напряжение сети, В;

cos j — средний коэффициент мощности двигателей крана при расчетах принимают cos j = 0,75.

Найденный по (10.1) ток не должен превышать длительно допустимый ток проводов:

Из справочника [3] cледует, что кабеля напряжения до 1кВт с четыремя алюминевыми жилами при допустимом длительном токе , сечение должно быть 4 мм, следовательно выбираем кабель АВРГ-3×4+1×2.5.

10.2 Составление таблицы перечня элементов электрооборудования

Перечень элементов производственной установки представлен в таблице 10.2

Таблица 10.2 — Перечень элементов производственной установки

Поз. обозн. Наименование Кол. ПримечаниеДокументацияПояснительная записка1Электродвигатели 4AH280У31РезисторыR 7 МЛТ 0,125 ± 5% 20 кОм1 R 5 ,R 8 МЛТ 0,125 ± 5% 10 кОм2 R 9 МЛТ 0,125 ± 5% 25 кОм1 Конденсаторы С 2 , С 3 2,2 мкФ2 VD 1 -VD 6Д212 6 VT 1 -VT 6 силовые модули IRGPH50KD26 VD 30 ,VD 31 стабилитрон типа КС133А211. Охрана труда

11.1 Требования безопасности при эксплуатации мостового крана

Кабина управления или пульт управления должны быть расположены в таком месте, чтобы крановщик мог наблюдать за зацепкой груза, а также за грузозахватным органом и грузом в течение полного цикла работы крана.

Исключение может быть допущено для башенных, стреловых с башенно-стреловым оборудованием и портальных кранов. Кабина мостового крана и передвижного консольного крана должна помещаться под галереей моста (консоли) и сообщаться с ней лестницей. У кранов мостового типа допускается подвешивать кабину к раме грузовой тележки. В этом случае выход из кабины на галерею моста должен осуществляться через настил тележки или по наружной огражденной лестнице.

Кабина кранов мостового типа должна быть подвешена со стороны, противоположной той, на которой расположены главные троллейные провода. Исключения допускаются в тех случаях, когда троллейные провода недоступны для случайного к ним прикосновения из кабины, с посадочной площадки или лестницы.

Кабина управления должна иметь следующие минимальные размеры: высоту 2000 мм, ширину 900 мм, длину 1300 мм, а также минимальный объем 3 куб. м. В кабинах с невертикальной передней частью в сечении, проходящем через центр сиденья крановщика, допускается уменьшение высоты до 1600 мм.

Кабина грузоподъемных машин, предназначенных для работы на открытом воздухе, должна иметь сплошное ограждение со всех сторон и сплошное вертикальное перекрытие, защищающее крановщика от воздействия неблагоприятных метеорологических факторов. Световые проемы кабины должны быть выполнены из небьющегося (безосколочного) стекла.

У мостовых двухбалочных и передвижных консольных кранов и подвесных тележек, работающих в помещении, допускается устройство сплошного ограждения открытой кабины на высоту не менее 1000 мм от пола.

У мостовых однобалочных и подвесных кранов ограждение кабины, предназначенной для работы сидя, может быть выполнено на высоту 700 мм.

При ограждении кабины на высоту до 1000 мм небьющимся (безосколочным) стеклом необходимо дополнительное ограждение металлической решеткой.

У кабины открытого типа для кранов, работающих внутри помещения, верхнее перекрытие может не устраиваться.

Кабины мостовых и передвижных консольных кранов в тех случаях, когда расстояние между задней стенкой кабины и предметами, относительно которых она перемещается, составляет менее 400 мм, должны иметь сплошное ограждение с задней и боковых сторон на высоту не менее 1800 мм. Ограждение задней стороны кабины должно производиться во всю ширину, а боковые стороны должны иметь ограждение шириной не менее 400 мм со стороны, примыкающей к задней стенке.

Остекление кабины должно быть выполнено так, чтобы имелась возможность производить очистку стекол как изнутри, так и снаружи, или должно быть предусмотрено устройство для их очистки. Нижние стекла, на которые может встать крановщик, должны быть защищены решетками, способными выдержать его вес.

Кабины кранов должны быть оборудованы стационарным сиденьем для крановщика, устроенным и размещенным так, чтобы можно было сидя управлять аппаратами и вести наблюдение за грузом. Должна быть предусмотрена возможность регулировки положения сиденья по высоте и горизонтальной плоскости для удобства работы и обслуживания аппаратов управления.

В случаях, предусмотренных нормативной документацией, сиденье крановщика с пультом управления или кабина в целом должны выполняться поворотными.

Кабина крана должна быть выполнена и оборудована таким образом, чтобы в ней был обеспечен надлежащий температурный режим и обмен воздуха в соответствии с нормативной документацией. Установка в кабине крана отопительного прибора должна производиться изготовителем крана.

Устройство и оборудование кабин грузоподъемных машин, предназначенных для работы в горячих, химических и других цехах, в которых имеет место выделение пыли и вредных газов, должны соответствовать нормативной документации.

11.2 Требования безопасности к механизмам и аппаратам управления

Аппараты управления грузоподъемной машины должны быть выполнены и установлены таким образом, чтобы управление было удобным и не затрудняло наблюдение за грузозахватным органом и грузом, а направление движения рукояток, рычагов и маховиков было рациональным и соответствовало направлению движения.

Условное обозначение направлений вызываемых движений должно быть указано на механизмах и аппаратах и сохраняться в течение срока их эксплуатации.

Отдельные положения рычагов, рукояток или маховиков управления должны фиксироваться и иметь обозначения. Усилие фиксации в нулевом положении или в положении «выключено» должно превышать усилие фиксации в промежуточных положениях.

Кнопки для реверсивного пуска каждого механизма должны иметь блокировку, исключающую одновременное включение реверсивных контактов.

Пусковые аппараты ручного управления, применяемые на грузоподъемных машинах, управляемых с пола, должны иметь устройства для самовозврата в нулевое положение. При использовании в этих случаях контакторов удержание их во включенном положении должно быть возможным только при непрерывном нажатии на пусковую кнопку.

Подвеска аппаратов управления должна производиться на стальном тросике такой длины, которая позволяла бы лицу, управляющему механизмом, находиться на безопасном расстоянии от поднимаемого груза. Аппарат управления должен быть расположен на высоте от 1000 до 1500 мм от пола.

У грузоподъемных машин с электрическим приводом при контроллерном управлении включение контактора защитной панели должно быть возможным только в том случае, если все контроллеры находятся в нулевом положении. Контакты нулевой блокировки магнитных контроллеров с индивидуальной нулевой защитой в цепь контактора защитной панели (вводного устройства) могут не включаться. В этом случае в кабине управления должна быть установлена световая сигнализация, информирующая о включении или выключении магнитного контроллера.

11.3 Требования безопасности к приборам и устройствам безопасности

Грузоподъемные машины с машинным приводом должны быть оборудованы устройствами (концевыми выключателями) для автоматической остановки:

а) механизма подъема грузозахватного органа в его крайних верхнем и нижнем положениях. Концевой выключатель нижнего положения грузозахватного органа может и не устанавливаться, если по условиям эксплуатации крана не требуется опускать груз ниже уровня, установленного проектом (паспортом);

б) механизма передвижения грузоподъемных кранов на рельсовом ходу, их тележек (за исключением железнодорожных), если скорость крана (тележки) перед подходом к крайнему положению может превысить 0,5 м/с (механизмы передвижения башенного, козлового крана пролетом более 16 м и мостового перегружателя должны быть оборудованы концевыми выключателями независимо от скорости передвижения);

в) механизмов передвижения мостовых, козловых, консольных кранов или их тележек, работающих на одном пути.

Указанные устройства должны устанавливаться также при необходимости ограничения хода любого другого механизма грузоподъемной машины с электрическим приводом, например механизма поворота, выдвижения телескопической части грузоподъемной машины, механизма грузозахватного органа, подъема кабины.

Концевые выключатели, устанавливаемые на грузоподъемной машине, должны включаться в электрическую схему так, чтобы была обеспечена возможность движения в обратном направлении. Дальнейшее движение в том же направлении допускается для механизма передвижения мостового крана в целях подхода к посадочной площадке или тупиковому упору с наименьшей скоростью, допускаемой электрической схемой управления краном.

Концевой выключатель механизма подъема груза должен быть установлен так, чтобы после остановки захватного органа при подъеме без груза зазор между грузозахватным органом и упором был у электроталей не менее 50 мм, а у всех других грузоподъемных машин не менее 200 мм.

Концевой выключатель механизма передвижения должен быть установлен таким образом, чтобы отключение последнего происходило на расстоянии до упора, составляющем не менее половины пути торможения механизма, а у башенных, портальных козловых кранов и мостовых перегружателей — не менее полного пути торможения. При установке взаимных ограничителей хода механизмов передвижения мостовых и консольных передвижных кранов, работающих на одном пути, указанное расстояние должно быть уменьшено до 500 мм. Путь торможения механизмов должен быть указан заводом — изготовителем в паспорте крана.

Краны мостового типа должны быть оборудованы устройством для автоматического снятия напряжения с крана при выходе на его галерею. У кранов, работающих в помещении, троллейные провода напряжением не более 42 В при этом могут не отключаться.

У мостовых кранов, вход на которые предусмотрен через галерею моста, такой блокировкой должна быть оборудована дверь для выхода на галерею.

Дверь для входа в кабину управления грузоподъемной машины с посадочной площадки должна быть снабжена электрической блокировкой, не позволяющей начать движение крана при открытой двери.

После действия ограничителя грузоподъемности должно быть возможно опускание груза или включение других механизмов для уменьшения грузового момента.

У кранов, имеющих две или более грузовые характеристики, должен быть применен ограничитель грузового момента, имеющий устройство для переключения его на работу в соответствии с выбранной характеристикой.

Краны мостового типа должны быть оборудованы ограничителем грузоподъемности (для каждой грузовой лебедки), если возможна их перегрузка по технологии производства.

Ограничитель грузоподъемности крана мостового типа не должен допускать перегрузку более чем на 25 %.

У электрических кранов контакты приборов и устройств безопасности (концевых выключателей, блокировки люка, двери кабины, аварийного выключателя и т.п.) должны работать на разрыв электрической сети.

У кранов с электроприводом должна быть предусмотрена защита от падения груза и стрелы при обрыве любой из трех фаз питающей электрической цепи.

При отключении электродвигателя подъема груза или стрелы должно сниматься напряжение с катушек электромагнита тормоза или обмоток двигателя гидротолкателя.

Грузоподъемные машины, управляемые из кабины или пульта управления (при дистанционном управлении), должны быть снабжены звуковым сигнальным прибором, хорошо слышимым в местах перемещения груза и отличаться по тональности от автомобильного сигнала.

11.4 Требования безопасности к электрооборудованию

Электрическое оборудование грузоподъемных машин, токопровод и заземление должны соответствовать «Правилам устройства электроустановок», за исключением случаев, особо оговоренных в настоящих Правилах.

Подача напряжения на грузоподъемную машину от внешней сети должна осуществляться через вводное устройство, имеющее ручной или дистанционный привод для. снятия напряжения.

Вводное устройство (защитная панель) мостовых и консольных кранов должно быть оборудовано индивидуальным контактным замком с ключом (ключ-марка), без которого не может быть подано напряжение на кран.

Вводное устройство и панель управления башенных кранов должны быть оборудованы приспособлением для запирания их на замок.

Для подачи напряжения на главные троллейные провода или гибкий кабель должен быть установлен выключатель в доступном для отключения месте.

Выключатель, подающий напряжение на главные троллейные провода или гибкий кабель, должен иметь приспособление для запирания его в отключенном положении. На корпусе выключателя должен быть указан регистрационный номер крана, на который подается напряжение.

Электрическая схема управления электродвигателями грузоподъемной машины должна исключать:

самозапуск электродвигателей после восстановления напряжения в сети, питающей грузоподъемную машину;

пуск электродвигателей не по заданной схеме ускорения;

пуск электродвигателей контактами предохранительных устройств (контактами концевых выключателей и блокировочных устройств).

Электропроводка кранов должна прокладываться в коробках, трубах, металлорукавах.

Короба и трубы должны прокладываться таким образом, чтобы в них не могла скапливаться влага от конденсации паров, содержащихся в воздухе.

Вывод проводов из коробов и труб к электродвигателям, сопротивлениям и т.п. должен выполняться в гибких рукавах. Гибкие рукава должны быть закреплены на опорных поверхностях через 500 — 700 мм.

Ввод металлорукавов в электрооборудование и в коммуникационные аппараты должен осуществляться при помощи зажимных муфт.

Изоляция проводов в местах выхода из труб, коробов, металлорукавов и ввода в электрооборудование и коммуникационные аппараты должна быть защищена от перетирания изоляционными втулками.

Соединение проводов при прокладке электропроводок должно производиться только в наборных зажимах.

Электропроводка должна быть доступна для осмотра во время эксплуатации, защищена в тех местах, где возможны ее повреждения при ремонте механической части крана, предохранена от порчи изоляции, от попадания на нее смазочного масла или перегрева от лучеиспускания. Провода и кабели должны присоединяться к аппаратам, приборам и установочной аппаратуре с помощью наконечников или специальных зажимов.

Одножильные провода сечением до 10 кв. мм и многожильные до 2,5 кв. мм могут присоединяться без наконечников, при этом концы многожильных проводов должны быть пропаяны или спрессованы.

Пайка и лужение концов проводов должны производиться припоем с содержанием олова не ниже 30 %. Применять кислоты в качестве флюса при пайке проводов категорически запрещается.

Разделанные и оловяненные концы проводов должны быть окольцованы поливинилхлоридными или полиэтиленовыми трубками длиной не менее 30 мм.

Все концы проводов должны иметь отчетливую и прочную маркировку в соответствии с монтажной электросхемой. Маркировка должна наноситься несмывающимися чернилами или электрографическим способом.

Перед монтажом электрооборудование должно быть осмотрено с целью выявления внешних повреждений и проверено на сопротивление изоляции.

Кабина управления краном и машинное помещение должны иметь электрическое освещение.

Освещение на грузоподъемных машинах с электрическим приводом при отключении электрооборудования грузоподъемной машины должно оставаться подключенным.

Цепи освещения и сигнального прибора, включенные до вводного устройства, должны иметь собственный выключатель. Краны должны быть оборудованы низковольтным ремонтным освещением напряжением не более 42 В. Питание сети ремонтного освещения должно осуществляться от трансформатора или аккумулятора, установленных на кране.

Использование металлоконструкций крана в качестве рабочего токопровода для питания цепей освещения, управления или других напряжением более 42 В не разрешается.

Установка в кабине управления грузоподъемной машины пусковых сопротивлений электродвигателей не разрешается.

Электрические отопительные приборы, устанавливаемые в кабине грузоподъемной машины, должны быть безопасны в пожарном отношении, а их токоведущие части ограждены. Электрические отопительные приборы должны присоединяться к электрической сети после вводного устройства. Корпус отопительного прибора должен быть заземлен.

У кранов с электрическим приводом при питании от внешней сети их металлоконструкции, а также все металлические части электрооборудования (корпуса электродвигателей, кожухи аппаратов, металлические оболочки проводов и кабелей, защитные трубы и т.п.), не входящие в электрическую цепь, но могущие оказаться под напряжением вследствие порчи изоляции, должны быть заземлены в соответствии с «Правилами устройства электроустановок».

Корпус кнопочного аппарата управления грузоподъемной машины, управляемой с пола, должен быть выполнен либо из изоляционного материала, либо заземлен не менее чем двумя проводниками. В качестве одного из заземляющих проводников может быть использован тросик, на котором подвешен кнопочный аппарат.

Сопротивление каждой ступени изоляции после монтажа вновь изготовленного или капитально отремонтированного крана должно быть не менее 10 МОм. Изоляция электрооборудования и электропроводки должна быть рассчитана на случай приложения к ним напряжения от груза при повреждении или перекрытии ступеней защитной изоляции.


Заземляющие зажимы должны устанавливаться в сварных конструкциях на бобышках или переходных пластинках. Контактные поверхности должны быть зачищены до блеска и покрыты противокоррозийной смазкой.

Присоединение проводников заземления к контактным поверхностям должно быть болтовым с установкой контрящих шайб для предотвращения самоотвинчивания при вибрации.

Заземляющие проводники должны быть проложены в местах, доступных для осмотра. В местах присоединения проводников к металлоконструкции крана (у бобышек или переходных пластинок) должен быть нанесен знак «Земля».

Металлические корпуса выносных аппаратов управления должны заземляться не менее, чем двумя проводниками.

Подсоединение заземляющих проводников к металлорукавам должно быть выполнено пайкой или хомутом.

Металлические секции коробов электропроводок крана должны образовывать непрерывную электрическую цепь по всей длине прокладки (должны быть прихвачены сваркой в трех-четырех точках по периметру стыка секции). Заземление коробов не требуется в случае непосредственной приварки секции к металлоконструкции крана.

11.5 Требования безопасности к ограждениям

Легкодоступные, находящиеся в движении части грузоподъемной машины, которые могут быть причиной несчастного случая, должны быть закрыты прочно укрепленными металлическими съемными ограждениями, допускающими удобный осмотр и смазку. Обязательному ограждению подлежат:

а) зубчатые, червячные и цепные передачи;

б) соединительные муфты, расположенные в местах прохода;

в) барабаны, расположенные вблизи рабочего места крановщика или в проходах, при этом ограждение барабанов не должно затруднять наблюдения за навивкой каната на барабан;

г) вал механизма передвижения кранов мостового типа при частоте вращения 50 об/мин и более (при частоте вращения менее 50 об/мин этот вал должен быть огражден в месте расположения люка для выхода на галерею).

Ограждению подлежат также валы других механизмов грузоподъемных машин, если они расположены в местах, предназначенных для прохода обслуживающего персонала.

Ходовые колеса кранов, передвигающихся по рельсовому пути (за исключением железнодорожных), их тележки должны быть снабжены щитками, предотвращающими возможность попадания под колеса посторонних предметов. Зазор между щитком и рельсом не должен превышать 10 мм.

Все неизолированные токоведущие части электрооборудования грузоподъемной машины, в том числе включателей контакторных панелей и ящиков сопротивления при расположении, не исключающем случайное к ним прикосновение лиц, находящихся в кабине, на галереях, площадках грузоподьемной машины, а также возле них, должны быть ограждены. Ограждению также подлежат неизолированные токоведущие части выключателей, подающих напряжение на главные троллейные провода или питающий кабель.

Контакторные панели и ящики сопротивления, с которых автоматически снимается напряжение при выходе в местах их расположения, а также устанавливаемые в специальных аппаратных кабинах, запертых во время эксплуатации грузоподъемной машины, могут не ограждаться.

Главные троллейные провода, расположенные вдоль кранового пути, и их токоприемники должны быть недоступны для случайного к ним прикосновения с моста крана, лестниц, посадочных площадок и других площадок, где могут находиться люди, что должно обеспечиваться соответствующим расположением или ограждением проводов и токоприемников.

Троллейные провода, расположенные на грузоподъемной машине, не отключаемые контактом блокировки люка (троллеи грузового электромагнита, троллеи напряжением более 42 В кранов с подвижной кабиной), должны быть ограждены или расположены между фермами моста крана на доступном расстоянии для обслуживающего кран персонала.

В местах возможного соприкосновения грузовых канатов с главными или вспомогательными троллейными проводами данного крана или крана, расположенного ярусом ниже, должны быть установлены соответствующие устройства.

12. Экономическое обоснование технических решений

Расчет технико-экономических показателей осуществляется на основе анализа сравнительных технических данных двух альтернативных систем электропривода. Экономическая оценка базируется на принципе минимальных приведенных затрат: минимальных начальных затрат, эксплуатационных затрат на ремонт и обслуживание, затрат электроэнергии. Наиболее целесообразной по техническим соображениям принята система ПЧ-АД. В качестве альтернативной системы можно выбрать двигатель постоянного тока. Технические данные двигателей сравниваемых систем приведены в таблице 12.1.

Таблица 12.1 — Технические данные сравниваемых систем

Вариант Пара- метры двигателяПервый вариант: ДПТВторой вариант: ПЧ-АДТип двигателя2ПН225LУХЛ44АН280М10У3Мощность, кВт5555К П Д, %8790.5ПреобразовательТиристорный преобразовательABB

12.2 Расчет начальных затрат

Начальные затраты определяются путем расчета капитальных вложений, которые состоят из сметной стоимости электропривода, стоимости пускорегулирующей аппаратуры, стоимости монтажных работ, транспортно-заготовительных расходов и плановых накоплений монтажной организации. Поскольку целью экономического расчета является сравнение альтернативных вариантов, при расчете можно пренебречь наличием резервного электропривода, никак не повлияет на результат. Наиболее дорогостоящими составляющими электропривода являются двигатель и преобразователь. Таким образом, сметная стоимость электропривода:

для первого варианта

где бел. руб. стоимость двигателя постоянного тока,

бел. руб. стоимость преобразователя (тиристорного выпрямителя);

для второго варианта

где бел. руб. стоимость асинхронного электродвигателя,

бел. руб. стоимость преобразователя (ПЧ).

Стоимость пускорегулирующей аппаратуры определяется как определенная часть (12%) стоимости преобразователя. Тогда:

для первого варианта

для второго варианта

Стоимость монтажных работ вычисляется отдельно для электропривода и рабочего механизма. Для электропривода эту величину можно принять равной 6% от стоимости электропривода , для рабочего механизма 5% стоимости электропривода. Таким образом, стоимость монтажных работ: для первого варианта

для второго варианта

Транспортно-заготовительные расходы составляют 2% от суммы стоимости электропривода и стоимости монтажных работ:

для первого варианта

для второго варианта

Плановое накопление монтажной организации составляют 10% от стоимости монтажных работ:

для первого варианта:

для второго варианта

12.3 Определение эксплуатационных затрат

При расчете эксплуатационных затрат важное значение имеет величина периода, за который производится расчет. При сравнении приводов постоянного и переменного тока ограничимся периодом 1 год.

Годовые эксплуатационные расходы это суммарные затраты на электропривод и рабочий механизм, необходимые для эксплуатации механизма в течении года и выпуска годового объема продукции, т.е. себестоимость эксплуатации механизма. Годовые эксплуатационные расходы в общем случае включают в себя стоимость потребляемой электроэнергии, амортизационные отчисления и годовые затраты по эксплуатации электрической части установки.

Затраты на электроэнергию определяются количеством энергии, потребляемой за год, номинальной мощностью двигателя, а также тарифной ставкой на электроэнергию. Для расчета энергии, потребляемой за год, нужно знать суммарное время работы электропривода за год, которое определяется коэффициентом использования:

где продолжительность включения установки;

продолжительность работы установки за смену, ч.;

число рабочих часов за смену.

Зная коэффициент можно определить число рабочих часов установки в году:

где число рабочих дней в году;

число рабочих смен в сутки.

Энергия, потребляемая за год, определяется по формулам:

для первого варианта

где , — номинальные параметры двигателя постоянного тока;

для второго варианта

где , номинальные параметры асинхронного электродвигателя (табл.).

Таким образом, затраты на электроэнергию за год:

для первого варианта

для второго варианта

где руб/кВт в мес.

Амортизационные отчисления составляют 9,5% от сметной стоимости электропривода. Тогда:

для первого варианта

где сметная стоимость электропривода системы ДПТ;

для второго варианта

где сметная стоимость асинхронного электропривода, бел. руб.

Издержки на эксплуатацию оборудования включают в себя множество составляющих. Оборудование электроприводов обоих вариантов является ремонтируемым, оно проходит планово-предупредительные ремонты, периодичность и объём проведения которых регламентируется сметой планово-предупредительных ремонтов. Кроме того, оборудование нуждается в регулярном техническом обслуживании, требующем так же определённых затрат. Таким образом, затраты на ремонтно-эксплуатационное обслуживание оборудования можно определить как сумму затрат на заработную плату ремонтных рабочих, стоимости материалов для ремонта и обслуживания, общецеховых и общезаводских расходов.

Заработная плата ремонтных рабочих определяется количеством времени, необходимым для проведения ремонтно-эксплутационного обслуживания электрической части оборудования, которая в свою очередь зависит от норм трудоёмкости ремонта и технического обслуживания оборудования. Всю систему электропривода можно разделить на 3 основные части: двигатель, преобразователь, и пускорегулирующая аппаратура. Для каждой из этих частей отдельно находится трудоёмкость ремонта и технического обслуживания. Затем эти величины суммируются. Для расчёта трудоёмкости требуется определить плановую продолжительность ремонтного цикла и межремонтного периода, число ремонтов в год и т.д.

Плановая продолжительность ремонтного цикла (ремонтный цикл — наработка энергетического оборудования, выраженная в годах календарного времени между двумя капитальными плановыми ремонтами):

для двигателя постоянного тока

где продолжительность ремонтного цикла для электродвигателей (табл.4.1);

коэффициент, учитывающий уменьшение срока службы коллекторных машин;

коэффициент, определяемый сменностью работы оборудования;

коэффициент, учитывающий уменьшение ремонтного оборудования;

для асинхронного электродвигателя

для тиристорного выпрямителя

где продолжительность ремонтного цикла для тиристорного выпрямителя (табл.5.5);

для преобразователя частоты:

где продолжительность ремонтного цикла для преобразователя частоты (табл.5.5).

Плановая продолжительность межремонтного периода (межремонтный период наработка энергетического оборудования, выраженная в месяцах календарного времени между двумя плановыми ремонтами):

для двигателя постоянного тока

где величина межремонтного периода для двигателя (табл.4.1);

для асинхронного электродвигателя

для тиристорного выпрямителя

где продолжительность межремонтного периода для тиристорных выпрямителей (табл.5.5);

для преобразователя частоты

где продолжительность межремонтного периода для преобразователей частоты (табл.5.5).

По полученным величинам можно рассчитать количество капитальных и текущих ремонтов в расчете на 1 год. Количество капитальных ремонтов в год:

для двигателя постоянного тока:

для асинхронного электродвигателя:

для тиристорного выпрямителя:

для преобразователя частоты:

Количество текущих ремонтов в расчете на один год определяется аналогично:

По заданному количеству ремонтов в год, а также по заданной норме трудоемкости (табличная величина) определяется годовая трудоемкость ремонтов.

Годовая трудоемкость капитальных ремонтов электрических машин рассчитывается по формулам:

для двигателя постоянного тока

где норма трудоемкости капитальных ремонтов для электродвигателей заданной мощности.

поправочный коэффициент, учитывающий частоту вращения электродвигателя [стр102]:

коэффициент, учитывающий увеличение трудоемкости эксплуатации коллекторных машин [стр.102];

для асинхронного электродвигателя

Для тиристорного выпрямителя и преобразователя частоты годовая трудоемкость капитальных ремонтов рассчитывается следующим образом:

где норма трудоемкости капитального ремонта для трансформаторов [табл5.3];

и нормы трудоемкости капитального ремонта выпрямителей и преобразователей частоты соответственно [табл.5.5].

Годовая трудоемкость текущих ремонтов для соответствующих типов оборудования определяется аналогично трудоемкости капитальных ремонтов:

где ,,и нормы трудоемкости текущего ремонта для различных типов оборудования (находятся по тем же таблицам, что и для капитального ремонта).

Для пускорегулирующей аппаратуры годовая трудоемкость капитального (текущего) ремонта принимается равной 25% от трудоемкости капитального (текущего) ремонта электропривода. Она в свою очередь складывается из трудоемкости ремонта двигателя и преобразователя:

для электропривода постоянного тока

для электропривода переменного тока

Трудоемкость технического обслуживания оборудования принимается равной 10% от нормы трудоемкости текущего ремонта оборудования без учета поправочных коэффициентов. Таким образом, годовую трудоемкость обслуживания оборудования можно определить по формулам:

для электропривода постоянного тока:

для электропривода переменного тока:

Трудоемкость технического обслуживания электропривода за год:

для электропривода постоянного тока:

для электропривода переменного тока:

По известной годовой трудоемкости эксплуатации оборудования, учитывая тарифную ставку ремонтного рабочего, а также соответствующие налоги можно определить затраты на заработную плату ремонтных рабочих за год:

для первого варианта:

где Стар — часовая тарифная ставка ремонтного рабочего (по 4-му разряду), Стар = 260 руб/ч;

Снал — коэффициент, определяющий затраты на выплату налогов в связи с начислением зарплаты:

% — начисление на содержание,

% — фонд социальной защиты населения,

% — фонд занятости населения,

% — начисление на премирование,

% — начисление на выплату дополнительной зарплаты.

ТS — суммарная трудоемкость эксплуатации оборудования.

Для проектируемого варианта:

Стоимость материалов для ремонта и обслуживания принимается равной 100% от основной заработной платы ремонтных рабочих без учета выплаты налогов:

для базового варианта:

Для проектируемого варианта:

Общецеховые расходы принимаются равными 100% от основной заработной платы без учета налогов, т.е.:

Общезаводские расходы принимаются равными 50% от основной заработной платы без учета налогов:

Таким образом, найдены все величины, необходимые для расчета годовых затрат по эксплуатации электрической части установки

для первого варианта

для второго варианта

Произведем сравнение двух вариантов по приведенным затратам по формуле:

где себестоимость годовых затрат, бел. руб., бел. руб.

нормативный коэффициент рентабельности, согласно рекомендациям ЮНИДО для развивающихся стран ;

Для первого варианта

для второго варианта

Для удобства сравнения сведем все полученные данные в таблицу 12.2.

Таблица 12.2 Технико-экономические показатели сравниваемых установок.

НаименованиеОбозначениеПервый вариант: ДПТВторой вариант: ПЧ-АДНоминальная мощность приводного двигателя, кВт 1555Номинальный КПД приводного двигателя0,870,905Номинальный КПД преобразователя частотыКапитальные вложения, бел. руб. 44157602099744Потребление электроэнергии в год, кВт ч; 383862,1

Стоимость потребленной электроэнергии за год, бел. руб. 47498602,645994979,6Стоимость годовых эксплуатационных затрат по электрической части, тыс. руб. 3730896836121328Годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб. 2889229.22668380Приведенные затраты, тыс. руб. 3551593.22983341.6

12.4 Анализ полученных технико-экономических показателей

Полученные технико-экономические показатели сравниваемых систем приведены таблице 12.1 Анализ и сопоставление капиталовложений, эксплуатационных затрат и затрат на электроэнергию показывает, что недостатком электропривода постоянного тока является высокая стоимость и ремонтная сложность электродвигателя, в то время как асинхронные двигатели являются более простыми и дешевыми. Однако в системе электропривода переменного тока аналогичными недостатками обладает преобразователь с системой управления. Расчет показал, что в данном случае высокая цена и затраты на эксплуатацию двигателя постоянного тока компенсируется высокой стоимостью капиталовложений при установке преобразователя частоты. Но при этом необходимо учитывать, что мы в расчетах принимали во внимание далеко не все показатели эффективности, учесть которые формализовано далеко не всегда возможно. Например, в нашем случае срок службы предлагаемого привода значительно больше, чем у базового, что позволяет считать варианты равноценными.

Важным фактом является то, что регулирование производительности с помощью преобразователя частоты — это нововведение, которое позволит обеспечить требуемый диапазон регулирования производительности.

В соответствии с заданием в данном дипломном проекте должно было быть выполнено проектирование автоматизированного электропривода механизма подъёма мостового крана грузоподъёмностью 20 тонн с скалярным управлением, что и было сделано.

В процессе проектирования привода был выполнен ряд разделов, указанных в задании.

В соответствии с заданием, в первом разделе были произведены анализ технологического процесса, рассмотрена взаимосвязь оператора и установки, а также построена расчетная схема механической части электропривода, в результате чего определились особенности как установки в целом, так и ее составных частей.

Во втором разделе был произведен информационный поиск, в результате чего определили наиболее экономичный и качественный способ управления тяговым приводом. По результатам поиска, анализа технологического процесса и в соответствии с заданием были сформулированы требования к электроприводу и системе автоматизации, выбрана наиболее рациональная система электропривода.

В третьем разделе были построены нагрузочные диаграммы механизма и электропривода, выбран двигатель и произведена его проверка.

В четвёртом разделе произвели проектирование и расчет силовой схемы автоматизированного электропривода.

Далее в разделе 5 была спроектирована система управления приводом подъёма, синтезированы регуляторы, определены параметры объекта управления и управляющего устройства.

В разделе 6 была разработана компьютерная модель автоматизированного электропривода, имитирующая режимы подъёмов крана.

В разделе 7 была произведена окончательная проверка двигателя по нагреву.

Проектирование системы автоматизации было выполнено в разделе 8.

В разделе 9 было выполнено проектирование схемы дистанционного управления

Проектирование системы электроснабжения и защиты были выполнены в разделе 10. Также был произведен выбор кабеля и автоматических выключателей.

Технике безопасности и охране труда посвящен раздел 11. В нем были рассмотрены основные части мостового крана, а также правила безопасной эксплуатации кранов такого типа.

Экономическое обоснование было выполнено в разделе 12 на основе анализа сравнительных технических данных двух альтернативных систем электропривода.

В целом, после выполнения всех вышеуказанных разделов было выявлено, что показатели спроектированной системы соответствуют заданию, а также, что применение разработанной установки целесообразно ввиду удобства управления, технических и экономических показателей.

Список использованных источников

  1. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. Т.2/ Под общ. ред. И.П. Копылова. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 688 с.: ил.
  2. Чебовский О.Г. Справочник по силовым полупроводниковым приборам. Мн., 1988.
  3. Проф. Фираго Б.И. Учебно-методическое пособие для студентов специальности Т11.02, Мн, 1993-125л с ил.
  4. Справочник по кранам: В 2-х т. Под общей ред. проф. Гохберга М.М. — М.: Машиностроение, 1988. — 559 с с ил.
  5. Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 560 с.
  6. Соколов М.М. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов: Учебник для свузов. — М.: Энергия, 1976 — 487 л с ил.
  7. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. Т.2/ Под общ. ред. И.П. Копылова. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 688 с.: ил.

Электроприводы грузоподъемных механизмов Классификация судовых ГПМ

электроприводы грузоподъемных механизмов.pptx

Электроприводы грузоподъемных механизмов

Классификация судовых ГПМ • По типу устройства судовые ГПМ подразделяются на механизмы общего назначения (лебедки, краны, транспортеры), специфические судовые механизмы (лифты, шлюпочные, траловые и буксирные лебедки, механизмы технологической линии судов технического флота) • По режиму работы ГПМ делятся на Механизмы кратковременного режима, Механизмы повторно кратковременного режима • Грузоподъемные механизмы бывают с одним, двумя и тремя электродвигателями. • В настоящее время выпускаются судовые подъемные механизмы пяти грузоподъемностей: 0, 5; 1, 5; 3; 5 и 10 т • Механизмы грузоподъемностью 0, 5 и 1, 5 т, как пра вило, устанавливаются на речных судах

Классификация судовых ГПМ • • К судовым грузоподъемным устройствам относят разнообразные по назначению, конструкции, мощности и характеру работы палубные механизмы: грузовые лебедки и краны; шлюпочные, траловые, шланговые лебедки; тельферы, лифты (провизионные, грузовые и пассажирские); лебедки специально го назначения (на специальных судах) — буксирные, траловые, лоткоподъемные, глубоководные якорные и т. д. Электроприводы судовых грузоподъемных устройств могут различаться: по виду механической передачи — с цилиндрической, червяч ной и гидравлической передачей; по режиму работы — повторно кратковременного, кратковре менного и перемежающегося режимов; по режиму вращения двигателя — с прерывистым и непре рывным вращением двигателя; по системе управления — контроллерные, контакторные, электромашинные, тиристорные; по роду тока — постоянного и переменного тока

Грузовые лебедки и краны • • • Грузовые лебедки предназначены для работы в со вокупности с грузовымистрелами Вращение электродвигателя через цилиндрический редуктор передается барабану с грузовым тросом, который через блоки обеспечивает подъем или спуск га ка При грузовых операциях отдают предпочтение спаренной ра боте двух лебедок на общий гак по системе «телефон» . Грузовые краны имеют три механизма: подъема груза, подъема и спуска стрелы; поворота крана: Каждый механизм снабжается электро двигателем с аппаратуройуправления В электрогидравлических кранах устанавливают общий насосный агрегат, обеспечивающий работу регулируемых автономных гидравлических двигателей В этом случае функции электропривода просты: обеспечить по стоянное вращение насоса в одном направлении; механическая часть привода усложняется, повышается стоимость Приводу грузовых лебедок и кранов с механической переда чей приходится работать в жестких условиях непрерывных пус ков, реверсов, и торможений, которым не отвечают обычные дви гатели: Применяют электродвигатели специальной кра новой серии ДПМ на постоянном и МАП на переменном токе При непосредственном питании от цепи используют двигатели смешанного, в системе Г —Д — параллельного возбуждения, а на переменном токе полюсопереключаемые двух и трехскоростные

Требования к судовым ГПМ • К электроприводам ГПМ предъявляются следующие требования: надежность и безопасность в работе, безотказность при кренах и дифферентах, при вибрации, сотрясении и толчках, а также при рез ких колебанияхтемпературы; минимальная длительность переходных процессов; надежное электрическое торможение в режиме спуска полного груза; точная остановка при торможении; наличие автоматического нормально замкнутого тормоза с уст ройством для ручного растормаживания; обеспечение заданной производительности и регулирование ча стоты вращения в диапазоне 20 — 100 % в двигательном режиме при полной нагрузке; устойчивая работа на малых посадочных скоростях; обеспечение значительных скоростей операций с порожними за хватами (до 300 % номинальной); обеспечение увеличенных скоростей спуска грузов при работе в рекуперативном режиме (до 200% номинальной); безусловная остановка привода по воле оператора, независимо от возможных неисправностей или отказов отдельных элементов сис темы

Особенности работы ЭП ГПМ • • • Большая ча стотапусков и торможений Пуск под полной нагрузкой Работа с пе ременной нагрузкойот 10 до 100 % Работа с кратковременной пере грузкой Наличие значительных механических перегрузок на вал и подшипники электродвигателя Возможность обливания водой элек трооборудования палубных грузоподъемныхмеханизмов Для грузоподъемных механизмов создана специаль ная серия крановых электродвигателей кратковременного и повторно кратковременного режима, брызгозащищенного и водозащищенного исполнений, усиленной механической конструкции, с высокими пере грузочными свойствами. Условия работы грузоподъемных механизмов требуют привода от реверсивного электродвигателя с электрическим регулированием ско рости при подъеме и спуске грузов, с электрическим и механическим торможением Механический тормоз применяется для удержания гру за на весу и для остановки электродвигателя в конце периода электри ческоготорможения В соответствии с ГОСТ 12617— 78 электродвигатель, питаемый не посредственно от сети переменного тока, должен развивать на всех обмотках, кроме обмотки наименьшей скорости, расчетный пусковой момент при номинальном напряжении 1, 5 — 2, 5 МНОМ. На обмотке наименьшей скорости расчетный пусковой момент при номинальном напряжении должен быть не менее 1, 3 МНОМ Диапазон ско ростей определяется необходимостью иметь очень низкую ско рость для безопасной посадки груза (4 — 6 м/мин) и максималь ную при операциях с холостым гаком (120 — 180 м/мин)

Грузовая лебедка • • Механизм, обслуживаю щий грузовое устройство судна, которое предназначено для погрузки и разгрузки на рейдовой стоянке или у немеханизированного причала Основной частью грузового устройства является грузовая стрела с та келажем Нижний конец стрелы 7 шарнирно закреплен при помощи подпятника 1 у основания мачты или грузовой колонны 2, а верхний конец — нок — поддер живается переброшенным через блок топенантом 3 и раскреплен двумя боковыми оттяжками 6 Нижние концы оттяжек прикреп лены через полиспасты к палубе судна по обеим сторонам от стре лы Шкентель 5 одним концом за креплен на барабане грузовой ле бедки 10 и переброшен через ниж ний и верхний блоки 9 и 4 На втором конце шкентеля прикреп лено грузозахватное приспособле ние — гак 8 Вылет стрелы умень шают, наматывая лопарь топенан та 12 на турачек 11 лебедки Пос леустановки стрелы в нужное по ложение и раскрепления ее оттяж ками топенант прикрепляют к па лубному глаголь гаку при помощи отрезка цепи 13 и снимают ло парь с турачка, освобождая лебед ку для работы с грузом 1 – подпятник 2 – грузовая колонна 3 – топенант 4 – верхний блок 5 – шкентель 6 – боковые оттяжки 7 – стрела 8 – гак 9 – нижний блок 10 – барабан лебедки 11 – турачек 12 – лопарь топенанта

Погрузка при помощи двух стрел и двух лебедок • • • Грузовые операции обычно осуществляют при помощи двух грузо вых стрел, каждая из которых оборудована отдельной лебедкой Нок одной стрелы располагают над люком трюма, а другую стрелу выводят за борт судна В этом положении обе стрелы — трюм ную и бортовую— раскрепляют неподвижно оттяжками Концы обеих шкентелей присоединяют к общему гаку Работу при погрузке суд на ведут в таком порядке: поднимают груз лебедкой бортовой стрелы, вторая лебедка выбирает образующуюся при этом слабину своего шкен теля; перемещают груз поперек судна; трюмная лебедка выбирает шкентель и подтягивает груз, а бортовая поддерживает его, работая в режиме тормозного травления; опускают груз в трюмной ле бедкой, бортовая же травит свой шкентель вхолостую; поднимают пустой гак трюмной лебедкой, а бортовая в это время выбирает сла бину; перетягивают гак к причалу бортовой лебедкой, трюмная же при этом соответственно травит свой шкентель; опускают гак бортовой лебедкой, а вторая лебедка продол жает травить свой шкентель

Каждый электрик должен знать:  Автоматизированный электропривод перспективы развития

Кинематическая схема грузовой лебедки 1 – электродвигатель 2 – турачек 3 – грузовой барабан 4 – кулачковая муфта 5 – ленточный тормоз 6, 8 – большие шестерни редуктора 7 – муфта 9 – вал 10 – цилиндрический двухступенчатый двухскоростной редуктор 11 – муфта 12 – механический тормоз • • • В отсоединенном состоянии грузовой барабан можно затормозить ленточным тормозом с приводом от ножной педали (возможность рабо тать турачкам независимо от грузового барабана, даже если на гаке висит груз) Турачки грузовых лебедок используют также во время швартовных операций Грузоподъемность судовых лебедок составляет обычно 1, 5; 3; 5; 10 т, у двухско ростных лебедок при переключении редуктора обратно пропорциональ но скорости изменяется и грузоподъемность

Упрощенная нагрузочная диаграмма электропривода подъемной лебедки поворотного крана • На диаграмме показаны только участки установившейся работы (нагрузка электропривода в пере ходных режимах не учтена): Участок I – подъем груза с причала Участок II – перемещение груза к люку трюма Участок III – спуск груза в трюм Участок IV – пауза в работе электродвигателя, вызванная расстропкой груза в трюме • • • Участок V – подъем холостого гака из трюма Участок VI – поворот крана без груза Участок VII – спуск пустого гака на причал Участок VIII – застропка груза на причале После застропки начинается новый цикл работы В среднем таких циклов получается 25 — 50 в час Продолжительность включения электропри вода достигает 40 % (эти же цифры характеризуют и грузовые опера ции, выполняемые спаренными лебедками)

Нагрузочная диаграмма электропривода грузового по воротногокрана a — механизм подъема груза; б — механизм изменения вылета стрелы; в — механизм поворота крана

Электроприводы лифтов • • На судах применяются пассажирские и грузовые лифты Обычно судовые лифты имеют одну рабочую скорость, значение которой за висит от грузоподъемности и колеблется в интервале 6 — 30 м/мин Некоторые лифты имеют две скорости с регулированием 1 : 3, при чем малая скорость лежит в пределах 2 — 3 м/мин, что обеспечивает точную остановку По соображениям надежности работы предельно допустимая скорость кабины не должна превышать (1, 15— 1, 4) номинальной скорости Режим работы электроприводов судовых лифтов повторно кратко временный (ПВ до 40 %), причем пассажирские лифты имеют пиковую загрузку в определенные часы суток Число пусков электродвигателей судовых лифтов не превышает 120 в час Некоторые исполнения лифтов преду сматривают противовесы, которые сни жают нагрузки на лебедки и мощность приводногодвигателя При расчетах мощности электропривода следует иметь в виду, что если подъем осуществляется с номинальным грузом, то опускание происходит при пустой кабине

Электроприводы лифтов • К электроприводам лифтов предъявляются следующие основные требования: лифт должен быть оборудован электромагнитным тормо зом, конечными выключателями и ограничителями; с момента начала движения кабины должна быть исключена возможность управления лифтом любыми кнопками, за исключением кнопки «Стоп» . на посту управления должна быть предусмотрена сигнализация, указывающая, что лифт занят, схема электропривода лифта должна исключать воз можность пуска его в ход при открытых дверях кабины, ослабленном канате и посадке кабины на ловители обрыва троса

• Эскиз привода лифта: Канат прикреплен к ловителю, установленному на крыше кабины, и переброшен через ба рабан лебедки к противовес Ловитель представляет собою рычажное пружинное устройство, которое при обрыве троса или чрезмерном уве личении скорости спуска кабины заклинивает ее по направляющим шахты • Устройство лифта: 1 – противовес 2 – кабина 3 – ловитель 4 – вертикальная шахта 5 – лебедка 6 – трос 7 – двери шахты 8 – палубные переключатели

Электроприводы шлюпочных лебедок • • • Лебедки, служащие для подъема шлюпок, ботов и катеров: используемые при вы полнении текущих судовых, промысловых работ и т. п. Эти лебедки, как правило, имеют устройства для безопасного подъема с волны, соответствующее управление и скоростные характеристики; шлюпочные В соответствии с Международной конвенцией по охране человече ской жизни на моревсе морские и речные суда снабжаются спасатель ными шлюпками, располагаемыми на специальном подъемном устрой стве, называемомшлюпбалкой Шлюпки спускают без электропривода при подтормаживании регу лируемым механическим тормозом: Наибольшая скорость спуска 30 м/мин Спуск подвесок можно выполнять вручную или с примене ниемэлектропривода Шлюпочные лебедки ЛЭРШ обеспечивают подъем шлюпок и спуск порожних подвесок с помощью реверсивного электропривода В новых конструкциях лебедок ЛШ спуск порожних подвесок электроприводом исключен – конструкция механизма и электропривод стали проще: Основной режим работы — одноразовый подъем шлюпки в течение 5 мин при скорости 6 — 8 м/мин Нужда в каком либо регулировании отсутствует Электропривод должен быть односкоростным кратковре менного режима. Двигатель выбирают по условию обеспечения пуска при наиболь шей расчетномнагрузке

Автоматические буксирные лебедки (АБЛ) • • Автоматические буксирные лебедки обеспечивают безопасность плавания при буксировке судов. Они сглаживают дополнительные тяговые усилия, возникающие в результате неодновременного воздействия волн и ветра на буксирное и буксируемое суда Буксирная лебедка выполняет следующие основные функции в процессе буксирования: обеспечивает установление необходимой дли ны буксирного троса, удерживает трос в процессе буксировки, обеспе чиваетвытравливание некоторой длины троса для амортизации уда ров Резкие рывки буксирного троса могут вызвать его обрыв, а при маневрировании — даже опрокидывание буксира Чрезмерная слабина и провисание троса могут привести к наматыванию его на винт буксира. В принятых для отечественных АБЛ системах контроля натяжения троса применяется пружинный измеритель усилия в тросе с контактным дат чиком и аппарат контроля длины вытравливаемого троса Пружинный механизм (взвешивающее устройство) осуществляет настройку ле бедки на заданное тяговое усилие буксировки, при повышении кото рого происходит автоматическое стравливание, а при понижении — автоматическое выбирание буксирного троса Определенному тяговому усилию в тросе будет соответствовать определенная схема включения электродвигателя Электродвигатель выбирают по основному условию — выбирание троса при номинальном тяговом усилии

Грузовая лебедка с двухскоростным АД серии МАП

Электропривод грузовой лебедки на постоянном токе

Электропривод грузового лифта Кн – кабина (сброс) Кн. П 1 – кабина (вызов) Кн. П 2 – палуба (вниз) Кн. П 3 – палуба (вверх) Кн. П 4 – трюм (вниз) Кн. П 5 – трюм (вверх) Кн. П 6 – кабина (вниз) Кн. П 7 – кабина (вверх) В 3 – натяжение троса В 4 – балансирный подвес В 5, В 7, В 8, В 10 – двери В 6 – ограничитель скорости В 9 – уловитель Л 2 – управление из кабины

Электропривод буксирной лебедки переменного тока

Требования к электроприводу механизмов крана

страница 8/15
Дата 18.05.2020
Размер 427.84 Kb.
Название файла kursach.docx
Тип Курсовой проект
2.3 Требования к электроприводу механизмов крана

Для выбора систем электропривода необходимо знать технологические требования механизма, для которого он выбирается.

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

1. Регулирование угловой скорости двигателя в сравнительно широких пределах в связи с тем, что тяжелые грузы целесообразно перемещать с меньшей скоростью, а пустой крюк или ненагруженную тележку с большей скоростью, для увеличения производительности крана. Понижение скорости необходимо также для осуществления точной остановки транспортируемых грузов с целью ограничения ударов при их посадке и облегчения работы оператора.

2. Обеспечение необходимой жесткости механических характеристик привода, с тем чтобы низкие скорости почти ни зависели от груза.

3. Ограничение ускорения до допустимых пределов при минимальной длительности переходных процессов.

4. Реверсирование электропривода и обеспечение его работы как в двигательном, так и в тормозном режиме.

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

Классификация крановых электроприводов

Система управления крановым электроприводом

Под системой управления электроприводом предполагают комплекс, состоящий
из преобразователя электронной энергии, аппаратуры управления для коммутации тока в цепи электродвигателя, органа ручного управления
либо автоматического (программного) контроля, органа высокоскоростного, путного либо другого контроля, также частей защиты электрического оборудования и механизма, воздействующих на устройства отключения электрического оборудования
и механизма.

Электронные цепи крановых электроприводов

Электронные цепи электроприводов делят на последующие виды.

1. Главные цепи , через которые проходит основной поток энергии электропривода, также осуществляется питание грузоподъемных магнитов.

2. Цепи возбуждения , через которые проходит ток возбуждения электронных машин неизменного тока, синхронных электронных машин переменного тока
либо электромагнитов тормозных устройств, также ток движков электрогидравлических толкателей.

3. Цепи управления , по которым делается подача команд к коммутационным устройствам основных цепей
и цепей возбуждения от органов управления. В цепях управления осуществляется также определенная последовательность выполнения команд и переключений по заблаговременно данной программке.

4. Цепи сигнализации , которые передают оператору либо контролирующему устройству информацию о состоянии коммутирующих частей основных цепей
и цепей управления либо о значениях определенных характеристик электропривода и механизма.

Электромашинные и статические преобразователи крановых
электроприводов

В крановых электроприводах используют электромашинные и статические преобразователи электронной энергии.

В электромашинных преобразователях две (либо более) электронные машины конвертируют электроэнергию, потребляемую от питающей сети, в электроэнергию с регулируемыми параметрами (напряжение, частота, ток).

В статических преобразователях преобразование электронной энергии осуществляется методом бесконтактной коммутации цепей неизменного
либо переменного тока при помощи управляемых и неуправляемых полупроводниковых устройств.

Аппаратура управления крановым электроприводом

Аппаратура управления электроприводом является комплексом, включающим контактные и бесконтактные устройства коммутации в цепях электродвигателя, преобразователей энергии и управления, также элементы защиты электронных цепей.

Контактную аппаратуру в крановом электроприводе можно поделить на две группы:

1) управление контактной аппаратурой осуществляется конкретно оператором при помощи силового контроллера;

2) с приводом контактов от
электрического устройства (контакторы и реле).

Систематизация систем управления кранами

Системы управления крановыми механизмами относятся к устройствам, находящимся под контролем оператора, т. е. в этих системах выбор момента начала операции, высокоскоростных характеристик и момента окончания операции осуществляется лицом, управляющим механизмом. В свою очередь система управления должна обеспечивать нужную защиту.

Механические характеристики электроприводов характеризуются механическими чертами — зависимостями частоты вращения от крутящего момента
на валу.

Системы управления можно поделить по методу управления и условиям регулирования.

По методу управления системы управления кранами бывают:

1) управляемые не
посредственно силовыми кулачковыми
контроллерами , когда процесс управления, включая выбор нужных
ускорений, осуществляется только оператором;

2) управляемые
кнопочными постами , когда способности управления ограничены конструктивными особенностями поста и
данной программкой разгона (торможении);

3) управляемые сложным комплектным устройством (магнитным контроллером с внедрением преобразователя энергии либо без него.

В этом
случае оператор выбирает только нужные скорости, а процессы разгона,
торможения и промежные переключения осуществляются автоматом.

По условиям регулирования системы управления кранами бывают:

1) с регулированием скорости (частоты вращения) ниже номинальной;

2) с регулированием скорости выше номинальной и ниже номинальной;

3) с регулированием ускорения и замедления.

В согласовании с приведенной систематизацией в крановом электроприводе используют последующие системы управления:

К-ДП — электропривод неизменного тока с управлением с помощью силового контроллера;

МК-ДП — электропривод неизменного тока с управлением с помощью магнитного контроллера;

ТП-ДП — электропривод неизменного тока с питанием и управлением с помощью тиристорного преобразователя;

ГД — электропривод неизменного тока по системе ГД (Леонарда);

МП-АД К — электропривод переменного тока с короткозамкнутым движком, управляемым магнитным пускателем;

К-АДК — электропривод переменного тока с короткозамкнутым движком, управляемым силовым контроллером;

МК-АДД — электропривод переменного тока с двухскоростным движком, управляемым магнитным контроллером;

К-АДФ — электропривод переменного тока: движок с фазным ротором, управляемый силовым контроллером;

КД-АДФ — электропривод переменного тока: движок с фазным ротором, управляемый силовым контроллером с динамическим торможением методом самовозбуждения;

КИ-АДФ — электропривод переменного тока: движок с фазным ротором, управляемый силовым контроллером с тиристорным
импульсно-ключевым регулированием скорости;

МКП-АДФ — электропривод переменного тока: движок с фазным ротором, управляемый магнитным контроллером с динамическим торможением методом противовключения;

МКД-АДФ — электропривод переменного тока: движок с фазным ротором, управляемый магнитным контроллером с торможением методом самовозбуждения;

МКБ-АДФ — электропривод переменного тока: движок с фазным ротором, управляемый магнитным контроллером с бездуговой коммутацией, и
импульсно-ключевым регулированием скорости;

ТРН-АДФ— электропривод переменного тока: движок с фазным ротором, управляемый тиристорным регулятором напряжения;

МКИ-АДФ — электропривод переменного тока: движок с фазным ротором, управляемый магнитным контроллером с тиристорным
импульсно-ключевым регулированием скорости;

ПЧН-АДД — электропривод переменного тока: движок двухскоростной короткозамкнутый, управляемый тиристорным преобразователем частоты.

Выбор системы управления для кранов

Выбор системы управления для крановых устройств осуществляется
на базе спектра регулирования, метода управления, ресурса (уровня износоустойчивости), спектра вероятных мощностей электроприводов, энергетических и динамических характеристик, также дополнительных данных, определяющих условия эксплуатации электроприводов.

Курсовая работа: Электрооборудование мостового крана

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАМЕНСК – УРАЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ»

ТЕМА: «ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ МОСТОВОГО КРАНА»

Выполнил: Е.А. Стрелов

Основными направлениями экономического и социального развития являются дальнейшее повышение эффективности металлургии и повышения качества выпускаемой продукции.

Важнейшими задачами в развитии металлургической промышленности является механизация трудовых работ и автоматизация производственных процессов. В решении этих задач значительная роль выпала на подъемно-транспортные механизмы, в первую очередь краны, применяющиеся на металлургических предприятиях.

Следует заметить, что производительность цехов предприятия в значительной мере зависит от надежности работы и производительности кранов.

Работа крана в условиях того или иного цеха специфична и зависит от характера конкретного производственного процесса.

Конструкция крана в основном определяется из его назначения и специфики технологического процесса. Ряд узлов, например, механизм подъема и передвижения выполняются однотипными для кранов различных видов. Поэтому имеется много общего в вопросах выбора и эксплуатации электрооборудования крана. Оборудование крана стандартизовано, поэтому краны, различные по назначению и конструкции, комплектуются серийно-выпускаемым типовым электрооборудованием. Схемы управления отдельными кранами отличаются, это связано со спецификой цехов и назначением крана.

Проектируемый кран, грузоподъемностью 10 т.с., предназначен для подъема и перемещения грузов в металлургическом производстве крытых помещениях при температуре окружающего воздуха от +400С до -400С.

Кран предназначен для разгрузки железнодорожных составов с анодными блоками и погрузки на внутрицеховой транспорт.

Технические характеристики механизмов крана, режимы их работы

Проектируемый кран, грузоподъемностью Q=10 т.с. снабжен тремя основными механизмами:

1. Механизм передвижения моста.

2. Механизм передвижения тележки.

3. Механизм подъема.

Механизм передвижения моста

Привод ходовых колес осуществляется от двух асинхронных двигателей с фазным ротором.

Наименование данных механизма передвижения моста:

1. Скорость передвижения моста υ (м/мин)………………………. 75

6. Диаметр ходовых колес (мм)……………………………………. 500

8. Тип редуктора………………………………. 1Ц2У 200-10-12(21)У1

10. Группа режимов работы…………………..М7(5М ГОСТ 25835-83)

Механизм передвижения тележки

Движение тележки осуществляется асинхронным двигателем с фазным ротором через редуктор.

Наименование данных механизма передвижения моста:

1. Скорость передвижения тележки υ (м/мин)…………………. 37,8

4. Тип редуктора……………………………………….Ц3ВК-160-20-16У1

5. Полное передаточное число…………………………………………. 20

7. Группа режимов работы………………………М6(4М ГОСТ 25835-83)

Привод механизма подъема осуществляется асинхронным двигателем с фазным ротором через шестереночный редуктор.

Наименование данных механизма подъема:

3. Число ветвей полиспаст…………………………………………………3

7. Диаметр блока полиспаст(мм)……………………………………….406

8. Диаметр уравнительного блока (мм)………………………………. 406

9. Тип редуктора……………………………………..1Ц2У-400-25-11МУ1

10. Полное передаточное число………………………………………….25

11. Диаметр барабана (мм)……………………………………………. 504

12. Группа режимов работы…………………….М7 (5М ГОСТ 25835-83)

13. Скорость подъема υ (м/мин)………………………………………….12

Режим работы крана

Режим работы крановых механизмов – важный фактор при выборе мощности приводных электродвигателей, аппаратуры и системы управления. От него зависит и конструктивное исполнение механизмов.

Режимы работы кранов металлургических цехов разнообразны и в основном определяются особенностями технологических процессов. При этом в ряде случаев даже однотипные краны работают в разных режимах. Неверный выбор режима при проектировании электропривода кранов ухудшает технико-экономические показатели всей установки. Так, например, выбор более тяжелого режима работы по сравнению с реальным приводит к завышению габаритов, массы и стоимости кранового оборудования. Выбор же более легкого режима означает повышенный износ электрооборудования, частые поломки и простой. Поэтому важно выбрать оптимальный режим работы кранового механизма.

Режим работы кранового механизма характеризуется следующими показателями:

1. Относительная продолжительность включения (ПВ)

2. Среднесуточное время работы

3. Число включений за 1 час электродвигателя

4. Коэффициент нагрузки

5. Коэффициент временности нагрузки

6. Коэффициент использования механизма

По правилам Госгортехнадзора для крановых механизмов установлено четыре номинальных режима работы:

Легкий (Л), Средний (С), Тяжелый (Т) и Весьма тяжелый (ВТ).

Для каждого механизма крана режим работы определяется отдельно, режим работы крана в целом устанавливается по механизму подъема. В соответствии со стандартом СЭВ 2077-80 все краны разделяются на 7 классов (А0-А6) ([2] стр. 7 табл. 1). Все механизмы крана работают в весьма тяжелом режиме (ВТ) ПВ=40%.

Требования, предъявляемые к электроприводам крана

Крановый электропривод работает в специфичных условиях, определяемых условиями работы крановых механизмов, к которым относятся: работа в повторно-кратковременном режиме при большом числе включений в час, различные внешние воздействия на оборудование крана.

Выбранная схема электропривода должна удовлетворять следующим требованиям:

— обеспечить надежность работы всех элементов и узлов механизма электропривода;

— осуществить пуск, реверс, торможение привода, создание необходимых диапазонов регулирования скорости;

— обеспечить надежность защиты электрооборудования от токов короткого замыкания и перегрузок, т.е. схема должна иметь все виды защиты, предусмотренные в ПУЭ.

Управление работой крана осуществляется из кабины, в которой устанавливается защитная панель. Кроме защитной панели и установленного в ней электрооборудования в кабине крана размещены командоконтроллеры для управления механизмами крана, автомат для запитки освещения крана, кнопка включения сирены и другое.

На мосту крана устанавливаются двигатели с тормозами. Кроме того, на мост вынесены ящики сопротивлений.

На тележку устанавливаются двигатели подъема и передвижения тележки с тормозными механизмами. Электрооборудование тележки запитывается гибким кабелем.

Обоснование выбора системы электропривода

Все многообразие различных схем управления может быть разделено по следующим группам:

1. По способу управления, непосредственно кулачковыми контроллерами. Весь процесс управления осуществляется непосредственно оператором (крановщиком).

2. Управление кнопочными постами. Возможности управления ограничены особенностями пульта.

3. Управление сложным комплексным устройством (магнитным контроллером с использованием преобразователя энергии или без него). Оператор выбирает только необходимые скорости, а процессы разгона, торможения и необходимые промежуточные операции осуществляются автоматически.

Выбор системы управления для крановых механизмов осуществляется на основе анализа сравнительных технических данных, а именно: диапазона регулирования, способа управления, ресурса (уровень износостойкости), диапазона возможных скоростей, мощностей электроприводов, показателей динамики и энергии, а также дополнительных данных, определяющих условия эксплуатации электроприводов. Экономическая оценка систем управления должна базироваться на основании минимальных расходов, связанных с первоначальными затратами, эксплуатационными затратами на ремонт, а также затратами энергии, потребляемой из сети за период эксплуатации до капитального ремонта.

Выбирается система с наилучшими экономическими показателями.

Если к электроприводу крановых механизмов предъявляются повышенные требования в отношении регулирования скорости, обеспечения низких устойчивых условий скорости в различных режимах, то применяются двигатели постоянного тока, которые допускают большие перегрузки по моменту, позволяющие опускать и поднимать тяжелые грузы с пониженной скоростью. Однако использование двигателей постоянного тока внесет необходимость преобразования переменного тока в постоянный, что связано с увеличением капитальных затрат, дополнительных затрат энергии и эксплуатационных расходов.

Наиболее распространенный на кранах электропривод асинхронный с фазным ротором, со ступенчатым регулированием угловой скорости, путем изменения величины сопротивления в цепи ротора. Такой привод достаточно прост, надежен, допускает большое число включений в час и применяется при средних и больших мощностях. С помощью резисторов в цепи ротора можно в широких пределах изменять токи и потери энергии в двигателе при переходных процессах, а также получить понижение угловой скорости.

Выбираем тип электропривода для механизмов крана – электропривод переменного тока, асинхронный двигатель с фазным ротором, управляемый командоконтроллером с пускорегулирующим сопротивлением в цепи ротора. Выбор типа электропривода сделали на основании приведенных выше технических и экономических условий, а также требований, предъявляемых к электроприводу крана.

Однако этот привод неэкономичен из-за значительных потерь энергии в пускорегулирующих сопротивлениях, кроме того, имеет повышенный износ двигателя и контактной аппаратуры управления.

Несмотря на это этот электропривод остается более выгодным по сравнению с приводом на постоянном токе.

Для проектируемого электропривода предназначается напряжение 220V 50Hz.

Расчет мощности и выбор электродвигателей привода механизмов крана

Для большинства крановых механизмов условия работы не могут быть заранее заданы. Условия, определяющие выбор электрооборудования, в том числе и двигателей, сводятся к понятию режима работы. В это понятие входят: полная продолжительность включений, продолжительность включения при регулированием число пусков, коэффициент усредненной статистической нагрузки, годовое и суточное использование крана, степень его ответственности, температурные условия эксплуатации и другие параметры.

Отнесение электрооборудования крана к тому или иному режиму работы является исходным при расчете всех элементов кранового оборудования, а соответствие указанного режима фактическому является непременным условием надежности работы крана.

При выборе двигателей для кранового оборудования наиболее сложным считается расчет мощности по условиям теплового режима работы. Специфические способности крановых машин характеризуются повышенными, постоянными потерями и изменяющимися условиями вентиляции при регулировании, что приводит к большим погрешностям при расчете теплового режима работы двигателя по общепринятым методам эквивалентного тока или момента. Эти методы являются достоверными только тогда, когда фактическая продолжительность включения равна номинальной, а число включений и энергия постоянных потерь в цикле соответствует номинальным расчетным параметрам.

Наиболее рациональным в настоящее время является метод выбора двигателя и расчет их мощности, разработанный заводом «ДИНАМО». В основе этого метода лежит использование эквивалентного КПД, являющегося показателем энергетических свойств системы регулирования и определяющего потери энергии в электроприводе.

Выбор электродвигателя можно разделить на три этапа:

На первом этапе: производят предварительный выбор электродвигателя по нагреву для принятой системы электропривода и известного режима работы на основании формулы:

Рп ≥ ([4] стр. 39 формула 1.56)

где Рс.н. – максимальная статистическая мощность при подъеме груза или при передвижении с ним, кВт.

k . – коэффициент, определяющий выбор электродвигателя по нагреву для различных систем электропривода ([4] стр. 37 таб. 12).

На втором этапе предварительно выбранный электродвигатель с номинальной мощностью Рн проверяют по условию:

Рн ≥ ([4] стр. 39 формула 1.57)

где kэкв., kз., Е0., Ер – расчетные коэффициенты, зависящие от режима работы и маховых масс ([4] стр. 39 таб. 13)

Ен – номинальная относительная продолжительность включения.

kн – коэффициент, равный единице для электроприводов переменного тока.

k0 – коэффициент, зависящий от относительной продолжительности включения кранового механизма Е0 ([4] стр. 40 рис. 6).

kp – коэффициент, учитывающий увеличение потерь на регулировочных характеристиках для систем с параметрическим управлением. Его определяют по формуле:

kp = 1 – 1,2 · (Ер – Ер.б.)([4] стр. 40 формула 1.58)

где Ер – относительная продолжительность включения при регулировании ([4] стр. 39 таб. 13).

Ер.б. – базовая относительная продолжительность включения при регулировании.

kд.п. – коэффициент, учитывающий степень влияния динамических потерь на нагрев электродвигателя ([4] стр. 37 формула 1.55).

ηэкв. – эквивалентный КПД

ηэкв.= ([4] стр. 38 формула 1.55).

где ηэкв. – значение эквивалентного КПД, соответствующее заданному числу включений в час Zэкв. ([4] стр. 38 рис. 5).

ηэкв.б. – базовое значение эквивалентного КПД при Z=0 ([4] стр. 37 таб. 12)

GD2 – суммарный маховый момент системы, приведенный к валу двигателя, определяется по формуле:

GD2 = 1,15 GpDp2 + 4 · ([4] стр. 26 формула 1.29).

где Q – грузоподъемность, т.с.

n – обороты двигателя, об/мин

V – скорость вращения механизма, м/мин

GpDp2 = J · 9,81 · 4

J – момент инерции двигателя

На третьем этапе производят проверку выбранного электродвигателя по пусковому режиму, используя зависимость:

Мmax>kз.м. (Мс.max + Мдин)([4] стр. 40 формула 1.59)

где Мmax – максимальный момент электродвигателя.

Мс.max – максимально возможный для данного кранового механизма момент статистической нагрузки, приведенный к валу электродвигателя, Н · м.

Мдин – динамический момент, Н · м

а – ускорение механизма ([4] стр. 41 таб. 14)

kз.м. – коэффициент запаса по моменту kз.м. = 1,1 ч 1,2

В тех случаях, когда предварительно выбранный электродвигатель не удовлетворяет условиям, выбирают из каталога ближайший больший по мощности и вновь проверяют правильность его выбора.

Расчет мощности двигателя подъема

Определим статистическую мощность на валу двигателя:

Рс.н. = 9,81 ∙ ∙ V ∙ 10

G – вес поднимаемого груза (кг)…………………………..….10000 кг

G — вес захватного механизма (кг)………………………………..50 кг

V – скорость вращения барабана (м/с)……………..…………. 0,2 м/с

Рс.н. = 9,81 ∙ ∙ 0,2 ∙ 10 = 24,6 (кВт)

В соответствии с исходными данными по режиму работы и принятой системой электропривода находим значение коэффициента kт = 0,95 ([4] стр. 37 таб. 12).

kт – коэффициент, определяющий выбор двигателя по тепловому режиму.

Находим номинальную мощность двигателя по тепловому режиму предварительно.

Рп ≥ ([4] стр. 39 формула 1.56)

По литературе ([4] стр. 13 таб. 4) выбираем электродвигатель МЕF 412-6У1; Рн = 30 кВт; ПВ = 40%; Мmax = 932 Н∙м; cosφ = 0,71; Iн.с. = 75 А;

Iн.р. = 73 А; Uр = 255 В; J = 0,675 кг ∙ м ; η = 85,5%.

Определим полный приведенный к валу двигателя маховый момент всех вращающихся и поступательно-движущихся масс привода и груза:

∑GD = (GD )пр = k GpDp + 4 ([4] стр. 26 формула 1.28)

где k – поправочный коэффициент, в среднем 1,15

GpDp — маховый момент ротора электродвигателя и всех других частей, вращающихся со скоростью ротора, Н ∙ м

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ J

J – момент инерции двигателя, кг ∙ м ……………………………….0,675

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ 0,675 = 26,487 Н ∙ м

Q – грузоподъемность, кг ……………………………………….10000

V – скорость подъема м/мин……………………………………………..12

n – номинальные обороты двигателя, об/мин………………………….970

∑GD = 1,15 ∙ 26,487 + 4 ∙ = 36,6 Н м

Проверим двигатель на обеспечение теплового режима

Рн ≥ ([4] стр. 39 формула 1.57)

где kэкв, kз, Е , Ер – расчетные коэффициенты, зависящие от режима работы и маховых масс ([4] стр. 39 таб. 13)

kн – коэффициент, равный единице для электроприводов переменного тока.

kд.п. – коэффициент, учитывающий степень включений динамических потерь на нагрев машины: 1,25 ([4] стр. 37 таб. 12)

ηэкв.б. – эквивалентный базисный КПД: 0,76 ([4] стр. 37 таб. 12)

kр – коэффициент, учитывающий увеличение потерь на регулировочных характеристиках.

kр = 1 – 1,2 (Ер – Ер.б.) ([4] стр. 40 формула 1.58)

Ер – относительная продолжительность включения при регулировании

Ер = 0,5 ([4] стр. 39 таб. 13)

kр = 1 – 1,2 (0,5 – 0,4) = 0,88

ηэкв. – эквивалентный КПД, является показателем энергетических свойств системы регулирования и определяющий потери энергии в электроприводе.

ηэкв.= ([4] стр. 38 формула 1.55).

где ηэкв. – значение эквивалентного КПД, соответствующее заданному числу включений в час Zэкв. ([4] стр. 38 рис. 5 гр. 4).

при Z = 240ηэкв.z. = 0,75

30 кВт > 25,2 кВт

Выбранный электродвигатель по нагреву подходит.

Проверим выбранный двигатель по обеспечению пускового режима

Мmax > kзм (Мс.max + Мдин)([4] стр. 40 формула 1.59)

kзм – коэффициент запаса по моменту ([4] стр. 41) — 1,2

Мс.max – максимально возможный для данного кранового механизма момент статистической нагрузки приведенной к валу электродвигателя.

Мс.max = 9550 Рс.н./ n([4] стр. 43)

n – обороты двигателя………………………………………970 об/мин

Рс.н. – мощность статистическая……………………………..34,6 кВт

Мс.max = 9550 ∙ = 242 Н∙ м

Мдин – динамический момент, определяемый из условия необходимого ускорения

а – ускорение механизма 0,3([4] стр. 41 таб. 14)

Мдин = ∙ 0,3 = 140 Н ∙ м

Мmax > 1,2 ∙ (242 + 140) = 459

932 Н ∙ м > 459 Н ∙ м

Выбранный электродвигатель по пусковому режиму подходит.

Выбранный двигатель удовлетворяет всем условиям.

Расчет мощности двигателя передвижения тележки

Определим статическую мощность на валу двигателя:

Рс.т. = ([4] стр. 23 формула 1.18)

G – грузоподъемность (кг)……………………. 10000 кг

G — вес тележки и подвески (кг)………………………. 2000 кг

V – скорость передвижения (м/мин)……………………. 37,8 м/мин

k – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению из-за трения ребер ходовых колес о рельсы ([4] стр. 23 таб. 11)………….2,0

М – коэффициент трения скольжения в подшипниках опор вала ходового колеса ([4] стр. 23 )……………………………………………..0,015

r – радиус шейки оси ходового колеса…………………………0,018 м

f – коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам

η – КПД механизма передвижения ([4] стр. 20 таб. 10)………..0,85

В соответствии с исходными данными по режиму работы и принятой системой электропривода определяем значение коэффициента ([4] стр. 37 таб. 12) kт = 0, 95

kт – коэффициент, определяющий выбор двигателя по тепловому режиму. Находим предварительную мощность для выбора электродвигателя.

Рп = ([4] стр. 37 формула 1.56)

Из таб. ([4] стр. 13) выбираем электродвигатель:

Тип МТН 211-6У; Рн = 7кВт; cosφ = 0,64; Iн.с. = 22,5 А; Iн.с. =19,5 А;

Uр = 236 В; J = 0,115 кг ∙ м ; Мmax = 196 Н ∙ м; n = 920 об/мин; η = 73%

Определим приведенный маховый момент к валу двигателя:

GD пр = 1,15 ∙ GpDp + 4 ([4] стр. 26 формула 1.28)

где GpDp — маховый момент электродвигателя

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ J

J – момент инерции двигателя, кг ∙ м ………………………..….0,115

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ 0,115 = 4,5 Н ∙ м

Q – грузоподъемность, кг ∙ м ……………………………………10000

V – скорость передвижения м/мин………………………. 37,8

n – номинальные обороты двигателя, об/мин……………………. 920

GD пр = 1,15 ∙ 4,5 + 4 = 72,6 Н ∙ м

Проверим двигатель на обеспечение теплового режима

Рн ≥ ([4] стр. 39 формула 1.57)

где kэкв, kз, Е , Ер – расчетные коэффициенты, зависящие от режима работы и маховых масс ([4] стр. 39 таб. 13)

kн – коэффициент, равный единице для электроприводов переменного тока.

kд.п. – коэффициент, учитывающий степень включений динамических потерь на нагрев машины: 1,25 ([4] стр. 37 таб. 12)

ηэкв.б. – эквивалентный базисный КПД: 0,76 ([4] стр. 37 таб. 12)

kр – коэффициент, учитывающий увеличение потерь на регулировочных характеристиках.

kр = 1 – 1,2 (Ер – Ер.б.) ([4] стр. 40 формула 1.58)

Ер – относительная продолжительность включения при регулировании

Ер = 0,5 ([4] стр. 39 таб. 13)

kр = 1 – 1,2 (0,5 – 0,4) = 0,88

ηэкв. – эквивалентный КПД, является показателем энергетических свойств системы регулирования и определяющий потери энергии в электроприводе.

ηэкв.= ([4] стр. 38 формула 1.55).

где ηэкв. – значение эквивалентного КПД, соответствующее заданному числу включений в час Zэкв. ([4] стр. 38 рис. 5 гр. 4).

при Z = 240ηэкв.z. = 0,75

Выбранный электродвигатель по нагреву подходит.

Проверим выбранный двигатель по обеспечению пускового режима

Мmax > kзм (Мс.max + Мдин)([4] стр. 40 формула 1.59)

kзм – коэффициент запаса по моменту ([4] стр. 41) — 1,2

Мс.max – максимально возможный для данного кранового механизма момент статистической нагрузки приведенной к валу электродвигателя.

Мс.max = 9550 Рс.н./ nн([4] стр. 43)

nн – обороты двигателя………………………………………..920 об/мин

Рс.н. – мощность статистическая……………………………….3,8 кВт

Мс.max = 9550 ∙ = 39,4 Н∙ м

Мдин – динамический момент, определяемый из условия необходимого ускорения

Мдин = ∙ а ([4] стр. 44)

а – ускорение механизма 0,3([4] стр. 41 таб. 14)

Мдин = ∙ 0,3 = 83,2 Н ∙ м

Мmax > 1,2 ∙ (39,4 + 83,2) = 148 Н ∙ м

196 Н ∙ м > 148 Н ∙ м

Выбранный электродвигатель по пусковому режиму подходит.

Выбранный двигатель удовлетворяет всем условиям.

Расчет мощности двигателя передвижения моста

Определим статическую мощность на валу двигателя:

Рс.т. = ([4] стр. 23 формула 1.18)

G – грузоподъемность (кг)………………………………. 10000 кг

G — вес тележки и подвески (кг)……………………………. 22500 кг

V – скорость передвижения (м/мин)………………. 73 м/мин

k – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению из-за трения ребер ходовых колес о рельсы ([4] стр. 23 таб. 11)………….1,2

М – коэффициент трения скольжения в подшипниках опор вала ходового колеса ([4] стр. 23 )…………………………………………..0,015

r – радиус шейки оси ходового колеса……………………………0,035 м

f – коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам ([4] стр. 24)……………………………………………. 0,0003

η – КПД механизма передвижения ([4] стр. 20 таб. 10)……………………..0,98

В соответствии с исходными данными по режиму работы и принятой системой электропривода определяем значение коэффициента ([4] стр. 37 таб. 12) kт = 0, 95

kт – коэффициент, определяющий выбор двигателя по тепловому режиму. Находим предварительную мощность для выбора электродвигателя.

Рп = ([4] стр. 37 формула 1.56)

Из таб. ([4] стр. 13) выбираем 2 электродвигатель:

Тип МТF 211-6; Рн = 7,5 кВт; cosφ = 0,7; Iн.с. = 21 А; Iн.с. =19,8 А;

Uр = 256 В; J = 0,115 кг ∙ м ; Мmax = 191 Н ∙ м; n = 930 об/мин;

Определим приведенный маховый момент к валу двигателя:

GD пр = 1,15 ∙ GpDp + 4 ([4] стр. 26 формула 1.28)

где GpDp — маховый момент электродвигателя

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ J

J – момент инерции двигателя, кг ∙ м …………………………. 0,115

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ 0,23 = 9 Н ∙ м

Q – грузоподъемность, кг ∙ м ……………………………. ….10000

V – скорость передвижения м/мин………………………. 73

n – номинальные обороты двигателя, об/мин…………………. 930

GD пр = 1,15 ∙ 9 + 4 = 257 Н ∙ м

Проверим двигатель на обеспечение теплового режима

Рн ≥ ([4] стр. 39 формула 1.57)

где kэкв, kз, Е , Ер – расчетные коэффициенты, зависящие от режима работы и маховых масс ([4] стр. 39 таб. 13)

kн – коэффициент, равный единице для электроприводов переменного тока.

kд.п. – коэффициент, учитывающий степень включений динамических потерь на нагрев машины: 1,25 ([4] стр. 37 таб. 12)

ηэкв.б. – эквивалентный базисный КПД: 0,76 ([4] стр. 37 таб. 12)

kр – коэффициент, учитывающий увеличение потерь на регулировочных характеристиках.

kр = 1 – 1,2 (Ер – Ер.б.) ([4] стр. 40 формула 1.58)

Ер – относительная продолжительность включения при регулировании

Ер = 0,5 ([4] стр. 39 таб. 40)

kр = 1 – 1,2 (0,5 – 0,4) = 0,88

Ер.б. – базовая относительная продолжительность включения при регулировании Ер.б. = 0,4 ([4] стр. 39 таб. 13)

ηэкв. – эквивалентный КПД, является показателем энергетических свойств системы регулирования и определяющий потери энергии в электроприводе.

ηэкв.= ([4] стр. 38 формула 1.55).

где ηэкв. – значение эквивалентного КПД, соответствующее заданному числу включений в час Zэкв. ([4] стр. 38 рис. 5 гр. 4).

при Z = 240ηэкв.z. = 0,85

15 кВт > 11,8 кВт

Выбранный электродвигатель по нагреву подходит.

Проверим выбранный двигатель по обеспечению пускового режима

Мmax > kзм (Мс.max + Мдин)([4] стр. 40 формула 1.59)

kзм – коэффициент запаса по моменту ([4] стр. 41) — 1,2

Мс.max – максимально возможный для данного кранового механизма момент статистической нагрузки приведенной к валу электродвигателя.

Мс.max = 9550 Рс.н./ nн([4] стр. 43)

nн – обороты двигателя……………………………………..930 об/мин

Рс.н. – мощность статистическая……………………………….9,6 кВт

Мс.max = 9550 ∙ = 98,5 Н∙ м

Мдин – динамический момент, определяемый из условия необходимого ускорения

Мдин = ∙ а ([4] стр. 44)

а – ускорение механизма 0,3([4] стр. 41 таб. 14)

Мдин = ∙ 0,3 = 155 Н ∙ м

Мmax > 1,2 ∙ (96 + 155) = 302 Н ∙ м

382 Н ∙ м > 302 Н ∙ м

Выбранный электродвигатель по пусковому режиму подходит.

Выбранный двигатель удовлетворяет всем условиям.

Расчет и выбор тормозов и их приводов для крановых механизмов


Основным параметром тормозов является гарантированно развиваемый или тормозной момент. Тормозной момент с усилием действует на измерительный рычаг, при котором начинается проскальзывание шкива или дисков тормоза.

Согласно правилам Госгортехнадзора каждый из установленных на механизме механических тормозов должен удерживать груз, составляющий 125% номинального, при его остановке с помощью только того тормоза.

С учетом того, что коэффициент трения асбестовых материалов может измениться в зависимости от температуры поверхности до 30% тормоз в номинального, т.е. коэффициент запаса тормозного момента должен быть не менее 1,5 для тормозов, установленных на механизм подъема.

Сначала определяем тормозной момент:

для механизма подъема, формула имеет вид

Мтр = ([3] стр. 134 таб. 4.1)

где Qном – грузоподъемность, кг

Vном — скорость подъема, м/с

nдв – обороты двигателя, об/мин

η – КПД для номинальной нагрузки механизма

для механизма горизонтального перемещения формула имеет вид

Мтр = ([3] стр. 135 таб. 4.2)

где F – коэффициент трения, в помещении F = 0,2

α – отношение числа тормозящихся колес к общему числу колес

η – КПД механизма

G – грузоподъемность, кг

— скорость передвижения механизма, м/сек

nн – обороты двигателя, об/мин

— число механизмов с тормозом

— расчетная частота вращения электродвигателя, об/мин

Для механизма подъема тормозной момент умножают на коэффициент запаса kз ([3] стр. 135)

Мтз = kз ∙ Мтр ([3] стр. 135)

Исходя из полученных значений Мтр, Мтз, по таб. 4.13 ([3] стр. 149) выбирают тормоз.

Расчет и выбор тормоза механизма подъема

Определяем тормозной момент для механизма подъема:

Мтр = ([3] стр. 134 таб. 4.1)

где Qном – грузоподъемность, кг ∙ с………………………….10000

Vном — скорость подъема, м/мин……………………………………12

nдв – обороты двигателя, об/мин…………………………………. 970

η – КПД для номинальной нагрузки механизма……………………0,8

Определяем тормозной момент с учетом коэффициента запаса kз

([3] стр. 135 таб. 4.1) kз = 2

Мтз = Мтр ∙ kз ([3] стр. 135)

Мтз = 155 ∙ 3 = 310 Н ∙ м

Выбираем тормоз ТКГ-300 ([3] стр. 149 таб. 4.13), тормозной момент 800 Н ∙ м, диаметр шкива 300 мм, отход колодок 1,5 мм, тип гидротолкателя ТЭ 50, усиление подъема 500 Н, ход штока 50 мм, время подъема штока 0,5 с, время опускания штока 0,37 с, мощность двигателя 0,2 кВт, частота вращения 2850 об/мин, ток двигателя 0,7 А, объем рабочей жидкости 3,5 л.

Расчет и выбор тормоза механизма тележки

Определяем тормозной момент для механизма передвижения тележки:

Мтр = ([3] стр. 135 таб. 4.2)

G – грузоподъемность, кг……………………………………. 10000

— скорость горизонтального передвижения, м/с……………….0,63

— число механизмов с тормозами………………………………. 1

— расчетная частота вращения электродвигателя, об/мин…….920

Мтз = kз ∙ Мтр = 1,5 ∙ 110 = 165 Н ∙ м

Выбираем тормоз ТКГ – 200 ([3] стр. 149 таб. 4.13), тормозной момент 300 Н ∙ м, диаметр шкива 200 мм, отход колодок 1,2 мм, тип гидротолкателя ТЭ 25, усилие подъема 250 Н, ход штока 32 мм.

Расчет и выбор тормоза механизма передвижения моста

Определяем тормозной момент для механизма передвижения моста:

Мтр = ([3] стр. 135 таб. 4.2)

где G – вес крана……………………………………….(10000 + 22500)

Vп – скорость передвижения механизма, м/мин……………………73

nн – обороты двигателя, об/мин…………………………………….930

Мтз = 644 ∙ 1,5 = 966 Н ∙ м

Выбираем тормоз ТКГ-400 ([3] стр. 149 таб. 4.13).

Тормозной момент 1500 Н ∙ м, диаметр шкива 400 мм, отход колодок 1,8 мм, тип гидротолкателя ТГМ 80, усиление подъема 800 Н ∙ м, ход штока 50 мм, время подъема штока 0,55 с, время опускания штока 0,38 с, мощность двигателя 0,2 кВт. Объем рабочей жидкости 5 л., ток двигателя 0,8 А.

Расчет и выбор аппаратов управления и защиты

По своему назначению и конструктивным особенностям грузоподъемные механизмы относятся к категории оборудования имеющей повышенную опасность, что объясняется процессом работы этих механизмов на площадках и в помещениях, где одновременно находятся люди и оборудование.

В соответствии с «Правилами устройства электроустановок и безопасности грузоподъемных кранов» на проектируемом кране предполагается выполнение следующих защит.

Защита механизмов и двигателей от перегрузок, защита электрооборудования от токов к.з., нулевая защита, защита от перехода механизмами предельно допускаемых положений.

Для осуществления различных видов защит, в кабине крана в панель предполагается установить автоматический выключатель общий для всех двигателей QF1.

По номинальному положению: Uн ≥ Uр

По номинальному току: Iн ≥ Iкр

По току срабатывания теплового расцепителя: Iт.р. ≥ 1,15 ∙ Iдл

По току срабатывания электрорасцепителя: Iэ.р. ≥ 1,25 ∙ Iкр

Uр – рабочее напряжение 220 В

Iкр – максимальный ток, потребляемый электроприемниками

Iкр = ∑Iр + 2,5 ∙ I пуск д.б.

∑Iр — сумма максимальных рабочих токов цепи, обусловленная всеми приемниками, присоединенными к ней за исключением приемника дающего наибольшее приращение пускового тока.

2,5 ∙ I пуск – пусковой ток двигателя наибольшей мощности

∑Iр = Iр.тел + 2 Iр.моста

∑Iр = 22,5 + 2 ∙ 21 = 64,5 А

2,5 Iпуск = 2,5 ∙ Iд.подъема = 2,5 ∙ 75 = 187,5

Iкр = 64,5 + 187,5 = 252 А

Исходя из полученного значения выбираем автоматический выключатель типа ВА 5139, Iн = 400 А, Iт.р. = 200 А, Iэ.р. = 2400 А

Iн = 400 А > Iкр = 252 А

3. Iт.р. ≥ 1,15 ∙ Iдл

Iт.р. – ток теплового расцепителя

Iдл – рабочий ток работающих приемников

Iдл = Iд.подъема + Iтел + 2 ∙ Iмоста = 75 + 22,5 + 2 ∙ 21 = 140 А

1, 15 – кратность установки срабатывания теплового расцепителя.

1, 25 – кратность установки срабатывания электромагнитного расцепителя.

Так как автоматический выключатель А3720Ф удовлетворяет всем условиям, принимаем его к установке.

В защитной панели устанавливаем линейный контактор КМ тип КТП6042 220 В. Кнопки SВ1 и SB2 – «пуск» и «стоп» контактора КМ, а также для защиты от токов к.з. оперативных цепей передвижения крана тележки.

Для индивидуальной защиты двигателей в защитной панели предусмотрены реле максимального тока.

При выборе реле максимального тока должно соблюдаться условие

Iуст ≥ Iобщ, где Iобщ – 2,5 ∙ Iн

Iн – номинальный ток двигателя.

Рассчитаем реле максимального тока в цепи двигателя механизма подъема. По схеме в количестве трех штук.

Iобщ = 2,5 ∙ 75 = 187,5 А

Выбираем реле РЭО – 401 6ТД 237.004-3.

Предел регулирования 210-640А. Допустимый ток катушки при ПВ 40% = 240 А.

Рассчитаем реле максимального тока в цепи двигателя механизма передвижения тележки, в количестве трех штук.

Iобщ = 2,5 ∙ Iн = 2,5 ∙ 22,5 = 56,3 А.

Выбираем реле РЭО – 401 6ТД 237.004.6

Предел регулирования 50-160А. Допустимый ток катушки при ПВ

Рассчитаем реле максимального тока в цепи двух двигателей перемещения моста, в количестве трех штук.

Iобщ = 2 ∙ Iн ∙ 2,5 = 2 ∙ 21∙ 2,5 = 105 А.

Выбираем реле РЭО – 401 6ТД 237.004-4

Предел регулирования 130-400А. Допустимый ток катушки 150 А.

Конечные выключатели SQа и SQд блокировки люка и калитки, а также SQм и SQт – конечные выключатели типа КУ 701 АУ 1 блокировки хода моста и тележки. Все они включены в цепь линейного контактора КМ. Для блокировки предельно-допустимого значения хода подъема используется конечный выключатель SQп типа ВУ – 703 ТУ 1.

Выбор контроллера для пуска и управления двигателем механизма подъема

Контроллеры выбираются в зависимости от мощности двигателя, по допустимому числу включений, по коммутации при наиболее допустимых значениях тока включения, а номинальный ток должен быть равен или больше расчетного тока двигателя при заданных условиях эксплуатации.

k – коэффициент, учитывающий режим работы механизма (число включений, продолжительность включения).

Для ВТ режима работы и 240 включений в час k = 0,9

Сравним паспортные данные кулачкового контроллера ККТ 68А

([4] стр. 59 табл. 20) и двигателя МТF412 — 6У1

Кулачковый контроллер ККТ 68А ([3] стр. 140 табл. 3.7)

Iд – допустимый ток 150 А. Контроллер рассчитан на управление двигателем до 45 кВт.

Двигатель МТF 412 — 6У1

Iст = 75 А, Iр = 73 А

Iн > 73 ∙ 0,9 = 65,7

Исходя из расчетов контроллер подходит.

Для подключения двигателя к сети выбираем линейный контактор КТ6033Б, с диапазоном номинального тока от 100 – 250 А.

Выбор контроллера для пуска и управления двигателем механизма тележки

Сравним паспортные данные двигателя МТF111-6У и кулачкового контроллера ККТ 62А ([3] стр. 104 табл. 3.7)

Данные кулачкового контроллера

Iд – допустимый ток 75 А

k – коэффициент, учитывающий режим работы механизма (число включений, продолжительность включения).

Для ВТ режима работы и 240 включений в час k = 0,9

Iн > 19,5 ∙ 0,9 = 17,55

Исходя из расчетов, выбранный кулачковый контроллер подходит.

Выбор контроллера для пуска и управления двигателями перемещения моста

Сравним паспортные данные двигателя МТF312-6 и кулачкового контроллера ККТ 63А ([3] стр. 104 табл. 3.7)

Данные кулачкового контроллера

Iд – допустимый ток 100 А

Т.к. двигателя два, то берем двукратное значение тока

Iн > 2 ∙ 19,8 ∙ 0,9 = 36 А

Исходя из расчетов, кулачковый контроллер подходит.

Для подключения двигателя к сети выбираем линейный контактор КТ6023Б, с диапазоном номинального тока от 100 – 250 А.

Расчет пускорегулирующих сопротивлений и их выбор

В крановых электроприводах применяются элементы сопротивления трех конструктивных особенностей для улучшения пускорегулирующих свойств двигателя.

1. С рассеиваемой мощностью 25 – 150 Вт и сопротивлением от 1 до 30000 (Ом) тип ПЭВ

2. С рассеиваемой мощностью 250 – 400 Вт и сопротивлением от 0,7 до 96 (Ом)

3. С рассеиваемой мощностью 850 – 1000 Вт и сопротивлением от 0,078 до 0,154 (Ом)

Элементы резисторов, собранные в блоки, рассчитаны на эксплуатацию при потенциале по отношению к заземленным частям 800 В. Нормализованные блоки могут, скомпонованы в любом сочетании и позволяют получить требуемые параметры в разных системах электроприводов. Блоки резисторов комплектуются из ленточных и проволочных элементов.

Типы блоков имеют названия БФ – 6 и БФ – 12. В блоках БФ – 6 установлено 6 ленточных элементов, а в блоках БФ – 12 12 фехралевых и константановых проволочных элементов.

Ранее выпускались блоки ИР – 1А, ИФ – 11А, НК – 11А. Мощность новых блоков на 10 – 20% превышает мощность ранее выпускаемых блоков.

Расчет сопротивлений ведем в относительных единицах. Для этого устанавливаем базисные значения М – 100% и I – 100%.

Расчет пускорегулирующих сопротивлений и их выбор для двигателя механизма подъема

Рассчитаем сопротивления для двигателя МTF 412 – 6У1

1. Находим статический момент двигателя (базисный)

М = 9550 ([4] стр. 40 формула 1.59)

М = 9550 = 242 Н ∙ м

2. Находим ток (базисный)

I – 100% = М – 100% ∙ ([1] стр. 172)

Iн.р. – номинальный ток ротора 73 А

nн – число оборотов двигателя 970 об/мин

Рн – номинальная мощность двигателя 30 кВт

I – 100% = 282 ∙ = 69,7 А

3. Определяем сопротивление ступеней

Rступ = ([1] стр. 172)

R% — сопротивление ступеней (в процентах)

Rн – номинальное сопротивление

Ер.н. – ЭДС ротора – 250 В

В зависимости от типа магнитного контроллера находим разбивку сопротивлений по ступеням и определяем сопротивление каждого резистора в одной фазе ([3] стр. 227 таб. 7.9)

Обозначение положений R(Ом)

Исходя из общего сопротивления, выбираем блок резисторов ИРАК 434.332.004-10; тип БФ-6 ([3] стр. 234 таб. 7.9)

Расчет пускорегулирующих сопротивлений и их выбор для двигателя передвижения тележки

Рассчитаем сопротивления для двигателя МTF 412 – 6У1

1. Находим статический момент двигателя (базисный)

М = 9550 ([4] стр. 40 формула 1.59)

Рст. – мощность 3,8 кВт

nн – обороты 920 об/мин

М = 9550 = 39,4 Н ∙ м

2. Определим время разгона

V – скорость передвижения тележки 37,8 м/мин

а – ускорение 0,3 м/сек

3. Для механизмов горизонтального передвижения за базисный момент принимаем момент, необходимый для обеспечения требуемого ускорения.

М-100% = ([1] стр. 172)

GD — суммарный маховый момент на валу двигателя

М-100% = = 50,4 Н ∙ м

4. Находим ток резистора, соответствующий базисному режиму, принятому за 100%

I – 100% = 50,4 ∙ = 13,5 А

5. Номинальное сопротивление:

В зависимости от типа магнитного контроллера находим разбивку сопротивлений по ступеням и определяем сопротивление каждого резистора в одной фазе ([3] стр. 227 таб. 7.9)

Обозначение положений R(Ом)

Исходя из общего сопротивления, выбираем блок резисторов ИРАК 434.331.003-03; тип БК-12 ([3] стр. 227 таб. 7.4)

Расчет пускорегулирующих сопротивлений и их выбор для двигателя передвижения моста

Рассчитаем сопротивления для двигателя МTН 211 – 6У1

1. Находим статический момент двигателя (базисный)

М = 9550 ([4] стр. 40 формула 1.59)

Рст. – мощность 9,6 кВт

nн – обороты 930 об/мин

М = 9550 = 98,6 Н ∙ м

2. Определим время разгона

V – скорость передвижения тележки 37,8 м/мин

а – ускорение 0,3 м/сек

3. Для механизмов горизонтального передвижения за базисный момент принимаем момент, необходимый для обеспечения требуемого ускорения.

М-100% = ([1] стр. 172)

GD — суммарный маховый момент на валу двигателя

М-100% = = 85,2 Н ∙ м

4. Находим ток резистора, соответствующий базисному режиму, принятому за 100%

I – 100% = 85,2 ∙ = 23,1 А

5. Номинальное сопротивление:

В зависимости от типа магнитного контроллера находим разбивку сопротивлений по ступеням и определяем сопротивление каждого резистора в одной фазе ([3] стр. 227 таб. 7.9)

Обозначение положений — R(Ом)

Исходя из общего сопротивления, выбираем блок резисторов ИРАК 434.331.003-02; тип БК-12 ([3] стр. 227 таб. 7.4)

Расчет механической характеристики двигателя механизма подъема

Построим естественную и искусственную характеристики двигателя: МТF 412-6У1

F – класс изоляции

6 – число пар полюсов

Рн – номинальная мощность……………………………………30 кВт

nн – номинальные обороты………………………………. 970 об/мин

Mmax – момент максимальный………………………………932 Н ∙ м

М = 9550 = 295 Н ∙ м

S = 0,03 ∙ ( 3,15 + ) = 0,18

n = 1000 (1 – 0,18) = 820 об/мин

Строим естественную характеристику двигателя.

Далее производим расчет искусственной характеристики двигателя подъема.

r = S ∙ R = 0,03 ∙ 2,9 = 0,087 Ом

R = S + = 0,03 + = 1,03 Ом

n = n (1 — S ) = 1000 (1 – 0,407) = 593 об/мин

S = S ( k + ) = 0,407 ∙ ( 3,15 + ) = 2,49

n = 1000 (1 – 2,49) = 149 об/мин

R = S + = 0,03 + = 0,58 Ом

n = n (1 — S ) = 1000 (1 – 0,2) = 800 об/мин

S = 0,2 ∙ ( 3,15 + ) = 3,22

n = 1000 (1 – 1,22) = 220 об/мин

R = S + = 0,03 + = 0,22 Ом

n = n (1 — S ) = 1000 (1 – 0,7) = 930 об/мин

S = 0,07 ∙ ( 3,15 + ) = 0,42

n = 1000 (1 – 0,42) = 580 об/мин

R = S + = 0,03 + = 0,17 Ом

n = n (1 — S ) = 1000 (1 – 0,05) = 950 об/мин

S = 0,05 ∙ ( 3,15 + ) = 0,3

n = 1000 (1 – 0,3) = 700 об/мин

R = 0 Двигатель работает по естественной характеристике.

Выбор троллей крана

Для питания электроустановок, расположенных на перемещающихся крановых механизмах, применяют различные специальные токопроводы: троллейный, бестроллейный, гибкий, кабельный, кольцевой.

Гибкий троллейный и кабельный токопроводы для кранов, большого применения не получили из-за недостаточно высокой надежности. Кольцевой токопровод применяют для электрооборудования полнопроводных механизмов вращения.

Жесткий троллейный токопровод применяют в виде: системы главных троллей, расположенных вдоль подкранового пути, служащих для питания электрооборудования одного или нескольких кранов; системы вспомогательных троллей, расположенных вдоль моста и служащих для питания электрооборудования тележек. На проектируемом кране питания электрооборудования тележки осуществляется гибким кабельным токопроводом.

Преимущество стальных троллей: относительно высокая надежность, малый износ при значительных ПВ, экономия цветного металла. Снятие напряжения осуществляется подвижными токосъемниками, изготовленными из чугуна.

Сечение троллей, проводов и кабелей крановой сети рассчитывается по допустимому току нагрузки с последующей проверкой на потерю напряжения.

Рр = kн ∙ Р∑ + с ∙ Рз ([2] стр. 108 формула 1.89)

Рр – расчетная мощность

Р∑ — суммарная устанавливаемая мощность всех двигателей при ПВ 100% (кВт)

Рз – суммарная установленная мощность трех наибольших по мощности двигателей при ПВ 100%

k, с – коэффициенты использования и расчетный коэффициент

([4] стр. 109 таб. 35)

Наименование Тип двигателя Мощность Iн.ст.

Механизм МТF 412-6У130 кВт75 А

Механизм МТН 211-67 кВт 22,5 А

МеханизмМТН 211-62 ∙ 7,5 кВт21 А

Переведем мощность двигателей при ПВ = 40% в ПВ = 100%

Р∑ = 19 + (2 ∙ 4,75) + 4,42 = 33 кВт

Рз = 19 + (2 ∙ 4,75) = 28,5 кВт

Рр = kн ∙ Р∑ + с ∙ Рз

Рр = 0,18 ∙ 33 + 0,6 ∙ 28,5 = 23 кВт

Расчетное значение длительного тока определяют:

Iр = ([4] стр. 108 формула 1.87)

Рр – расчетная мощность группы всех электродвигателей

Uн – номинальное, линейное напряжение сети

η и cosφ – усредненное значение КПД и cosφ

Предварительно выбираем допустимый по условию механической прочности стальной уголок 75х75х10 S = 480 мм ([4] стр. 108 таб. 36) Iдл.доп = 315 А

Максимальное значение тока для проверки троллей по потере напряжения определяют по формуле ([4] стр. 109 формула 1.90)

Imax = Ip + (kпус – 1) ∙ Iн

Iр – расчетный суммарный ток всех электродвигателей по потере напряжения.

Iн — номинальный ток при ПВ 40% электродвигателя с наибольшим пусковым током.

kпус – кратность пускового тока электродвигателя с наибольшим пусковым током, выбираемый для АД с фазным ротором 2,5 ([4] стр. 110)

Imax = 112 + (2,5 – 1) ∙ 75 = 225 А

По номограмме, приведенной на рис. 26 ([4] стр. 110) потеря на 1м длины уголка 75х75х10, составляет ∆U = 0,24

Длина троллей крана составляет 162 м, питание подведено к середине, т.е. длина пролета составляет 81 м.

Потеря напряжения в троллеях при питании в средней точке

∆U = ∆U = 0,24 ∙ 81 = 19,4 В

Допускается падение напряжения 10% от номинального Uн = 220 ∆U = 22 В

19,4 В Расчет и выбор кабелей к электроприемникам крана

Согласно ПУЭ все кабели прокладываются по ферме крана. Прокладка проводов и кабелей, на кранах металлургических предприятий, осуществляется в стальных трубах и металлорукавах согласно ПУЭ стр. 481 пункт 5.4.45.

Провода и кабели должны иметь четкую маркировку соединений и ответвлений. Оконцевание медных и алюминиевых жил проводов и кабелей должны производиться при помощи прессовки, сварки, пайки или специальных зажимов (винтовых, болтовых, клиновых). В местах соединений жил провода и кабеля, должны иметь изоляцию равноценную с изоляцией жил кабелей и проводов согласно ПУЭ стр. 486 пункт 5.4.26.

Выбор кабеля от автомата до ввода крановых троллей

Выбор сечения кабеля производится по допустимой силе тока нагрузки с последующей проверкой на потерю напряжения.

Длина кабеля 30 м прокладывается в лотке от источника питания до троллей. Сечение выбирают по расчетному току, при этом должно соблюдаться условие:

Iдоп – ток длительно допустимый для выбранного проводника.

Iр – ток расчетный

Токовую нагрузку линии определяем как сумму токов всех электродвигателей за исключением тока одного из наименьших двигателей.

Iр = Iст.дв.п. + 2 ∙ Iст.дв.м.

Iр = 75 + 2 ∙ 21 = 117 А

Согласно ПУЭ табл. 1.3.6 выбираем кабель ВВГ сечением 50мм .

Допустимый ток 225 А.

Проверим выбранный кабель на потерю напряжения

∆U = ([4] стр. 110 формула 1.91)

L – длина кабеля 30 м

S – сечение жил 50 мм

Uу – номинальное напряжение сети

— удельная проводимость материала (медь) 57 м/(Ом мм )

Допустимая потеря напряжения 5% от номинального

Выбранный кабель подходит. Кабелем этой же марки снимается напряжение с токосъемников и подается на вводной автомат QF1.

Выбор кабелей к двигателям

1. Рассчитаем кабель для двигателя подъема

MTF 412 — 6У1Iст = 75 А Iр = 73 А

Выбираем кабель: тип КГ сечением 35 мм ; допустимый ток 160 А.

Проверим выбранный кабель на потерю напряжения по формуле:

— удельная проводимость материала (медь) 57 м/(Ом мм )

Допустимая потеря напряжения 3%

Выбранный кабель пригоден как для запитывания двигателя, так и для соединения коллектора ротора с пускорегулирующими резисторами.

2. Рассчитаем кабель для двигателя передвижения тележки MTF 211-6E

Iст = 22,5 АIз = 19,5 А

Выбираем кабель: тип КГ сечением 2,5 мм ; допустимый ток 18 А. Длина кабеля 11,3 м. Проверим выбранный кабель на потерю напряжения по формуле:

— удельная проводимость материала (медь) 57 м/(Ом мм )

Допустимая потеря напряжения 3%

Выбранный кабель пригоден как для запитывания двигателя, так и для соединения коллектора ротора с ящиком сопротивлений.

3. Рассчитаем кабель для двигателя передвижения моста MTF 211-6

Iст = 21 АIз = 19,8 А

Выбираем кабель: тип КГ сечением 10 мм ; допустимый ток 60 А. Длина кабеля 11,3 м. Проверим выбранный кабель на потерю напряжения по формуле:

— удельная проводимость материала (медь) 57 м/(Ом мм )

Допустимая потеря напряжения 3%

Выбранный кабель подходит.

Мероприятия по технике безопасности при ремонте электрооборудования крана

Требования к устройству грузоподъемных механизмов, их эксплуатации и ремонту регламентированы «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов Госгортехнадзора», ПУЭ, «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».

На основании этих правил разрабатывают и вручают крановщику местные инструкции, чтобы обеспечить исправное состояние кранов, грузозахватных механизмов и безопасные условия их работы, руководство обязало:

— Назначить ответственных за их безопасной эксплуатацией.

— Создать ремонтную службу для профилактических осмотров и ремонтов.

— Лица, ответственные за справное состояние кранов, обязаны обеспечить их регулярные осмотры и ремонты.

— систематический контроль за правилами ведения журнала периодических осмотров и своевременное устранение неисправностей.

— Проводить обслуживание и ремонт кранов обученным и аттестованным персоналом. Срок проверки знаний и проведения систематического инструктажа не менее чем через 12 месяцев.

— Своевременную остановку и подготовку к технологическому освидетельствованию кранов вывод их в ремонт, в соответствии с графиком.

Крановщик имеет право приступить к работе на кране только при получении ключа-бирки на право управления краном.

Слесари электромонтеры и другие лица при осмотре кранов должны брать ключ-бирку на время пребывания их на кране. Крановщик перед началом работы осматривает все механизмы крана и, убедившись в их полной исправности, приступает к работе.

На неисправном кране запрещено работать.

— Перед включением главного рубильника или автомата следует осмотреть крановые пути. Настил крана и пол должны быть чистыми.

— Чистить, смазывать и реконструировать кран на ходу категорически запрещается.

— Во время работы запрещается находиться около движущихся механизмов на мосту крана, за исключением слесарей и электриков-ремонтников, если нужно определить качество работы при испытании механизма.

— При нахождении на мосту крана ремонтного рабочего, главный рубильник должен быть отключен

— Нельзя использовать конечные выключатели для остановки механизмов крана.

Техника безопасности в электроустановках направлена, прежде всего, на предотвращение несчастных случаев поражения электрическим током. Для обеспечения электробезопасности требуется принимать следующие технические способы и средства:

— Изоляция токов едущих частей

— Средства защиты и предохранительные приспособления

— Блокировки защиты и знаки безопасности

К работе с электроустановками допускаются лица, прошедшие инструктаж, не имеющие медицинских противопоказаний, и обучены безопасным методам труда.

Для обеспечения электробезопасности работ предусмотрены следующие организационные мероприятия:

— Назначение лиц, ответственных за организацию проведения работ.

— Оформление наряда допуска для проведения работ.

— Допуск к ведению работ.

— Оформление перерывов и окончания работы.

В целях безопасности работ с действующими электроустановками необходимо выполнять следующие мероприятия: при проведении работ со снятием напряжения.

— Отключение коммутационных аппаратов

— Отсоединение концов питания

— Наличие предупреждающих знаков и ограждений, частей остающихся под напряжением

— Заземление и ограждение рабочего места.

Крановщики мостовых кранов должны иметь квалификационную группу II по технике безопасности, а ремонтники III группу.

Во время ремонтных работ на кранах допускается использование переносных ламп на напряжение 12 В.

Выполнение этих мер обеспечивает безопасность проводимых работ.

Заземление крана и его использование

Заземление это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением в связи с пробоем изоляции на корпус. В качестве заземлителей в первую очередь используют естественные заземлители в виде проложенных под землей металлических коммуникаций. Когда естественные заземлители отсутствуют или их использование не дает нужных результатов, то применяют искусственные заземлители – заземляющий контур. Не допускается использование в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, газов, алюминиевые оболочки кабелей, алюминиевые проводники и кабели, проложенные в блоках, туннелях, каналах. В качестве искусственного заземлителя используют: угловая сталь 50×50; 60×60; 75х75, с толщиной стенки не менее 4 мм и длиной до 5 метров. Заземлители забивают в ряд или по контуру, на такую глубину, при которой от верхнего конца заземлителя до поверхности земли остается 0,5 – 0,8 м.

Расстояние между вертикальными заземлителями должно быть в пределах 2,5 – 3 м. Для соединения вертикальных заземлителей между собой применяют стальные полосы толщиной не менее 4 мм и сечением не менее 48 мм .

Магистрали заземления внутри зданий напряжением до 1000 В выполняют стальной полосой сечением не менее 100 мм . Ответвления от магистрали к электроустановкам выполняют стальной полосой сечением не менее 24 мм .

Согласно ПУЭ для обеспечения электробезопасности все металлические части электрооборудования, по которым не должен проходить ток должны быть заземлены.

При монтаже электрооборудования мостовых кранов заземлению подлежат корпуса электродвигателей; кожухи всех аппаратов; стальные трубы, в которых проложены провода; корпуса пускорегулирующих резисторов; кожуха контроллеров и т.д. Заземление металлоконструкций мостовых кранов выполняется через подкрановые пути и обеспечивается контактом между рельсами и ходовыми колесами. Стенки рельсов должны быть надежно соединены перемычками, сваркой или приварены к подкрановым балкам, образуя при этом непрерывную электрическую цепь. Присоединение заземляющего провода к рельсам должно выполняться при помощи сварки, а присоединение к корпусам двигателей, аппаратов – при помощи болтовых соединений, обеспечивающих надежный контакт. Заземляющие провода присоединяются к магистралям заземления, которые соединяются с металлоконструкциями крана. Заземление проверяют 1 раз в год не менее чем в двух точках.

В электроустановках до 1000 В с глухозаземленной нейтралью должно быть выполнено зануление. В таких установках не разрешается применять заземления корпусов без их связи с глухозаземленной нейтралью источника, т.к. это может привести к появлению опасного для человека напряжения на корпусе поврежденного оборудования.

Зануление – это преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока.

Задачей зануления является пути наименьшего сопротивления для человека однофазного короткого замыкания, обеспечивающего надежное отключение автоматических выключателей, сгорание плавких всавок. В качестве нулевых защитных проводников используют: изолированные и неизолированные проводники, нулевые жилы кабелей и проводов, металлические конструкции зданий, подкрановые пути и т.д.

Изменение полного сопротивления петли «фаза-ноль» для наиболее удаленных и наиболее мощных электроприемников производится раз в пять лет.

1. Алексеев Ю.В. Певзнер Е.М. Яуре А.Г. «Крановое оборудование» справочник Москва «Энергоатомиздат» 1981 г.

2. «Правила устройства электроустановок» Москва «Энергоатомиздат» 1985 г.

3. Яуре А.Г., Певзнер Е.М. «Крановый электропривод» справочник Москва «Энергоатомиздат» 1983 г.

4. Рапутов Б.М. «Электрооборудование кранов металлургических предприятий» Москва «Металлургия» 1990 г.

5. Тембель П.В., Геращенко Г.В. «Справочник по обмоточным данным электрических машин и аппаратов» Москва «Энергоатомиздат» 1975 г.

6. Кюринг Г.М. « Расчет электрического освещения» Москва «Энергоатомиздат» 1978 г.

7. Куликов А.А. « Оборудование предприятий цветной металлургии» Москва «Металлургия» 1987 г.

Описание работы схемы управления электроприводами механизмов крана

Схема управления краном, грузоподъемностью 10 т.с. работает следующим образом:

Напряжение к крану подведено посредством троллей, с троллей напряжение снимается подвижными токосъемниками. Напряжение на защитную панель крана подается после включения автомата QF1 и рубильника Q в кабине крана. В схему защитной панели входят контакты различных аппаратов, обеспечивающих надежность работы крана и безопасность его обслуживания, например: контакты конечных выключателей, контакты калитки, кабины, люка кабины, аварийного выключателя, реле напряжения и т.д.

На блоки управления подъема, передвижения крана и тележки напряжение подается через защитную панель крана после включения линейного контактора КМ, находящегося в защитной панели.

Для того, чтобы включить контактор КМ1 должна быть замкнута цепь: автоматы QF1 и QF2 (включены), кнопка SB1 (нажата), кнопка «стоп» SB2 (замкнута), ключ-марка SKM (вставлена), размыкающие контакты реле максимального тока КА1 – КА9 (замкнуты).

Следует заметить, что включение линейного контактора КМ1 не требуется, чтобы подать напряжение на автоматы SF1, SF2, SF4, SF5. С автомата SF3 запитан нагреватель ЕК, а с автомата SF1 запитан понижающий трансформатор Т 220/12.

С обмотки трансформатора Т 220/12 запитано 2 разъема XS1, XS2, предназначенных для подключения приборов, работающих от 12 В, например, переносные лампы, применяющиеся во время ремонта крана.

С автомата SF4 запитаны 3 лампы EL1, EL2, EL3, подкранового освещения. С автомата SF2 запитана лампа EL4, установленная в кабине крана. С автомата SF5 запитана розетка XS3 (220 B) и звонок НА через кнопку SB3. Непосредственно с токосъемников запитано роле контроля напряжения KV.

Описание работы схемы элетропривода механизма подъема для асинхронного двигателя с фазным ротором

Для переключения аппаратов панели в определенной последовательности предназначен командоконтроллер SA3. При постановке рукоятки командоконтроллера в сторону подъема на первой позиции двигатель работает в режиме введения сопротивлений в роторной цепи, с помощью контактов ускорения. Защита двигателя обеспечивается, путем включения в статорную цепь реле максимального тока.

Работа схемы по позиции командоконтроллера

На нулевой позиции контроллера обеспечивается запитка линейного контактора КМ1.

Замыкается контакт К3 командоконтроллера SA3, тем самым запитывается контактор КМ3. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB4, который разаводит тормозные колодки. Двигатель начинает вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

Замыкается контакт К10 командоконтроллера и часть сопротивления в цепи ротора выбрасывается, тем самым скорость двигателя становится больше.

Замыкается контакт К12, выбрасывается следующая часть сопротивления, скорость двигателя возрастает.

Замыкается контакт К11, выбрасывая следующую часть сопротивления, тем самым способствует увеличению скорости двигателя.

Замыкаются оба контакта К9 и К7, тем самым выбрасывается все сопротивление и обмотка ротора замыкается накоротко.

Замыкается контакт К5 командоконтроллера SA3, тем самым запитывается контактор КМ3. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB4, который разаводит тормозные колодки. Двигатель начинает вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

Замыкается контакт К10 командоконтроллера и часть сопротивления в цепи ротора выбрасывается, тем самым скорость двигателя становится больше.

Замыкается контакт К12, выбрасывается следующая часть сопротивления, скорость двигателя возрастает.

Замыкается контакт К11, выбрасывая следующую часть сопротивления, тем самым способствует увеличению скорости двигателя.

Замыкаются оба контакта К9 и К7, тем самым выбрасывается все сопротивление и обмотка ротора замыкается накоротко.

Описание работы схемы элетропривода механизма передвижения тележки для асинхронного двигателя с фазным ротором

Для переключения аппаратов панели в определенной последовательности предназначен командоконтроллер SA2. При постановке рукоятки командоконтроллера в сторону подъема на первой позиции двигатель работает в режиме введения сопротивлений в роторной цепи, с помощью контактов ускорения. Защита двигателя обеспечивается, путем включения в статорную цепь реле максимального тока.

Работа схемы по позиции командоконтроллера

На нулевой позиции контроллера обеспечивается запитка линейного контактора КМ1.

Замыкается контакт К3 командоконтроллера SA2. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB3, который разаводит тормозные колодки. Двигатель начинает вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

Замыкается контакт К10 командоконтроллера и часть сопротивления в цепи ротора выбрасывается, тем самым скорость двигателя становится больше.

Замыкается контакт К12, выбрасывается следующая часть сопротивления, скорость двигателя возрастает.

Замыкается контакт К11, выбрасывая следующую часть сопротивления, тем самым способствует увеличению скорости двигателя.

Замыкаются оба контакта К9 и К7, тем самым выбрасывается все сопротивление и обмотка ротора замыкается накоротко.

Замыкается контакт К5 командоконтроллера SA2. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB3, который разаводит тормозные колодки. Двигатель начинает вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

Замыкается контакт К10 командоконтроллера и часть сопротивления в цепи ротора выбрасывается, тем самым скорость двигателя становится больше.

Замыкается контакт К12, выбрасывается следующая часть сопротивления, скорость двигателя возрастает.

Замыкается контакт К11, выбрасывая следующую часть сопротивления, тем самым способствует увеличению скорости двигателя.

Замыкаются оба контакта К9 и К7, тем самым выбрасывается все сопротивление и обмотка ротора замыкается накоротко.

Описание работы схемы элетропривода механизма передвижения моста для асинхронного двигателя с фазным ротором

Для переключения аппаратов панели в определенной последовательности предназначен командоконтроллер SA1. При постановке рукоятки командоконтроллера в сторону подъема на первой позиции двигатель работает в режиме введения сопротивлений в роторной цепи, с помощью контактов ускорения. Защита двигателя обеспечивается, путем включения в статорную цепь реле максимального тока.

Работа схемы по позиции командоконтроллера

На нулевой позиции контроллера обеспечивается запитка линейного контактора КМ1.

Замыкается контакт К7 командоконтроллера SA1, тем самым запитывается контактор КМ2. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB1 и YB2, которые разаводят тормозные колодки. Двигатели начинают вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

Замыкаются контакты К2 и К8 командоконтроллера и часть сопротивления в цепи ротора выбрасывается, тем самым скорость двигателя становится больше.

Замыкаются контакты К4 и К10, выбрасывается следующая часть сопротивления, скорость двигателя возрастает.

Замыкаются контакты К6 и К12, выбрасывая следующую часть сопротивления, тем самым способствует увеличению скорости двигателя.

Замыкаются контакты К9 и К3, тем самым выбрасывается все сопротивление и обмотка ротора замыкается накоротко.

Замыкается контакт К5 командоконтроллера SA1, тем самым запитывается контактор КМ2. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB1 и YB2, которые разаводят тормозные колодки. Двигатели начинают вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

Замыкаются контакты К2 и К8 командоконтроллера и часть сопротивления в цепи ротора выбрасывается, тем самым скорость двигателя становится больше.

Замыкаются контакты К4 и К10, выбрасывается следующая часть сопротивления, скорость двигателя возрастает.

Замыкаются контакты К6 и К12, выбрасывая следующую часть сопротивления, тем самым способствует увеличению скорости двигателя.

Замыкаются контакты К9 и К3, тем самым выбрасывается все сопротивление и обмотка ротора замыкается накоротко.

Автоматизированный электропривод крановых механизмов с тиристорным управлением

Автоматизированный электропривод крановых механизмов с тиристорным управлением

Современные системы электроприводов крановых механизмов выполняются в основном с применением асинхронных двигателей, скорость которых регулируется релейно-контакторным способом путем введения сопротивлений в цепь ротора. Такие электроприводы обладают малым диапазоном регулирования скорости, а при пусках и торможениях создают большие рывки и ускорения, что плохо влияет на работу конструкции крана, ведет к раскачиванию груза и ограничивает применение таких систем на кранах повышенной высоты и грузоподъемности.

Развитие силовой полупроводниковой техники позволяет вносить принципиально новые решения в структуру автоматизированного электропривода крановых установок. В настоящее время на механизмах подъема и передвижения башенных и мостовых кранов применяется регулируемый электропривод с двигателями постоянного тока, питаемыми от мощных тиристорных преобразователей, — система ТП — Д.

Скорость двигателя в таких системах регулируется в диапазоне (20 ÷ 30):I путем изменения напряжения на якоре. При этом в переходных процессах система обеспечивает получение ускорений и рывков в пределах заданных норм.

Хорошие регулировочные качества появляются и у асинхронного электропривода при включении тиристорного преобразователя в цепь статора асинхронного двигателя (АД). Изменение напряжения на статоре двигателя в замкнутой САУ позволяет ограничить пусковой момент, получить плавный разгон (торможение) привода и необходимый диапазон регулирования скорости.

Применение тиристорных преобразователей в автоматизированном электроприводе крановых механизмов находит все большее применение в отечественной и зарубежной практике. Для ознакомления с принципом действия и возможностями таких установок остановимся кратко на двух вариантах схем управления двигателями постоянного и переменного токов.

На рис. 1 изображена принципиальная схема тиристорного управления двигателем постоянного тока независимого возбуждения для механизма подъема мостового крана. Якорь двигателя питается от реверсивного тиристорного преобразователя, который состоит из силового трансформатора Тр, служащего для согласования напряжений преобразователя и нагрузки, двух групп тиристоров Т1— Т6 и Т7 — Т12, соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме, уравнительных реакторов 1УР и 2УР, являющихся одновременно сглаживающими реакторами, выполненными ненасыщающимися.

Рис. 1. Схема кранового электропривода по системе ТП—Д.

Группа тиристоров Т1 — Т6 работает выпрямителем при подъеме и инвертором — при спуске тяжелых грузов, так как направление тока в якорной цепи двигателя для этих режимов одинаково. Вторая группа тиристоров Т7 — Т12, обеспечивающая противоположное направление тока якоря, работает выпрямителем при силовом спуске и в переходных режимах пуска двигателя на тормозной спуск, инвертором — при торможении в процессе подъема грузов или крюка.

В отличие от механизмов передвижения кранов, в которых тиристорные группы должны быть одинаковыми, в механизмах подъема мощность тиристоров второй группы может быть взята меньшей, чем первой, так как ток двигателя при силовом спуске значительно меньше, чем при подъеме и спуске тяжелых грузов.

Регулирование выпрямленного напряжения тиристорного преобразователя (ТП) осуществляется с помощью полупроводниковой системы импульсно-фазового управления, состоящий из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 (рис. 1), каждый из которых подает на соответствующий тиристор по два отпирающих импульса, сдвинутых на 60°.

С целью упрощения системы управления и повышения надежности электропривода в данной схеме применяется согласованное управление реверсивным ТП. Для этого регулировочные характеристики и системы управления обеими группами должны быть жестко связаны. Если на тиристоры Т1 — Т6 подаются отпирающие импульсы, обеспечивающие выпрямительный режим работы этой группы, то на тиристоры Т7 — Т12 отпирающие импульсы подаются так, чтобы эта группа была подготовлена к работе инвертором.

Углы регулирования α1 и α2 при любых режимах работы ТП должны изменяться таким образом, чтобы среднее напряжение выпрямительной группы не превышало напряжение инверторной группы, т. е. Если это условие не соблюдается, то между двумя группами тиристоров будет протекать выпрямленный уравнительный ток, который дополнительно загружает вентили и трансформатор и может также привести к срабатыванию защиты.

Однако и при правильном согласовании углов управления α1 и α2 тиристорами выпрямительной и инверторной групп возможно протекание переменного уравнительного тока вследствие неравенства мгновенных значений напряжений UαB и UαI . Для ограничения этого уравнительного тока служат уравнительные реакторы 1УР и 2УР.

По одному из реакторов всегда проходит ток якоря двигателя, благодаря чему уменьшаются пульсации этого тока, а сам реактор частично насыщается. Второй реактор, по которому в данный момент протекает только уравнительный ток, остается ненасыщенным и ограничивает iyp.

Тиристорный электропривод крана имеет одноконтурную систему управления (СУ), выполненную с использованием быстродействующего реверсивного суммирующего магнитного усилителя СМУР, который питается от генератора прямоугольного напряжения частотой 1000 Гц. При наличии токовой отсечки такая СУ позволяет получить удовлетворительные статические характеристики и высокое качество переходных процессов.

Система управления электроприводом содержит отрицательные обратные связи по напряжению и току двигателя с отсечками, а также слабую положительную обратную связь по напряжению Ud. Сигнал в цепи задающих обмоток СМУР определяется разностью задающего напряжения Uз, поступающего с резистора R4, и напряжения обратной связи αUd, снимаемого с потенциометра ПОС. Значение и полярность задающего сигнала, определяющего скорость и направление вращения привода, регулируются с помощью командоконтроллера КК.

Отсечка обратной связи по напряжению Ud осуществляется с помощью кремниевых стабилитронов, включенных параллельно задающим обмоткам СМУР. Если разница напряжений Ud — aUd будет больше Uст.н, то стабилитроны проводят ток, и напряжение на обмотках управления становится равным Uз.макс = Uст.н.

С этого момента изменение сигнала aUd в сторону уменьшения не сказывается на токе в задающих обмотках СМУР, т. е. отрицательная обратная связь по напряжению Ud не действует, что обычно имеет место при токах двигателя Id > (1,5÷1,8) Id.н.

Если сигнал обратной связи aUd приближается к задающему сигналу Uз, то напряжение на стабилитронах становится меньше Uст.н, и ток через них не проходит. Ток в задающих обмотках СМУР будет определяться разностью напряжений U3 — aUd, и отрицательная обратная связь по напряжению при этом вступает в работу.

Сигнал отрицательной обратной связи по току снимается с двух групп трансформаторов тока ТТ1 — ТТ3 и ТТ4 — ТТ8, работающих соответственно с группами тиристоров Т1 — Т6 и Т7 — Т12. В блоке токовой отсечки БТО получаемое на резисторах R трехфазное переменное напряжение U2TT ≡ Id выпрямляется, и через стабилитроны, выполняющие роль напряжения сравнения, сигнал Uт.о.с подается на токовые обмотки СМУР, понижая результирующий сигнал на входе усилителя. Это уменьшает напряжение Ud преобразователя и ограничивает ток Id цепи якоря в статических и динамических режимах.

Для получения высокого коэффициента заполнения механических характеристик ω = f(М) электропривода и поддержания постоянства ускорения (замедления) в переходных режимах дополнительно к перечисленным выше связям в схеме применяется положительная обратная связь по напряжению.

Коэффициент усиления этой связи выбирается kп.н = 1/kпр ≈ ΔUy/ΔUd. в соответствии с начальным участком характеристики Ud = f (Uy) преобразователя, но на порядок меньше коэффициента α отрицательной обратной связи по Ud. Действие этой связи в основном проявляется в зоне токовой отсечки, обеспечивая получение крутопадающих участков характеристики.

На рис. 2, а изображены статические характеристики привода подъема для различных значений задающего напряжения U3, соответствующих различным положениям командоконтроллера.

В первом приближении можно принять, что в переходных режимах пуска, реверса и торможения рабочая точка в координатных осях ω = f(М) перемещается по статической характеристике. Тогда ускорение системы:

где ω — угловая скорость, Мa — момент, развиваемый двигателем, Мс — момент сопротивления перемещаемого груза, ΔМc — момент потерь в передачах, J — приведенный к валу двигателя момент инерции.

Если пренебречь потерями в передачах, то условием равенства ускорения при пуске двигателя на подъем и спуск, а также при торможении с подъема и со спуска является равенство динамических моментов электропривода, т. е. Мдин.п = Мдин.с. Для выполнения этого условия статические характеристики привода подъема должны быть несимметричными относительно оси скорости (Мстоп.п > Мстоп.с) и иметь крутой фронт в области стопорного значения момента (рис. 2, а).

Рис. 2. Механические характеристики электропривода по системе ТП—Д: а — механизм подъема, б — механизм передвижения.

Для приводов механизмов передвижения крана следует учитывать реактивный характер момента сопротивления, который не зависит от направления движения. При одном и том же значении момента двигателя реактивный момент сопротивления будет замедлять процесс пуска и ускорять процесс торможения привода.

Для устранения этого явления, которое может привести к пробуксовыванию ведущих колес и быстрому износу механических передач, необходимо поддерживать примерно постоянными ускорения в процессе пуска, реверса и торможения в механизмах передвижения. Это достигается получением статических характеристик ω = f (М), приведенных на рис. 2, б.

Указанные разновидности механических характеристик электропривода можно получить путем соответствующего изменения коэффициентов отрицательной обратной связи по току Id и положительной связи по напряжению Ud.

Полная схема управления автоматизированного электропривода мостового крана с тиристорным управлением включает в себя все блокировочные связи и защитные цепи, которые рассмотрены в приведенных ранее схемах.

При применении ТП в электроприводе крановых механизмов следует обратить внимание на их электроснабжение. Значительная несинусоидальность потребляемого преобразователями тока вызывает искажение формы напряжения на входе преобразователя. Эти искажения влияют на работу силовой части преобразователя и системы импульсно-фазового управления (СИФУ). Искажение формы напряжения питающей сети вызывает значительное недоиспользование электродвигателя.

Искажение формы питающего напряжения оказывает сильное влияние на СИФУ, особенно при отсутствии входных фильтров. В отдельных случаях эти искажения могут привести к произвольному полному открыванию тиристоров. Наилучшим способом это явление можно устранить путем питания СИФУ от отдельных троллеев, подключенных к трансформатору, не имеющему выпрямительной нагрузки.

Возможные способы использования тиристоров для регулирования скорости асинхронных двигателей весьма разнообразны — это тиристорные преобразователи частоты (автономные инверторы), тиристорные регуляторы напряжения, включаемые в цепь статора, импульсные регуляторы сопротивлений и токов в цепях двигателя и т. д.

В крановых электроприводах находят применение главным образом тиристорные регуляторы напряжения и импульсные регуляторы, что обусловлено их относительной простотой и надежностью. Однако использование каждого из указанных регуляторов в отдельности не позволяет полностью обеспечить требования, предъявляемые к электроприводам крановых механизмов.

Действительно, при использовании только лишь импульсного регулятора сопротивления в цепи ротора асинхронного двигателя удается обеспечить зону регулирования, ограниченную естественной и соответствующей полному сопротивлению реостатной механическими характеристиками, т. е. зона регулирования соответствует двигательному режиму и режиму противовключения с неполным заполнением I и IV или III и II квадрантов плоскости механических характеристик.

Применение тиристорного регулятора напряжения, особенно реверсивного, принципиально обеспечивает зону регулирования скорости, покрывающую всю рабочую часть плоскости М, ω от —ωн до + ωн и от — Мк до +Мк. Однако при этом будут иметь место значительные потери скольжения в самом двигателе, что приводит к необходимости существенного завышения его установленной мощности, а следовательно, и его габаритов.

В связи с этим для крановых механизмов создаются системы асинхронного электропривода, в которых управление двигателем осуществляется путем сочетания импульсного регулирования сопротивления в роторе и изменения напряжения, подводимого к статору. Этим достигается заполнение всех четырех квадрантов механических характеристик.

Принципиальная схема такого комбинированного управления приведена на рис. 3. В роторную цепь включена схема импульсного регулирования сопротивления в цепи выпрямленного тока. Параметры схемы выбраны такими, что она обеспечивает работу двигателя в I и III квадрантах в зонах между реостатными и естественными характеристиками (на рис. 4 заштрихованы вертикальными линиями).

Рис. 3. Схема кранового электропривода с тиристорным регулятором напряжения статора и импульсным регулированием сопротивления ротора.

Для регулирования скорости в зонах между реостатными характеристиками и осью скоростей, заштрихованных горизонтальными линиями на рис. 4, а также для реверсирования двигателя используется тиристорный регулятор напряжения, состоящий из пар включенных встречно-параллельно тиристоров 1—2, 4—5, 6—7, 8—9, 11—12. Изменение напряжения, подводимого к статору, осуществляется путем регулирования угла открывания тиристорных пар 1—2, 6—7, 11—12 — для одного направления вращения и 4—5, 6—7, 8—9 — для другого направления вращения.

Рис. 4. Области регулирования при комбинированном управлении асинхронным двигателем.

Для получения жестких механических характеристик и ограничения моментов двигателя в схеме предусмотрены обратные связи по скорости и выпрямленному току ротора, осуществляемые тахогенератором ТГ и трансформатором постоянного тока (магнитным усилителем) ТПТ

Более просто можно получить заполнение всего I квадранта, включив конденсатор последовательно с сопротивлением R1 (рис. 3). В этом случае эквивалентное сопротивление в цепи выпрямленного тока ротора можно изменять в пределах от нуля до бесконечности и осуществлять таким образом регулирование тока в роторе от максимального значения до нуля.

Область регулирования скорости двигателя в такой схеме распространяется вплоть до оси ординат, однако величина емкости конденсатора при этом получается весьма значительной.

Для заполнения всего I квадранта при меньших значениях емкости сопротивление резистора R1 разбивают на отдельные ступени. В первую ступень, включаемую при небольших токах, последовательно вводят емкость. Выведение ступеней осуществляется импульсным методом с последующим закорачиванием каждой из них тиристорами или контакторами. Заполнение всего I квадранта можно получить также путем сочетания импульсного изменения сопротивления с импульсным режимом двигателя. Такая схема приведена на рис. 5.

В области между осью скоростей и реостатной характеристикой (рис. 4) двигатель работает в импульсном режиме. При этом на тиристор Т3 управляющие импульсы не поступают, и он остается все время закрытым. Схема, осуществляющая импульсный режим двигателя, состоит из рабочего тиристора Т1 вспомогательного тиристора Т2, коммутирующего конденсатора С и резисторов R1 и R2. При открытом тиристоре Т1 ток протекает через резистор R1. Конденсатор С заряжается до напряжения, равного падению напряжения на R1.

Когда подается управляющий импульс на тиристор Т2, напряжение конденсатора оказывается приложенным в обратном направлении к тиристору Т1 и закрывает его. Одновременно происходит перезаряд конденсатора. Наличие индуктивности двигателя приводит к тому, что процесс перезаряда конденсатора носит колебательный характер, вследствие чего тиристор Т2 закрывается самостоятельно без подачи управляющих сигналов, а цепь ротора оказывается разомкнутой. Затем подается управляющий импульс на тиристор Т1, и все процессы повторяются снова.

Рис. 5. Схема импульсного комбинированного управления асинхронным двигателем

Таким образом, при периодической подаче управляющих сигналов на тиристоры какую-то часть периода в роторе протекает ток, определяемый сопротивлением резистора R1. В другую часть периода цепь ротора оказывается разомкнутой, момент, развиваемый двигателем, равен нулю, а его рабочая точка находится на оси .скоростей. Изменяя относительную продолжительность включения тиристора Т1 в течение периода, можно получать среднее значение момента, развиваемого двигателем от нуля до максимального значения, соответствующего работе на реостатной характеристике при введении в цепь ротора R1

При использовании различных обратных связей можно получить характеристики желаемого вида в области между осью скоростей и реостатной характеристикой. Для перехода в область между реостатной и естественной характеристиками нужно, чтобы тиристор Т2 оставался все время закрытым, а тиристор Т1 — все время открытым. Путем закорачивания сопротивления R1 с помощью коммутатора с основным тиристором Т3 можно плавно изменять сопротивление в цепи ротора от значения R1 до 0, обеспечивая тем самым выход двигателя на естественную характеристику.

Импульсный режим двигателя с коммутацией в цепи ротора может быть осуществлен и в режиме динамического торможения. При использовании различных обратных связей можно получить в этом случае во II квадранте желаемые механические характеристики. С помощью логической схемы управления возможно осуществлять автоматический переход двигателя из одного режима к другому и получить заполнение всех квадрантов механических характеристик.

Электродвигатели АИР,4АМ,АМУ,МТFЭлектродвигатели АИР, 4АМ, 4АМУ, МТF,ВЗИ 0,25-500кВт в ассортименте.promelektroovc.kiev.uaАдрес и телефон

Ищете краны?«Армацентр». Фланцевые, муфтовые, под приварку и др. Доставка по Украине.armacentr.com.uaАдрес и телефон

Электроприводы одно- и трехфазныеЭлектроприводы ЭПУ1, ЭПУ1М, ЭПУ2, тиристорные — ЭТ, ЭТЗ(И). Цена-качество!promek-ural.ruАдрес и телефон

Просмотров: 6598
Электропривод

Статьи близкие по теме:

· Схема электропривода механизма подъема крана с панелью ТСДИ

· Тиристорные регуляторы напряжения

· Требования к механическим характеристикам электроприводов крановых механизм .

· Тиристорные преобразователи постоянного тока

· Системы управления электроприводами кранов

Дата добавления: 2015-08-29 ; просмотров: 35 | Нарушение авторских прав

Пособие для электромонтеров по обслуживанию и ремонту грузоподъемных машин литература

Название Пособие для электромонтеров по обслуживанию и ремонту грузоподъемных машин литература
страница 6/14
Тип Литература

rykovodstvo.ru > Руководство ремонт > Литература

Общие сведения о регулировании скоростей крановых механизмов

К рабочим механизмам крана предъявляются требования обеспечения определенного диапазона регулирования скорости. Например, механизм подъема груза кроме номинальной скорости подъема и спуска должен иметь малую скорость подъема и спуска (3. 5 м/мин) для точной установки груза; механизмы передвижения, поворота и изменения вылета наряду с номинальной скоростью — пониженную скорость для перемещения грузов на небольшие расстояния. Пуск и остановка механизмов должны быть достаточно плавными, чтобы не вызывать динамических ударов и раскачивания груза.

Рабочие механизмы приводятся в действие электродвигателями переменного и постоянного тока. Механические характеристики двигателей (зависимость частоты вращения п от момента М нагрузки на валу) подразделяются на три категории (рис. а); абсолютно жесткую 1; жесткую II, при которой скорость двигателя незначительно изменяется при допустимых изменениях момента на его валу; мягкую III, при которой скорость двигателя значительно изменяется при изменении момента на его валу.

Различают естественные IV (рис. б — г) и искусственные V; VI механические характеристики электродвигателей. Естественной механической характеристикой называется зависимость оборотов двигателя от момента на валу при номинальных условиях работы двигателя в отношении его параметров (номинальные напряжение, частота, сопротивление и т. п.). Изменение одного или нескольких параметров вызывает соответствующее изменение механической характеристики двигателя. Такая механическая характеристика называется искусственной. На рисунке показаны естественные и искусственные механические характеристики асинхронного двигателя при изменении частоты тока (см. рис. б), напряжения питающей сети (см. рис. в), сопротивления цепи ротора (см. рис. г).

Момент вращения двигателя может быть направлен по отношению к направлению движения механизма по-разному. В соответствии с этим различают двигательный и тормозной режимы работы двигателя. В двигательном режиме работы направление движения механизма совпадает с направлением действия момента двигателя; в тормозных — момент двигателя направлен против направления движения механизма, двигатель в этом случае оказывает тормозящее действие. Асинхронный двигатель может работать в трех тормозных режимах: генераторном, противовключения и динамического торможения.

Для перехода из двигательного режима в режим динамического торможения статор асинхронного двигателя отключают от сети переменного и подключают к сети постоянного тока. Проходя по обмотке статора, постоянный ток образует неподвижное магнитное поле. При этом в обмотке вращающегося ротора будет наводиться э.д.с., которая вызовет ток в роторе. Взаимодействие неподвижного поля статора с током ротора создаст тормозной момент, величина которого зависит от тока статора (тока возбуждения), сопротивления ротора и частоты вращения электродвигателя. На рис. д показаны механические характеристики R1, R2,R3 асинхронного двигателя, работающего в режиме динамического торможения при постоянном токе возбуждения и различных сопротивлениях в цепи ротора.

Скорости крановых механизмов регулируются одним из следующих методов: использованием нерегулируемого двигателя, работающего на естественной механической характеристике совместно со специальной механической или электрической частью (редукционной или электромагнитной муфтой, планетарным редуктором); использованием искусственных механических характеристик двигателя, работающего в двигательном и тормозном режимах; комбинированным использованием первого и второго методов.
Электрооборудование крана КБМ-401П.

Электрооборудование, в зависимости от исполнения крана по приводу, состоит из электродвигателей постоянного и переменного тока, блоков пускорегулирующих резисторов, электромагнитных тормозов, пусковой и защитной низковольтной аппаратуры, пультов управления, конечных выключателей, изделий для освещения, обогрева, вентиляции, аппаратуры для сигнализации, контроля и защиты перечисленных в перечнях элементов схем электрических. Номинальное напряжение питания крана-380 В.

Напряжение на зажимах электродвигателей и в цепях управления ими при всех режимах работы электрооборудования крана должно быть не ниже 85% номинального.

Для подключения крана к источнику питания используется четырехжильный гибкий кабель длиной 50 м, который подключается к кольцам токоприемника кабельного барабана.

Электроаппаратура управления приводами крана питается напряжением 380 В или 220 для экспортного исполнения. Электрооборудование собственных нужд крана (освещение, обогрев кабины, сигнализация, приборы) питается напряжением 220 В. Для ремонтного освещения предусмотрен понижающий трансформатор 220/12 В, к которому подсоединены розетки.

Электроаппаратура, обеспечивающая пуск, разгон, работу в установившемся режиме, регулирование скорости, торможение, реверс и остановку механизмов крана, защиту от перегрузок и токов короткого замыкания расположена в аппаратной кабине или в шкафах* и в кабине машиниста. (* Для исполнений крана 00-1 … 13-1, 28-1 … 32-1)

Все органы управления механизмами крана для его работы, приборы безопасности, сигнальные лампы находятся в кабине машиниста в шкафу управления и на панелях пульта.

Для управления механизмами крана при его монтаже и испытаниях кран комплектуется выносным пультом управления.

Обогрев кабины машиниста и аппаратной кабины обеспечивается электрическими нагревателями.

В аппаратной кабине установлен вентилятор, в кабине машиниста-кондиционер. Для освещения зоны работы крана на его стреле установлены прожекторы.

Заземление крана осуществляется через нулевую жилу питающего кабеля.

Заземление корпусов электрооборудования производится на металлоконструкцию крана специальными заземляющими проводниками.

Защита электрических цепей от коротких замыканий осуществляется автоматическими выключателями. Электродвигатели с фазным ротором защищены от перегрузок максимальными токовыми реле, короткозамкнутый двигатель стрелы защищен тепловым реле.

Электрической схемой крана предусмотрена «нулевая» защита, исключающая возможность самопроизвольного включения приводов и аппаратов при внезапном появлении напряжения после его исчезновения. Это обеспечивается блок-контактами линейного контактора и специальной схемой цепей нулевой защиты.
Цепь линейного контактора

1КА – реле максимального тока (грузовая лебедка).

2КА — реле максимального тока (механизм поворота).

3КА1  3КА4 — реле максимального тока (механизм передвижения крана).

4КК – реле (стреловая лебедка).

KV, 1KV1, 1KV2, 3KV1 – реле напряжения.

1SF, 3SF1, 3QF1 – автоматические выключатели.

SA1 – переключатель «кабина – монтаж».

SA2 – переключатель «проверка – работа».

SA3 – аварийный выключатель (кабина).

SB1 – кнопка с ключом (кабина).

SB2 – кнопка включения линейного контактора (кабина).

SB3 – кнопка «стоп» (кабина).

SB4 – кнопка включения линейного контактора (монтажный пульт).

SB5, SB6 – кнопки аварийной остановки (флюгеры крана).

5SB – кнопка блокировки 5SQ1 в крайнем положении «назад».

1SQ1 – срабатывает при достижении подвеской верхнего положения (запрещает работу грузовой лебедки вверх и тележки вперед).

1SQ2 – останавливает привод грузовой лебедки в крайнем нижнем положении подвески (запрещает работу тележки назад).

1SQ3 – остановка привода подъема башни при выдвижении в верхнем положении.

2SQ – ограничитель поворота: (26 – 27) – вправо; (25 – 26) – влево.

3SQ – ограничитель передвижения крана: (144 – 232) – вперед; (145 – 232) – назад.

4SQ1 – ограничитель подъема стрелы на угол 30 (балочная стрела) или на максимальную высоту (подъемная стрела).

4SQ2 – ограничитель подъема стрелы при опускании в горизонтальное положение.

5SQ1 – ограничитель передвижения грузовой тележки: (442 – 443) – вперед; (442 –446) – назад.

5SQ2 – ограничитель передвижения грузовой тележки (446 – 447).

Управление механизмами крана.

Схемой крана предусмотрена возможность управления механизмами, либо с выносного пульта (рис. 4.72), либо из кабины машиниста. Выбор места управления осуществляется переключателем SA1/(SA2)* (* — для исполнений крана 00-1 … 13-1, 28-1  32-1) установленным в аппаратной кабине на панели ввода. В позиции «К» переключатель разрешает управление из кабины, в позиции «М» — управление с выносного пульта. Управление одновременно из двух мест невозможно, так как, если любой переключатель в кабине и любой переключатель пульта будут оба выведены из нулевой позиции, произойдет отключение линейного контактора.

Таким образом, при управлении из кабины все переключатели пульта должны находиться в нулевых позициях, а при управлении с выносного пульта— все командоконтроллеры должны находиться в нулевых позициях.

Выносной пульт управления предназначен для управления механизмами при испытаниях и монтаже крана. Работа с выносного пульта при эксплуатации крана запрещена.
Электропривод стреловой лебедки с короткозамкнутым электродвигателем.

Электропривод механизма стреловой лебедки осуществляется от асинхронного короткозамкнутого электродвигателя 4М. Пуск двигателя осуществляется прямым включением в сеть реверсивным пускателем управляемым кнопками 4SB1 и 4SB2 из кабины или переключателем 4SA2 с выносного пульта.

Привод служит для установки стрелы в одно из рабочих положений (горизонтальное или наклонноподнятое над горизонтом на 30°), а также для ее монтажа и демонтажа.

Электропривод механизма поворота с импульсно-ключевым управлением

скоростью асинхронных электродвигателей с фазным ротором.

Механические характеристики электродвигателей и данные по блокам резисторов приведены в принципиальной электрической, где 1 и 2 характеристики при работе в импульсно-ключевом режиме, обеспечивающем одну из двух «наводочных» скоростей:

3 -характеристика, на которую выходят электродвигатели на третьей позиции командоконтроллера 2SA1, когда прекращается режим импульсно-ключевого управления;

4—искусственная характеристика, на которую выходят и работают электродвигатели с невыключаемыми сопротивлениями в цепях роторов, и

Т — тормозная характеристика, на которую переходят двигатели в режиме противовключения.

Привод работает следующим образом:

В исходном состоянии командоконтроллер 2SA1 – в нулевой позиции, схема управления приводом, а следовательно, электродвигатели 2М1 и 2М2 отключены.

На первой позиции командоконтроллера (например, вправо) включается контактор направления 2КМ1, статор двигателя подключается к сети, включается и становится на «самоподхват» реле «память» 2КМ11, включается также контактор 2КМ3 тормоза или контактор ускорения 2КМ4, привод растормаживается, но в ход не идет, так как тиристоры VS1  VS3 в роторных цепях двигателей закрыты, т. е. роторные цепи разомкнуты. При этом скольжение равно 1 и напряжение на выпрямительном блоке 2VZ1, получающем питание с колец ротора двигателя 2М1, достаточно для пробоя стабилитрона VД10.

При пробое VД10 открывается тиристор оптрона VS4, что приводит к открыванию тиристоров VS1  VS3 в цепях роторных резисторов 2R1 и 2R2 двигателей, при этом цепи роторов оказываются замкнутыми на полные сопротивления соответствующих резисторов.

В результате двигатели развивают момент и начинают разгоняться по характеристике «а»; скольжение и напряжение ротора станут уменьшаться, при некотором значении напряжения стабилитрон VД10, а следовательно и тиристор оптрона VS4 запираются — это приводит к закрыванию тиристоров VSI  VS3, т. е. практически к разрыву роторных цепей; двигатели теряют вращающий момент и замедляются.

В результате снова повышается скольжение и напряжение на кольцах ротора, что в некоторый момент приводит к пробою стабилитрона, открыванию тиристора оптрона и тиристоров VSI. VS 3 в цепях роторов. Таким образом, двигатели работают в импульсивно-ключе-вом режиме на характеристике 1 с малой частотой вращения в широком диапазоне изменения момента сопротивления.

На второй позиции включаются контакторы ускорения 2КМ5 и 2КМ8, их контакты шунтируют часть сопротивлений в цепях ротора — в результате двигатель, разгоняется по характеристике 3 и начинает работать в импульсно-ключевом режиме на характеристике 2. Это достигается за счет того, что при размыкании контакта 2КМ5 (46-50) в цепь резистора R10 вводятся резисторы R7 и R8, в результате этого потенциал точки 44 на катоде стабилитрона VД10 становится достаточным для его пробоя при меньшем, чем в первом случае, напряжении на кольцах ротора, т. е. при меньшем скольжении и большей частоте его вращения.

Работа в импульсно-ключевом режиме на характеристике 2 происходит также, как описано выше для первой позиции 2SA1.

На третьей позиции включается контактор ускорения 2КМ13, его контакты 55-56 шунтируют тиристор оптрона VS4, чем обеспечивается открытое состояние тиристоров VSI. VS3 в роторных цепях двигателей 2М1 и 2М2 — это приводит к прекращению работы, в импульсно-ключевом режиме и закорачиванию первой ступени сопротивлений резисторов — привод разгоняется и работает на характеристике 3. Ha четвертой позиции через замкнувшиеся контакты 2КМ13 (18-19) включаются через реле времени 2Ат1 контакторы 2КМ6 и 2КМ9, которые выводят из роторов двигателей вторые ступени сопротивлений 2R1 и 2R2 — привод ускоряется и переходит на промежуточную характеристику, обозначенную пунктиром.

Контакт 18—22 контактора ускорения 2КМ6 включает через реле времени 2Ат2 контакторы 2КМ7 и 2КМ10, которые выводят из роторов двигателей третьи ступени сопротивлений — привод ускоряется и переходит на искусственную характеристику 4, которая обеспечивается невыключаемыми ступенями сопротивлений резисторов в роторе.

При возврате рукоятки командоконтроллера в третью позицию отключаются контакторы 2КМ6, 2КМ7, 2КМ9, 2КМ10, в роторы вводятся две ступени сопротивлений, привод переходит на характеристику 3. При возврате в позицию 2 и затем в первую отключаются 2КМ13, 2КМ5 и 2КМ8 — привод переходит на работу в импульсно-ключевой режим с полностью введенными в ротор сопротивлениями, при этом поворот продолжается с некоторым замедлением, если нет попутного ветра.

При возврате командоконтроллера в нулевую позицию отключается 2КМ1, остаются включенными: контактор тормоза 2КМ3, контактор ускорения 2КМ4 и реле «память» 2КМ11 — происходит «выбег» — поворот башни по инерции.

Прекращение поворота осуществляется нажатием на педаль 2SB, при этом через ее контакт 8—60 и контакт 7-14 реле 2КМ11 включается контактор 2КМ2 — привод переходит в режим противовключения на характеристику „Т», а контакт (2) — 4 педаль отключает контактор ускорения 2КМ4, таким образом, реле 2KV оказывается подключенным параллельно диоду VД1 в схеме импульсно-фазового управления.

Добавить комментарий