125256 (Проект электрооборудования мостового крана на 15 тонн), страница 3

где М_с.макс. – максимальный статический момент на тормозном валу

М_с.макс = М_сг Нм;

К_т - коэффициент запаса.

По правилам Госгортехнадзора коэффициент имеет следующие значения:

- для легкого режима работы = 1,5;

- для среднего режима работы = 1,75;

- для тяжелого режима работы = 2;

- для весьма тяжелого режима работы =2,5;

При этом механизмы подъёма кранов, транспортирующих жидкий металл, ядовитые и взрывчатые вещества, должны иметь два тормоза. Коэффициент запаса каждого из них должен быть не менее 1,25.

М_т = 1,75∙297,8 =521,15 Нм (2.34)

По рассчитанному значению М_т выбираем тормоз с номинальным тормозным моментом равным или несколько больше, чем М_т, т.е. М_нт ≥ М_т.

Время торможения при подъёме груза:

(2.35

(2.35)

Время торможения при спуске груза:

(2.36)

(2.36)

Время торможения при подъёме грузозахватного устройства:

(2.37)

(2.37)

Время торможения при спуске грузозахватного устройства:

(2.38)

(2.38)

где ω_нач – скорость, с которой начинается режим торможения;

ω_кон – скорость, при которой заканчивается режим торможения.

Пути, пройденные грузом или грузозахватным устройством во время пусков и торможений:

- при подъёме груза:

(2.39)

(2.39)

(2.40)

(2.40)

где V_п - скорость подъёма груза, м/с;

t_р.пг - время разгона при подъёме груза, с;

t_.т.пг - время торможения при подъёме груза, с;

- при спуске груза:

(2.41)

(2.41)

(2.42)

(2.42)

- при подъёме грузозахватного устройства:

(2.43)

(2.43)

(2.44)

(2.44)

- при спуске грузозахватного устройства:

(2.45)

(2.45)

(2.46)

(2.46)

Пути, пройденные грузом или грузозахватным устройством с установившейся скоростью:

- при подъёме груза

S_у.пг = H – S_р.пг. – S_т.пг. , (2.47)

S_у.пг =10 - 0,081 - 0,019 = 9,9 м (2.47)

- при спуске груза

S_у.сг = H – S_р.сг. – S_т.сг. , (2.48)

S_у.сг =10 - 0,054 - 0,072 = 9,87 4м (2.48)

- при подъёме грузозахватного устройства

S_у.по = H – S_р.по. – S_т.по. , (2.49)

S_у.по =10 - 0,0234 - 0,030 = 9,946 м (2.49)

- при спуске грузозахватного устройства

S_у.со = H – S_р.со. – S_т.со. , (2.50)

S_у.со =10 – 0,0324 -0,029 = 9,938 м (2.50)

Время работы с установившейся скоростью и время паузы:

- при подъёме груза

(2.51)

(2.51)

- при спуске груза

(2.52)

(2.52)

- при подъёме грузозахватного устройства

(2.53)

(2.53)

- при спуске грузозахватного устройства

(2.54)

(2.54)

Время паузы:

(2.55)

где t_п – время цикла, с;

- суммарное время работы, с;

= t_р.пг+ t_у.пг+ t_т.пг+ t_р.сг+ t_у.сг+ t_т.сг+ t_р.по+ t_у.по+ t_т.по+ t_р.со+ t_у.со+ t_т.со (2.56)

= 0,9+ 55+ 0,22+ 0,61+ 54,8+ 0,81+ 0,26+ 55,25+ 0,34+ 0,36+ 55,21+ 0,33=224,09 с (2.56)

(2.55)

Строим скоростную и нагрузочную диаграмму электропривода (рисунок 1)

Проверяем предварительно выбранного двигателя по условию нагрева и перегрузочной способности.

Фактическая продолжительность включения

(2.57)

Расчётный эквивалентный момент:

(2.58)

(2.58)

Эквивалентный момент, соответствующий продолжительности включения выбранного электродвигателя.

(2.59)

Если эквивалентный момент равен или несколько меньше номинального, то выбранный электродвигатель проходит по нагреву, т.е.

М_э ≤ М_н (2.60)

280,1 ≤ 414,4 (2.60)

Как видно из уравнения выбранный электродвигатель проходит по нагреву.

Проверку на перегрузочную способность производим по условию:

1,3∙М_{макс.нагр} ≤ (0,8÷0,85)∙М_{макс.дв} (2.61)

где М_{макс.нагр} – максимальный момент из нагрузочной диаграммы;

М_{макс.дв} – максимальный момент электродвигателя;

В данном случае:

1,3∙666,4 ≤ 0,825∙1370 (2.61)

866,32 ≤ 1130,25 (2.61)

Как видно из условия выбранный электродвигатель проходит по перегрузочной способности.

2.3 Разработка принципиальной схемы электропривода и описание

её работы

Схема с магнитным контроллером и динамическим торможением, контроллер типа ТСД.

При подъёме груза регулирование скорости электродвигателя производится изменением сопротивления резисторов в цепи обмотки ротора с помощью контакторов ускорения К6 – К9. При спуске груза регулирование производится с помощью тех же резисторов но в режиме динамического торможения. При подъёме и спуске предусматривается автоматический разгон под контролем реле времени (ускорения) КТ2, КТ3 и КТ4. Контроль разгона при подъёме осуществляется реле КТ2 и КТ3, начиная с 3 положения. Реле КТ4 при этом не работает так как в цепь его катушки включены замыкающие контакты К2.

Режим динамического торможения осуществляется на всех положениях спуска, кроме последнего, на котором электродвигатель питается от сети с невыключеными ступенями резисторов роторной цепи. На первом положении спуска все ступени резисторов, кроме невыключаемого, выведены из цепи ротора включенными контакторами ускорения К7, К8, К9.

На положениях спуска 2 и 3 для увеличения скорости в цепь ротора вводятся ступени резисторов (отключаются контакторы К8 и К9 – на втором положении и К7 – на третьем положении). При переходе с третьего на четвёртое положение спуска включается контактор К6 и под контролем реле ускорения КТ2 – КТ4 – контакторы К7 – К9.

Реверс в схеме выполняется контакторами К1 и К2,динамическое торможение – контактором К3, электрически сблокированым с контакторами К1, К2, К5 и механически с К5. Подпитка электродвигателя в режиме динамического торможения при положениях спуска груза осуществляется от сети через контактор К3 (включенного параллельно К5), две фазы электродвигателя, контакт контактора К3 (цепи включения выпрямителя UZ), катушка реле контроля KV1, диод VD12, резистор R1.

В схеме предусмотрено и торможение с помощью механического тормоза с тормозным электромагнитом YB.

Для повышения надёжности в цепи катушки YB предусмотрен двойной разрыв, осуществляемый контактами контактора К4 и реле KV2. На панели управления предусмотрена защита: нулевая (минимального напряжения) – реле KV2, максимального тока – реле KA, конечная – выключатели SQ1 и SQ2, от пробоя вентилей – реле KV3.

2.4 Расчет и выбор отдельных элементов схемы

Включение резисторов в цепи электродвигателей производится с целью регулирования их скорости, а также для ограничения тока и момента при пуске, реверсе и торможении.

Расчёт пусковых сопротивлений для асинхронного двигателя типа

МТН512-8, Р_н= 31кВт , U_н = 380В, n_н = 715 об/мин,

Е_р.н= 304В, I_р.н= 63 А, λ = 3,3

Расчет пусковых сопротивлений производится графическим, аналитическим и графоаналитическим методами расчета.

При условии, если М1 < 0,75Мкр, то механическую характеристику принимают прямолинейной и расчет ведется как для двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

Если М1 > Мкр, то характеристики не могут быть приняты прямолинейными и расчет ведется уточненным графоаналитическим методом.

Критический момент двигателя

М_кр = λ∙ М_н (2.62)

М_кр = 3,3∙ 414,4 = 1367,52 Нм (2.62)

Сравниваемый момент М₁

М1 = 2∙М_н (2.63)

М1 = 2∙414,4 = 828,8 Нм (2.63)

Проверяем

М1 = 828,8 Нм < М_кр = 1367,52 Нм,

Исходя из неравенства, приведенного выше, принимаем механическую характеристику линейной, и расчет ведем аналитическим методом.

Номинальная скорость вращения рассчитана в пункте 2.1 расчетной части проекта и составила ω_н = 74,8 рад/с.

Скорость вращения поля

(2.64)

где f – частота сети, f = 50 Гц;

р – число пар полюсов, р = 3;

(2.64)

Номинальное скольжение

(2.65)

(2.65)

Задаемся значениями моментов

Мmax(М1) = (1,8÷2,8)∙М_н (2.66)

Мmax(М1) = 2*414,4 = 828,8 Нм (2.66)

Мmin(М2) = (1,1÷1,3)∙М_н (2.67)

Мmin(М2) = 1,2*414,4 = 497,28 Нм (2.67)

Определяем кратность моментов

(2.68)

(2.68)

Определяем сопротивление ступеней

, (2.69)

где Е_2н – напряжение между кольцами ротора, В

I₁ =2∙ I_рн = 2∙63 = 126 А (2.70)

(2.69)

(2.71)

(2.71)

(2.72)

(2.72)

(2.73)

(2.73)

Определяем сопротивление секций

R_ВШ1 = R1 – R2 , (2.74)

R_ВШ1 = 15,5 – 9,33 = 6,17 Ом (2.74)

R_ВШ2 = R2 – R3 , (2.75)

R_ВШ2 = 9,33 – 5,62 = 3,71Ом (2.75)

R_ВШ3 = R3 – R_2ВТ , (2.76)

R_ВШ3 = 5,62 – 3,38 = 2,24Ом (2.76)

Производим проверку

R_ВШ1 + R_ВШ2 + R_ВШ3 + R_2ВТ = R₁ (2.77)

6,17+3,71+2,24+3,38=15,5 Ом (2.77)

Вывод: равенство удовлетворяет условию, следовательно, сопротивления рассчитаны верно.

2.5 Расчет и выбор питающих кабелей

Исходные данные для расчета приведены в таблице 2.2

Таблица 2.2 – Исходные данные для расчета питающего кабеля в

условиях кузнечнопрессового цеха завода «Азовмаш»

Выбор сечения производим по условию нагрева длительным расчётным током по формуле:

I_дл.доп ≥ I_н , (2.78)

где I_дл.доп – длительно-допустимый ток выбраного кабеля, А;

I_н – номинальный ток электродвигателя из таблицы 2.1, А;