Дипломная работа: Проект электрооборудования мостового крана на 15 тонн

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 tп – время цикла, с;

- суммарное время работы, с;

= tр.пг+ tу.пг+ tт.пг+ tр.сг+ tу.сг+ tт.сг+ tр.по+ tу.по+ tт.по+ tр.со+ tу.со+ tт.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.

Мэ ≤ Мн (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∙Ммакс.нагр ≤ (0,8÷0,85)∙Ммакс.дв (2.61)

где Ммакс.нагр – максимальный момент из нагрузочной диаграммы;

Ммакс.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, Рн= 31кВт , Uн = 380В, nн = 715 об/мин,

Ер.н= 304В, Iр.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

Мкр = λ∙ Мн (2.62)

Мкр = 3,3∙ 414,4 = 1367,52 Нм (2.62)

Сравниваемый момент М1

М1 = 2∙Мн (2.63)

М1 = 2∙414,4 = 828,8 Нм (2.63)

Проверяем

М1 = 828,8 Нм < Мкр = 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 ωн = 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)∙Мн (2.66)

Мmax(М1) = 2*414,4 = 828,8 Нм (2.66)

Мmin(М2) = (1,1÷1,3)∙Мн (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 Е2н – напряжение между кольцами ротора, В

 I1 =2∙ Iрн = 2∙63 = 126 А (2.70)

  (2.69)

  (2.71)

 (2.71)

 (2.72)

 (2.72)

 (2.73)

 (2.73)

Определяем сопротивление секций

RВШ1 = R1 – R2 , (2.74)

RВШ1 = 15,5 – 9,33 = 6,17 Ом (2.74)

RВШ2 = R2 – R3 , (2.75)

RВШ2 = 9,33 – 5,62 = 3,71Ом (2.75)

RВШ3 = R3 – R2ВТ , (2.76)

RВШ3 = 5,62 – 3,38 = 2,24Ом (2.76)

Производим проверку

RВШ1 + RВШ2 + RВШ3 + R2ВТ = 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:

Iдл.доп ≥ Iн , (2.78)

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

 Iн – номинальный ток электродвигателя из таблицы 2.1, А;

Выбираем кабель марки КГ(3*25) [ПУЭ] - кабель силовой гибкий с медными многопроволочными жилами, с резиновой изоляцией, в резиновой оболочке. Предназначены для присоединения различных передвижных механизмов, а также стационарных установок, требующих периодического включения и выключения (электрокранов козловых, мостовых, тельферов и др. подъемно-транспортного оборудования). Разделительный слой - синтетическая пленка, допускается наложение изоляции без пленки при отсутствии залипания резины.

Макс. допустимая температура нагрева жил при эксплуатации: +75°С;

Температурный диапазон эксплуатации: от -40°С до +50°С;

Радиус изгиба кабелей: не менее 8-ми наружных диаметров кабеля;

Iдл.доп = 85A ≥ Iн = 79А (2.78)

Проверяем выбранный кабель по потере напряжения:

 (2.79)

где Iн – номинальный ток двигателя, А;

l – Длина питающего кабеля, м;

γ – удельное сопротивление материала, для меди 57 м/Ом*мм2;

S – площадь сечения выбранного кабеля, мм2;

Uн – номинальное напряжение питания двигателя, В.

Потери не должны превышать 5%

  (2.79)

Условия выполняются, следовательно, выбираем питающий кабель марки КГ(3*25).

2.6 Расчет искусственного освещения

Расчёт освещения производим по методу светового потока (коэффициента использования).

Параметры участка работы мостового крана г/п 15т следующие:

Длина – 50 м; ширина – 30 м; высота – 15 м.

Участок кузнечнопрессового цеха относится к VI разряду согласно СНиП [3,таблица 6-4]. По таблице 4-1 [2] выбираем освещённость Е = 100 лк.

Выбираем лампы освещения типа ДРИ400, цоколь Е40, мощностью 400 Вт, световой поток Ф = 32000 лм.

Светильники металогалогенных ламп легко монтируются. Световой поток равномерно рассеивается. Металогалогенные лампы по сравнению с обычными ДРЛ лампами обладают высокой энергетической эффективностью и надёжностью в течение длительного срока службы.

Для кузнечнопрессового цеха коэффициенты отражения стен, пола и потолка равны нулю; т.е. рс = 0%; рp = 0%; рп = 30%.

Определяем коэффициент использования светового потока для светильника типа ГСП400 BELLA-AL , η = 55% или η = 0,55.

Определяем индекс помещения:

 (2.80)

где А – длина участка цеха, м;

В – ширина участка цеха, м;

H - высота участка цеха, м;

  (2.80)

Определяем число светильников:

 (2.81)

где Е – освещённость помещения, лк;

S – площадь помещения, м2;

К3 – постоянный коэффициент равный 1,5;

Z – постоянный коэффициент равный 1,15;

Ф – световой поток лампы, лк;

η – коэффициент использования светового потока.

 (2.82)

 (2.82)

  (2.81)

Светильники размещаем по строительным фермам, рассстояние между которыми стандартные LА = 3, 6, 8, 10, 12, 15 м. В нашем участке кузнечнопрессового цеха LА = 10 м.

Определяем количество рядов:

  (2.83)

где А – длина участка цеха, м;

 LА – расстояние между светильниками по строительным фермам, м.

 (2.83)

Число светильников в ряду:

 (2.84)

где N – число светильников;

 (2.83)

Санитарными нормами устанавливаются расстояния между светильниками и стеной lB.Если рабочие места расположены у стен, то lB =(0,2÷0,3)*LB. Если у стен имеются проходы, следовательно, lB =(0,4÷0,5)*LB.

В нашем случае у стен имеются проходы, следовательно, принимаем значение 0,5. Расстояние между светильниками в ряду можно найти по уравнению:

2∙0,5∙LB∙(n2 – 1)∙LB = B (2.85)

где LB – расстояние между светильниками в ряду, м;

В – ширина участка цеха, м;

2∙0,5∙ LB∙(4 – 1)∙ LB = 30 (2.85)

 (2.85)

Определяем расстояние от стены до светильника:

lB = 0,5∙LB , (2.86)

lB = 0,5∙7,5 = 3,75 м (2.86)

Определяем высоту подвеса светильника:

hc = H – (hp+h) (2.87)

где h – расчётная высота, м;

hp – высота рабочей поверхности над полом, hp = 3,5 м;

H – высота помещения участка цеха, м;

  (2.88)

где λ – коэффициент, характеризующий оптимальное расстояние между светильниками λ = 1.

 (2.88)

hc = 15 – (3,5+10) = 1,5 м (2.87)

Определяем высоту светильника над полом:

hп = H – hс , (2.89)

hп = 15 – 1,5 = 13,5 м (2.89)

Чертим схему расположения светильников.

5. Мероприятия по технике безопасности и противопожарной

технике

5.1 Техника безопасности при обслуживании и ремонте

электрооборудования

Повышенная опасность работ при транспортировке поднятых грузов требует при проектировании и эксплуатации соблюдение обязательных правил по устройству и эксплуатации подъемно-транспортных машин. На механизмах подъема и передвижения правилами по устройству и эксплуатации предусмотрена установка ограничителей хода, которые воздействуют на электрическую схему управления. Конечные выключатели механизма подъема ограничивают ход грузозахватывающего приспособления вверх, а выключатели механизмов передвижения моста и тележки ограничивают ход механизмов в обе стороны. Предусматривается также установка конечных выключателей, предотвращающих наезд механизмов в случае работы двух и более кранов на одном мосту. Исключение составляют установки со скоростью движения до 30 м/мин. Крановые механизмы должны быть снабжены тормозами закрытого типа. Действующими при снятии напряжения.

На крановых установках допускается применять рабочее напряжение до500 В, поэтому крановые механизмы снабжают электрооборудованием на напряжения 220, 380, 500 В переменного тока и 220, 440 В постоянного тока. В схеме управления предусматривают максимальную защиту, отключающую двигатель при перегрузке и коротком замыкании. Нулевая защита исключает самозапуск двигателей при подаче напряжения после перерыва в электроснабжении. Для безопасного обслуживания электрооборудования, находящегося на ферме моста, устанавливают, блокировочные контакты на люке и двери кабины. При открывании люка или двери напряжение с электрооборудования снимается.

При работе крана происходит постоянное чередование направления движения крана, тележки и крюка. Так, работой механизма подъема состоит из процессов подъема и опускания груза и процессов передвижения пустого крюка. Для увеличения производительности крана используют совмещение операций: Время пауз, в течение которого двигатель не включен и механизм не работает, используется для навешивания груза на крюк и освобождение крюка, для подготовки к следующему процессу работы механизма. Каждый процесс движения может быть разделен на периоды неустановившегося движения (разгон, замедление) и период движения с установившейся скоростью.

Страницы: 1, 2, 3, 4