Розрахунок автоматизованих електроприводів мостових кранів загального призначення

 

Вибір реле часу.

Вибір реле часу необхідно  проводити таким чином, щоб розрахована  величина часу знаходилась у діапазоні  значень, що пропонуються каталожними  реле часу. Порівнюючи розраховані значення часу пуску з тими, що містяться у [3] таблиці 9.3.4, вибираємо реле часу :

 

Таблиця 7. Технічні характеристики реле часу.

Позначення  на схемі	Тип	Особливості конструкції	Напруга	Діапазон витримок часу
КТ1, КТ2 КТ11, КТ12	РЕО 401	Змінного струму	380 В	0,1– 20 с.

 

 

 

Вибір кнопок і кінцевих вимикачів.

Кнопки керування призначені для комутації електричних ланцюгів, для подачі керуючих команд. В нашому випадку вони вбудовані в захисну панель для подачі команд на початок і припинення роботи. Кінцеві вимикачі служать для зупинки робочого органу при досягненні ним критичного (граничного) положення.

Таблиця 8.  Технічні характеристики кнопок.

Позначення  на схемі	Тип	Виконання за кількістю і видом контакторів	Основна деталь керуючого елемента
SB1	ПКЕ112	1 – 5	Штовхач циліндричний
SB2	ПКЕ112	1 – 9	Штовхач грибовидний

 

Таблиця 9.  Технічні характеристики кінцевих вимикачів.

Позначення  на схемі	Тип	Тривалий струм, А	Робочий хід, мм
SQ1–SQ6	ВПК-111-ОАУ3	10

 

Вибір теплових реле струму

Теплові реле струму будемо вибирати за номінальним струмом  двигуна.

Для механізму піднімання двигун МТН 512-6 - І_сн= І_1н = 167 А.

Для механізму пересування  візка двигун МТF 611-10 - І_сн= І_1н = 128 А.

Таблиця 10.  Технічні характеристики теплових реле струму.

Позначення  на схемі	Тип	Номінальний  струм, А	Примітка
КА1	РЭО-401	250	Для МТН 512-6
КА2	РЭО-401	160	Для МТF 611-10

Максимальнострумовий  захист панелі захисту забезпечується запобіжниками FU1, FU2, струм уставки  яких дорівнює сумі струмів усіх котушок реле. Таким чином:

,

   Для захисту панелі приймаються різьбові запобіжники ПРС – 6 (І_н = 4 А) із можливими плавкими вставками на 1, 2, 4 і 6 А.

       Максимальнострумовий  захист  ланцюгів керування обох  контролерів забезпечується запобіжниками FU3-FU6 відповідно, струм уставки яких дорівнює сумі струмів усіх котушок реле.

Для механізму піднімання:

 

Для механізму пересування:  

Для захисту  приймаються  різьбові запобіжники:

FU1, FU2 – ПРС - 6 (І_н = 1А);

FU3, FU4 – ПРС - 6 (І_н = 4А);

FU5, FU6 – ПРС - 6 (І_н = 4А).

3.3  Опис роботи панелі захисту.

У відповідності з  вимогами Держтехнагляду кран повинен  обладнуватися захисною панеллю. Захисна панель є комплектним пристроєм в якому розташований загальний рубильник живлення крану, комплект максимальних реле, лінійний контактор для забезпечення нульового захисту, запобіжники ланцюгів керування тощо. В якості захисної панелі використаємо елементи захисту схем магнітних контролерів, об’єднавши їх у єдиний ланцюг :   кнопку стоп SB1, кнопку пуску SB2 з подвійним контактом, , вимикач блокування дверцят та люків SQ1 і лінійний контактор КМ1.

Для блокування дверцят  та люків використовується кінцевий вимикач ВК200, якій використовується при змінній напрузі до 500В і має важільний привід із самоповерненням.

Крім функцій збереження апаратури захисна панель повинна  слідкувати за коректною роботою крану :

А) Напруга на двигуни  повинна подаватися лише при нульовому положенні обох командоконтролерів. (див схему АЕП 401.018.000 Е3)

Б) Спрацювання кінцевих вимикачів SQ1, SQ2 і SQ3 повинно активізувати захист і відповідно зупинити роботу двигунів, запобігаючи подальшому пересуванню механізмів крана.

В)  Пуск двигунів з  крайніх положень (при спрацюванні  кінцевих вимикачів SQ1, SQ2 чи SQ3) можливий лише у зворотному напрямку (якщо спрацював верхній кінцевий вимикач, то рух можливий лише вниз і навпаки).

 

Таким чином, підсумовуючи наведені розрахунки і міркування, бачимо, що схема електроприводу мостового крана містить двигуни механізмів піднімання та пересування, системи керування ними, електромеханічні гальма та апаратуру захисту, яка переважно розміщена на захисній панелі.

 

4. Розрахунок  природної і штучних

механічних  характеристик.

 

Розрахунок виконується  на ЕОМ з використанням типових    програм [8,9].

Рівняння  механічної характеристики, що зв’язує  момент, який розвивається асинхронним  двигуном, з ковзанням, має вид:

    (59)

де а = R₁/R'₂ – відношення, що враховує активний опір статора і

                           приведений активний опір ротора R'₂ = k_e×R₂  ;

М_к – критичний момент двигуна;

S_к – критичне ковзання;

S – дійсне ковзання;

k_e – коефіцієнт трансформації.

Критичне ковзання для природної характеристики:

    (60)

для штучних характеристик:

              (61)

де  – приведений додатковий опір в колі ротора       

                            асинхронного двигуна;

x₁ – індуктивний опір статора;

 – приведений індуктивний  опір ротора двигуна.

Діленням  співвідношення (60) на (61) знаходимо:

.      (62)

тобто критичне ковзання штучної характеристики в стільки разів більше природного, в скільки повний активний опір лінії ротора, включаючи зовнішнє R_2п, більше внутрішнього.

 

Далі  за допомогою програми будуємо механічні  характеристики - АЕП 401.015.003 ГЧ.

 

 

 

 

5. Розрахунок і побудова електромеханічних перехідних процесів при пуску електроприводів механізмів крану

 

Точний час  пуску електроприводу визначається за результатами розрахунку електромеханічних  перехідних процесів на кожному ступені  розгону привідного двигуна.

Залежності M = f(t) і S = f(t) розраховуються за допомогою програми Kran [9],  для механізмів піднімання і пересування крану. Алгоритми програми складені за умови, що механічні характеристики асинхронного двигуна лінійні.

При постійному статичному моменті на валу двигуна (М_с = const) будемо мати :

    (63)

     (64)

де   s_i  – поточне ковзання на і-й характеристиці при моменті М_і ;

s_с.і    – ковзання на і-й характеристиці при статичному моменті М_с;

   s_поч.і – початкове ковзання на і-ц характеристиці пускової діаграми

                   при М_поч.і ;

T_ем.і  – електромеханічна постійна часу на і-й характеристиці, с;

М_поч – пусковий момент для всіх характеристик, Н×м;

t_і  - поточний час розгону привода на і-й характеристиці          

          пускової діаграми, с.

Електромеханічна  постійна часу на і-й характеристиці діаграми :

    (65)

де J_пр.і – приведений до вала двигуна момент інерції, кг×м² ;

w₀ – синхронна кутова швидкість приводного двигуна, рад/с;

s_н.і – номінальне ковзання на і-й характеристиці пускової

        діаграми, зумовлене номінальним  моментом.

Час розгону привода на і-й характеристиці :

   (66)

де М_дин.1, М_дин.2 – величини динамічних моментів при пусковому та

                                моменті перемикання відповідно, Н×м;

n_поч.і, n_кін.і     – початкова і кінцева швидкості на і-й ділянці

                                пускової діаграми, об/хв.

М_дин.1 = М₁ – М_с ;    М_дин.2 = М₂ – М_с

де  М_с – середній статичний момент.

 

 

Повний  час пуску :

      (67)

де m – кількість пускових ступенів (m=6) .

По  результатах розрахунку (пункти 1,2) на ЕОМ побудовані електромеханічні перехідні процеси  S = f(t)   і   M = f(t). Перехідні процеси по ковзанню (швидкості) і моменту при пуску електропривода одного з механізмів крану будуються на одному графіку. Графіки представленні у графічній частині роботи – АЕП 401.015.004 ГЧ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Література

 

1. Валентинов В.Г. Довідкові дані та завдання до виконання курсового проекту з дисципліни «Електропривод і автоматизація загальнопромислових механізмів».  Полтава, 2001.

 

2. Валентинов В.Г. Методичні вказівки до курсового проекту з дисципліни «Електропривод і автоматизація загальнопромислових механізмів».  Полтава, 2001.

 

3. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов. –М.: Энергия, 1980. –360 с.

 

4. Соколов М.М. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов. –М.: Энергия, 1976. – 486 с.

 

5. Крановое электрооборудование.  Под ред. А.А. Рабиновича. – М.: Энергия, 1979. – 240 с.

 

6. Вишневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. – М.: Энергия, 1977, 432 с.

 

7. Иванченко Ф.К. и др. Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин. –К.: Вища школа. Головное изд-во, 1978. –576с.

 

8. Типові програми для розрахунку електрообладнання механізмів переміщення мостового крану.

 

9. Типові програми для розрахунку електрообладнання механізму підйому мостового крану.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Графічна частина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зміст

Вступ                                                                                                                   5 ст.

1. Розрахунок механізму  піднімання                                                               6  ст.                                   

1.2. Розрахунок і вибір канату                                                                           6ст.

1.3. Вибір барабана                                                                                              7ст.

1.4. Орієнтовний    розрахунок   передаточного   числа

       редуктора   механізму   піднімання                                                            7ст.

1.5. Розрахунок потужності  та попередній вибір

       електродвигуна  механізму піднімання                                                        8ст.

1.6. Вибір гальма механізму  піднімання                                                          11ст.

1.7. Перевірка на нагрівання  електродвигуна механізму                               11 ст.

2.  Розрахунок механізму  пересування візка                                                    16 ст.

2.1. Орієнтовний    розрахунок   передаточного   числа 

       редуктора   механізму   пересування візка                                                16ст.

2.3. Вибір гальма механізму  пересування                                                         19ст.