Электропривод и электрооборудование механизма подъема мостового крана

 

R_2вт=R_2н∙S_н=2,28∙0,03=0,068 Ом

                

7.7Найдём  суммарное активное сопротивление  роторной цепи для каждой ступени:

 

R_{2å =R2вт+R2ВШ}

 

 

где  R_2вш - сопротивление реостата в цепи ротора.

 

                       R_2ВШ1  =0,096                         R_{2å1 =} 0,164

                       R_2ВШ2 =0,292                  R_{2å2 =0,36} 

                       R_2ВШ3 = 0,644               R_{2å2 =0,712}

 R_2ВШ4 =1,156                  R_{2å4 =1,224}

 R_2ВШ5 =2,6                       R_{2å5 =2,668}

                     R_2ВШ6 =3,9                       R_{2å6 =3,968}

 

7.8 Для построения  механических характеристик зада -димся значениями скольжения от 0 до 1 и подставим в выра -жение:

 

М = 2 ∙ М_мах. ∙ _,                 (7.8) 

 

где а = = = 0,88

7.9 Скольжение  на искусственных характеристиках при выбранных значениях s_е вычисляются по формуле:

s_и = s_е ∙                                (7.9) 

 

7.10 Угловые скорости  на искусственных характеристиках  вычисляются по формуле:

 

w_и = w₀ ∙ (1- s)                            (7.10) 

 

7.11 Результаты  расчётов М, w_е, s_и, w_и при различных значениях s приведены в таблице 7.1

 

7.12 Рассчитаем  механическую характеристику механиз -ма подъёма мостового крана.

 

Механические  характеристики производственных меха - низмов рассчитываются по формуле Бланка, Нм:

 

М_ст. = М₀ + (М_ст.н - М₀) ∙ ,         (7.12.1) 

 

где М_ст0 - момент сопротивления трения в движущихся частях, Нм;

       М_ст.н - момент сопротивления при номинальной скорости, Нм;

       _{- номинальная угловая скорость вращения ротора электродвигателя, рад/с;}

       _{- изменяемая  угловая скорость вращения ротора электродвигателя, рад/с;}

    х - показатель степени,  который характеризует статический момент при изменении скорости вращения. Для механизмов перемещения и подъёма кранов х = 0. Следователь- но:

М_ст. = М_ст.н. = ,                     (7.12.2)

где Р_ст = 65,98 кВт - статическая эквивалентная мощ - ность, пересчитанная на стандартную продолжительность включения, кВт;

       _{- номинальная угловая скорость вращения ротора электродвигателя, рад/с;}

М_ст. = М_ст.н. =

= 649,8 Нм.

7.13 Построение графика механической  характеристики механизма подъёма  мостового крана производим на  том же графике, где и механическая  характеристика выбранного электродвигателя (Рисунок 7.1).

7.14 По  графику видно, что механическая характеристика механизма подъёма имеет форму прямой линии, из этого следует, что статический момент М_ст не зависит от скорости вращения.

 

 

Таблица 7.1 - Сводная таблица по результатам  расчётов естественной и искусственных  механических характеристик электродвигателя.

Se	We	Мдв	Sи1	Wи1	Sи2	Wи2	Sи3	Wи3	Sи4	Wи4	Sи5	Wи5	Sи6	Wи6
0	104,6	0	0	104,6	0	104,6	0	104,6	0	104,6	0	104,6	0	104,6
0,01	103,5	215,9	0,024	102,0	0,052	99,06	0,104	93,6	0,18	85,7	0,392	63,5	0,58	43,56
0,02	102,5	420,3	0,048	99,55	0,105	93,52	0,209	82,7	0,36	66,9	0,784	22,5	1,16	-17,47
0,03	101,4	610,14	0,072	97,0	0,158	87,98	0,31	71,7	0,54	48,1	1,177	-18,52	1,75	-78,51
0,1	94,14	1448,4	0,24	79,37	0,52	49,22	1,047	-4,92	1,8	-83,68	3,923	-305,8	5,83	-505,7
0,17	86,8	1630	0,41	61,71	0,9	10,46	1,78	-81,5	3,06	-215,4	6,67	-593,082	9,92	-933,032
0,2	83,68	1611,4	0,48	54,14	1,05	-6,15	2,09	-114,4	3,6	-271,96	7,84	-716,202	11,67	-1116,14
0,3	73,22	1424,6	0,72	28,91	1,58	-61,52	3,14	-223,9	5,4	-460,24	11,7	-1126,6	17,5	-1726,52
0,4	62,76	1217,9	0,96	3,69	2,11	-116,9	4,18	-333,48	7,2	-648,52	15,7	-1537	23,3	-2336,89
0,5	52,3	1046,7	1,2	-21,53	2,64	-172,2	5,23	-443,01	9	-836,8	19,6	-1947,41	29,17	-2947,26
0,6	41,84	911,41	1,44	-46,76	3,17	-227,6	6,28	-552,5	10,8	-1025,08	23,5	-2357,81	35,011	-3557,63
0,7	31,38	804,27	1,68	-71,9	3,7	-283,03	7,32	-662,05	12,6	-1213,3	27,46	-2768,21	40,84	-4168
0,8	20,92	718,28	1,92	-97,21	4,23	-338,4	8,37	-771,5	14,4	-1401,6	31,38	-3178,61	46,68	-4778,37
0,9	10,46	648,14	2,17	-122,4	4,76	-393,7	9,42	-881,1	16,2	-1589,9	35,31	-3589,01	52,51	-5388,75
1	0	590	2,4	-147,6	5,3	-449,16	10,47	-990,6	18	-1778,2	39,23	-3999,41	58,35	-5999,12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Рисунок 7.1 – Естественные и искусственные механические характеристики электродвигателя и механизма подъема мостового крана.

 

 

 

 

 

 

8 Расчет переходного  процесса электропривода механизма  подъема мостового крана

 

Целью расчета является построение характеристик зависимости  момента и угловой скорости вращения электродвигателя от времени при пуске, а также определение времени переходного процесса.

Исходными данными  являются технические данные двигателя, пункта 5, его механические характеристики пункта 7, значения выбранных  ступеней сопротивлений пункта 6.

 

8.1 По реостатным  характеристикам (рисунок 7.1), вид -но, что электродвигатель можно запустить только по характеристикам 4, 5, 6, поэтому переходной процесс рассчитаем при введенных в цепь ротора сопротивлений r_д4, r_д5  и  r_д6.

 

8.2 На рисунке  7 находим установившиеся и начальные  значения скоростей на каждой пусковой характеристике.

 

     Характеристика     Установившиеся                    Начальные  

                             скорости  рад/с                 скорости рад/с  

           4                          _{= 68                                  =0}

           5                          _{=88                                  =54}

           6                            _{=97                                 =82}                   

 

8.3 Определяем электромеханическую постоянную времени для каждой ступени, сек.:

Т_м = J_прив ∙                             (8.3) 

 

где  J_прив = 1,37 кг/м² - момент инерции электропривода;

    

   w₀ = 104,6 рад/с - угловая скорость идеального холостого хода;

        w - начальная скорость;

                 М₁ = 1385,5 Нм момент пуска.

 

Т_м = J_прив ∙ 

= 1,37 ∙ = 0,126 сек;

Т_м = J_прив ∙

= 1,37 ∙ = 0,061 сек;

Т_м = J_прив ∙

= 1,37 ∙ = 0,028сек.

 

8.4 Для каждого интервала скорости  рассчитаем соот - ветствующий интервал  времени, сек.:

 

t = Т_м ∙ ln ∙                        (8.4) 

 

где М₂ = 779,4 Н м - момент переключения;

       М_ст = 649,5 Н м- момент статической нагрузки.

 

 

t₁ = 0,126 ∙ In ∙

= 0,217 сек;

 

t₂ = 0,061 ∙ In ∙

= 0,105 сек;

 

t₃ = 0,028 ∙ In ∙

= 0,048 сек.

 

8.5 Определим время  переходного процесса:

 

t = t₁ + t₂ + t₃ = 0,217 + 0,105 + 0,048 = 0,37 сек.    (8.5) 

 

8.6 Зависимость  w=¦(t) для каждой ступени можно рассчи- тать по уравнению изменения угловой скорости во времени:

 

w = w_уст. ∙ (1 - е^-t/Tм)+w_нач∙e^-t/Tм,                       (8.6) 

 

где w_уст. - установившаяся угловая скорость, рад/с.

 

8.7 Зависимость  М=¦(t) для каждой ступени можно рассчи- тать по уравнению изменения момента во времени:

 

М = М_уст. ∙ (1 - е^-t/Tм) + М₁ ∙ е^-t/Tм              (8.7) 

 

Результаты  расчета занесем в таблицу 8.1 (для rд4), таблицу 8.2 (для rд5) и таблицу 8.3 (для rд6).

 

Таблица 8.1 - Расчетные данные необходимые  для пос - троения графиков зависимостей w=¦(t) и М=¦(t).

 

Вели -	Характеристики при введённых
чины	добавочных сопротивлениях
	rд4
t, сек.	0	0,07	0,14	0,217
w, рад/с	0	29	45	56
М, Нм	1385,5	1073	893	782

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 8.2 - Расчетные данные необходимые  для пос - троения графиков зависимостей w=¦(t) и М=¦(t).

 

Вели -	Характеристики при введённых
чины	добавочных сопротивлениях
	rд5
t, сек.	0	0,035	0,07	0,105
tнач, сек.	0,217	0,252	0,287	0,322
w, рад/с	55	69	77	82
М, Нм	1385,5	1065	885	782

 

 

Таблица 8.3 - Расчетные данные необходимые  для пос - троения графиков зависимостей w=¦(t) и М=¦(t).

 

Вели -	Характеристики при введённых
чины	добавочных сопротивлениях
	rд6
t, сек.	0	0,016	0,032	0,048
tнач, сек.	0,322	0,338	0,354	0,37
w, рад/с	82	88	92	94
М, Нм	1385,5	1067	886	782

 

8.8 По  данным таблицы 8.1 строим графики  переходного процесса w=¦(t) и М=¦(t), изображенных на рисунке 8.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М,Нм    w, рад/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                    t, сек

Рисунок 8.1 – График переходного процесса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 Выбор  аппаратуры управления и защиты  электропривода механизма подъема мостового крана

 

Целью расчета является выбор магнитного контрол - лера, контакторов, магнитных  пускателей, реле защиты от токов перегрузки, конечных выключателей электропривода, и защитной панели.

Исходными данными являются технические данные электродвигателя пункта 5, режим работы крана.

 

9.1 Выбор  магнитного контроллера.

Магнитные контроллеры представляют собой  сложные комплектные коммутационные устройства для управления крановыми  электроприводами. В магнитных контроллерах коммутация главных цепей осуществляется с помощью контакторов с электромагнитным приводом.

Выбор магнитных контроллеров для крановых механизмов определяется режимом работы механизма и зависит от параметров износостойкости контакторов. Магнитные  контроллеры должны быть рассчитаны на коммутацию наибольших допустимых значений тока включения, а номинальный ток их I_н должен быть равен или больше расчетного тока двигателя при заданных условиях эксплуатации и заданных режимах работы механизма: