Расчет электрического привода механизма подъема башенного крана
Работа из раздела: «
Технология»
| |
|Украинская государственная строительная корпорация |
|'Укрстрой' |
|николаевский строительный колледж |
|Специальность 7090214 |
| |
|'Эксплуатация и ремонт |
|подъёмно – транспортных, |
|строительных, дорожных |
|машин и оборудования.' |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|КУРСОВАЯ РАБОТА |
|По предмету: 'Электротехника, электроника и |
|микропроцессорная техника'. |
|На тему: ' Расчет электрического привода механизма |
|подъема башенного крана'. |
| |
| |
| |
| |
| |
|Выполнил: студент гр.КСМ-46 |
|Пигарёв С.Н. |
|Руководитель: |
|Жилин В.Н. |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|Николаев 1998 г. |
| |
|Содержание. Cтр. |
|Выбор типа электродвигателя. |
|2 |
|Предварительный выбор типа электродвигателя. 3 |
|Определение приведённого момента электропривода. 4 |
|Определение приведённого момента сопротивления рабочей 5 |
|машины. |
|Определние времени пуска и торможения привода. 6 |
|Определение пути, пройденного рабочим органом за время 7 |
|пуска и торможения. |
|Определение пути, пройденного рабочим органом с |
|8 |
|установившейся скоростью. |
|Определение времени равномерного хода рабочей машины. 9 |
|Определение времени паузы (исходя из условий технологического 9 |
|процесса. |
|Определение продолжительности включения. 10 |
|Построение нагрузочной диаграммы. |
|11 |
|Определение мощности двигателя из условий нагрева. 12 |
|Проверка выбранного электродвигателя на перегрузочную 13 |
|способность и по пусковому моменту. |
|Выбор данных двигателя по каталогу. |
|14 |
|Построение механической характеристики двигателя. 15 |
|Расчёт пускового реостата. |
|18 |
|Выбор схемы управления и защиты двигателя. 21 |
|Вычерчивание схемы управления и описание её работы 23 |
|(подбор аппаратуры управления по каталогу). |
| |
| | | | | | |
| | | | | | |
|Из|Лис|№ Докум.|Подпи|Дат| |
|м |т | |сь |а | |
|Разраб|Пигарёв | | |Расчет электрического привода |Лите| | |
|. | | | |механизма башенного крана. |р. |Лист|Лист|
| | | | | | | |ов |
|Провер|Жилин | | | | |У| | | |
|. | | | | | | | |1 | |
| | | | | | НСК|
| | | | | | |
| | | | | |КСМ-46 |
| | | | | | |
| | | | | | |
Введение.
Рабочие механизмы грузоподъемных кранов обеспечивают перемещение
грузов в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Подъем груза
осуществляется механизмом подъема.
На кранах может быть установлено до трех механизмов подъема различной
грузоподъемности.
Перемещение груза по горизонтали на мостовых и козловых кранах
осуществляется с помощью грузовой тележки и самого крана, а на стреловых
кранах – с помощью механизмов поворота, изменения вылета стрелы или
грузовой тележкой стрелы. Всеми механизмами кранов управляют из одного
места – кабины или поста управления.
Конструкции башенных кранов постоянно усовершенствуют, что позволяет
расширить область их применения. Например, первые краны имели
грузоподъемность 0.5…1.5 т., грузовой момент до 30 т*м., высоту подъема
20…30 м., сейчас работают краны грузоподъемностью до 50 т., грузовым
моментом до 1000 т*м., высотой подъема до 150 м.
Для повышения производительности кранов на новых машинах увеличены
скорости рабочих движений, а также повышена мобильность кранов.
1. Выбор типа электродвигателя.
На кранах применяют главным образом трехфазные асинхронные двигатели
перемен-ного тока.
По способу выполнения обмотки ротора эти двигатели разделяют на
электродвигатели с короткозамкнутым и с фазным роторами.
Двигатели с короткозамкнутым ротором применяются в электроприводе,
где не требует-
ся регулировать частоту вращения, или в качестве второго (вспомогательного)
двигателя для получения пониженных скоростей механизмов крана. Недостатком
электродвигателей с корот-
козамкнутым ротором является большой пусковой ток, в 5…7 раз превышающий
ток двигателя
при работе с номинальной нагрузкой.
Двигатели с фазным ротором используются в приводе, где требуется
регулировать частоту вращения. Включение в цепь ротора пускорегулирующего
реостата позволяет уменьшить пусковой ток, увеличить пусковой момент и
изменить механическую характеристику двигателя.
Они имеют значительные преимущества перед двигателями других типов:
возможности выбора мощности в широком диапазоне, получения значительного
диапазона частот вращения с плавным регулированием и осуществления
автоматизации производственного процесса простыми средствами; быстрота
пуска и остановки; большой срок службы; простота ремонта и эксплуатации;
легкость подвода энергии.
Двигатели постоянного тока тяжелее, дороже и сложнее устроены, чем
одинаковые по мощности трехфазные асинхронные. Достоинства двигателей
постоянного тока является возможность плавного и глубокого регулирования
частоты вращения, поэтому такие двигатели применяют в специальных схемах
электропривода кранов для высотного строительства.
Крановые двигатели предназначены для работы, как в помещении, так и на
открытом воздухе, поэтому их выполняют закрытыми с самовентиляцией
(асинхронные двигатели) или с независимой вентиляцией (двигатели
постоянного тока) и с влагостойкой изоляцией.
Так как двигатели рассчитаны на тяжелые условия работы, их изготовляют
повышенной прочности. Двигатели допускают кратковременные перегрузки и
имеют большие пусковые и максимальные моменты, которые повышают номинальные
моменты в 2.3…3.0 раза; имеют относительно небольшие пусковые токи и малое
время разгона; рассчитаны на кратковременные режимы работы.
Исходя из всего вышеизложенного, для механизма подъема крана наиболее
подходит трехфазный асинхронный двигатель переменного тока с фазным ротором
в закрытом исполнении и рассчитанный на повторно-кратковременный режим
работы.
2. Предварительный выбор мощности двигателя.
Предварительный выбор мощности двигателя для механизма подъёма
башенного крана осуществляется по формуле:
[pic]
где Q – вес поднимаемого груза (кг.)
Q0 – вес грузозахватного приспособления,
[pic] кг;
V – скорость подъёма груза [pic];
[pic];
( - коэффициент полезного действия механизма подъёма.
[pic] кВт.
По каталогу находим ближайшее значение мощности к полученному:
Рн = 22 кВт
Исходя из расчётной мощности двигателя, выбираю для механизма подъёма
башенного крана асинхронный двигатель с фазным ротором серии МТ 51 – 8 с
напряжением 380 В.
3. Определение приведённого момента электропривода.
Маховой момент системы электропривода, приведённый к валу двигателя
из уравнения:
[pic][pic]
где: ( - коэффициент, учитывающий маховые массы редуктора (находится по
каталогу).
Обычно он лежит в пределах от 1.1 до 1.15.
В данном случае принимаем ( = 1.1.
GD2дв – маховый момент предварительно выбранного двигателя [pic];
GD2дв = 4.4 [pic].
GD2тш – маховый момент тормозного шкива (если таковой имеется)
[pic];
GD2тш = 3.88 ([pic]).
GD2м – маховый момент соединительной муфты [pic];
GD2м = 1[pic].
GD2рм – максимальный момент рабочей машины (барабана) [pic];
GD2рм = [pic]
где m – масса барабана, m = 334 кг;
R – радиус барабана, R = 0.2 м.
следовательно, GD2рм = 334[pic] [pic].
G – сила сопротивления поступательно движущегося элемента (Н);
[pic]
где Q+Q0 – вес поднимаемого груза с крюком (кг.);
g – ускорение свободного падения (постоянная величина), g = 9.8
м/с2 ;
[pic] H.
nдв- номинальная скорость вращения двигателя (об/мин) ;
nдв= 723 об/мин.
i – передаточное отношение
[pic]
где nрм – скорость вращения рабочей машины (барабана)
[pic]
где m – число полиспастов (m=2);
Dб – диаметр барабана (Dб=0.4 м)
( = 3.14
V – скорость поступательно движущегося элемента
[pic] об/мин;
[pic]
[pic]
4. Определение приведенного момента сопротивления рабочей машины.
При подъеме груза величина момента сопротивления, когда поток энергии идет
от двигателя к рабочей машине, находится из уравнения:
[pic]
где i – передаточное отношение (i = 25.22);
( - к.п.д. передачи ((= 0.84)
Мрм = момент сопротивления на валу рабочей машины [pic]
[pic]
где Q+Q0 – вес груза с крюком (кг) (Q+Q0 = 5775 кг)
Dб – диаметр барабана (Dб = 0.4 м)
m – число полиспастов (m = 2)
( - кпд электропривода (( = 0.84)
[pic] [pic]
[pic] [pic]
5. Определение времени пуска и торможения привода.
Время пуска и торможения двигателя определяется по формулам:
[pic]
[pic]
где GD2 – маховый момент системы электропривода (GD2 = 12.84 [pic]);
nдв – частота вращения двигателя (nдв = 723 [pic]);
Мj – динамический момент электропривода
[pic]
Знак плюс у момента Мg берётся в том случае, когда двигатель
работает в двигательном режиме, а знак минус – при тормозном режиме.
Знак плюс у момента сопротивления выбирается в том случае, когда
рабочая машина по-
могает движению системы (при опускании груза), а знак минус, если рабочая
машина мешает движению системы.
Величина момента двигателя находится из уравнения:
Мg = (Мн
где ( - коэффициент, зависящий от типа двигателя и условия пуска.
Для двигателя постоянного тока и асинхронных двигателей с фазным
ротором
( = 1.4 (
1.6.
Для данного двигателя ( = 1.6.
[pic]
где Мн – номинальный момент двигателя
Рн – номинальная мощность двигателя (Рн = 22 кВт);
nдв – частота вращения двигателя (nдв = 723[pic])
[pic] [pic]
[pic] [pic]
Мj1 = Мg – Мс = 47.47 – 32.45 = 15.02
[pic]
Мj2 = - Мg – Мс = - 47.47 – 32.45 = - 79.92
[pic]
Время пуска
[pic] с;
Время торможения
[pic] с.
В дальнейших расчётах знак минус, стоящий у времени торможения, не
учитывается.
6. Определение пути, пройденного рабочим органом за время пуска и
торможения.
Путь, пройденный рабочим органом за время пуска и торможения, вычисляется
по формулам:
[pic]
[pic]
где tn – время пуска привода (tn = 1.64 с);
tm – время торможения привода (tm = 0.31 с);
V – скорость поступательно движущегося элемента (V = 0.3 м/сек).
[pic] м;
[pic] м.
7. Определение пути, пройденного рабочим органом
с установившейся скоростью.
Путь, пройденный рабочим органом, с установившейся скоростью
вычисляется по формуле:
[pic]
где Н – высота подъёма башенного крана – расстояние по вертикали от
уровня стоянки крана до грузозахватного органа, находящегося в верхнем
рабочем положении. Под уровнем стоянки поднимается горизонтальная
поверхность основания (например, поверхность головок рельсов для рельсовых
кранов, путь перемещения гусеничных и пневмоколёсных кранов, нижняя опора
самоподъёмного крана), на которую опирается неповоротная часть крана.
(Принимаем Н =16 м)
Sn – путь, пройденный рабочим органом за время пуска (Sn = 0.25 м)
Sm – путь, пройденный рабочим органом за время торможения (Sm = 0.05
м)
Sp = H – (Sn + Sm) = 16 – (0.25 + 0.05) = 15.7 м.
8. Определение времени равномерного хода рабочей машины.
Время равномерного хода рабочей машины можно определить по формуле:
[pic]
где Sp – путь, пройденный рабочим органом с установившейся скоростью (Sp
= 15.7 м);
V – скорость поступательно движущегося элемента (V = 0.3 [pic]).
[pic] сек.
9. Определение времени паузы (исходя из условий
технологического процесса).
Исходя из условий технологического процесса принимаем время паузы
равным:
t0 = 210c = 3.5
мин
что удовлетворяет техническим требованиям выбранного двигателя.
10. Определение продолжительности включения.
Время одного включения двигателя, его работы и последующей остановки,
называется рабочим циклом. Продолжительность цикла обычно не более 10 мин.
Промышленность выпускает крановые электродвигатели, рассчитанные на 15, 25,
40 и 60% - ную относительную продолжительность включения.
Величина ПВ показывает, сколько времени двигатель находится включенным
в течение цикла:
[pic][pic]
Обычно крановые двигатели рассчитаны на работу при 25% ПВ, но один и
тот же двигатель может работать и при 15 % ПВ, и при 40% ПВ, но при этом
должна соответственно изменяться его нагрузка.
В данном случае
[pic]
11. Построение нагрузочной диаграммы.
Нагрузочной диаграммой называется зависимость силы тока, момента,
мощности в функции времени.
Для выбранного двигателя по полученным данным строим нагрузочную
диаграмму М =((t) учитывая реальные времена протекания переходных
процессов и величины пусковых и тормозных моментов, а также реальные
значения пауз между временами работы двигателя.
где tn- время пуска;
tp- время работы;
tm- время торможения;
t0- время паузы.
Mn- момент пуска;
Mp- момент работы;
Mm- момент торможения.
12. Определение мощности двигателя из условий нагрева.
Электрические машины не должны нагреваться свыше допустимых пределов.
При пере-
греве машины изоляция обмоточных проводов быстро стареет, теряет
изоляционные свойства, становится хрупкой и при дальнейшей работе может
обуглиться, что может привести к короткому замыканию и выходу машины из
строя.
По нагрузочной диаграмме определяем эквивалентный по нагреву момент
двигателя за время его работы без учёта времени пауз
[pic]
где Мn и Мm – моменты, развиваемые двигателем при пуске и торможении.
Эквивалентная мощность
[pic]
После этого производится пересчёт эквивалентной мощности на
ближайшую, стандартную продолжительность включения
[pic]
где ПВд – действительная продолжительность включения двигателя
ПВк – ближайшая по величине стандартная продолжительность включения
по отношению к действительной ПВ.
Если полученная в результате расчёта мощность Рк < Рн двигатель,
который был предварительно выбран, по условиям нагрева проходит.
Если же Рк > Рн, то необходимо задаваться следующим габаритом
двигателя и расчёт производить вновь.
Определяем эквивалентный момент:
[pic]
где Mn = 1.3 Mн = 1.3 . 29.67 = 38.57 (кг . м)
[pic]
где k – поправочный коэффициент (k = 1.5);
(Q+Q0) – вес груза с грузозахватным приспособлением;
Dб – диаметр барабана;
m – число полиспастов;
i – передаточное отношение;
( - кпд привода.
[pic]
Эквивалентная мощность:
[pic]
[pic]
Поскольку Рк = 21.6 кВт < Рн = 22 кВт то двигатель по условию нагрева
проходит.
13. Проверка выбранного электродвигателя на перегрузочную способность
и по пусковому моменту.
Выбранный по каталогу двигатель (МТ51-8) проверяется на перегрузочную
способность на основании неравенства:
[pic]
где ( - перегрузочная способность двигателя (выбирается по каталогу), ( =
3;
Мн – номинальный момент (Мн =29.67 кГ.м )
Мmax - максимальный момент двигателя (выбирается по каталогу ),
Мmax = 85 кГ.м.
Проверка по пусковому моменту осуществляется на основании
неравенства:
[pic]
где [pic]- кратность пускового момента (берется из каталога), [pic]
=2.8;
Мс – момент сопротивления (Мс = 32,45 кГ.м).
Если выбранный двигатель не проходит по перегрузке или пусковому
моменту, то выбирается двигатель большего габарита, который удовлетворял бы
этим неравенствам:
[pic] 3.29.67 = 58 кГ.м
двигатель проходит на перегрузочную способность
[pic]
0.7 . 2.8 . 29.67 = 58 кГ.м > 32.45 кГ.м
двигатель проходит по пусковому моменту.
14. Выбор данных двигателя по каталогу.
Выписываем все каталожные данные двигателя МТ 51- 8
| |Обозначени| |
|Величина |е |Значение |
|Продолжительность включения | ПВ | |
|Мощность на валу |Рн |25% |
|Скорость вращения |nдв |22 кВт |
|Линейный ток статора |I1н |723 об/мин |
|Напряжение сети |U1 |56.5 А |
|Коэффициент мощности |Кр |380 В |
|КПД |( |0.7 |
|Ток ротора |I2н |0.84 |
| |[pic] |70.5 А |
|Кратность максимального момента |U2 | |
| |GDдв2 |3 |
|Напряжение между кольцами ротора | | |
|Маховый момент ротора | |197 В |
| | |4.4 кГ.м2 |
15. Построение естественной механической характеристики двигателя.
Механической характеристикой двигателя называется, зависимость частоты
вращения n от момента М нагрузки на валу.
Различают естественные и искусственные характеристики
электродвигателей.
Естественной механической характеристикой называется – зависимость
оборотов двигателя от момента на валу при номинальных условиях работы
двигателя в отношении его параметров (номинальные напряжения, частота,
сопротивление и тому подобное). Изменение одного или нескольких параметров
вызывает соответствующее изменение механической характеристики двигателя.
Такая механическая характеристика называется искусственной.
Для построения уравнения механической характеристики асинхронного
двигателя воспользуемся формулой Клоса:
[pic]
где Мk – критический момент двигателя;
[pic] [pic]
Sk – критическое скольжение двигателя;
[pic]
( - перегрузочная способность двигателя (( = 3);
Sн – номинальное скольжение двигателя
[pic]
где nн – скорость вращения ротора;
n1 – синхронная скорость поля статора;
[pic]
где f – промышленная частота тока питающей сети, (f = 50 Гц);
Р – число пар полюсов (для двигателя МТ 51 – 8 Р=4)
[pic]
Номинальное скольжение двигателя МТ 51 - 8
[pic]
Критическое скольжение двигателя
[pic] [pic]
Критический момент двигателя
[pic]
Для построения характеристики в координатах переходят от скольжения к
числу оборотов на основании уравнения
n = n1(1 – S)
Скольжением задаются в пределах от 0 до 1.
Так для S = 0 n = 750 . (1 – 0) = 750 об/мин;
S = 0.1 n = 750 . (1 – 0.1) = 675 об/мин;
S = 0.2 n = 750 . (1 – 0.2) = 600 об/мин;
S = 0.3 n = 750 . (1 – 0.3) = 525 об/мин;
S = 0.4 n = 750 . (1 – 0.4) = 450 об/мин;
S = 0.5 n = 750 . (1 – 0.5) = 375 об/мин;
S = 0.6 n = 750 . (1 – 0.6) = 300 об/мин;
S = 0.7 n = 750 . (1 – 0.7) = 225 об/мин;
S = 0.8 n = 750 . (1 – 0.8) = 150 об/мин;
S = 0.9 n = 750 . (1 – 0.9) = 75 об/мин;
S = 1 n = 750 . (1 – 1) = 0 об/мин.
При тех же скольжениях находим по формуле Клоса соответствующие им моменты:
S = 0 М = 0 кг . м
S = 0.05 [pic] кг . м
S = 0.1 [pic] кг . м
S = 0.15 [pic] кг . м
S = 0.2 [pic] кг . м
S = 0.21 [pic] кг . м
S = 0.3 [pic] кг . м
S = 0.4 [pic] кг . м
S = 0.5 [pic] кг . м
S = 0.6 [pic] кг . м
S = 0.7 [pic] кг . м
S = 0.8 [pic] кг . м
S = 0.9 [pic] кг . м
S = 1 [pic] кг . м
Пользуясь этими значениями переходим к построению естесственной
механической характеристики двигателя МТ 51 – 8 (см. рис.)
16. Расчёт пускового реостата.
При пуске асинхронные электродвигатели потребляют из питающей сети
значительные пусковые токи. В момент пуска скольжение асинхронного
электродвигателя S = 100%, а в номинальном режиме не превышает 5%.
Значит, в момент пуска вращающееся магнитное поле статора в 20 раз
чаще пересекает обмотку ротора. При пуске, продолжительность которого
составляет доли секунды, так возрастает в 5 – 6 раз. За это время обмотка
электродвигателя не успеет перегреться, и пусковой ток для него не опасен.
Однако большие толчки тока приводят к толчкам напряжения, что
неблагоприятно сказывается на режиме работы других потребителей. В связи с
этим принимают меры по ограничению пусковых токов асинхронных
электродвигателей. В то же время эти двигатели, потребляя большие пусковые
токи, развивают сравнительно небольшой вращающий момент. Цель применения
искусственных схем пуска асинхронных двигателей – не только снизить
пусковые токи, но и повысить пусковые моменты.
Для асинхронного двигателя с фазным ротором сначала определяется
сопротивление фазы ротора:
[pic] [pic]
где U2 – напряжение между кольцами ротора, (U2 = 197 В);
Sн – номинальное скольжение (Sн =0.036);
I2н – ток ротора (I2н = 70.5 А)
Следовательно, сопротивление фазы ротора будет равно:
[pic] (Ом)
Затем определяем коэффициент небаланса [pic]по формуле:
[pic]
где ( - число ступеней пускового реостата, (( = 5)
М% - кратность максимального пускового момента (М% = 280).
Коэффициент небаланса равен:
[pic] [pic] [pic]
Активное сопротивление одной фазы ротора при полностью введённом
реостате (R1) определяется из уравнения:
[pic]
[pic] (Ом)
Сопротивление одной фазы ротора при работе двигателя на второй ступени (R2)
определяется из уравнения:
R2 = R1. (
R2 = 0.575 . 0.64 = 0.368 (Ом)
Сопротивление одной фазы ротора при работе двигателя на третьей ступени
(R3);
R3 = R2 . ( = R1. (2
R3 = 0.368 . 0.64 = 0.575 . 0.642 = 0.236
(Ом).
Сопротивление одной фазы ротора при работе двигателя на четвёртой ступени
(R4);
R4 = R3 . ( = R1 .
(3
R4 = 0.236 . 0.64 = 0.575 . 0.643 = 0.151
(Ом).
Сопротивление одной фазы ротора при работе двигателя на пятой ступени (R5);
R5 = R4 . ( = R1 .
(4
R5 = 0.151 . 0.64 = 0.575 . 0.644 = 0.096
(Ом).
Сопротивление ступени реостата, закорачиваемого при переходе со
ступени на ступень определяется как разность сопротивлений на двух смежных
ступенях:
(R1 = R1 – R2,
(R1 = 0.575 – 0.368 = 0.207 (Oм);
(R2 = R2 – R3,
(R2 = 0.368 – 0.236 = 0.132 (Ом);
(R3 = R3 – R4,
(R3 = 0.236 – 0.151 = 0.085 (Ом);
(R4 = R4 – R5,
(R4 = 0.151 – 0.096 = 0.055 (Ом).
Критическое скольжение при введённом резисторе в цепь ротора будет:
а) При (R1 = 0.207 (Ом)
[pic]
б) При (R2 = 0.132 (Ом)
[pic]
в) При (R3 = 0.085 (Ом)
[pic]
г) При (R4 = 0.055 (Ом)
[pic].
Определяем уравнение искусственной механической характеристики:
а) При (R1, равном 0.207 (Ом);
[pic]
б) При (R2, равном 0.132 (Ом);
[pic]
в) При (R3, равном 0.085 (Ом);
[pic]
г) При (R4 = 0.055 (Ом);
[pic]
Задаваясь значениями S, подсчитываем соответствующие им моменты.
Таблица 1. Результаты расчёта
моментов.
|Зна| Цифровые показатели. |
|чен| |
|. | |
| S1| 0.1| 0.2| 0.3| 0.4| 0.5| 0.6| 0.7| 0.8| 0.9|0.959| 1|
|M1 | 18.4| 35.6| 50.7| 63.2| 73| 80 | 84.8| 87.6| 88.8| 89 | 87.1|
| S2| 0.1| 0.2| 0.3| 0.4| 0.5| 0.6|0.688| 0.7| 0.8| 0.9| 1|
|M2 | 25.3| 47.7| 65.2| 77.3| 84.7| 88.2| 89| 88.9| 88 | 85.9| 83.1|
| S3| 0.1| 0.2| 0.3| 0.4| 0.5|0.518| 0.6| 0.7| 0.8| 0.9| 1|
|M3 | 33.1| 59.8| 77.2| 86.1| 88.9| 89 | 88| 85.1| 81.2| 77| 72.7|
| S4| 0.1| 0.2| 0.3| 0.4|0.409| 0.5| 0.6| 0.7| 0.8| 0.9| 1|
|M4 | 41.1| 70.2| 84.9| 89 | 89| 87.2| 82.8| 77.5| 72.1| 67| 62.4|
Пользуясь результатами расчётов, строим искусственные механические
характеристики
двигателя МТ 51 – 8. (см. рис.)
17. Выбор схемы управления и защиты двигателя.
Электрической схемой называется чертёж, на котором показаны,
соединения электрических цепей. Электрические крановые схемы дают
возможность проследить прохождение тока по различным участкам цепи и
рассмотреть работу любой части электрооборудования.
В любой из схем электрических соединений крана должны быть
предусмотрены:
1) защита электрооборудования от перегрузки и коротких
замыканий;
2) возможность реверса (изменения направления вращения
электродвигателя);
3) торможение механизма при остановке;
4) автоматическое отключение электродвигателя при подходе
механизма к концу пути;
5) отключение всего электрооборудования или его части для
ремонта;
6) защита от понижения или исчезновения напряжения и
невозможность самозапуска двигателей при восстановлении
напряжения после случайного его снятия.
Надёжность работы кранового электропривода в значительной мере
определяется контактной аппаратурой, которая, как и двигатель, работает в
широком диапазоне изменения нагрузок и частоты включений.
Управление электроприводами башенных кранов осуществляется с помощью
контроллёров. Контроллёром называется многопозиционный аппарат,
предназначенный для управления электрическими машинами путём коммутации
резисторов и обмоток машин; он производит все переключения в цепи
электродвигателя, необходимые для пуска, торможения и регулирования его
частоты вращения.
Из всех применяемых для управления крановыми электродвигателями
контроллёров (барабанных, кулачковых и магнитных) магнитные, или
контакторные, являются наиболее совершенными благодаря их надёжности и
высокой производительности.
Преимущества автоматического, магнитного контроллёра перед ручным
включением заключается в следующем:
1) меньше затрачивается физической силы, вследствие чего
снижается утомляемость крановщика;
2) достигается защита электродвигателей от чрезмерных пусковых и
тормозных токов и вызываемого ими искрообразования на
коллекторе;
3) размеры командоконтроллёров значительно меньше, чем размеры
контроллёров барабанных и кулачковых, в связи с чем, большее
число их можно с удобством разместить в кабине крановщика;
4) магнитный контроллёр позволяет произвести большее число
операций в час, так как нет необходимости задерживать
рукоятку командоконтроллёра при переходе с одного положение
на другое; при этом пуск и торможение происходят в минимально
допустимое время и общая производимость- повышается;
5) снижается расход энергии, затрачиваемой при пуске;
6) сокращается стоимость ухода и ремонта оборудования, так как
не только сам магнитный контроллёр надёжен, но и износ
электродвигателя меньше.
Наконец, для большинства производств решающим фактором является
значительно меньшая вероятность аварийной остановки крана и связанных с
ним агрегатов.
В схемах управления крановыми двигателями широко применяют также
разного рода реле для целей автоматики, защиты и управления.
Реле – это аппарат, приводимый в действие маломощным импульсом и
приводящий в действие за счёт энергии местного источника более мощное
устройство. Реле реагирует на изменение режима работы электрической цепи
или механизма (повышение или понижение напряжения, увеличение или
уменьшение тока, изменение частоты вращения и т.п.) и замыкает или
размыкает свои контакты.
В схемах управления крановыми механизмами работа реле связана с
работой электромагнитных контакторов. Реле, посылая импульсы тока в тяговые
катушки контакторов, включают их, производя тем самым переключения в
силовой цепи и изменяя режим работы электродвигателей.
При выборе аппаратуры управления необходимо учитывать возможные
повышения температуры окружающей среды по сравнению с расчётной. Для
контактов аппаратов можно рекомендовать увеличить номинальный ток на 20%
при повышении температуры на каждые 100С. Однако для контакторов и
пускателей температура воздуха влияет на работу не только контакторов, но и
катушек электромагнитов. Поэтому можно рекомендовать переход на аппараты
тропического исполнения или снижать продолжительность включения так же на
20% при превышении температуры на каждые 100С.
18. Вычерчивание схемы управления электродвигателя и описание ёё
работы (подбор аппаратуры управления по каталогу).
Рис.1.
Рис.2. Механические характеристики электроприводов подъёма с торможением
противовключения.
На рисунке 1 изображена схема электропривода подъёма с панелью
управления ТСАЗ. схемы всех панелей управления обеспечивают автоматический
разгон, реверсирование, торможение и ступенчатое регулирование скорости на
реостатных характеристиках двигателя. Управление осуществляется от
командоконтроллёра (кулачкового контроллёра малых размеров). В схеме
электропривода обозначены: КН и КВ – контакторы реверсора, КЛ – линейный
контактор, КТ – контактор тормоза, КУ1 – КУ4 – контакторы ускорения, КП –
контактор противовключения. Подача питания в схему осуществляется через
рубильник В1,а в цепь управления – через рубильник В2. Защита воздействует
на реле РН и осуществляется: максимальная (обеспечивает автоматическое
отключение двигателя при его перегрузке или возникновении в его цепи
короткого замыкания) посредством реле РМ, конечная (обеспечивает
автоматическое отключение электропривода при переходе механизмом крана
предельно допустимых положений) – конечными включателями ВКВ и ВКН и
нулевая (обеспечивает контроль машиниста за работой механизмов крана,
исключая возможность самопроизвольных пусков двигателей, отключённых
вследствие срабатывания защитных устройств или перерыва подачи
электроэнергии) – непосредственно реле РН. Для защиты панели управления от
токов, возникающих при коротких замыканиях, и значительных (50% и более)
перегрузок предусмотрены также предохранители П.
Первое положение подъёма (см.рис.2) служит для выбора слабины троса и
подъёма малых грузов на пониженных скоростях (характеристика 1n). На втором
положении (характеристика 2n) производится подъём тяжёлых грузов с малой
скоростью. Последующие две характеристики 3n и 4'n являются пусковыми, на
которых разгон производится под контролем реле времени РУ1 и РБ (см.рис.1),
причём характеристика 4'n является нефиксированной. На положениях спуска
производится регулирование скорости двигателя в режимах: противовклю-
чения на первом и втором положениях (характеристики 1с и 2с), силового
спуска или генера –
торного торможения в зависимости от веса груза на третьем положении
(характеристика 3с), на котором все пусковые ступени резисторов выведены.
Переход на характеристику 3с осуществляется по характеристикам 3'с и 3''с
под контролем реле времени. Во всех схемах панелей для механического
торможения до полной остановки используют механический тормоз ТМ.
Для спуска груза на характеристиках противовключения 1с и 2с
оператору необходимо нажать ВН (см.рис.1) при установке рукоятки
командоконтроллёра на соответствующую позицию спуска. Управление с помощью
педали является вынужденным в связи в возможностью подъёма груза вместо
спуска на характеристиках противовключения. Электропривод переводится в
режим противовключения не только при опускании грузов, но и при торможении
с положений спуска в нулевое (при нажатии педали на первом и втором
положениях) или с третьего положения спуска в нулевое, первое или второе
положения (при не нажатой педали). При этом за время выдержки реле РБ
времени наряду с механическим торможением обеспечивается и электрическое на
характеристике, соответствующей второму положению спуска. Помимо
указанного, реле РБ контролирует также правильность сборки схемы.
-----------------------
[pic]
[pic]
