Электрооборудование и освещение деревообрабатывающего цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Министерство образования и науки РФ

Краснотурьинский индустриальный колледж

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема: Электрооборудование и освещение деревообрабатывающего цеха

Электрическое и электромеханическое оборудование

Специальность 1406.13.51

Группа ЭМ-10к

Разработал: Адам В.Ю.

Руководитель проекта: Борисова И.И.

Г. Краснотурьинск 2012 г.

Содержание

кран електропривод тепловой пускорегулирующий

Введение

1. Описательная часть

1.1 Краткая характеристика цеха

1.2 Назначение и устройство мостового крана

1.3 Режимы работы и требования к приводу крана

1.3.1 Режимы работы

1.3.2 Требования к электроприводу

1.4 Выбор рода тока и величины напряжения

1.5 Выбор системы освещения цеха

2. Расчетная часть

2.1 Расчёт общего освещения цеха

2.1.1 Исходные данные для проектирования

2.1.2 Выбор освещенности

2.1.3 Выбор источников света

2.1.4 Выбор светильника

2.1.5 Определение расчетной высоты

2.1.6 Определение индекса помещения

2.1.7 Определение коэффициент использования светового потока

2.1.8 Определение количества светильников

2.2 Расчет мощности и выбор двигателей крана

2.2.1 Определение статической мощности на валу двигателя

2.2.2 Определение режима работы крана

2.2.3 Определение системы управления электродвигателями крана

2.2.4 Определение коэффициента инерции

2.2.5 Определение коэффициента теплового режима

2.2.6 Расчет мощности двигателей

2.2.7 Выбор двигателей

2.2.8 Определение приводного момента инерции системы

2.3 Проверка выбранных двигателей

2.3.1 Проверка коэффициента инерции

2.3.2 Определение эквивалентных КПД

2.3.3 Проверка принятого двигателя по нагреву

2.4 Выбор пускорегулирующей и защитной аппаратуры крана

2.4.1 Выбор защитной панели и вводного устройства

2.4.2 Выбор контроллеров

2.4.3 Выбор конечных выключателей

2.4.4 Выбор резисторов

2.5 Выбор тормозных устройств

2.6 Описание схемы управления

Источники информации

Введение

Эффективное использование электрической энергии и надежность работы электрооборудования- главное условие развития экономики в целом. Электрификация является основой развития производительных сил страны. Электрификация обеспечивает выполнение задачи широкой комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, что позволяет усилить темпы роста производительности общественного труда, улучшить качество продукции и облегчить условия труда. На базе использования электроэнергии ведется техническое перевооружение промышленности, внедрение новых технологических процессов и осуществление коренных преобразований в организации производства и управления им. Поэтому в современной технологии и оборудовании промышленных предприятий велика роль электрооборудования, т.е. совокупности электрических машин, аппаратов, приборов и устройств, посредством которых производится преобразование электрической энергии в другие виды энергии и обеспечивается автоматизация технологического процесса. Первостепенное значение для автоматизации производства имеют многодвигательный электропривод и средства электрического управления. Развитие электропривода идет по пути упрощения механических передач и приближения электродвигателей к рабочим органам машин и механизмов, а также возрастающего применения электрического регулирования скорости приводов. Широко внедряются комплектные тиристорные преобразовательные устройства. Применение тиристорных преобразователей не только позволило создать высокоэкономичные регулируемые электроприводы постоянного тока, но и открыло большие возможности для использования частотного регулирования двигателей переменного тока, в первую очередь наиболее простых и надежных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Электрооборудование промышленных предприятий и установок проектируется, монтируется и эксплуатируется в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и другими руководящими документами. Под электрооборудованием промышленных предприятий понимается техническое устройство или комплекс технических устройств, которые преобразуют электрическую энергию в полезный продукт.

В цехах предприятий наибольшее распространение получили мостовые краны, с помощью которых производится подъем и перемещение больших заготовок, а так же готовой продукции.

Установки освещения используются во всех производственных помещениях. По ПУЭ освещение делят на три системы: общая, местная и комбинированная.

В данном курсовом проекте рассмотрены вопросы освещения инструментального цеха и электрооборудования мостового крана.

1. Описательная часть

1.1 Краткая характеристика производства и потребителей ЭЭ

Деревообрабатывающий цех предназначен для изготовления оконных блоков и является составной частью крупного домостроительного комбината.

Весь технологический процесс осуществляется двумя потоками. Каждый поток состоит из трех автоматизированных линий:

- ДЛ2 - линия раскроя пиломатериалов;

- ДЛ8А - линия обработки оконных блоков;

- ДЛ10 - линия сборки.

Готовая продукция проходит через малярную и идет к потребителю. Транспортировка деталей по цеху осуществляется электрокранами, для подзаряда аккумуляторов которые имеется зарядная. Кроме этого предусмотрены производственные, вспомогательные и бытовые помещения.

Участок раскроя пиломатериалов и заряда являются пожароопасными помещениями.

Электроснабжение цех получает от собственной комплектной трансформаторной подстанции, подключенной к ГПП комбинатаэ.

По категории надежности электроснабжения - это потребитель 1 категории. Количество рабочих смен - 3(круглосуточно).

Грунт в ДЦ - суглинок с температурой +10 С. Каркас здания сооружен из блоков секций длиной 6 м каждый.

Размеры цеха A Ч B Ч H = 48 Ч 30 Ч 8 м.

Все помещения, кроме технологических участков, двухэтажные высотой 3,6 м.

Перечень электрооборудования цеха дан в таблице 1.

Мощность электропотребления указана для одного электроприемника.

Расположение основного электрооборудования показано на плане рис.1

Таблица 1 Перечень электрооборудования цеха

№ на плане	Наименование ЭО
1	2
1,2	Вентиляторы
3	Компрессор
4	Установка окраски электростатической
5.6	Зарядные агрегаты
7.8	Токарные станки
9,29	Лифты вертикальные ДБ1
10,30, 15,35	Загрузочные устройства
11,31	Торцовочные станки ДС1
12,32, 22,42	Транспортеры ДТ4
13,33	Многопильные станки ЦМС
14,34	Станки для заделки сучков
16,36	Фуговальные станки
17,37, 20,40	Транспортеры ДТ6
18,38	Шипорезные станки ДС35
21,41	Станки четырехсторонние ДС38
23,24, 43,44	Станки для постановки полупетель ДС39
19,39	Перекладчики ДБ14
26,46	Сборочный полуавтомат ДА2
28,48	Станок для снятия провесов ДС40

Рисунок 1. План расположения электрооборудовании деревообрабатывающего цеха.

1.2 Электрические схемы автоматического управления лифтами

Лифт является движущейся установкой с относительно сложным электрооборудованием. Ею часто управляют пассажиры, не имеющие соответствующей квалификации, и их роль при пользовании лифтом должна сводиться к нажатию одной-двух кнопок. Поэтому к схемам управления лифтами предъявляются повышенные требования в отношении надежности и безопасности пользования. Эти требования особенно высоки в лифтах без проводника с автоматическим приводом дверей, где отсутствует постоянны надзор за работой лифта.

В схемах управления лифтами используется большое число блокировочных аппаратов, предотвращающих неправильное пользование лифтом. Например, при открытых дверях шахты и кабины, открытом верхнем люке кабины, ослабленных канатах электро привод отключается и накладывается механический тормоз.

Рассмотрим некоторые типовые схемы управления лифтами.

Схема управления грузовым лифтом. Грузовые лифты работают преимущественно с проводником при скорости движения 0,25-0,5 м/с. Принципиальная электрическая схема такого лифта показана на рис. 2. Привод осуществляется от асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором М. Параллельно обмотке статора включен электромагнитный тормоз YB, колодки которого разжимаются при подаче напряжения на двигатель. Командным аппаратом в схемах управления такими лифтами является рычажный переключатель FV (в схеме на рис. 2 лифт обслуживает пять этажей).

Для пуска двигателя на подъем или спуск кабины переключатель YB следует поставить соответственно в положение 1 (или 2). Через контакты дверей шахты



Рис.2. Электрическая схема грузового лифта.

К концевым балкам устанавливаются ходовые колеса, которые движутся по рельсам.

Привод колес от электродвигателя с тормозом через редуктор может быть раздельным или общим. Скорость передвижения моста номинальная - от 2.0 до 2.3 м/с.

2. Механизм передвижения тележки.

Передвижение тележки осуществляется вдоль моста по проложенным рельсам на 4 ходовых колесах.

Кинематическая схема механизма передвижения тележки представлена на рис.3.



Рис.3. Кинематическая схема механизма передвижения тележки

Привод колесной пары от электродвигателя с электромагнитным тормозом через редуктор. Колеса передвигаются по рельсам. На тележке установлена лебедка подъемная для груза. Скорость передвижения тележки номинальная - от 0.65 до 1.0 м/с.

3. Механизм подъема.

Механизм подъема представляет собой подъемную лебедку барабанного типа.

Кинематическая схема механизма подъема представлена на рис.4.

Барабан лебедки с намотанным на него канатом приводится во вращение двигателем с тормозом через редуктор.

К канату крепится грузозахватывающее устройство - крюк. Для механизмов подъема наибольшее применение получили полиспасты, которые передают движение от барабана к крюку.

Среди грузозахватывающих устройств чаще всего применяются крюк или электромагнит.

По грузоподъемности мостовые краны условно делятся на малые (от 5 до Ют.), средние (от 10 до 20т.) и крупные (более 50т).

На тележках мостового крана грузоподъемностью более 15т. устанавливается 2 механизма подъема: главный и вспомогательный.

Подвод электропитания - от главных троллеев, уложенных вдоль подкранового пути, по скользящим токосъемникам. Питание грузозахватывающего устройства осуществляется гибким кабелем.

Рис. 4. Кинематическая схема механизма подъема.

Управление механизмами крана из кабины оператора-крановщика, в которой установлены контроллеры.

Аппаратура управления и резисторы расположены на мосту.

1.3 Режимы работы и требования к приводу крана

1.3.1 Режимы работы

Нагрузка кранов, как правило, изменяется в широких пределах: для механизмов подъема от 0.12 до 1.0, а для механизмов передвижения - от 0.5 до 1.0 номинального значения. Характерно для кранов и то, что их механизмы работают в повторно-кратковременном режиме.

Все краны по режимам работы механического и электрического оборудования делятся на 4 категории, определяющие степень их использования, характер нагрузки и условия работы: Л - легкий режим работы, С - средний, Т - тяжелый и ВТ - весьма тяжелый. Основными показателями, по которым судят о режиме работы, являются продолжительность включения двигателя механизма ПВ, %* число включений двигателя в час h; коэффициенты использования механизмов по грузоподъемности кгр; в течение года кг и в течение суток кс.

Легкому режиму работы соответствуют ПВ = 10-15% и h=60-100 (строительно-монтажные краны), среднему ПВ=15-25% и h=120-200 (краны механических и сборочных цехов машиностроительных заводов), тяжелому ПВ=25-40% и h=300-400 (краны производственных цехов и складов на заводах к крупносерийным производством), весьма тяжелому - ПВ=40-60% и h=400-600 (технологические краны металлургических заводов).

Помимо тяжелых условий работы при большом числе включений в час электрооборудование мостовых кранов обычно находится в условиях тряски, высокой влажности, резких колебаний температуры и запыленности помещений. В связи с этим на кранах применяется специальное электрооборудование, приспособленное к условиям работы кранов и отличающееся повышенной надежностью.

1.3.2 Требования к электроприводу

Для выбора системы электропривода необходимо четко представлять себе технологические требования к приводу того механизма, для которого он выбирается. Установление таких требований облегчает выбор оптимальной системы электропривода, т.е. такой, которая наиболее проста и дешева из всех систем, обеспечивающих желаемые эксплуатационные показатели механизма.

Для качественного выполнения подъема, спуска и перемещения грузов электропривод крановых механизмов должен удовлетворять следующим основным требованиям:

Регулирование угловой скорости двигателя в сравнительно широких пределах в связи с тем, что тяжелые грузы целесообразно перемещать с меньшей скоростью, а пустой крюк или ненагруженную тележку

перемещать с большей скоростью для увеличения производительности крана. Пониженные скорости необходимы также для осуществления точной остановки транспортируемых грузов.

Обеспечение необходимой жесткости механических характеристик привода, особенно регулировочных, с тем чтобы низкие скорости почти не зависели от груза.

Ограничение ускорений до допустимых пределов при минимальной длительности переходных процессов. Первое условие связано с ослаблением ударов в механических передачах при выборе зазора, с предотвращением пробуксовки ходовых колес тележек и мостов, с уменьшением раскачивания подвешенного на канатах груза при интенсивном разгоне и резком торможении механизмов передвижения; второе условие необходимо для обеспечения высокой производительности крана.

Реверсирование электропривода и обеспечение его работы как в двигательном, так и в тормозном режиме.

1.4 Выбор рода тока и величины напряжения

Грузоподъемные машины в большинстве являются устройствами, от надёжности которых зависит нормальный ход производства, поэтому в соответствии с ПУЭ электроприводы кранов относятся к категории потребителей не ниже второй, для которой перерыв питания допускается только на время переключения питания с основной сети на резервную. Ряд кранов, такие, как литейные, перегрузочные для операций с взрывоопасными, ядовитыми или радиоактивными грузами и некоторые другие, относится к приёмникам первой категории, которые должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников, при этом перерыв питания может быть допущен только на время автоматического ввода резервного питания.

Крановые электродвигатели могут получать питание от трёхфазных сетей переменного тока промышленного предприятия или специальных единиц общезаводских сетей постоянного тока. Основным напряжением для питания крановых механизмов является напряжение 380В переменного тока. Наряду с этим напряжением по согласованию с изготовителями крановое электрооборудование может изготовляться для следующих нестандартных напряжений: 1)постоянный ток 220 и 440В;

2)переменный трёхфазный ток 220В, 50Гц; 380В, 60Гц; 440В, 60Гц; 415В, 50Гц; 500В, 50Гц.

На напряжение свыше 440В постоянного тока и 500В переменного тока крановое электрооборудование не изготовляется. В перспективе намечается использование для питания крупных кранов напряжением 660В, 50Гц. Качество электроэнергии переменного тока определено ГОСТ 13109-67. Допуск на отклонение частоты от номинального значения составляет ± 0,2Гц. Допустимые колебания напряжения сети, предназначенной для питания электроприводов, от -5 до +10%.

Асимметрия фазных напряжений в трёхфазной сети допускается в пределах до 2% номинального значения. Несинусоидальность формы кривой напряжения за счёт высших гармоник не должно превышать 10% номинального напряжения при пуске двигателя наибольшей мощности.

Питание грузоподъемных машин с электроприводом весьма разнообразно в отношении как источников питания, так и числа потребителей, получающих питание от одной линии. Наименьшие мощности питающих сетей имеют место для строительных кранов, наибольшие - в питающих сетях кранов металлургического и химического производства, а также на машиностроительных заводах тяжёлого машиностроения. В связи с универсальностью использования большинства грузоподъёмных машин общего назначения при конструировании электрооборудования принято, что мощности питающих сетей, кВА не превышают следующих значений:

Строительные башенные краны, используемые в жилищном строительстве - 500.

Мостовые и козловые краны общего назначения: портальные краны - 500 - 1600; судовые грузоподъёмные механизмы - 2000.

Краны металлургического производства, перегружатели - 5000.

Под мощностью питающих сетей подразумевается установленная мощность трансформатора или генератора на линии, питающей кран.

Надёжная работа кранового электрооборудования во многом зависит от устойчивости всех элементов разветвлённой сети питания крановых электроприводов к токам короткого замыкания (КЗ). Вероятность КЗ в цепях и элементах электрооборудования кранов значительно выше, чем у стационарных механизмов, ввиду того, что краны при работе создают вибрацию, ударные сотрясения и ускорения, которых нет у стационарных установок. Расположение крановых механизмов в верхней части зданий, где концентрация пыли и газов значительно выше, чем в стационарных электротехнических помещениях, также ухудшает условия эксплуатации. С учётом этих обстоятельств электрооборудование кранов должно быть в целом устойчиво к последствиям возможных КЗ в пределах электрической сети крана.

Общую защиту крановых электроустановок при суммарной мощности электродвигателей до 250кВт на переменном токе и 150кВт на постоянном токе следует осуществлять автоматическими выключателями с отключающей способностью не ниже 10кА. Для особо мощных кранов с токами питающих линий 1000А и выше в качестве защитных устройств следует использовать воздушные выключатели АМ8-АМ15.

В отдельных цепях электроприводов при сечении отходящих проводов до 2,5 мм² можно применять установочные автоматические выключатели с отключающей способностью не ниже 1200А. Поскольку двигатели электрогидравлических толкателей тормозов получают питание от сравнительно мощных сетей, они должны иметь индивидуальную защиту с помощью автоматических выключателей с отключающей способностью не ниже 2500А.

Выбираем трехфазный переменный ток напряжением 380/220В.

1.5 Выбор системы освещения цеха

В соответствии со СН и П 11-4-79 искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное. При необходимости часть светильников того или иного вида освещения может использоваться для дежурного освещения

Рабочее освещение обеспечивает необходимые условия при нормальном режиме работы осветительной установки. Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на открытых пространствах.

Аварийное освещение - освещение, включающееся при аварийном отключении рабочего освещения для продолжения работы.

Эвакуационное освещение (аварийное освещение для эвакуации) - освещение, включающееся при аварийном отключении рабочего освещения для эвакуации людей из помещения.

Охранное освещение - разновидность рабочего освещения, устраивается по периметру территории предприятия, а также территории некоторых общественных здании.

Дежурное освещение - освещение в нерабочее время.

Аварийное освещение следует предусматривать, если объект принадлежит 1 или 2 категории надежности электроснабжения.

Искусственное освещение может быть трех систем: общее, местное и комбинированное. При этом следует учитывать, что экономичное система комбинированного освещения, но в гигиеническом отношении система общего освещения совершеннее, так как позволяет создать более благоприятное распределение яркости в поле зрения.

Система общего освещения предназначена не только для освещения рабочих поверхностей, но и всего помещения в целом, в силу чего светильники размещают на достаточно большом расстоянии от рабочих поверхностей в верхней зоне помещения на кронштейнах, стойках и т.п. В зависимости от расположения светильников различают равномерное и локализированное общее освещение.

Комбинированная система освещения состоит из общего и местного освещения. Общее освещение предназначено для освещения проходов и участков, где работы не производятся, и одновременно для выравнивания яркости в поле зрения работающих. Местное освещение обеспечивается светильниками, располагаемыми непосредственно на рабочих местах.

В условиях комбинированного освещения светильники местного освещения, устанавливаемые на рабочих местах посредством шарнирных кронштейнов, позволяют в широких пределах изменять как освещенность, так и направление светового потока, от которого в значительной степени зависит контраст объекта различения с фоном.

Одно местное освещение в производственных условиях запрещено, так как создает большую разность освещенности рабочих поверхностей и окружающего пространства, что может привести к травматизму, и способствует профзаболеваниям.

В общем случае при выборе системы освещения нужно исходить из характера зрительной работы, выполняемой в помещении.

Выбираем общее освещение.

2. Расчетная часть

2.1 Расчет общего освещения

2.1.1 Исходные данные для проектирования

Для проектирования электрического освещения необходимо знать назначение, площадь и высоту объекта, для которого ведется проектирование.

А = 18м; В=24м; Н=8м.

При выборе системы освещения необходимо исходить из характера зрительной работы, учитывая вероятность отраженной блесткости и затемнение рабочих поверхностей технологическим оборудованием и самими работающими.

2.1.2 Выбор освещенности

Освещенность в соответствии со СНиП 23-05-95 нормируется в зависимости от номинального размера объекта различие разряда и контраста зрительной работы, фона и контраста объекта. Для инструментального цеха Ен =300лк [2].

2.1.3 Выбор источников света

Для помещении разной высоты необходимо учитывать следующее: в низких помещениях (не выше 6-8м) наиболее экономичны люминесцентные лампы, средней высоты (от 6 до 8-1 5м) и очень высоких (свыше 20м) - ДРИ, в высоких помещениях (от 8 до 20м) наименьшие затраты имеют ДРЛ, хотя энергетически они менее выгодны.

Выбираем ДРИ: Тип ДРИ250-2; Мощность Рл=250Вт; Световой поток Фл=15000лм[2].

2.1.4 Выбор светильника

При выборе светильников учитываем вид КСС (кривой силы света), защиту, климатическое исполнение, КПД, защитный угол светильника.

Выбираем светильник.

Тип светильника ССП04-250-001

Тип лампы ДРИ

Тип кривой силы света Г;

КПД 95%;

Габаритные размеры 170х455[2]

2.1.5 Определение расчетной высоты

(2.1)

h_раб=0,8м-высота рабочей поверхности;

Н=8м

h_с=0,5м- высота свеса светильника.

2.1.6 Определение индекса помещения

(2.2)

2.1.7 Определение коэффициент использования светового потока

Для этого необходимо знать коэффициенты отражения от стен, потолка и пола.

с_n=50%

с_с=30%

с_р=10% [2]

u_оу=0,45[2]

2.1.8 Определение количества светильников

(2.3)

где Е_н- нормируемое значение освещения;

К_з =1,5- коэффициент запаса[2];

n-количество ламп в светильнике;

Z =1.15- коэффициент неравномерности освещения[2].



Рис.5 План размещения светильников в цехе (Масштаб в 1см - 4м).

2.2 Расчет мощности и выбор двигателей крана

Исходные данные

Грузоподъемность 50/12,3т

Механизм подъема главный/вспомогательный

Вес крюка 0,5/1т

Вес груза 45/11,5т

Скорость 5,6/12м/мин

Механизм передвижения мост/тележка

Вес механизма 42/90т

Скорость 27,1/22,7м/мин

D_к 710/400мм

d_ст 175/95мм

2.2.1 Определение статической мощности на валу двигателя

Статические нагрузки двигателей кранов создаются силами статического сопротивления, действующими в крановых механизмах силами тяжести и трения. Рассмотрим типичные случаи определения, приведенные к валу двигателя, статических нагрузок механизма подъема и передвижения кранов.

Для механизмов подъема характерен активный статический момент, который направлен против движения при подъеме груза и совпадает с ним по направлению при спуске.

Кроме того, в реальных механизмах всегда присутствуют силы трения, создающие реактивный момент, который возрастает при увеличении нагрузки механизма.

Статическая мощность Рстп (кВт) на валу двигателя в установившемся режиме при подъеме затрачивается на перемещение груза и преодоления потерь трения:

, кВт (2.4)

где: Q - масса, поднимаемого груза, кг;

- масса крюковой подвески захвата, грейфера или грузоподъемного магнита, кг;

- КПД канатной системы и механизма при подъеме номинального груза:

V - номинальная скорость подъема груза, м/сек;

g=9,8 м/сек2 - ускорение свободного падения.

Для механизмов передвижения кранов, работающих в закрытых помещениях, когда отсутствует ветровая нагрузка, статический момент механизма обусловлен силами трения.

Статическая мощность Рст (м,т) (кВт) на валу двигателя передвижного моста (тележки) в установившемся режиме.

, кВт (2.5)

где: G_м,т - масса передвигающегося механизма (крана, тележки), кг;

Q - масса поднимаемого груза, кг;

g - масса крюковой подвески захвата, грейфера и грузоподъемного магнита, кг;

d_ст - диаметр ступицы ходового колеса, м;

V - скорость передвигающегося механизма,м/сек;

- коэффициент трения в подшипниках ступиц колес для подшипников скольжения = 0,015[5];

k - коэффициент нормы ходового колеса, учитывающий трение реборд ходового колеса k = 1,3 - 1,4[5];

м - коэффициент трения качения м= 0,5 х 10-3м[5];

- уклон рельсового пути тележки или крана при расчете мостовых кранов принимается = 0,003, для строительных кранов = 0,01[5];

n - число механизмов передвижения;

D_к - диаметр ходового колеса, м.

Определяем статическую мощность на валу двигателя в установившемся режиме для:

Главный подъем:

Вспомогательный подъем:

Мост:

Тележка:

2.2.2 Определение режима работы крана

Принимаем расчетный режим работы крана от 1М до 6М в зависимости от назначения крана и выписываем характеристики данного режима.

Главный подъем: 3М; ПВ=25%; М=120вкл/час

Вспомогательный подъем: ЗМ; ПВ=25%; М=120вкл/час

Мост: ЗМ; ПВ=25%; М=120вкл/час.

Тележка: ЗМ; ПВ=25%; М=120вкл/час[5].

2.2.3 Определение системы управления электродвигателями крана

Главный и вспомогательный подъем: МКП АДФ:

Выбираем электропривод переменного тока: асинхронный двигатель (АД) с фазным ротором, управляемый магнитным контроллером с торможением противовключения.

Мост и тележка: К АДФ:

Выбираем электропривод переменного тока: асинхронный двигатель (АД) с фазным ротором, управляемый кулачковым контроллером с торможением противовключения.

2.2.4 Определение коэффициента инерции

Предварительное принятие коэффициента инерции

(2.6)

К_j > 5 - для механизмов передвижения;

К_j < 1,5- для механизмов подъема[5].

2.2.5 Определение коэффициента теплового режима

Для механизма подъема: К_т=1,4;

Для моста, тележки: К_т=0,75[5].

2.2.6 Расчет мощности двигателей

Определение мощности двигателя с учетом Кт

(2.7)

2.2.7 Выбор двигателей

Выбор двигателя осуществляют из условия:

Рном Pдв; nном < 1000 об/мин [5]

Таблица 2 Технические данные двигателя

Механизм	Тип двигателя	Рном, кВт	Nном, об/ мин	I1, А	Jдв, кг*м2
Главный подъем	4МТF(Н) 225 Н6	37	965	78	0,9
Вспомогательный подъем	4МТF(Н) 200 L6	22	935	55	0,068
Мост	4МТF(Н) 112 LВ6	3,7	900	11,2	0,045
Тележка	4МТF(Н) 112 L6	2,2	810	7,2	0,035

2.2.8 Определение приводного момента инерции системы

(2.8)

(2.9)

где: m - масса поступательного движения частей механизма, кг

щ - линейная скорость механизма

Для главного подъема:

Для вспомогательного подъема:

Для моста:

Для тележки:

2.3 Проверка выбранных двигателей

2.3.1 Проверка коэффициента инерции

(2.10)

<1,5

<1,5

>5

>5

2.3.2 Определение эквивалентных КПД

(2.11)

Где Ю_{экв б} -базисное эквивалентное КПД[5],

Ю_{экв N}- эквивалентное КПДчисла включений[5].

2.3.3 Проверка принятого двигателя по нагреву

, (2.12)

Где К_экв- коэффициент эквивалентного режима[5],

К₃ - коэффициент запаса[5],

К_р - коэффициент регулирования, К_р = 1- 1,2 (_рр-_рб) , _рб=0,05; _рр [5],

К_о - коэффициент учитывающий изменения потерь при ПВф[5],

К_н - коэффициент напряжения К_н[5],

К_д - коэффициент динамического режима[5].

Все двигатели по нагреву проходят.

2.4 Выбор пускорегулирующей и защитной аппаратуры крана

2.4.1 Выбор защитной панели и вводного устройства

Защитная панель крана является комплексным устройством, в котором расположен общий рубильник питания крана, линейный контактор для обеспечения нулевой защиты и автоматического размыкания цепи при срабатывании любого вида защиты, комплект максимальных реле защиты цепей отдельных электроприводов, кнопка включения и пакетный переключатель цепей управления. Защитная панель крана обеспечивает максимальную защиту для отключения схемы крана от сети при возникновении перегрузки в одной из цепей крана, нулевую защиту для отключения электропривода при прекращении или перерыве в подаче питания от источника электроэнергии. Важной задачей системы защиты является предотвращения недопустимых перегрузок в цепях крановых электроприводов, связанных с неисправностью схем управления, заклиниванием механизмов, обрывом цепи тормоза и т.п. Крановые защитные панели предназначены для защиты и управления ЭП и крановых механизмов.

Применяются:

при контрольном управлении электроприводом кранов;

при командоконтроллерном управлении ЭП кранов, если отсутствуют собственные аппараты защиты.

На защитной панели установлена аппаратура, обеспечивающая:

максимальную защиту от токов КЗ и значительных перегрузок (до 2,5Iном) крановых ЭД;

«нулевую» защиту, исключающую самозапуск ЭД после перерыва ЭСН;

надежность работы крана и безопасность обслуживания.

Конструктивно панель выполняется в виде металлического шкафа с аппаратурой. Шкаф закрыт двумя замками, один из которых сблокирован с головным выключателем. Защитная панель размещается в кабине крана.

Панели выпускаются для защиты и подключения от 3 до 6 электродвигателей.

На переменном токе при напряжениях 220, 380 и 500 В выпускаются панели типа «ПЗКБ», на постоянном токе при напряжениях 220 и 440 В - типа «ППЗКБ».

Панель защитная типа ПЗК предназначена для защиты и управления тремя электродвигателями: механизма передвижения моста, механизма передвижения тележки и механизма подъема. Тип защитной панели выбирают по роду тока, напряжению сети, сумме номинальных токов электродвигателей и виду управления. Для защиты электродвигателя от перегрузки достаточно иметь электромагнитный элемент реле максимального тока в одной фазе каждого электродвмгателя. Для защиты сети в остальные две фазы устанавливают электромагнитные элементы, общие для нескольких электродвигателей.

Рис.6 Схема цепей управления защитных панелей ПЗКБ-400 для кулачковых и магнитных контроллеров.

Таблица 3 Технические данные защитной панели[5]

Тип панели	Iном ввода ПВ=100%, А	Iном контакторов при ПВ=100%, А	Iном контакторов при ПВ=60%, А	Imax комму-тационный	I термической стойкости	Число максимальных реле
ППЗБ 160	160	160	160	160	3000	4

2.4.2 Выбор контроллеров

Контроллеры кулачковые предназначены для пуска, остановки, переменного, так и постоянного тока.

Применяются в кранах малой грузоподъемности. Для легких «Л», средних «С» и тяжелых «Т» режимов работы. Переключение контактных групп обеспечивается кулачками вала, приводом которого является маховик (на постоянном токе) или рукоятка (на переменном токе).

Магнитные контроллеры предназначены для управления двигателями механизмов мостовых кранов средней и большой производительности, с большой частотой включений, в напряженных режимах работы.

Применяются в кранах большой и средней грузоподъемности, работающих в средних «С», тяжелых «Т» и весьма тяжелых «ВТ» режимах.

Все переключения в силовых цепях ЭД производятся контакторами, катушки которых получают питание через малогабаритные командоконтроллеры типа «КП», установленные в кабине.

Переключающим органом командоконтроллера является рукоятка.

Магнитные контроллеры наиболее универсальное средство управления крановым электроприводом.

Для управления двигателями механизмов подъема применяются несимметричные командоконтроллеры серии «ПС, ТС и КС», которые позволяют получить низкие посадочные скорости при опускании груза.

Наличие буквы «А» (например, «КСА») свидетельствует о том, что управление ЭД автоматизировано в функции времени или ЭДС.

Таблица 4 Технические данные контроллера

Механизм	Тип контроллера	Рmax, кВт
Главный подъем	ТСА160	85
Вспомогательный подъем	ТСА 160	85
Мост	ККТ62А	2х15
Тележка	ККТ61А	22

Магнитные контроллеры переменного тока общего назначения служат для управления асинхронными крановыми электродвигателями с фазным ротором, используемыми на грузоподъемных кранах для промышленных предприятий. Магнитные контроллеры изготовляются в виде панелей каркасно-реечной конструкции с установкой аппаратов и сборок выводов непосредственно на металлические рейки или рамы.

2.4.3 Выбор конечных выключателей

Крановые конечные выключатели предназначены для ограничения хода движущихся устройств (мост, тележка, крюк) или блокировки запирающихся устройств (двери кабины или шкафа, люки). Контактные выключатели служат для защиты от перехода механизмами предельных положений. Эта защита обязательна к применению всех механизмов подъема, а также для всех механизмов передвижения. В механизмах передвижения обязательна установка конечных включателей при номинальных скоростях передвижения свыше 0,5м/с.

КУ-703 - подъем

КУ-706 - передвижение[5]

2.4.4 Выбор резисторов

Резисторы предназначены для пуска, торможения и регулирования скорости ЭП. Кроме того, их устанавливают в других цепях - возбуждения, управления и подъемных электромагнитов. Резисторы комплектуются в ящики на базе элементов чугунных литых (серия «ЯС»), фехралевых ленточных (серия КФ») или констановых проволочных (серия «НС»). Из комбинаций этих ящиков подбираются любые необходимые сочетания ступеней сопротивлений. Крановые резисторы выбираются по условиям повторно-кратковременного режима («ПВ» больше для ступеней, которые отключаются последними), Каждая ступень сопротивления должна выдерживать номинальный ток 30 с, независимо от ПВ.

Для наиболее широко применяемых крановых электроприводов с асинхронными фазными двигателями промышленностью выпускаются типовые комплекты крановых резисторов отдельно для механизмов подъема и передвижения. Данные выбранных резисторов приведены в таблице 5 [5].

Таблица 5 Технические данные резисторов

Механизм	Тип конт- роллера	Рном, кВт	Расчетные мощности, кВт	R, Ом	Тип блока	Кол-во блоков
ГП	ТСА-160	29,7	13-17,5	1,8-2,4	Б6	3
ВП	ТСА 160	13,33	9-13	1,8-2,4	Б6	3
М	ККТ62А	3,54	13,17,5	1,8-2,4	Б6	3
Т	ККТ61А	1,16	1,4-5,8	3,6-6	БК12	3

2.5 Выбор тормозных устройств

Согласно правилам Гостехнадзора каждый из установленных на механизме механических тормозов должен удерживать груз, составляющий 125% номинального при его остановке только с помощью этого тормоза. С учетом того, что коэффициент трения асбестовых материалов может меняться в зависимости от температуры поверхности до 30%, тормоз в холодном состоянии должен развивать тормозной момент составляющий не менее 150% номинального, т.е. коэффициент запаса тормозов момента должен быть не ниже 1.5 расчетного момента, который определяется формулой:

 (2.13)

где М_тр - расчетный момент тормоза, Н*м;

Q_ном- номинальная грузоподъемность, кг, у механизмов подъема или максимальное тяговое усилие в канате лебедки механизма стрелы;

V_ном - номинальная скорость подъема или скорость каната лебедки стрелы, м/с;

n_ном - номинальная частота вращения тормозного шкива, соответствующая скорости V_ном, об/мин;

з - КПД механизма при номинальной нагрузке.

С учетом режимов работы механизмов различного назначения тормозные моменты тормозов должны быть равны:

(2.14)

где К_з - коэффициент запаса тормоза[5].

Таблица 6 Технические данные тормозов

Механизм	МТ	Технические данные
		Тормозной момент	Тип тормоза	Тип гидротолкателя
Главный подъем	428	800	ТКГ300	ТЭ50
Вспомогательный подъем	242,7	300	ТКГ200	ТЭ25
Мост	45	100	ТКГ160	ТЭ16-2М
Тележка	78,5	100	ТКГ160	ТЭ16-2М

2.6 Описание схемы управления

Пуск двигателей крана осуществляется от крановой защитной панели кнопкой и линейным контактором КМ. Защитная панель предсматривает следующие защиты: от максимальных токов КА и КАО, нулевая защита обеспечивается контроллерами и контактором КМ. Рассмотрим работу одного из контроллеров.

В схеме 3 коммутация статорной цепи производится контакторами 3К1 и 3К2 реверсора, а освободившиеся силовые контакты контроллера используются для коммутации распараллеленной цепи ротора.

Контроллер имеет пять фиксированных положений для каждого направления движения и одно нулевое и обеспечивает ступенчатый пуск, регулирование скорости реверс и торможение. Коммутация резисторов в цепи ротора осуществляется по несимметричной схеме. Остановка электродвигателей после их отключения производится механическими тормозами с электромагнитами 3YBI и 3YB2, подключенными на выводы обмотки статора электродвигателей.

В схеме 4 контроллер имеет пять фиксированных положений для каждого направления движения и обеспечивает ступенчатый спуск, ступенчатое регулирование скорости, реверс и торможение.

Включение электродвигателя и его реверс производятся контактами 4К2, 4К4, 4К6, 4К8. Коммутирование ступеней резисторов выполняется по несимметричной схеме с помощью контактов 4К7, 4K9--4K12. Контакты 4К1 служат для обеспечения нулевой блокировки, предотвращающей включение электродвигателей крана, если рукоятка хотя бы одного контроллера не находится в нулевом положении.

При переводе рукоятки контроллера из нулевого в первое положение подъема или спуска к обмотке статора через контакты соответственно 4К4 и 4К8 или 4К2 и 4К6 от 4L1 и 4L3 подводятся две фазы и одна фаза 4L2 -- напрямую, минуя контакты контроллера. Электродвигатель запускается при полностью введенном сопротивлении в цепи ротора. При переходе на последующие положения постепенно уменьшается сопротивление резисторов в цепи ротора. Так, например, при переводе рукоятки во второе положение из цепи ротора выводится секция 4Р5--4Р6 резистора, в третье -- 4Р4--4P6 в четвертое -- 4РЗ--4Р6 в пятое -- 4Р2--4Р4 и 4P1--4Р5, т. е. из цепи ротора выведены все резисторы, и он замкнут накоротко.

Эта схема с силовыми контроллерами, имеет ряд защит (максимальную токовую, нулевую и конечную), осуществляемых с помощью защитной панели.

Источники информации

1. Зимин Е.Н. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. - М.: Энергоиздат, 1981.

2. Кнорринг Г.М. Справочная книга для проектирования электрического освещения. - СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отделение, 1992.

3. Рапутов Б.М. Электрооборудование металлургических предприятии. - М.: Металлургия, 1990.

4. Шеховцов В.П. Электрическое и электромеханическое оборудование: Учебник. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004.

5. Яуре А.Г. Крановый электропривод: Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

Размещено на Allbest.ru

...