Проект электрооборудования и автоматизации мостового крана

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине:

«Электропривод и силовая преобразовательная техника»

на тему:

«Проект электрооборудования и автоматизации мостового крана»

1. Выбор расчётных параметров и систем электроприводов

1. Общие сведения о мостовых кранах

Мостовые краны являются типовым оборудованием производственных цехов, электростанций, закрытых и открытых складов. Грузоподъёмность мостовых кранов достигает 500 (т.с.), пролёты составляют 40-50 м.

Скорость представления моста = 40-50 м/мин;

Передвижные тележки = 10-50 м/мин;

Подъема груза до 60 м/мин.

Схематически мостовой кран представляет собой металлическую форму (мост), которая на катках может передвигаться по подкрановым путям на стене здания. На мосту имеется тележка с подъёмной лебёдкой и тросом. Тележка может двигаться вдоль моста.

2. Выбор скорости подъёма груза, передвижения крана и тележки, определение необходимости применения малой скорости подъема и механизма вспомогательного подъема.

В соответствии с исходными данными из таблицы (2, стр.10) выбираю:

· скорость подъёма груза 0,1-0,2 м/с;

· скорость передвижения крана 0,8-1,0 м/с;

· скорость передвижения тележки 0,5-0,6 м/с.

Для механизмов со скоростями подъёма свыше 0,2 м/с применение малой скорости подъёма обязательно, в нашем случае V=0,1-0,2 м/с, поэтому нет необходимости в применении малой скорости подъёма см (2, стр.28).

3. Определение нормированного среднесменного числа включений в час и ПВ% механизмов крана.

Краны группы 5К- мостовые и козловые краны с лебёдочными грузовыми тележками, крюковые и с захватами, для работы в цехах и на складах промышленных предприятий при средней интенсивности, на лесных складах, строительных материалов.

4. Определение режимных групп механизмов кранов.

По таблице 1.3(2 стр.13) для всех механизмов крана применяется группа режима работы 4М.

Группы режима работы механизмов:

§ главного подъёма - 4М;

§ вспомогательного подъёма - 4М;

§ передвижения моста - 4М;

§ передвижения тележки - 4М.

Определяю по таблице 1.1.(2, стр.12):

· для режимной группы 4М : ПВ=40%;

· нормированное среднесменное число включений в час: N=120;

· расчётное время работы в год - не более 1000 часов;

· число включений за время 600с. наиболее интенсивного использования - 80

· Коэффициент использования крана =0,75

· Группа режимов механизмов 1Аm :2m

· Максимальное число включений в час - 180.

5. Определение диапазона регулирования скоростей механизмов передвижения и подъема-опускания груза.

Из табл. 1.4 (2, стр. 18):

Линейная минимальная скорость передвижения:

§ передвижения крана 0,25 м/с;

§ передвижения тележки 0,2 м/с.

Линейная минимальная скорость передвижения:

§ подъёма груза 0,2 м/с;

§ опускания груза 0,05м/с.

Для передвижения крана: Для передвижения тележки:



Для подъёма-опускания груза

По графику 1.2. на стр. 16 принимаю окончательное количество ступеней:

- для механизма подъема-опускания - 3 ступени;

- для механизма передвижения крана - 6 ступеней;

- для механизма передвижения тележки - 3 ступени;

6. Выбор параметров передаточных устройств электроприводов.

Диаметр ходовых колес тележки 320 мм

Диаметр ходовых колес крана 400 мм

Диаметр грузового барабана 410 мм

Передаточные числа полиспастной системы:

1)механизма передвижной тележки:

;

2)механизма передвижения крана:

;

3)механизма подъема:

7. Определение расчетной мощности механизма подъема.

, где:

где Q-масса поднимаемого груза, кг; q-масса крюковой подвески (захвата, спереда, грейфера или подъемного магнита), кг; U_n-номинальная скорость подъема груза, м/с; -КПД канатной системы и механизма при подъеме номинального груза (см. таблицу 1.6 (2 стр.21)); 0,86 - для 2-х ступенчатого редуктора; m_n-коэффициент числа механизмов, поднимающих груз (2 стр. 22) m_n=1;

кВт

8. Определяем расчетную мощность механизмов передвижения крана и тележки.

кВт

кВт

Проверка электродвигателей на обеспечение теплового режима:

Для механизма подъёма груза:

мостовой кран электродивигатель характеристика

Для механизма передвижения крана:

Для механизма передвижения тележки:

Все двигатели удовлетворяют условию

9. Выбираем редукторы и определяем КПД передаточных устройств.

Функция механизма	Тип редуктора	КПД %
Подъем	Ц2-400	88
Передвижение крана	Ц2-250	88
Передвижение тележки	Ц2-250	88

Редуктор для механизма подъема-спуска

Тип Ц2-400

Частота вращения вала 1000 об/мин

Передаточное число 32,42

Максимальная мощность 34 кВт

Масса 317 кг

КПД = 88%

Редуктор для механизма передвижения крана

Тип Ц2-250

Частота вращения вала 1500 об/мин

Передаточное число 9,8

Максимальная мощность 30 кВт

Масса 85 кг

КПД = 88%

Редуктор для механизма передвижения тележки

Тип Ц2-250

Частота вращения вала 1500 об/мин

Передаточное число 9,8

Максимальная мощность 30 кВт

Масса 85 кг

КПД = 88%

10. Выбираем системы управления электроприводом каждого из механизмов.

Системы управления крановыми механизмами относят к категориям устройств, находящихся под непрерывным контролем оператора, т.е. в этих системах выбор момента начала операции скоростных параметров осуществляется лицом, управляющим механизмом. В свою очередь система управления должна обеспечивать необходимую последовательность переключения для реализации желаемых скоростных параметров, предотвращать при этом недопустимые перегрузки и обеспечить необходимую защиту.

Спуск-подъем груза

D=3 P=18 кВт

Выбираю МКД-АДФ

Передвижения крана

D=6 P=3,42 кВт

Выбираю МКД-АДФ

Спуск-подъем груза

D=4 P=0,58 кВт

Выбираю МКД-АДФ

2. Выбор электродвигателей

1. Предварительный выбор двигателя

Тип	Момент инерции	Р,кВт	n, об/мин	Функция
4MTF(H)200LB6	0,68	30	935	Подъем
4MTF(H)112LB4	0,045	5,5	1390	Передвижение крана
4MTF(H)112L4	0,035	3,7	1370	Передвижение тележки

2. Расчёт момента инерции каждого из механизмов:

Для поступательно движущихся частей кранов:

Подъем:

Передвижение крана:

Передвижение тележки:

Общий момент инерции:

Подъем:

Передвижение крана:

Передвижение тележки:

3. Определение базисного КПД.

Для механизма спуска-подъема:

Система МКД-АДФ (ТСА)

Электропривод переменного тока: асинхронный двигатель с фазным ротором, управляемый магнитным контроллером с динамическим торможением способом самовозбуждения.

,

Для механизмов передвижения:

Система К-АДФ (ККТ-61)

Электропривод переменного тока: асинхронный двигатель с фазным ротором, управляемый силовым контроллером

,

4. Определение эквивалентного номинального КПД.

Определяем по граф. рис. 6.5 при числе пусков N_В=120 вкл/ч:

5. Определение эквивалентного КПД каждого механизма:

6. Проверка электродвигателей на обеспечение теплового режима:

Для механизма подъёма груза:

Для механизма передвижения крана:



Для механизма передвижения тележки:

Все механизмы удовлетворяют тепловому режиму.

7. Проверка электродвигателей механизмов передвижения крана и тележки по обеспечению запаса сцепления и max допустимого ускорения.

;

;

< а_мах;

< а_мах;

м/с²

Ускорение, обеспечиваемое двигателями крана и тележки меньше допустимого, следовательно, двигатели удовлетворяют условиям сцепления.

3. Выбор управляющих устройств электроприводов

1. Выбор коммутационных аппаратов в силовых цепях:

Для механизма подъема выбираем магнитный контроллер ТСА(U_ном=380 В, максимальная мощность 100 кВт, диапазон регулирования скорости 1:8)

Для передвижения тележки и крана выбираем контроллер переменного тока ККТ61А (число рабочих положений 5 и 5, U_ном=380/220 В, наибольшая мощность 15 (11) кВт, n до 1:3)

2. Выбор защитной панели:

Защитная панель крана является комплектным 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 обеспечивает: максимальную защиту для отключения схемы крана от сети при возникновении перегрузки в одной из цепей крана, нулевую защиту при отключении электропривода при прекращении или перерыве в подаче питания от источника электроэнергии.

Так как суммарная мощность приводов до 125 кВт (в кабине расположен блок защиты) ящик типа ЯВ501 с автоматическим выключателем на 160-250 А, снабженный индивидуальным ключем-марка.

Для заданного типа крана выбираем защитную панель типа ПЗКБ 400, технические данные которой приведены в таблице:



Выбор линейного контактора

3. Выбор коммутационных аппаратов в цепях управления:

Защита от перехода механизмами предельных положений осуществляется конечными выключателями. Выбираем ВУ 150 шпиндельного типа, со степенью защиты IP 44, массой 3 кг.

4. Выбор тормозных устройств

1.Определение расчетных моментов тормозов механизмов крана.

Механизм подъема груза:

Расчётный момент:

Тормозной момент с учётом режимов работы механизмов различного назначения:

- коэффициент запаса тормоза т.4.1 (2 ст. 135)

Механизм передвижения тележки:



где - коэффициент трения в помещении =0,2, - отношение числа тормозных колес к общему числу колес =0,5 для моста и =1 для тележки , - номинальная частота вращения выбранного двигателя, м/с, - число механизмов с тормозами.

где - коэффициент запаса тормоза т.4.1 (2 ст. 135),

Механизм передвижения крана:

2. Установить режимы работы тормозов

Согласно табл. 4.2 (2 стр. 136) принимаю веса всех механизмов крана, режим работы ПВ=40%

3. Выбор тормозов и их технические характеристики

По т.4.13 ( 2 стр.149) в зависимости от тормозного момента рассчитанного в П.20.1 выбираю тормоза с приводом электрогидротолкателей типа:

-для механизма подъема ТКГ200;

-для механизма передвижения тележки ТКГ200;

-для механизма передвижения крана ТКГ300.

С приводами от электрогидравлического толкателя

Все тормозные устройства включаются в цепь статора напрямую после максимальных токовых реле для защиты этих устройств от режимов КЗ.

5. Выбор пускорегулирующих сопротивлений и построение механических характеристик электродвигателей

1. Построение механической характеристики электродвигателя передвижения тележки.

Двигатель 4MTF(H)112L4

Коэффициент трансформации от статора к ротору:

Приведённые сопротивления:

Ом, Ом, Ом

Ом

Ом

Ом

Величина критического скольжения:

,

Угловая синхронная частота вращения:

рад/с

Номинальный момент двигателя:

Н·м

Критический момент в двигательном режиме:

Н·м

Уравнение естественной механической характеристики:

Результаты расчётов сводим в таблицу:

S	0	0,05	0,1	0,2	0,255	0,3	0,4	0,6	0,8	1
n, об/мин	0	1302	1233	1096	1021	959	822	548	274	0
M, Нм	0	20	33	45	47	47	45	39	33	29

Примем, что момент статической нагрузки на валу двигателя равен его номинальному моменту:

Н·м

Наибольший пусковой момент двигателя с фазным ротором:

Н·м

Момент переключения:

Н·м

Для графического расчёта через точки а и b на естественной характеристике, соответствующей значениям моментов M₁ и М₂, проводим прямую до пересечения с линией синхронной скорости в точке t. Из точки t проводим лучи te, tc, tc', tc'',tc'''. Сопротивления пусковых ступеней определяем на основании графического построения:

Ом

Ом

Ом

Полное сопротивление пускового реостата:

Ом.

Выбираем нормализованный блок резисторов типа БФ6 с каталожным номером ИРАК 434332.004-12, со следующими параметрами:

ток продолжительного режимаА

общее сопротивлениеОм

сопротивление ступенейОм

6. Расчёт уставок аппаратов защиты

Для механизма передвижения тележки:

А

Для механизма передвижения крана:

А

Для механизма подъёма:

А

Токи срабатывания тепловых расцепителей:

Для механизма передвижения тележки:

А

Для механизма передвижения крана:

А

Для механизма подъёма:

А

Выбор сечения кабеля производим исходя из длительно допустимого тока по ПУЭ:

Для механизма передвижения тележки:мм²

механизма передвижения крана:мм²

Для механизма подъёма:мм²

Выбор автоматических выключателей:

Выбор автоматических выключателей производится в соответствии с длительно-допустимыми токами электроприводов, а так же токами тепловой защиты и защиты от коротких замыканий.

Для передвижения тележки и передвижения крана выбираем

Автоматический выключатель АЕ 2046 МП (0,6…25А) - для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и токов перегрузки, для защиты, пуска и остановки асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, а также для оперативных включений и отключений указанных цепей с частотой до 30 включений в час.

Технические характеристики

Номинальный ток = 0,6А - 63А

Номинальное напряжение = 380В

Тепловая отсечка Iн = 12

Степень защиты IP00,

число полюсов = 3

Габаритные размеры мм, (ВхШхГ) - 145*75*105

Масса 0,93 кг

Для подъёма выбираем автоматический выключатель ВА 57Ф35

Автоматический выключатель ВА 57Ф35 (16…100А) - трехполюсный, с тепловым расцепителем токов перегрузки и электромагнитным расцепителем токов короткого замыкания, применяется для отключения тока при аварийных ситуациях (перегрузках, коротких замыканиях и недопустимых снижениях напряжения), а также для нечастых (до 30 раз в сутки) включений и отключений электро цепей.

Тип ВА 57-31

Номинальный ток 16 А ... 100 А

Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69 - УХЛ3

НТД ТУ 16-93 ИГПН.641452.068 ТУ

Номинальное переменное напряжение сети - 50 Гц до ~380 В

Номинальное постоянное напряжение 220 В

Гарантийный срок 3 года

Порядок работы управляющих устройств.

В схеме применяется контроллер ККТ-61.

Контакты SM контроллера регулируют сопротивление в цепи роторов двигателей, защита вынесена на отдельную защитную панель.

Контакты SM1, SM4, SM6 и SM8 контроллера выполняют реверс двигателя, контакты SM7 и SM9- SM12 коммутируют ступени резисторов, контакты SM1, SM3 и SM5 использованы в цепях защиты. Одновременно с двигателем включается катушка тормоза YA. В целях уменьшения числа используемых кулачков применено несимметричное включение сопротивлений.

Защита электропривода осуществляется защитной панелью, на которой находятся линейный контактор КММ, силовой рубильник QS, предохранители FU1, FU2 и блок максимального рее КА. Конечная защита осуществляется выключателями SQ2 и SQ3. В цепь катушки контактора КММ включены контакты кнопки включения SB, аварийного выключателя SA и контакты блокировки SQ1.

Размещено на Allbest.ru

...