Расчет электрического привода механизма подъема башенного крана
Расчет электрического привода механизма подъема башенного крана
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.
1.
Выбор типа
электродвигателя.
2
2.
Предварительный
выбор типа электродвигателя. 3
3.
Определение
приведённого момента электропривода. 4
4.
Определение
приведённого момента сопротивления рабочей 5
машины.
5.
Определние
времени пуска и торможения привода. 6
6.
Определение
пути, пройденного рабочим органом за время 7
пуска и торможения.
7.
Определение
пути, пройденного рабочим органом с 8
установившейся скоростью.
8.
Определение
времени равномерного хода рабочей машины. 9
9.
Определение
времени паузы (исходя из условий технологического 9
процесса.
10.
Определение
продолжительности включения. 10
11.
Построение
нагрузочной диаграммы. 11
12.
Определение
мощности двигателя из условий нагрева. 12
13.
Проверка
выбранного электродвигателя на перегрузочную 13
способность и по пусковому моменту.
14.
Выбор
данных двигателя по каталогу.
14
15.
Построение
механической характеристики двигателя. 15
16.
Расчёт
пускового
реостата. 18
17.
Выбор
схемы управления и защиты двигателя. 21
18.
Вычерчивание
схемы управления и описание её работы 23
(подбор аппаратуры управления по каталогу).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм
|
Лист
|
№ Докум.
|
Подпись
|
Дата
|
|
Разраб.
|
Пигарёв
|
|
|
Расчет
электрического привода механизма башенного крана.
|
Литер.
|
Лист
|
Листов
|
|
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:
где Q – вес
поднимаемого груза (кг.)
Q0 – вес
грузозахватного приспособления,
кг;
V – скорость
подъёма груза ;
;
h - коэффициент полезного
действия механизма подъёма.
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:
где: a - коэффициент, учитывающий маховые массы
редуктора (находится по каталогу).
Обычно он лежит в пределах от 1.1 до 1.15.
В данном случае принимаем a = 1.1.
GD2дв – маховый момент предварительно
выбранного двигателя ;
GD2дв = 4.4 .
GD2тш – маховый момент тормозного шкива (если
таковой имеется) ;
GD2тш = 3.88 ().
GD2м – маховый момент соединительной муфты ;
GD2м = 1.
GD2рм – максимальный момент рабочей машины
(барабана) ;
GD2рм =
где m – масса барабана,
m = 334 кг;
R – радиус
барабана, R = 0.2 м.
следовательно, GD2рм = 334 .
G – сила
сопротивления поступательно движущегося элемента (Н);
где Q+Q0 –
вес поднимаемого груза с крюком (кг.);
g – ускорение
свободного падения (постоянная величина), g = 9.8 м/с2
;
H.
nдв-
номинальная скорость вращения двигателя (об/мин) ;
nдв= 723 об/мин.
i – передаточное
отношение
где nрм – скорость вращения рабочей машины (барабана)
где m – число
полиспастов (m=2);
Dб – диаметр барабана (Dб=0.4 м)
p = 3.14
V – скорость
поступательно движущегося элемента
об/мин;
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:
где i – передаточное отношение (i
= 25.22);
h - к.п.д. передачи (h= 0.84)
Мрм = момент
сопротивления на валу рабочей машины
где Q+Q0 – вес груза с крюком (кг) (Q+Q0 = 5775 кг)
Dб – диаметр барабана (Dб = 0.4 м)
m – число полиспастов (m = 2)
h - кпд электропривода (h = 0.84)
5. Определение времени пуска и торможения привода.
Время пуска и торможения
двигателя определяется по формулам:
где GD2 – маховый момент системы электропривода (GD2 = 12.84 );
nдв – частота вращения двигателя (nдв = 723 );
Мj – динамический
момент электропривода
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 = bМн
где b - коэффициент, зависящий от типа двигателя и
условия пуска.
Для двигателя постоянного тока
и асинхронных двигателей с фазным ротором
b = 1.4 ¸ 1.6.
Для данного двигателя b = 1.6.
где Мн – номинальный момент
двигателя
Рн – номинальная мощность
двигателя (Рн = 22 кВт);
nдв – частота вращения двигателя (nдв = 723)
Мj1 = Мg – Мс
= 47.47 – 32.45 = 15.02
Мj2 = - Мg – Мс
= - 47.47 – 32.45 = - 79.92
Время пуска
с;
Время торможения
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:
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).
м;
м.
7. Определение пути, пройденного рабочим органом
с установившейся скоростью.
Путь, пройденный рабочим органом, с установившейся скоростью
вычисляется по формуле:
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:
где Sp – путь,
пройденный рабочим органом с установившейся скоростью (Sp =
15.7 м);
V – скорость
поступательно движущегося элемента (V = 0.3 ).
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:
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
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
где Мn и Мm
– моменты, развиваемые двигателем при пуске и торможении.
Эквивалентная
мощность
После этого производится
пересчёт эквивалентной мощности на ближайшую, стандартную продолжительность
включения
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:
где Mn = 1.3 Mн = 1.3 . 29.67 = 38.57 (кг
. м)
где k – поправочный
коэффициент (k = 1.5);
(Q+Q0) – вес груза с грузозахватным приспособлением;
Dб – диаметр барабана;
m – число
полиспастов;
i – передаточное
отношение;
h - кпд привода.
Эквивалентная мощность:
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:
где l - перегрузочная способность двигателя
(выбирается по каталогу), l = 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:
где - кратность пускового момента (берется из
каталога), =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:
3.29.67 =
58 кГ.м
двигатель проходит на перегрузочную
способность
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
Величина
|
Обозначение
|
Значение
|
Продолжительность включения
Мощность на валу
Скорость вращения
Линейный ток статора
Напряжение сети
Коэффициент мощности
КПД
Ток ротора
Кратность максимального момента
Напряжение между кольцами ротора
Маховый момент ротора
|
ПВ
Рн
nдв
I1н
U1
Кр
h
I2н
U2
GDдв2
|
25%
22 кВт
723 об/мин
56.5 А
380 В
0.7
0.84
70.5 А
3
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:
где Мk –
критический момент двигателя;
Sk – критическое
скольжение двигателя;
l - перегрузочная способность двигателя (l = 3);
Sн – номинальное скольжение двигателя
где nн – скорость вращения ротора;
n1 –
синхронная скорость поля статора;
где f – промышленная
частота тока питающей сети, (f = 50 Гц);
Р – число пар полюсов (для двигателя
МТ 51 – 8 Р=4)
Номинальное
скольжение двигателя МТ 51 - 8
Критическое скольжение
двигателя
Критический момент двигателя
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 кг . м
S = 0.1 кг . м
S = 0.15 кг . м
S = 0.2 кг . м
S = 0.21 кг . м
S = 0.3 кг . м
S = 0.4 кг . м
S = 0.5 кг . м
S = 0.6 кг . м
S = 0.7 кг . м
S = 0.8 кг . м
S = 0.9 кг . м
S = 1 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:
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:
(Ом)
Затем определяем коэффициент
небаланса по
формуле:
где Z - число ступеней пускового реостата, (Z = 5)
М% - кратность максимального пускового
момента (М% = 280).
Коэффициент
небаланса равен:
Активное сопротивление одной
фазы ротора при полностью введённом реостате (R1) определяется из уравнения:
(Ом)
Сопротивление одной фазы ротора при работе
двигателя на второй ступени (R2) определяется из уравнения:
R2 = R1. g
R2 = 0.575
. 0.64 = 0.368 (Ом)
Сопротивление одной фазы ротора при работе
двигателя на третьей ступени (R3);
R3 = R2 . g = R1. g2
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 . g = R1 . g3
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 . g = R1
. g4
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:
DR1 = R1 –
R2,
DR1 = 0.575 – 0.368 = 0.207 (Oм);
DR2 = R2
– R3,
DR2 = 0.368 – 0.236 = 0.132 (Ом);
DR3 = R3 – R4,
DR3 = 0.236 – 0.151 = 0.085 (Ом);
DR4 = R4
– R5,
DR4 = 0.151 – 0.096 = 0.055 (Ом).
Критическое скольжение при введённом резисторе
в цепь ротора будет:
а) При DR1 = 0.207 (Ом)
б) При DR2 = 0.132 (Ом)
в) При DR3 = 0.085 (Ом)
г) При DR4 = 0.055 (Ом)
.
Определяем уравнение искусственной
механической характеристики:
а) При DR1, равном 0.207
(Ом);
б) При DR2, равном 0.132
(Ом);
в) При DR3, равном 0.085 (Ом);
г) При DR4 = 0.055 (Ом);
Задаваясь значениями S,
подсчитываем соответствующие им моменты.
Таблица
1. Результаты расчёта моментов.
Значен.
|
Цифровые показатели.
|
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.
|