Вопросы модернизации электрооборудования и совершенствования автоматизации портального крана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В данном дипломном проекте рассматриваются вопросы модернизации электрооборудования и совершенствования автоматизации портального крана «Ганц» -16-33.

Рассматривается работа электроприводов крана, проверочный расчет мощности двигателей и расчет параметров электропривода. Разрабатывается схема управления приводом подъёма груза, выполненная на бесконтактных элементах. Пpоизводится расчёт редуктора меxанизма подъёма груза и расчёт сиcтемы электроснабжения порта.

Затронуты вопросы по эксплуатации, надзору и обслуживанию кранов. Так же в проекте разработаны мероприятия по охране труда и защите от ЧС.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ХАРАКТЕРИСТИКА КОТЛАССКОГО РЕЧНОГО ПОРТА

2. НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ, УСТРОЙСТВО И РАБОТА КРАНА "ГАНЦ

2.1 Назначение

2.2 Состав, устройство и работа крана

3. РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ ЦИКЛОГРАММ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ВКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

3.1 Технологический вариант «судно-склад

3.2 Технологический вариант «Склад-судно

3.3 Технологический вариант «Судно-вагон

3.4 Определение расчетных значений ПВ

4. РАСЧЁТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРИВОДОВ ПОДЪЁМА, ПОВОРОТА

4.1 Механизм подъема

4.2 Механизм поворота

5. РАСЧЁТ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ МЕХАНИЗМА ПОДЪЁМА ГРУЗА

6. РАСЧЁТ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ УЧАСТКА "НОВАЯ ВЕТКА

6.1 Расчет электрических нагрузок

6.2 Расчёт общепортовых электрических нагрузок методом коэффициента спроса

6.3 Компенсация реактивной мощности

6.4 Выбор числа и мощности подстанций

6.5 Выбор места установки подстанции и технико-экономическое сравнение по упрощенной методике

6.6 Выбор схемы распределения электроэнергии. Расчёт питающих и распределительных сетей

6.7 Разработка схем распределительных устройств, выбор и проверка аппаратов

7. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

7.1 Выбор силового согласующего трансформатора

7.2 Расчёт параметров схемы замещения

7.3 Выбор сглаживающего дросселя

7.4 Выбор тиристоров и диодов преобразователя

7.5 Выбор защитных цепей силовых вентилей

8. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ПОДЧИНЁННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

8.1 Структурная схема силовой части асинхронно?вентильного каскада и расчёт её параметров

8.2 Расчёт параметров тиристорного преобразователя

9. ОХРАНА ТРУДА

10. ЗАЩИТА ОТ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ

10.1 Общие сведения

10.2 Мероприятия до аварии

10.3 Мероприятия после аварии

11. ЭКСПЛУАТАЦИЯ

11.1 Регистрация

11.2 Разрешение на пуск в работу

11.3 Техническое освидетельствование и ремонт

11.4 Надзор и обслуживание

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

Общей задачей для водного транспорта является своевременное, качественное и полное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках грузов, повышение экономической эффективности его работы. Для этого необходимо укреплять материальную и ремонтную базу, продолжать развивать и производить реконструкцию портов, судоремонтных заводов.

В данное время создаются новые системы автоматизированного привода механизмов портовой перегрузочной техники. Развитие электрооборудования в настоящее время идёт по пути дальнейшего совершенствования существующих устройств и создания новых высоконадежных и эффективных автоматизированных систем с использованием полупроводниковой энерготехники в сочетании с полупроводниковой информотехникой.

Крановое электрооборудование является одним из основных средств комплексной механизации всех отраслей народного хозяйства. Подавляющее большинство грузоподъемных машин изготовляемых отечественной промышленностью, имеет привод основных рабочих механизмов, и поэтому действия этих машин в значительной степени зависит от качественных показателей используемого кранового оборудования.

Грузоподъемные машины служат для погрузочно-разгрузочных работ, перемещения грузов в технологической цепи производства или строительства и выполнения ремонтно-монтажных работ с крупногабаритными агрегатами. Грузоподъемные машины с электрическими приводами имеют чрезвычайно широкий диапазон использования, что характеризуется интервалом мощностей приводов от сотен ватт до 1000кВт. В перспективе мощности крановых механизмов может дойти до 4500 -5000 кВт.

Электропривод большинства грузоподъёмных машин характеризуется повторно - кратковременном режимом работы при большей частоте включения, широком диапазоне регулирования скорости и постоянно возникающих значительных перегрузках при разгоне и торможении механизмов. Особые условия использования электропривода в грузоподъёмных машинах явились основой для создания специальных серий электрических двигателей и аппаратов кранового исполнения. В настоящее время крановое электрооборудование имеет в своём составе серии крановых электродвигателей переменного и постоянного тока, серии силовых и магнитных контроллеров, командоконтроллеров, кнопочных постов, конечных выключателей, тормозных электромагнитов и электрогидравлических толкателей, пускотормозных резисторов и ряд других аппаратов, комплектующих разные крановые электроприводы.

В крановом электроприводе начали довольно широко применять различные системы тиристорного регулирования и дистанционного управления по радио каналу или одному проводу.

В данном проектном дипломе разработан тиристорный преобразователь для крана Ганц 16?33, а также разработаны схемы электроснабжения Котласского речного порта.

1. Характеристика Котласского речного порта

Общие сведения

Место расположения. Котласский речной порт (Управление и грузовые районы) расположен в месте слияния р. Малой Северной Двины и р. Вычегды, образующих Большую Северную Двину. Порт осуществляет эксплуатационную деятельность на участке 1404 км. Протяженность водных путей с гарантированными габаритами судового хода и постоянно действующей светоотражающей береговой и плавучей обстановкой составляет 648 км. На боковых реках действует светоотражающая береговая обстановка. Продолжительность навигации за последние годы значительно снизилась. В данный момент принимаются меры по улучшению сложившейся ситуации на речном транспорте, этим вопросом лично заинтересовался министр транспорта.

Грузовой район порта и его эксплуатация.

Грузовой район Новая Ветка находится на левом берегу затона Лименда, в 5 км от устья р. Вычегды, имеет четыре причала общей протяженностью благоустроенного специализированного причального фронта 1435 м, в том числе причалы с полуоткосной набережной длиной 180 м. на причале; № 5 длиной 130 м, откосного профиля берега.

В тыловой части порта находятся краны для создания складов.

На территории порта расположены механические мастерские, насосная, котельная, материальный склад, сварочный участок, электроцех, столовая.

Основные грузы: уголь, лес, гравий, песок, строительные материалы. Причалы предназначенные для перегрузки тарно-штучных, лесных и нерудных строительных грузов.

Наименование проектной специализации. Ленгипроречтранс МРФ.

Год приема в эксплуатацию. Причалы ГГР построены в 1968 г. сданы в эксплуатацию в 1970 г. Причалы № 1-2 района Н. Ветка построены. Причал № 3 реконструирован в 1978 г. и введены в эксплуатацию в 1981-1982гг., причал № 4 построен в 1942 г.

Связь с железной дорогой. Грузовые дороги Котласского порта имеют внутрипортовые железнодорожные пути, связанные со станциями

Котлас - Южный (Городской грузовой район) и Вычегда (Новая Ветка и Угольный район) Северной железной дороги.

Приписные порты (балансовые пристани). В границах деятельности порта находятся приписанные к порту пристани: Красноборск, Верхняя Тойма, Яренск и остановочные пункты.

Хозяйство Котласского порта было достаточно велико. Акватория в районе города тянется на десяток км. На участке Новая Ветка производится перевалка с воды на железнодорожный и автомобильный транспорт лесных грузов.

На сегодняшний день Котласский порт не осуществляет пассажирских перевозок. И представляет собой в основном «придаточный» склад Котласского ЦБК. Ежемесячно автомобильным и железнодорожным транспортом сюда доставляется 75 тыс. куб. м леса.

Данные по крановому электрооборудованию

- Ганц 5х30 1 шт

- Ганц 16х33 1 шт

- Альбатрос 5х20 5 шт

2. Назначение, состав, устройство и работа крана

2.1 Назначение

Кран «Ганц» грузоподъемностью 16 т был спроектирован Конструкторским бюро Кранового завода Венгерского судо- и краностpоительного комбината в Будапеште (Венгрия) соответственно венгерским стандартам МС, немецким стандартам ДИН, советским стандартам ГОСТ и правилам Гоcтехнадзора СССР.

При проектировании преследовалась цель создания крана, соответствующего современным требованиям кpаностроения с точки зрения конструкции, технических и экономических показателей.

По своей конструкции и техническому уровню данный кран спроектирован для погрузочно-разгрузочных работ в морских и речных портах и для механизации ряда трудоемких операций не крупных гидротехнических стройках, а также в других отраслях промышленности.

Наибольшая высота подъема груза над головкой рельса составляет 25 м, а глубина опускания, считая от той же отметки -15 м.

2.2 Состав, устройство и работа крана

Кран «Ганц» состоит из портала, расположенного на четырех ходовых тележках, и поворотной части. Портал - двухпутный, с расстоянием между осями железнодорожных путей 10,5 м, каждая ходовая тележка имеет свой привод и снабжена рельсовым захватом, предохраняющим кран в нерабочем состоянии от угона ветром вдоль рельсового кранового пути. Две тележки оснащены устройствами, предотвращающими столкновение крана с другим краном или с тупиковым упором.

На верхнюю часть портала установлены поворотная часть крана, включающая колонну, машинное отделение, кабину управления и стреловую систему. Изменение вылета стрелы выполнено реечным механизмом.

Вращение поворотной части осуществляется двумя приводами, расположенными в машинном отделении.

Механизм подъема изготовлен в виде двухбарабанной лебедки и предназначен для работы с крюком и грейфером. Во избежание перегрузки крана на механизме подъема предусмотрены ограничитель грузоподъемности, а для ограничения высоты подъема и спуска груза конечные выключатели.

Подвод тока к крану осуществляется гибким шланговым кабелем от токоприемной колонки, расположенной на причале. Длина кабеля позволяет передвижение крана в обе стороны от кабельного захвата на 50 м. Для наматывания и разматывания кабеля по мере передвижения крана по рельсовым путям служит кабельный барабан, установленный на портале.

Кран предназначен для работы с грузами до 16 т на вылете стрелы от 9 до 33 м. при высоте подъема до 25 м. и отрицательной высоте -15 м.

3. Расчёт и построение циклограмм, определение продолжительности включения электродвигателей

Циклограммы - это системы графиков, отображающих последовательность и продолжительность операций, входящих в цикл работы крана. Циклограммы рассчитываются для тех режимов работы, при которых гарантируется большая загрузка электроприводов устройств подъема, поворота и изменения вылета стрелы.

Исходя из этого, рекомендуется строить несколько циклограмм, чтобы определить максимальную загрузку каждого электропривода.

Цикл работы крана, перегружающего сыпучий материал (уголь, руду, песок, щебень, гравий, соль и т. п.), состоит из ряда операций, последовательно или одновременно выполняемых грузовой (грейферной) лебёдкой и механизмами поворота и изменения вылета стрелы. В обычных условиях электроприводы передвижения крана не участвуют непосредственно в цикле перегрузки и используются лишь для установочных операций, когда процесс перегрузки материала прекращён. Однако в ряде портов перемещение крана использовалось не как установочное, а как оперативное движение, расширяющее зону действия крана.

В общем случае механизмами крана в течение цикла выполняются следующие операции:

а) грузовая лебёдка:

зачерпывание (захват материала грейфером);

спуск груженого грейфера;

раскрытие (освобождение грейфера от материала);

подъём порожнего грейфера;

спуск порожнего (раскрытого) грейфера и укладка его на перегружаемый материал для выполнения следующего цикла;

б) механизм поворота крана:

поворот с груженым грейфером;

поворот с порожним грейфером;

наводка грейфера на место зачерпывания или раскрытия и успокоение раскачиваний грейфера;

в) механизм изменения вылета стрелы:

уменьшение или увеличение вылета стрелы с груженым грейфером;

увеличение или уменьшение вылета стрелы с порожним грейфером;

наводка грейфера на место зачерпывания или раскрытия и успокоение раскачиваний грейфера.

Длительность операций зависит от скорости рабочих движений, продолжительности пуска и торможения электродвигателей, пути перемещения и типа грейфера.

Наиболее подходящим видом циклограмм является зависимость скорости перемещения грузов во времени, которые строятся для каждого электродвигателя крана. В этом случае график скорости (линейной или угловой) выполняют в виде трапеций, являющихся упрощенным представлением реальных скоростных графиков. Предварительно принимается, что скорость во время разгона и торможения изменяется по линейному закону. Для построения циклограмм того или иного варианта работ вполняются соответствующие расчеты.

3.1 Технологический вариант «судно-склад»

Особенностью варианта является то, что выгрузка грузов выполняется при максимальном вылете стрелы в сторону берега.

Принимаем высоту подъема груженого груза (или спуска раскрытого) грейфера (м).

Средние величины изменения вылета и угла поворота стрелы при работе по варианту «судно-склад»



33 (м) - максимальный вылет стрелы;

- значение вылета стрелы при движении в сторону судна;

(2,1ч3,14)рад=120єч180є;

80єч90є - угол поворота в сторону склада, принимаем 90є;

70єч90є - угол поворота в сторону судна, принимаем 70є;

Ширину судна принимаем равной 16,5 (м) (теплоход проекта 507 5000т)

=0,5•16,5=8,25 (м) - расстояние от линии кордона причала до диаметральной плоскости судна;

Ширина подкрановых путей равна 10,5 (м)

=0,5•10,5+10=15,25 (м) - расстояние от линии кордона причала до оси крановых путей;

=25 (м)

33-25=8 (м)

90є+70є=160є



Рис. 1 Схема технологического варианта «судно-склад»

Расчет длительности разгонов и торможений для всех операций

Механизм подъема

1/0,6=1,67 (с)

60 м/мин=1 (м/с)

=0,6 (м•с^-2)

Среднее время разгона механизмов поворота и изменения вылета стрелы предварительно принимаем в пределах

6ч8 (с) для механизмов поворота;

2,5ч3,0 (с) для механизмов изменения вылета стрелы;

Принимаем:

8 (с);

3 (с);

Время торможения принимаем равной времени разгона.

Определим время установившихся режимов для всех режимов:

Механизм подъема:

- Линейное перемещение груза

- коэффициент использования паспортной скорости

=1

13,33 (с) - длительность установившегося режима поддерживающего электродвигателя.

Время работы замыкающего двигателя до включения поддерживающего

, где

- выход замыкающего каната

=8,64 (м)

7 (с)

Механизм поворота:

14,8 (с)

0,157 рад/с - установившаяся скорость вращения поворотной части крана, где 1,5 об/мин - частота вращения поворотной части крана.

Механизм изменения вылета стрелы:

6,6 (с)

- установившаяся скорость изменения вылета стрелы

=50 м/мин = 1 м/с

Время раскрытия грейфера принимается равной времени закрытия грейфера.

Время опускания пустого грейфера принимается равной времени подъема груженого грейфера.

По полученным значениям строим циклограмму (рис.2)



Рис.2 циклограмма технологического варианта «судно-склад»

3.2 Технологический вариант «Склад-судно»

Определение параметров рабочих движений крана

Высоту подъема груженого грейфера принимаем 6 м.

Значение Времени разгонов и торможений равным значениям принятым в п. 2.1

26,4 (м)

70⁰ 140⁰ (2,44 рад)

25 (м)

26,4-25=1,4 (м)

Высоту спуска груженого грейфера над судном (и подъема) принимаем 6 (м)

Рис. 3 Схема технологического варианта «склад-судно»

Определение времени установившихся режимов работы:

Время работы замыкающего электродвигателя до включения поддерживающего 7 (с)

Для поддерживающего электродвигателя

4,3 (с)

Для электродвигателя механизма поворота

11,5 (с)

Для механизма изменения вылета стрелы

3,34 (с)

Время раскрытия грейфера принимаем равной времени закрытия грейфера

7 (с)

Время установившегося режима подъема пустого грейфера

4,3 (с)

По полученным данным строим циклограмму (рис. 4)



Рис.4 циклограмма технологического варианта «склад-судно»

3.3 Технологический вариант «Судно-вагон»

Определяем параметры рабочих движений (рис.5)

20 (м) 25 (м) 70⁰ 9⁰

25-20=5 (м) 79⁰ (1,37 рад)

Высоту подъема груженого грейфера 10 (м)

Высоту подъема и спуска пустого над вагоном 3 (м)

Определение длительности установившихся режимов работы:

При подъеме груженого грейфера

8,33 (с)

При подъеме пустого грейфера

1,83 (с)

Время опускания пустого грейфера принимаем равной времени подъема груженого грейфера, время опускания груженого грейфера принимаем равной времени подъема пустого грейфера.

Для механизма поворота

3 (с)

Для механизма изменения вылета стрелы

3 (с)

По полученным значениям строим циклограмму (рис.6.)



Рис. 5 Схема технологического варианта «судно-вагон»



Рис.6 Циклограмма технологического варианта «судно-вагон»

3.4 Определение расчетных значений ПВ

Для варианта «судно-склад»

По циклограмме находим время цикла

87,3 (с)

Расчет ведем для замыкающего электродвигателя механизма подъема:

52,4 (с)

60%

Механизм поворота:

61.6 (с)

70,5%

Механизм изменения вылета стрелы:

25,2 (с)

28,8%

Для варианта «склад-судно»

85,3

Механизм подъема:

47,9 (с)

56,1%

Механизм поворота:

55 (с)

64,5%

Механизм изменения вылета стрелы:

18,7 (с)

21,9%

Для варианта «судно-вагон»

73,5

Механизм подъема:

=51,0 (с)

69,9%

Механизм поворота:

38 (с)

52,0%

Механизм изменения вылета стрелы:

18 (с)

24,6%

Результаты вычислений сведем в таблицу 3.1

таблица 3.1

Механизм	Вариант работы
	«судно-склад»	«склад-судно»	«судно-вагон»
	Тц=87,3 с	Тц=85,3 с	Тц=73,0 с
	ПВ %	ПВ %	ПВ %
Подъема	60,0	56,1	69,9
Поворота	70,5	64,5	52
Изменение вылета	28,8	21,9	24,6

В дальнейшем для предварительного выбора электродвигателя для механизма подъёма берем наибольшую продолжительность включения при работе крана «судно-вагон» (ПВ=69,9), а для механизма поворота при работе крана «судно-склад» (ПВ=70,5).

4. Расчет мощности и выбор электродвигателей приводов подъема, поворота

4.1 Механизм подъема

таблица 4.1

Исходные данные для расчета механизма подъема

Условное обозначение параметра	Наименование	Размерность	Численные значения
	диаметр грузового барабана		0,8
	Номинальное значение скорости		1,0
	Номинальное значение КПД механизма	--	0,85
	Передаточное число механизма	--	40,29
	Расчетная продолжительность включения электродвигателей	%	69,9
	Число приводных электродвигателей	--	2
	Номинальная грузоподъёмность	т	16,0
	Момент инерции соединительно-тормозной муфты		2,25

Предварительный выбор электродвигателя

Мощность электродвигателя, необходимая для подъема номинального груза:

101,5 (кВт)

где 1,1 - коэффициент запаса

2 - число электродвигателей грузовой лебедки

Минимально необходимая мощность, приведенная к указанному номинальному значению ПВкат=60%

109,5 (кВт)

Необходимая частота вращения:

961,9 (об/мин)

По каталогу выбираем электродвигатель ближайшей большей к мощности при принятом ПВкат=60%.

Выбираем электродвигатель 4МТН280L6

Каталожные данные сводим в таблицу 4.2

Pном	Мощность на валу при ПВ=60%	кВт	110
nном	Скорость вращения	об/мин	970
Uном	Номинальное напряжение	В	380
I1ном	Ток статора	А	210
cosц			0,86
зном	КПД		0,9
I2ном	Ток ротора	А	132
U2ном	Напряжение между кольцами ротора	В	408
Mmax	Максимальный момент	кг•м	3500
Jd	Момент инерции ротора	кг•м2	1,025
Ioxx	Ток холостого хода	А	70

Проверка двигателя на перегрузочную способность

Максимальное значение суммарного момента сопротивления (с учетом колебательного характера нагрузки) на валу электродвигателя при зачерпывании:

(Н•м)

 - усредненное значение коэффициента динамичности (для портальных кранов =1,5)

Проверка на перегрузочную способность производиться в соответствии с условием:

1,25 - коэффициент, учитывающий возможность снижения напряжения питающей сети на 10%

Выбранный электродвигатель удовлетворяет условию проверки на перегрузочную способность.

Расчет моментов сопротивления на валу электродвигателя

Значение момента при подъеме полного груза:

916,65 (Н•м)

Значение момента при спуске груза:

641,65 (Н•м)

0,824

При подъеме и спуске раскрытого грейфера, а так же в процессе раскрытия грейфера значение моментов принимаем равным 0

0

Зачерпывание груза производиться только электродвигателем замыкающей лебедки, поэтому среднее значение момента на валу при зачерпывании приравниваем равным моменту при подъеме номинального груза

916,65 (Н•м)

Расчет номинального пускового момента электродвигателя

Суммарный момент инерции системы на один электродвигатель

- коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс барабана и редуктора, принимаем равным 1,2

Jd, Jm - моменты инерции ротора электродвигателя и муфты.

3,459(кг•м²)

Допустимое ускорение 1 (м/с²)

Значение вспомогательного коэффициента С

4,385

Задаемся значением установившегося скольжения на конечной механической характеристике 0,1

Допустимое значение кратности начального пускового момента и число ступеней пуска определяем по зависимости и 1,7 при числе ступеней 3

Значение начального пускового момента

1558,3 (Н•м)

Определение значений токов статора

Строим зависимость по каталожным данным. (рис.7)

Рис.7 Зависимость по каталожным данным

Определяем значение токов статора, соответствующие рассчитанным выше моментам, полученные данные сводим в таблицу.

таблица 4.3

Операция	Mi (Н•м)	Ii (А)
Подъем груженого грейфера	916,65	170
Раскрытие грейфера	0	70
Спуск раскрытого грейфера	0	70
Спуск полного груза	641,65	150
Процесс зачерпывания	916,65	170
Пуск двигателя	1558,3	280

Среднеквадратическое (греющее) значение тока статора при пуске

, где 1,647

226,3 (А)

Повторно-кратковременное значение тока статора в течении цикла:

, где

- длительность операций, определяемые по циклограмме,

, - токи и длительность операций подъема и спуска

191,4 А

Приводим значение Iпк к принятому стандартному значению ПВкат=60

206,6 (А)

Коэффициент загрузки выбранного электродвигателя по току статора:

0,982

Окончательный выбор электродвигателя.

Поскольку меньше единицы, то выбранный двигатель проходит по критерию допустимого перегрева.

Двигатель MTH512-6 выбирается окончательно.

4.2 Механизм поворота

Исходные данные для механизма поворота сведены в таблицу 4.4.

Таблица 4.4

Условное обозначение параметра	Наименование	Размерность	Численные значения
	Минимальное значение вылета		9
	Статистически среднее значение вылета		20…22
	Максимальное значение вылета		33
	Номинальное значение частоты вращения крана		1,45
	Суммарное передаточное число механизма	--	688
	Число приводных электродвигателей	--	2
	Момент инерции поворотной части крана (без груза) на оси вращения при		5,5
	Момент инерции соединительно-тормозной муфты		0,525
	Максимальный момент, обусловленный ветровой нагрузкой		90000
	Момент от сил трения на оси вращения крана		9800
	Момент, обусловленный отклонением канатов с грузом от вертикали		58800
	Номинальное значение КПД механизма	--	0,8
	Расчетная продолжительность включения электродвигателей	%	70,5

Расчет начального пускового момента

Механическая постоянная времени

, где

- максимально допустимое значение угла поперечного отклонения каната с грузом от вертикали во время пусков при среднеквадратических условиях эксплуатации, 6⁰ (0,1 рад)

- ускорение свободного падения

- среднестатистическое значение вылета стрелы, принимаем =21 (м)

- частота вращения крана, соответствующая синхронной скорости вращения предполагаемого к установке движителя n₀

0.0,157 (c^-1);

Тогда 3,205 (с)

Момент инерции ведущей массы:

;

- коэффициент, учитывающий долю момента инерции ротора электродвигателя, принимаем 1.18

7,109 (Н•м)

Значение момента инерции ведомой массы (m₂ - масса груза):

7,906 (Н•м)

Коэффициент распределения масс:

0,473

Частота свободных колебаний ведомой массы

,

где (м) для портальных кранов принимаем (м)

0,81 (с^-1)

Электромеханическая постоянная времени B11 ведущей массы на первой ступени пуска определяется по графикам в функции от

B11=2,3 c.

Максимально допустимое значение начального пускового момента электродвигателя

, где 104,7 (с^-1)

323,7 (Н•м)

Предварительный выбор электродвигателя.

Максимальная величина момента сопротивления

552,3 (Н•м)

Минимально необходимый опрокидывающий момент электродвигателя из условия обеспечения перегрузочной способности

690,4 (Н•м)

Минимально необходимый опрокидывающий момент электродвигателя из условия ограничения нагрева двигателя при пусках

585,45 (Н•м)

Выбираем электродвигатель из каталога так, чтобы значение его опрокидывающего момента было больше или равно большему из полученных значений и .

Выбираем электродвигатель 4МТН225М6

Каталожные данные двигателя сводим в таблицу 4.5.

таблица 4.5

ПВ	%	25	40	60	100
Мощность	кВт	43	37	30	22
Скорость вращения	об/мин	945	950	960	970
Ток статора	А	93	81	69	56
сosц		0,82	0,8	0,76	0,70
зном КПД		0,86	0,87	0,87	0,86
Ток ротора	А	90	71	60	43
Напряжение между кольцами ротора	В	305
Максимальный момент	Н•м	1000
Момент инерции ротора	кг•м2	0,75

Проверим, выполняется ли ранее сделанное предположения о том, что доля момента инерции ротора электродвигателя составляет от массы суммарного момента инерции ведущей массы согласно условию.



0,115

0,115 не укладывается в заданные пределы, поэтому необходимо провести перерасчет, подставляя вместо значение момента инерции выбранного электродвигателя.

Момент инерции ведущей массы

7,275 (Н•м²)

Коэффициент распределения масс

0,479

Электромеханическая постоянная времени B`11=2,2

Максимально допустимое значение пускового момента

346,3 (Н•м)

Расчет кратности начального пускового момента

Значение момента сопротивления, необходимое для построения пусковой диаграммы

124,6 (Н•м)

Кратность начального пускового момента

2,8

Уточняем значение с одновременным определением установившегося скольжения Sуст и числа ступеней пуска.

Принимаем =2,8, =2, Sуст=0,1

Проверка электродвигателя на допустимый перегрев.

Повторно кратковременное значение тока статора

, где

- кратность начального пускового тока

, - значение тока статора, соответствующие , , определяются по зависимости I=f(M)

Строим зависимость по каталожным данным (рис. 8)



Рис. 8. Зависимость по каталожным данным

=75 (А), =55 (А),

1,364,

48,1

Коэффициент загрузки выбранного электродвигателя по току статора с использованием значения ПВд, полученного в циклограмме:

0,756

Окончательный выбор электродвигателя.

Поскольку меньше единицы, то выбранный двигатель проходит по критерию допустимого перегрева.

Двигатель MTH412-6 выбирается окончательно.

5. Расчет зубчатой передачи механизма подъема груза

Исходные данные для проектирования зубчатой передачи редуктора

механизма подъема груза. (табл.5.1)

Таблица 5.1

Условное обозначение параметра	Наименование	Размерность	Численные значения
rб	Радиус грузового барабана	м	0,4
V	Номинальное значение скорости	м•с-1	1
Qном	Номинальная грузоподъёмность	т	16

Сила создаваемая номинальным грузом.

F=Q_ном•10³•9,81=16•10³•9,81 =156960 (Н)

Скорость вращения барабана лебёдки.

n_б=(V•60)/(2•р•r_б)=(1•60)/(2•3,14•0,4)=23,88 об/мин

Данные электродвигателя 4МТН 280L6 при ПВ = 60 %. (табл.5.2)

Таблица 5.2

Условное обозначение параметра	Наименование	Размерность	Численные значения
Pн	Номинальная мощность.	кВТ	110
nном	Номинальная скорость вращения.	об/мин	970
зном	Номинальный КПД.	%	90
Ммакс	Максимальный момент ротора двигателя.	Н•м	3500
Jдв	Маховый момент ротора двигателя	кгс•м2	15

Угловые скорости валов:

Входного.

щ₁=(р•n_ном)/30=(3,14•970)/30=101,53 рад/с

Выходного.

щ₃=(р•n)/30=(3,14•23,88)/30=2,5рад/с

Передаточное соотношение редуктора.

U_р=щ₁/щ₃=101,53/2,5=40,612

Мощность сил производственных сопротивлений.

Р_пс=156960 •1=156960 (Вт)

Число пар подшипников редуктора.

m_п=3

Коэффициент потерь в одной паре подшипников.

ш_п=0,015

Сумма коэффициентов потерь в зацеплении зубчатой передачи и гидравлических потерь на перемешивание масла в картере редуктора.

ш_п=0,05

КПД редуктора.

з_р=1-(ш+m_п•ш_п)=1-(0,05+3•0,015)=0,905

КПД барабана лебёдки.

з_бл=0,96

КПД машинного агрегата.

з=з_р•з_бл=0,905•0,96 = 0,869

Требуемая мощность движущих сил.

Р_дс=Р_пс/з=156960 /0,869=180621,4 (Вт)

Передаточное отношение редуктора к распределению его по ступеням. Передаточные отношения ступеней.

Передаточное отношение быстроходной ступени.

U_б=5

Передаточное отношение тихоходной ступени.

U_т=U_p/U_б=40,612/5=8,122

Угловая скорость вращения среднего вала.

щ₂=щ₁/U_б=101,53/5=20,306 рад/с

Расчёт числа зубьев.

Минимальное число зубьев шестерни.

Z_min=34

Расчёт числа зубьев быстроходной ступени.

Z₁=Z_min=34

Z₂=Z₁•U_б=34•5=170

Расчёт числа зубьев тихоходной ступени.

Z₃=Z_min=34

Z₄=Z₁•U_m=34•8,122=276,148

Z₄ принимаем равным 276

Z₄=276

Тогда передаточное соотношение тихоходной ступени и угловая скорость будут равны.

U_m=Z₄/Z₃=276/34=8,11

щ₃=щ₂/U_m=20,306/8,11=2,5 рад/с

Расчет коэффициента расчетной ширины венца.

Крутящий момент на шестерне быстроходной ступени.

Т_1б=Р_дс/щ₁=180621,4/ 101,53 =1779 Н•м

Крутящий момент на шестерне тихоходной ступени.

Т_1т=Т_1б•U_б•з_р=1779•5•0,9=8005,5 Н•м

Коэффициент расчетной ширины венца быстроходной ступени.

ш_bdб= 0,062 + 0,159•U_б = 0,062 + 0,159•5 = 0,857

Коэффициент расчетной ширины венца тихоходной ступени.

ш_bdт = 0,062 + 0,159•U_m =0,062 + 0,159•8,11 = 1,351

Выбор материалов и расчет коэффициентов нагрузки.

Жесткость материала колёс и зубьев.

H =350 НВ

Определение линейных скоростей шестерен и зубчатых колёс. Предварительный радиус шестерен и зубчатых колёс.

r₁ = 0,1 (м)

r₂=r₁•U_б =0,1•5 = 0,5 (м)

r₃=0,1 (м)

r₄ = r₃•U_m= 0,1•8,11= 0,811 (м)

Предварительная линейная скорость шестерен и зубчатых колёс быстроходной ступени.

V₁ =V₂ =r₁•щ₁=0,1•101,53 = 10,153 м•с^-1

Предварительная линейная скорость шестерен и зубчатых колёс тихоходной ступени.

V₃ =V₄ =r₃•щ₂ =0,1•20,306 = 2,03 м•с^-1

Предварительные межосевые расстояния ступеней.

Быстроходной ступени.

L₆=r_l+r₂= 0,1 + 0,5 = 0,6 (м)

Тихоходной ступени.

L_m=r₃+r₄= 0,1 + 0,811 = 0,911 (м)

Предварительное межосевое расстояния редуктора.

L_p = L_б +L_m= 0,6 + 0,911 = 1,511 (м)

Коэффициенты, учитывающие неравномерность нагрузки между

зубьями.

k_Hб =1

k_Fб =1

Из РТМ выбираем вспомогательные коэффициенты.

С_H =0,339

С_F =0,162

г_H=1,1

г_F =1,37

Коэффициенты учитывающие неравномерность нагрузки по длине контактных линий.

Быстроходная ступень.

К_нвб =1+С_н+ш_dbб^гH=1+0,399 +0,857 ^1,1=2,183

К_нвб =1+С_F+ш_dbб^гF =1+0,162+0,857^1,37=1,971

Тихоходная ступень.

К_нвт =1 + С_н + ш_dbб^гH = 1 + 0,399 + 1,351^1,1=2,791

К_нвт = 1 + C_F + ш_dbб^гF = 1 + 0,162 + 1,351^1,37 =2,672

Расчет допускаемых напряжений.

Коэффициенты долговечности.

К_HL=1

К_FL =1

К_FC=0,7

Допускаемый предел контактной прочности.

у_{н limb}=784

S_н=1,1

Допускаемый предел выносливости зубьев на изгиб.

у_{F limb}=912

S_F=1,75

Допускаемые напряжения на контактную прочность

у_н=(у_{н limb}/S_н) •К_HL=(748•1)/1,1=712,727

у_F1=(у_{F limb}/S_F) •К_HL•K_FC=(912•1•0,7)/1,75=364,8

Расчет зубчатой передачи.

Приближенное значение начального диаметра шестерни быстроходной ступени.

К₁=(780/у_н)^?=(780/712,727) ^?=1,094

К₂=1

(мм)

Окружная скорость вращения зубчатых колёс тихоходной ступени.

V₁=(щ₁•d_w1)/2000=(101,53 •148,955)/2000=7,56 м/с

Рабочая ширина зубчатого венца быстроходной ступени.

B_w1=ш_dbб•d_w1=0,875•148,955=127,654 (мм)

Приближенное значение начального диаметра шестерни быстроходной ступени.

(Окружная скорость вращения зубчатых колёс тихоходной ступени.

V₂=(щ₂•d_w21)/2000=(20,306 •213,738)/2000=2,17 м/с

Рабочая ширина зубчатого венца быстроходной ступени.

B_w2=ш_dbт•d_w21=1,351•213,738 = 301,119 (мм)

Межосевое расстояние быстроходной ступени.

А_w1= 0,5•d_w11•(U_б+1) = 0,5•148,955•(5 +1) = 446,864 (мм)

Межосевое расстояние тихоходной ступени.

А_w2= 0,5•d_w21•(U_м +1) = 0,5•213,738•(8,11 +1) = 973,57 (мм)

Межосевое расстояние редуктора.

A_w=(A_w1+A_w2)/1000=(446,864+973,57)/1000=1,420 (м)

Модуль числа зубьев шестерён быстроходной ступени.

m₁=A_w1•102^-1=446,864•102^-1=4,381 (мм)

Модуль числа зубьев шестерён тихоходной ступени.

m₂=A_w2•161^-1=973,57•161^-1=6,047 (мм)

Суммарное число зубьев быстроходной ступени.

Z_?1=(2•A_w1)/m₁=(2•446,864)/4,381=204

Суммарное число зубьев быстроходной ступени.

Z_?2=(2•A_w2)/m2=(2•973,57)/6,047=322

Число зубьев шестерён быстроходной ступени.

Z₁= Z_?1/(U_б1+1) = 204/(5+1)=34

Z₂= Z_?1-Z₁=204-34=170

Число зубьев шестерён тихоходной ступени.

Z₃= Z_?2/(U_m+1) = 322/(8,11+1)=34

Z₄=Z_?2-Z₃=322-34=288

Геометрические размеры зубчатых колёс быстроходной ступени.

Зубчатое колесо входного вала.

d_w1=m₁•Z₁=4,381•34 = 148,955 (мм)

d_a1=2•m₁+d_w1=2•4,381 + 148,955 = 157,717 (мм)

Шестерня промежуточного вала.

d_w2=m₁•Z₂= 4,381•170 =744,774 (мм)

d_a2=2•m_l+d_w2 =2•4,381+744,774 = 753,536 (мм)

Зубчатое колесо промежуточного вала.

d_w3=m₂•Z₃=6,047•34 = 205,598 (мм)

d_a3=2•m₂₊d_w3, =2•6,047+205,598= 217,692 (мм)

Шестерня промежуточного вала.

d_w4=m₂•Z₄=6,047•228 = 1741 (мм)

d_a4=2•m₂₊d_w4=2•6,047 + 1741 = 1753 (мм)

Предварительный расчет валов.

Диаметр промежуточного вала.

(мм)

Диаметр входного вала.

D_b1=D_b2= 82,395 (мм)

Диаметр выходного вала.

(мм)

Посадочные размеры под подшипники:

Входного и промежуточного валов.

D₁=D₂= 82 (мм)

Выходного вала.

D₃=120 (мм)

6. Расчёт электроснабжения участка "Новая ветка"

Р_у1=8 кВТ Склад

Р_у 2=7 кВТ Управление порта

Р_у3=42 кВТ Столовая

Р_у4=120 кВТ Механические мастерские

Р_у5=39 кВТ Аккумуляторная

Р_у6=18 кВТ Гараж

Р_у7=9 кВТ Служебное помещение

Р_у8=9 кВТ Грузовая контора

Р_у9=7 кВТ Диспетчерская

Р_у10=66 кВТ Насосная станция

Р_у11=40 кВТ Котельная

Груз навалочный к1=0,46 v1=0,21 tgШc=1,32 l=0,68 r=0,6

8 кранов

Эп. мех-ма Эп. мех-ма Эп. мех-ма

подъма поворота изм. вылета стрелы

3 крана г/п 5 т P_ном11=2•45 кВТ P_ном12=23 кВТ P_ном13=10 кВТ

ПВ11=0,6 ПВ12=0,4 ПВ13=0,4

5 крана г/п 16 т P_ном21=2•110 кВТ P_ном22=30 кВТ P_ном23=30 кВТ

ПВ21=0,6 ПВ22=0,6 ПВ23=0,4

Груз контейнеры к1=0,33 v1=0,18 tgШc=1,65 l=1,32 r=0,8

3 крана г/п 5 т P_ном31=2•45 кВТ P_ном32=23 кВТ P_ном33=10 кВТ

ПВ31=0,6 ПВ32=0,4 ПВ33=0,4

6.1 Расчет электрических нагрузок кранов

Расчет индивидуальных электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок кранов статическим методом.

Установленная мощность кранов:

5 т =90,585

16т =212,623

5 т =90,585

Груз навалочный

Средние активные мощности

=41,669

=97,807

Средние реактивные мощности

=55,003

=129,105

Груз контейнеры

Средние активные мощности

=29,893

Средние реактивные мощности

=49,323

Средняя полная мощность

 =69,005

=161,969

=57,675

=90,585 кВТ =55,003 кВАр =69,005 кВА

=212,623 кВТ =129,105 кВАр =161,969 кВА

=90,585 кВТ =49,323 кВАр =57,675 кВА

Среднеквадратичное отклонение активных нагрузок.

=8,75

=20,539

=5,381

Среднеквадратичное отклонение реактивных нагрузок.

=11,551

=27,112

=7,5

Расчётные нагрузки кранов.

в1=1,5

Ppac1kp=54,795 кВТ Ppac2kp=128,616 кВАр Ppac3kp=37,964 кВА

Qpac1kp=72,329 кВТ Qpac2kp=169,773 кВАр Qpac3kp=60,574 кВА

Spac1kp=90,74 кВТ Spac2kp=212,99 кВАр Spac3kp=71,488 кВА

Расчёт компенсирующих устройств кранов. Станд. компенмирующие

tgш1=0,25 устройства Qку12=137,619 100+30

Qку13=54,247 50

Qку14=51,083 50

Скомпенсируем реактивную мощность.

Qку12=7,619 кВАр

Qку13=4,247 кВАр

Qку13=1,083 кВАр

Скомпенсированные полные мощности.

Scку1=41,885 кВА Scку1=98,103 кВА Scку1=29,913 кВА

Расчёт групповых нагрузок

Для варианта схемы электроснабжения с двумя ТП.

Объединяем в первую группу 3 крана г/п 5 т и 3 крана г/п 16 т.

Среднеквадратичные отклонения.

Объединяем во вторую группу 3 крана г/п 5 т и 2 крана г/п 16 т.

Среднеквадратичные отклонения.

Расчётные нагрузки первой и второй групп кранов.

Для варианта схемы электроснабжения с тремя ТП.

Объединяем в первую группу 3 крана г/п 5т и 1 кран г/п 16т.

Среднеквадратичные отклонения.

Объединяем во вторую группу 4 крана г/п 16т.

Среднеквадратичные отклонения.

Объединяем в третью группу 3 крана г/п 5т.

Среднеквадратичные отклонения.

Расчётные нагрузки первой и второй групп кранов.

6.2 Расчёт общепортовых электрических нагрузок методом коэффициента спроса

Расчет индивидуальных электрических нагрузок

kc1=0,7 tgШc1=0,2

kc2=0,5 tgШc2=0,8

kc3=0,6 tgШc3=0,5

kc4=0,25 tgШc4=1,2

kc5=0,7 tgШc5=0,75

kc6=0,65 tgШc6=0,8

kc7=0,9 tgШc7=0

kc8=0,9 tgШc8=0

kc9=0,9 tgШc9=0

kc10=0,8 tgШc10=0,75

kc11=0,53 tgШc11=1,1

Расчётная активная мощность Расчётная реактивная мощность

Расчётная полная мощность.

Ppac1=5,6 кВт Qpac1=1,12 кВАр Spac1=5,711 кВА

Ppac2=3,5 кВт Qpac2=2,8 кВАр Spac2=4,482 кВА

Ppac3=25,2 кВт Qpac3=12,6 кВАр Spac3=28,174 кВА

Ppac4=30 кВт Qpac4=36 кВАр Spac4=46,861 кВА

Ppac5=27,3 кВт Qpac5=20,475 кВАр Spac5=34,125 кВА

Ppac6=11,7 кВт Qpac6=9,36 кВАр Spac6=14,983 кВА

Ppac7=8,1 кВт Qpac7=0 кВАр Spac7=8,1 кВА

Ppac8=8,1 кВт Qpac8=0 кВАр Spac8=8,1 кВА

Ppac9=6,3 кВт Qpac9=0 кВАр Spac9=6,3 кВА

Ppac10=52,8 кВт Qpac10=39,6 кВАр Spac10=66 кВА

Ppac11=21,2 кВт Qpac11=23,32 кВАр Spac11=31,516 кВА

Коэффициент совмещения максимумов.

kc_m1=0,9

Расчёт групповых нагрузок.

Для варианта схемы электроснабжения с двумя ТП

Коэффициент совмещения максимумов.kc_m1=0,9

Добавляем здания 4 5 11 в первую группу.

Расчётная активная мощность первой группы общепортовых электроприёмников.

kc_m2=0,85

Добавляем здания 2 3 6 7 8 9 10 во вторую группу.

Расчётная активная мощность второй группы общепортовых электроприёмников.

Расчётная реактивная мощность первой группы общепортовых электроприёмников.

Расчётная реактивная мощность второй группы общепортовых электроприёмников.

Определение полной мощности потребителей первой и второй группы общепортовых электроприёмников.

Результирующие групповые нагрузки равны

Для варианта схемы электроснабжения с тремя ТП.

Результирующие групповые нагрузки равны

6.3 Компенсация реактивной мощности

Осуществим групповую компенсацию реактивной мощности

tgШ=0,25

Для варианта схемы электроснабжения с двумя ТП.

Мощность компенсирующего устройства первой группы.

 =36,407 кВАр

=30 кВАр

Мощность компенсирующего устройства второй группы.

=36,53 кВАр

=30 кВАр

Для варианта схемы электроснабжения с тремя ТП.

Мощность компенсирующего устройства первой группы.

Мощность компенсирующего устройства второй группы.

Мощность компенсирующего устройства третей группы.

6.4 Выбор числа и мощности подстанций

Для варианта схемы электроснабжения с двумя ТП.

Полная мощность первой группы

=574,411 кВА

Полная мощность второй группы

=440,735 кВА

Выбираем трансформаторную подстанцию первой группы

Выбираем трансформаторную подстанцию второй группы

=1015,146 кВА

Для варианта схемы электроснабжения с тремя ТП.

Полная мощность первой группы

Полная мощность второй группы

Полная мощность третей группы

Выбираем трансформаторную подстанцию первой группы

Выбираем трансформаторную подстанцию второй группы

Выбираем трансформаторную подстанцию третей группы

6.5 Выбор места установи трансформаторной подстанции и технико-экономическое сравнение по упрощенной методике

Для варианта схемы электроснабжения с двумя ТП

1 группа

2 группа

Координаты центра нагрузок ТП 1

Координаты центра нагрузок ТП 2

Перенесем центра подстанций так как весьма затруднительно установить их в данных местах.

В конечном итоге получим.

Выбор сечения кабелей.

Определение расчетных длин.

1группа

2группа

Выбор сечения кабелей для радиальной схемы сети напряжением 0,4 кВт.



Координаты точек ввода.

Расстояние до подстанции ТП2

От ТП2 до ТП1

Токи питающей линии.

Выбор проводов питающей линии.

- время использования максимума нагрузки

- значение экономической плотности

Расчетные затраты на кабели и трансформаторные подстанции для схемы электроснабжения с двумя ТП.

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

т .у .е .

Для варианта схемы электроснабжения с тремя ТП

Координаты центра нагрузок ТП 1

Координаты центра нагрузок ТП 2

Координаты центра нагрузок ТП 3

Перенесем центра подстанций так как весьма затруднительно установить их в данных местах.

В конечном итоге получим.

Расчетные затраты на кабели и трансформаторные подстанции для схемы электроснабжения с тремя ТП.

т .у .е .

Выбираем вариант схемы электроснабжения с двумя ТП, характеризующийся суммарным минимумом расчетных затрат, который и принимаем к дальнейшей разработке.

6.6 Выбор схемы распределения электроэнергии. Расчёт питающих и распределительных сетей

Выбор сечений и кабелей распределительной сети.

=8,243 А =11,691 А

=6,469 А =9,093 А

=40,666 А =95,263 А

=67,629 А =45,49 А

=49,255 А =307,424 А

=21,627 А =130,973 А

=11,691 А =103,184 А

Определение расчётных длин.

1 группа 2 группа

Lрас1=20•H Lрас1=120 м Lрас6=45•H Lрас6=270 м

Lрас4=57•H Lрас4=342 м Lрас7=33•H Lрас7=198 м

Lрас5=47•H Lрас5=282 м Lрас8=60•H Lрас8=360 м

Lрас11=10•H Lрас11=60 м Lрас9=18•H Lрас9=108 м

Lрас10=25•H Lрас10=150 м

Lрас3=37•H Lрас1=222 м

Lрас2=23•H Lрас1=138 м

Питательные колонки для кранов первой группы: 12.1 13.1 13.2 13.3

Lрас1₁=59•H Lрас1₁ =354 м

Lрас2₁= Lрас1₁-50 Lрас1₁ =304 м

Lрас3₁= Lрас2₁-50 Lрас1₁ =254 м

Lрас4₁= Lрас3₁-50 Lрас1₁ =204 м

Lрас5₁= Lрас4₁-50 Lрас1₁ =154 м

Lрас6₁= Lрас5₁-50 Lрас1₁ =104 м

Питательные колонки для кранов 12.2 12.3

Lрас7₁=35•H Lрас7₁ =210 м

Lрас8₁= Lрас7₁-50 Lрас8₁ =160 м

Lрас9₁= Lрас8₁-50 Lрас9₁ =110 м

Lрас10₁= Lрас9₁-50 Lрас10₁ =60 м

Питательные колонки для кранов второй группы: 12.4 12.5

Lрас1₂=45•H Lрас1₂ =270 м

Lрас2₂= Lрас1₂-50 Lрас2₂ =220 м

Lрас3₂= Lрас2₂-50 Lрас3₂ =170 м

Lрас4₂= Lрас3₂-50 Lрас4₂ =220 м

Питательные колонки для кранов 14.1 14.2 14.3

Lрас5₂=78•H Lрас5₂ =468 м

Lрас6₂= Lрас5₂-50 Lрас6₂ =418 м

Lрас7₂= Lрас6₂-50 Lрас7₂ =368 м

Lрас8₂= Lрас7₂-50 Lрас8₂ =318 м

Lрас9₂= Lрас8₂-50 Lрас9₂ =268 м

Lрас10₂= Lрас9₂-50 Lрас10₂ =218 м

Выбор сечения кабелей.

По расчётным длинам и токам выбираем сечения кабелей

Для первой группы:

Lдоп1=140 м Iдоп1=12,6 А Iрас1=8,243 А F1=4 мм²

Lдоп11=227 м Iдоп11=50 А Iрас11=45,49 А F11=25 мм²

Lдоп4=356 м Iдоп4=104 А Iрас4=67,639 А F4=95 мм²

Lдоп5=282 м Iдоп5=72 А Iрас5=49,255 А F5=50 мм²

Lдоп1₁=358 м Iдопкр1=2•220 А Iраскр1=435,79 А F1кр1=2•240 мм²

Lдоп2₁=358 м Iдопкр1=2•220 А Iраскр1=435,79 А F1кр1=2•240 мм²

Lдоп3₁=256 м Iдопкр1=2•220 А Iраскр1=435,79 А F1кр1=2•240 мм²

Lдоп4₁=206 м Iдопкр1=288 А Iраскр1=261,946 А F1кр1=185 мм²

Lдоп5₁=163 м Iдопкр1=270 А Iраскр1=261,946 А F1кр1=120 мм²

Lдоп6₁=147 м Iдопкр1=300 А Iраскр1=261,946 А F1кр1=120 мм²

Lдоп7₁=224 м Iдопкр2=2•352 А Iраскр2=609,634 А F1кр2=2•240 мм²

Lдоп8₁=160 м Iдопкр2=2•352 А Iраскр2=609,634 А F1кр2=2•150 мм²

Lдоп9₁=128 м Iдопкр2=3•220 А Iраскр2=609,634 А F1кр2=3•70 мм²

Lдоп10₁=128 м Iдопкр2=3•220 А Iраскр2=609,634 А F1кр2=3•70 мм²

Для второй группы:

Lдоп2=140 м Iдоп2=12,6 А Iрас2=11,691 А F2=4 мм² Lдоп6=300 м Iдоп2=37,5 А Iрас2=21,627 А F2=25 мм²

Lдоп7=227 м Iдоп2=50 А Iрас2=45,49 А F2=25 мм²

Lдоп8=360 м Iдоп2=9 А Iрас2=6,469 А F2=16 мм²

Lдоп9=140 м Iдоп2=12,6 А Iрас2=9,093 А F2=4 мм²

Lдоп10=162 м Iдоп2=126 А Iрас2=95,256 А F2=50 мм²

Lдоп3=250 м Iдоп2=15 А Iрас2=11,691 А F2=10 мм²

Lдоп1₂=275 м Iдопкр3=3•216 А Iраскр3=609,634 А F1кр3=3•185 мм²

Lдоп2₂=224 м Iдопкр3=2•352 А Iраскр3=609,634 А F1кр3=2•240 мм² Lдоп3₂=180 м Iдопкр3=2•324 А Iраскр3=609,634 А F1кр3=2•185 мм² Lдоп4₂=160 м Iдопкр3=2•335 А Iраскр3=609,634 А F1кр3=2•150 мм² Lдоп5₂=550 м Iдопкр4=2•108 А Iраскр4= 210.974 А F1кр4=2•185 мм² Lдоп6₂=550 м Iдопкр4=2•108 А Iраскр4= 210.974 А F1кр4=2•185 мм² Lдоп7₂=368 м Iдопкр4=2•120 А Iраскр4= 210.974 А F1кр4=2•120 мм² Lдоп8₂=358 м Iдопкр4=220 А Iраскр4= 210.974 А F1кр4=240 мм² Lдоп9₂=275 м Iдопкр4=216 А Iраскр4= 210.974 А F1кр4=185 мм² Lдоп10₂=226 м Iдопкр4=234,5 А Iраскр4= 210.974А F1кр4=150 мм²

Координаты точек ввода.

Координаты точек ввода: Хв=141•H Хв=846 м Yв=126•H Yв=756 м

Расстояние до подстанции ТП 2

Lbb_tp2=44•H Lbb_tp2=264 м

От ТП 2 до ТП 1

Ltp2_tp1=86•H Ltp2_tp1=516 м

Токи питающей линии равны:

От точки ввода до ТП 2

=97,682 А

От ТП 2 до ТП 1

=55,273 А

Выбор проводов питающей линии.

Время использования максимума нагрузки Т=3400 ч

Значение экономической плотности jэ=1,1 А/мм²

=88,802 =50,248

Выбрали следующие кабели:

АОСБ - 16

Fст1=16 мм² Iдоп1=80 А

r01=1.94 Ом/км х01=0,091 Ом/км

АОСБ - 25

Fст2=25 мм² Iдоп2=105 А

r02=1.24 Ом/км х02=0,091 Ом/км

От ввода до районной подстанции

А - 150

Fстbb=150 мм² Iдоп2=440 А

r0bb=0.194 Ом/км х0bb=0,363 Ом/км

Проверка выбранных проводов по потере напряжения.

=1905 =757,232

=443,636 В

=7,394 %

Так как падение напряжения меньше 8%, то кабели по сечению подходят.

6.7 Разработка схем распределительных устройств, выбор и проверка аппаратов

В соответствии с выбранной схемой распределения электроэнергии, числа и мощности трансформаторной подстанций разрабатываем распределительные устройства высшего и низшего напряжения подстанций. Затем выбираем необходимые аппараты и элементы.

Расчёт токов короткого замыкания при питании системы от источника неограниченной мощности.

=8,29 км

=0,568 км

хс=0

Sб=100 МВА

Uбб=6,3

Uном=6

Sng2=400 кВА

uk=5%

Сопротивление ЛЭП

хл2=0,363 Ом/км хл1=0,091 Ом/км

Сопротивление трансформатора

х2_тр=uk/100 х2_тр=0.05

К_З 1

Переведём сопротивления в относительные единицы

хл2'=хл2•Lл2•Sб/Ubb² хл2'=7.582

хрез_КЗ1=хл2' хрез_КЗ1=7.582

Базисный ток

Iб=9,164 кА

Ток короткого замыкания

Iк1=Iб/хрез_КЗ1 Iк1=1,209 кА

Ударный ток

iуд1=3,077 кА

Мощность

Sк1=12,561 МВА

К_З 2

Переведём сопротивления в относительные единицы

хл1'=хл1•Lл1•Sб/Ubb² хл1'=0,13

хрез_КЗ2=хл2'+ хл1' хрез_КЗ2=7.712

Базисный ток

Iб=9,164 кА

Ток короткого замыкания

Iк2=Iб/хрез_КЗ2 Iк2=1,118 кА

Ударный ток

iуд2=3,025 кА

Мощность

Sк2=12,349 МВА

К_З 3

Переведём сопротивления в относительные единицы

х2_тр=uk/100 х2_тр=0.05

хл2'=хл2•Lл2•Sб/Ubb² хл2'=7.582

=20

=20

=17.582

Базисный ток

Iб=144,338 кА

Ток короткого замыкания

Iк3=Iб/хрез_КЗ3 Iк3=8,209 кА

Ударный ток

iуд3=20,897 кА

Мощность

Sк3=5,688 МВА

К_З 4

Переведём сопротивления в относительные единицы

х1_тр=uk/100 х1_тр=0.05

хл2'=хл2•Lл2•Sб/Ubb² хл2'=7.582

хл1'=хл1•Lл1•Sб/Ubb² хл1'=0,13