Целью данного расчета является выбор магнитного контроллера переменного тока, в соответствии с его выбором определяются сопротивления и токи ступеней для электропривода механизма передвижения тележки мостового крана.

Исходными данными являются технические характеристики выбранного электродвигателя в пункте 5.

6.1 Базисный момент, Нм:

М_100% = 9550 • (6.1)

М_100% = 9550 • =649,5 Нм.

6.2 Определяем расчетный ток резистора, А:

I_100% = (6.2)

где I_н - номинальный ток ротора, А;

Р_н - номинальная мощность электродвигателя, кВт;

n_н - номинальная частота вращения, об/мин.

I_100%= = 103,15 А.

6.3 Определяем номинальное сопротивление резистора, в Ом:

R_н = (6.3)

где Е_рн - напряжение между кольцами ротора, В.

R_н = = 1,9 Ом.

6.4 Согласно для магнитного контроллера ТСАЗ160 с защитой на переменном токе находим разбивку ступеней сопротивлений и определяем сопротивление каждого резис -тора (в одной фазе):

R = R_ном. •?????????????????????????????????(6.4)

Обозначение ступени R_ступ,% R ,Ом

Р1 - Р4 5 0,095

Р4 - Р7 10 0,19

Р71 - Р10 20 0,38

Р10 - Р13 27 0,513

Р13 - Р16 76 1,444

Р16 - Р19 72 1,368

Общее 210 3,99

6.5 Находим расчетную мощность резистора (в трех фа -зах), кВт:

Р_р = (6.5)

6.6 Определяем согласно таблице 8-4, параметры для условий режима С:

8.1 По реостатным характеристикам (рисунок 7.1), вид -но, что электродвигатель можно запустить только по характеристикам 4, 5, 6, поэтому переходной процесс рассчитаем при введенных в цепь ротора сопротивлений r_д4, r_д5 и r_д6.

8.2 На рисунке 7 находим установившиеся и начальные значения скоростей на каждой пусковой характеристике.

Характеристика Установившиеся Начальные

скорости рад/с скорости рад/с

4 = 68 =0

5 =88 =54

6 =97 =82

8.3 Определяем электромеханическую постоянную времени для каждой ступени, сек.:

Т_м = J_прив • (8.3)

где J_прив = 1,37 кг/м² - момент инерции электропривода;

w₀ = 104,6 рад/с - угловая скорость идеального холостого хода;

w - начальная скорость;

М₁ = 1385,5 Нм момент пуска.

Т_м = J_прив • = 1,37 •= 0,126 сек;

Т_м = J_прив • = 1,37 •= 0,061 сек;

Т_м = J_прив • = 1,37 • = 0,028сек.

8.4 Для каждого интервала скорости рассчитаем соот - ветствующий интервал времени, сек.:

t = Т_м • ln • (8.4)

где М₂ = 779,4 Н м - момент переключения;

М_ст = 649,5 Н м- момент статической нагрузки.

t₁ = 0,126 • In • = 0,217 сек;

t₂ = 0,061 • In • = 0,105 сек;

t₃ = 0,028 • In • = 0,048 сек.

8.5 Определим время переходного процесса:

t = t₁ + t₂ + t₃ = 0,217 + 0,105 + 0,048 = 0,37 сек. (8.5)

8.6 Зависимость w=(t) для каждой ступени можно рассчи- тать по уравнению изменения угловой скорости во времени:

w = w_уст. • (1 - е^-t/Tм)+w_нач•e^-t/Tм, (8.6)

где w_уст. - установившаяся угловая скорость, рад/с.

8.7 Зависимость М=(t) для каждой ступени можно рассчи- тать по уравнению изменения момента во времени:

М = М_уст. • (1 - е^-t/Tм) + М₁ • е^-t/Tм (8.7)

Результаты расчета занесем в таблицу 8.1 (для rд4), таблицу 8.2 (для rд5) и таблицу 8.3 (для rд6).

Таблица 8.1 - Расчетные данные необходимые для пос - троения графиков зависимостей w=(t) и М=(t).

Таблица 8.2 - Расчетные данные необходимые для построения графиков зависимостей w=(t) и М=(t).

Таблица 8.3 - Расчетные данные необходимые для построения графиков зависимостей w=(t) и М=(t).

8.8 По данным таблицы 8.1 строим графики переходного процесса w=(t) и М=(t), изображенных на рисунке 8.1.

М,Нм , рад/с

9. Выбор аппаратуры управления и защиты электропривода механизма подъема мостового крана

Целью расчета является выбор магнитного контрол - лера, контакторов, магнитных пускателей, реле защиты от токов перегрузки, конечных выключателей электропривода, и защитной панели.

Исходными данными являются технические данные электродвигателя пункта 5, режим работы крана.

9.1 Выбор магнитного контроллера.

Магнитные контроллеры представляют собой сложные комплектные коммутационные устройства для управления крановыми электроприводами. В магнитных контроллерах коммутация главных цепей осуществляется с помощью контакторов с электромагнитным приводом.

Выбор магнитных контроллеров для крановых механизмов определяется режимом работы механизма и зависит от параметров износостойкости контакторов. Магнитные контроллеры должны быть рассчитаны на коммутацию наибольших допустимых значений тока включения, а номинальный ток их I_н должен быть равен или больше расчетного тока двигателя при заданных условиях эксплуатации и заданных режимах работы механизма:

I_н I_р*к (9.1)

где к = 0,8- коэффициент, учитывающий режим работы ме- ханизма.

Выберем магнитный контроллер серии ТСАЗ160, так как он удовлетворяет условию выбора:

I_н = 160 А 68,8 А = 86 ? 0,8 = I_р ? к

Таблица 9.1 - Технические данные магнитного контрол - лера ТСАЗ160.

9.2 Выбор контакторов.

Контакторы используются в системах управления крановыми электроприводами для осуществления коммутации тока в главных цепях при дистанционном управлении.

Контакторы серий КТ и КТП предназначены для ком - мутации главных цепей электроприводов переменного тока с номинальным напряжением 380 В.

Контакторы серии КТП выполняются с втягивающими катушками постоянного тока на номинальное напряжение: 24, 48, 110 и 220 В. Серии контакторов КТП применяемые в крановых ЭП, охватывают четыре величины на номинальные токи: 100, 160, 250 и 400 А.

Выбор контактора произведем по пусковому току двигателя I_п, который должен быть меньше или равен номинальному току включения выбираемого контактора I_н.в.

I_п I_н.в (9.2)

Выберем контактор серии КТП6024, так как он удовлетворяет условию выбора:

I_п = 86 А 120 А = I_н.в

Таблица 9.2 - Технические данные контактора серии КТП6014.

9.3 Выбор защитной панели.

Защитная панель крана является комплектным устройством, в котором расположен общий рубильник питания крана, линейный контактор для обеспечения нулевой защиты и размыкания цепи при срабатывании нулевой защиты, предохранители цепи управления, комплект максимальных реле, а также кнопка и пакетный выключатель, используемый в цепях управления.

Основным назначением защитной панели является обеспечение максимальной и нулевой защиты электроприводов управляемых при помощи кулачковых контроллеров или магнитных контроллеров.

Конструктивно защитная панель представляет собой металлический шкаф с установленными в нем на задней стенке аппаратами и существующим монтажом. В защитной панели установлены только основные и вспомогательные контакты максимальных реле с приводными скобами.

Укомплектуем данный кран защитной панелью типа ПЗКБ 160.

Таблица 9.3 - Технические данные защитной панели типа ПЗКБ 160.

9.4 Выбор реле защиты от перегрузок.

Обеспечение максимальной и нулевой защиты крановых электроприводов управляемых при помощи магнитных контроллеров возлагается на защитные панели.

Для защиты цепей кранового электрооборудования от перегрузок применяется электромагнитное реле мгновенного действия типа РЭО401, которые могут использоваться как в цепях переменного тока, так и постоянного тока. Эти реле входят в комплект защитных панелей. Чтобы защитить двигатель от перегрузки, достаточно иметь электромагнитное реле РЭО401 в одной фазе каждого двигателя. В остальные фазы реле ставится только для защиты проводов.

Реле для отдельных электродвигателей выбирается согласно их мощности и напряжению, и настраиваются на ток срабатывания, равный 2,5-кратному расчетному току номинальной нагрузки для ПВ=40%:

2,5*I₁ I_реле (9.4)

Выберем реле серии РЭО401, так как оно удовлетворяет условию выбора:

2,5 ? I₁ = 2,5 ? 99 = 247,5 А 375 А = I_реле

Таблица 9.4 - Технические данные реле РЭО 401.

9.5 Выбор конечных выключателей.

Защита от перехода механизмом предельных положений осуществляется конечными и путевыми выключателями. Эта защита обязательна к применению для всех механизмов крана.

Контакты конечных выключателей включены в цепь катушки линейного контактора защитной панели и в цепь нулевой защиты магнитных контроллеров.

Для механизма подъема выберем конечный выключатель типа КУ703.

Таблица 9.5 - Технические данные кранового конечного выключателя.

10. Расчет и выбор тормозного устройства

Целью данного расчета является определение тормозного момента и выбор по нему типа тормоза, а также проверка по допустимой потере мощности выбранного тормоза.

Исходными данными являются технические данные меха -низма подъёма мостового крана п. 3 и технические данные выбранного электродвигателя п. 5.

В грузоподъемных машинах тормоз является важнейшим элементом, обеспечивающим безопасность эксплуатации, поэтому наиболее важные условия выбора, установки и функционирования тормозов регламентированы действующими правилами безопасной эксплуатации кранов утвержденных, Госгортехнадзором. В соответствии с этим каждый подъемный механизм грузоподъемной машины должен снабжаться нормально замкнутым тормозом, расположенным на таком участке кинематической схемы, который имеет неразъемную, под нагрузкой связь с выходным валом передаточного механизма. Подъемные механизмы, которые служат для передвижения жидкого металла, должны иметь два нормально замкнутых независимых тормоза. При этом наличие в кинематической цепи двух тормозов обязательно для двух двигательных механизмов, при аварийном механическом отключении одного из двигателей.

Основным параметром тормоза является гарантированно развиваемый им тормозной момент. Тормозной момент определяется усилием на измерительном рычаге, при котором начинается проскальзывание шкива или дисков тормоза. Согласно правилам Госгортехнадзора, каждый из установленных на механизме механических тормозов должен удерживать груз, составляющий 125% номинального, при его остановке только с помощью этого тормоза.

10.1 Определяем расчетный момент тормоза, Нм:

М_тр = (10.1)

где Q_н - номинальная грузоподъемность, т;

v_н - номинальная скорость подъема, м/с;

_нагр - КПД механизма для номинальной нагрузки;

n_нт - номинальная частота вращения тормозного шки- ва, соответствующая скорости V_н , об/мин.

М_тр = = 455,8 Нм.

10.2 Определяем тормозной момент с учетом режимов работы механизма подъема, Нм:

М_т=k_зт•М_тр (10.1)

где k_зт - коэффициент запаса тормоза 1 таблица 5 - 1. Для двойного тормоза и режима работы С, k_зт = 1,25.

М_т = 1,25 •455,8 = 569,7 Нм.

10.3 Выбираю тормозной электромагнит переменного тока серии КМТ 4А имеющего следующие технические дан - ные:

Данные тормоза:

диаметр шкива, мм (м) 400 (0,4)

тормозной момент, Нм 1300

Данные электромагнита:

тяговое усилие, 700 Н

масса якоря, 24 кг

максимальный ход, 50 мм \

допустимое число включений в час 300