Электроснабжение и электрооборудование электромеханического цеха металлургического завода

Мощность на валу электродвигателя обусловленная весом груза, кВт:

Ргр.=(G+G0)*vс*10-3

где vс=vн=0,07 м/с - скорость спуска.

Ргр=(784000+7840)*0,07*10-3=55,42 кВт.

Мощность на валу электродвигателя, обусловленная силой трения, кВт:

Ртр.=() * (1 - ?нагр.) * vc * 10-3

Ртр .= () * (1-0,84) * 0,07 * 10-3 = 8,88 кВт.

Так как выполняется условие Ргр Ртр, следовательно, электродвигатель работает в режиме тормозного спуска.

Мощность на валу электродвигателя при тормозном спуске, определяется следующим способом, кВт:

Рт.сп.=(G+G0)*Vс*(2-)*10-3

Рст.сп.=(784000+7840)*0,07*(2-)*10-3=44,8 кВт.

Мощность на валу электродвигателя во время спуска порожнего захватывающего приспособления, кВт:

Рс.ст.о.=G0•Vс• (-2) •10-3

Рс.ст.о.=7840•0,07(-2) •10-3=0,2 кВт.

Рассчитаем нагрузочный график механизма подъема мостового крана для наиболее характерного цикла работы

Время подъема груза на высоту Н:

tр1= =85,7 сек.

где Н-высота подъема груза, м.

Время перемещения груза на расстояние L:

t01= =48 сек.

Время для спуска груза:

tр2= =85,7 сек.

Время на зацепление груза и его отцепления:

t02= t 04=200 сек.

Время подъема порожнего крюка:

tр3= =85,7 сек.

Время необходимое для возврата крана к месту подъема нового груза:

t03= =48 сек.

Время спуска порожнего крюка:

tр4= =39,2 сек.

Вычертим нагрузочный график механизма подъема для рабочего цикла:

Рисунок 4.1- Нагрузочный график механизма подъема для рабочего цикла.

Таблица 4.1- Рабочий цикл механизма подъема.

Суммарное время работы электродвигателя:

tр=tр1+ tр2+ tр3+ tр4=4*85,7 = 342,8 сек.

Суммарное время пауз:

t0=t01+t02+t03+t04=48+48+200+200=496 сек.

Эквивалентная мощность за суммарное время работы электродвигателя, кВт:

Рэкв= (4.9)

Рэкв= =39,8кВт.

Эквивалентную мощность пересчитываем на стан- дартную продолжительность включения соответствующего режима работы механизма крана, кВт:

Рэн=Рэкв •

Рэн=39,8• = 1,26 кВт.

Определяем расчетную мощность электродвигателя с учетом коэффициента запаса, кВт:

Рдв=

где Кз = 1,2 - коэффициент запаса;

ред = 0,9 - КПД редуктора.

Рдв= =1,7 кВт.

Угловая скорость лебедки в рад/с и частота вращения лебедки в об/мин, определяется следующим способом:

wл=

где D - диаметр барабана лебедки, м.

wл = = 0,2 рад/с.

nл =

nл = = 2 об/мин.

Полученные значение мощности электродвигателя в пункте (4.11) и значение стандартной продолжительности включения ПВст = 20% , будут являться основными критериями для выбора электродвигателя.

Выберем электродвигатель из следующих условий:

Рном Рдв

Рном 50,7 кВт

Таблица 4.2 - Технические данные асинхронного электро - двигателя с фазным ротором типа МТН512-6

VIII. Расчет и построение естественной механической характеристики.

Целью расчета является расчет и построение естественной механической характеристик электродвигателя и механизма подъёма мостового крана.

Исходными данными являются технические данные выбранного электродвигателя МТН 512-6, и механизма подъёма, а также данные обмоток ротора и статора:

r1=0,065 Ом - активное сопротивление обмотки статора;

х1=0,161 Ом - реактивное сопротивление обмотки ста -тора;

r2=0,05 Ом - активное сопротивление обмотки ротора;

х2=0,197 Ом - реактивное сопротивление обмотки рото -ра;

к =1,21- коэффициент приведения сопротивления.

Определим номинальное скольжение:

S н=,

где w0 = ==104,6 рад/с;

wн = ==101,526 рад/с.

sн = =0,03

Номинальный момент:

Мн===541,73 Нм

Определим коэффициент перегрузочной способности:

л = = = 3

Определим критическое скольжение:

sкр= sн( л+?(л 2-1))

sкр=0,03(3+v(32-1))=0,17

Определим номинальное активное сопротивление ротора:

r2н===2,28 Ом

где U2 - напряжение ротора, В;

I2 - ток ротора, А.

Активное сопротивление обмотки ротора:

R2вт=R2н•Sн=2,28•0,03=0,068 Ом

Найдём суммарное активное сопротивление роторной цепи для каждой ступени:

R2 =R2вт+R2ВШ

где R2вш - сопротивление реостата в цепи ротора =3,9 R2 =3,968

Для построения механических характеристик зададимся значениями скольжения от 0 до 1 и подставим в выражение:

М = 2 • Ммах. •?,

где а = = = 0,88

Рассчитаем механическую характеристику механизма подъёма мостового крана.

Механические характеристики производственных механизмов рассчитываются по формуле Бланка, Нм:

Мст. = М0 + (Мст.н - М0) • ,

где Мст0 - момент сопротивления трения в движущихся частях, Нм;

Мст.н - момент сопротивления при номинальной скорости, Нм;

- номинальная угловая скорость вращения ротора электродвигателя, рад/с;

- изменяемая угловая скорость вращения ротора электродвигателя, рад/с;

х - показатель степени, который характеризует статический момент при изменении скорости вращения. Для механизмов перемещения и подъёма кранов х = 0. Следовательно:

Мст. = Мст.н. = ,

где Рст = 65,98 кВт - статическая эквивалентная мощность, пересчитанная на стандартную продолжительность включения, кВт;

- номинальная угловая скорость вращения ротора электродвигателя, рад/с;

Мст. = Мст.н. = = 649,8 Нм.

Построение графика механической характеристики механизма подъёма мостового крана производим на том же графике, где и механическая характеристика выбранного электродвигателя (Рисунок 7.1).

По графику видно, что механическая характеристика механизма подъёма имеет форму прямой линии, из этого следует, что статический момент Мст не зависит от скорости вращения.

Таблица 8.

Рисунок 8. Естественные механические характеристики электродвигателя и механизма подъема мостового крана.

IX Расчет и построение графиков переходного процесса при пуске электродвигателя

По реостатным характеристикам (рисунок 8), видно, что электродвигатель можно запустить только по характеристикам 4, 5, 6, поэтому переходной процесс рассчитаем при введенных в цепь ротора сопротивлений rд4, rд5 и rд6.

На рисунке 8 находим установившиеся и начальные значения скоростей на каждой пусковой характеристике.

Таблица 9.1

Определяем электромеханическую постоянную времени для каждой ступени, сек.:

Тм = Jприв •

где Jприв = 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.

Тм = Jприв • = 1,37 •= 0,126 сек;

Тм = Jприв • = 1,37 •= 0,061 сек;

Тм = Jприв • = 1,37 • = 0,028сек.

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

t = Тм • ln •

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

Мст = 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.

Определим время переходного процесса:

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

Зависимость w=(t) для каждой ступени можно рассчитать по уравнению изменения угловой скорости во времени:

w = wуст. • (1 - е-t/Tм)+wнач•e-t/Tм,

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

Зависимость М=(t) для каждой ступени можно рассчитать по уравнению изменения момента во времени:

М = Муст. • (1 - е-t/Tм) + М1 • е-t/Tм

Результаты расчета занесем в таблицу 9.2 (для rд4), таблицу 9.3 (для rд5) и таблицу 9.4 (для rд6).

Таблица 9.2 - Расчетные данные необходимые для построения графиков зависимостей w=(t) и М=(t).

Таблица 9.3 - Расчетные данные необходимые для построения графиков зависимостей w=(t) и М=(t).

Таблица 9.4 - Расчетные данные необходимые для построения графиков зависимостей w=(t) и М=(t).

По данным таблицы 9.2 строим графики переходного процесса w=(t) и М=(t), изображенных на рисунке 9.2.

М,Нм , рад/с

t, сек

Рисунок 9 - График переходного процесса

Х Разработка электрической принципиальной схемы управления и выбор аппаратуры управления, защиты электропривода механизма подъема мостового крана

Целью расчета является выбор магнитного контроллера, 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.

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 Iн должен быть равен или больше расчетного тока двигателя при заданных условиях эксплуатации и заданных режимах работы механизма:

Iн Iр*к

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

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

Iн = 160 А 68,8 А = 86 ? 0,8 = Iр ? к

Таблица 10.1 - Технические данные магнитного контроллера ТСАЗ160.

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 коммутации 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 Iп, который должен быть меньше или равен номинальному току включения выбираемого контактора Iн.в.

Iп Iн.в

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

Iп = 86 А 120 А = Iн.в

Таблица10.2 - Технические данные контактора серии КТП6014.

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 10.3 - Технические данные защитной панели типа ПЗКБ 160.

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 Iреле (9.4)

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

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

Таблица 10.4 - Технические данные реле РЭО 401.

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 10.5 - Технические данные кранового конечного выключателя.

ХI. Охрана труда и защита окружающей среды

Большое значение в охране труда имеет техника безопасности, представляющая собой систему организационных мероприятий и технических средств, предотвращающие воздействие на работающих с опасными производственными факторами, а также производственно-санитарные система организационных мероприятий и тех средств, предотвращающие вредные производственные факторы.

Охрана труда также тесно связанна с охраной окружающей среды-атмосферы, водоемов и почвы. В целях охраны здоровья трудящихся в нашей стране применяется социальное страхование-система материального обеспечения в старости, в случаях болезни и потери трудоспособности. Она осуществляется за счет страховых взносов предприятий (учреждений, организаций) и дотаций из государственного бюджета. Охрана природы - это система мероприятий, направленные на поддержание рационального взаимодействия между деятельностью человека и окружающей природной средой, обеспечивающая сохранение и восстановление природных богатств, рациональное использование природных ресурсов предупреждающие прямое и косвенное вредное влияние результатов деятельности общества на природу и здоровья человека. Очень важную роль играет микроклимат производственных помещений, который характеризуется действующим на организм человека сочетание температуры, электромагнитными излучениями, с содержанием в воздухе вредных веществ и наличием определенного уровня шума и вибраций. Санитарных норм и требований к окружающей среде на промышленных предприятиях изложены в санитарных нормах проектирования промышленных предприятий.

Литература:

2. Абдулаев М.К. Техника безопасности при производстве сварочных работ. Оборониз-1989 г.

3. Батурин В.В. Отопление, вентиляция и газоснабжение.1989 г.

4. Васин В.М. Электрический привод: Учеб. Пособие для техникумов. - М.: Высшая школа, 1984г.

5. Зюзин А.Ф., Поконов Н.З., Вишток А.М. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок. 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Высшая школа, 1980г.

6. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: Высшая школа, 1980г.

7. Крановое электрооборудование: Справочник / Ю.В. Алексеев, А.П. Богословский. - М.: Энергия, 1979г.

8. Крановый электропривод: Справочник / А.Г. Яуре, Е.М. Певзнер. - М.: Энергоатомиздат, 1988г.

9. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных установок, Москва, Высшая школа, 1990г.

10. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных пред- приятий и установок. - М.: Высшая школа, 1981г.

11. Методическое пособие по практической работе по электрооборудованию по теме: Расчет мощности и выбор кранового электродвигателя. Выбор аппаратуры управления и защиты.

12. Методическое пособие по практической работе по электрооборудованию по теме: Расчет освещения произ -водственного цеха по заданным условиям. Составление схемы питания осветительной установки. Выбор аппаратов управле- ния освещением.

13. Справочная книга по светотехнике / Ю.Б. Айзенберг. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат,1995г.

14. Справочник по проектированию электрических сетей электрооборудования. Москва, Энергоатомиздат, 1991г. ред. Ю.Г.Барыбина и др.

15. Справочник по проектированию электроснабжения. Ред. Ю. Г. Барыбина и др. Москва, Энергоатомиздат, 1990г.

16. Справочник электромонтера, том 1 и 2, М.Д.Гаренштейн, Новосибирск, 1884г.

17. Цетлин Б.Б. Техника безопасности в машиностроении.1996 г.

18. Чекалин. «Охрана труда в электрохозяйствах промышленных предприятий» Москва, Энергоатомиздат, 1990г.

19. Электротехнический справочник, тома 1, 2,3. Москва, Энергоатомиздат, 1985г.

Страницы: 1, 2