Проект электрооборудования мостового крана на 15 тонн (стр. 2 из 7)
- обеспечение необходимой жесткости механических характеристик привода;
- большие пусковые моменты при трогании с места;
- большая частота включений в час;
- точность установки;
- реверсирование двигателя;
- на первых положениях подъёма двигатель должен развивать такой пусковой момент, чтобы исключалась возможность спуска номинального груза при напряжении питающей сети 90% номинального и в тоже время желательная минимальная скорость составляла при наименьшей нагрузке не более 30% номинального значения;
- Система электрического торможения должна иметь необходимый запас, обеспечивающий надёжное замедление груза, равного 125% номинального, при напряжении питающей сети 90% номинального;
- движение груза должно происходить только в направлении, устанавливаемое командоаппаратом, даже при неисправностях в схеме, в последнем случае груз может оставаться неподвижным.
2. Специальная часть
2.1 Обоснование и выбор системы электропривода
В настоящее время для механизмов металлургических предприятий применяются следующие основные системы электропривода:
- сеть переменного тока – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором с контроллерной, релейно-контакторной или бесконтактной схемой управления.
- тиристорной или машинный преобразователь частоты – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.
- сеть переменного тока – асинхронный двигатель с фазным ротором с контроллерной, релейно-контакторной или бесконтактной схемой управления.
Бесконтактная схема управления может одновременно использоваться в цепи статора и ротора, а также только в цепи ротора или статора.
- источник постоянного тока (ИП) – двигатель постоянного тока (параллельного (независимого), смешанного или последовательного возбуждения) с контроллерной или релейно-контакторной схемой управления.
- тиристорный преобразователь (ТП) – двигатель постоянного тока соответственно системы МУ-Д, УРВ-Д, ТП-Д.
- сеть переменного тока – синхронный двигатель с электронным или тиристорным возбудителем и ручным или автоматическими регулировками.
В соответствии с технологическими требованиями предъявляемые к электроприводу выбираем систему - сеть переменного тока – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором с контроллерной, релейно-контакторной схемой управления со ступенчатой регулировкой скорости и динамическим торможением.
2.2 Расчёт мощности, выбор двигателя по каталогу и его проверка
на нагрев
Целью расчета является выбор приводного электродвигателя по справочнику и проверка его по перегрузочной способности и по условиям осуществимости пуска механизма подъёма мостового крана.
Исходными данными являются технические характеристики мостового крана из таблицы 1.1 пункта 1.2
Рассчитаем максимальную статическую мощность электродвигателя, не для подъёма номинального груза по следующей формуле:
Рс = 
(2.1)где mт - масса поднимаемого груза, т;
mо - масса грузозахватного устройства, т;
Vп - скорость подъёма, м/с;
ήн - коэффициент полезного действия механизма;
(2.1)Рассчитываем предварительную мощность электродвигателя и выбор его по каталогу.
Предварительная мощность электродвигателя:
P´пред. = К∙Рс (2.2)
где К – коэффициент, учитывающий цикличность работы механизма = 0,8
P´пред. = 0,8∙34,54 = 27,632 кВт (2.2)
Ориентировочная продолжительность включения:
(2.3)где Кi - количество операций в течении одного цикла Кi = 4;
tp - время одной операции (подъёма или спуска), с;
tц - время цикла, с;
(2.4)где H - высота подъёма, м;
(2.5)где Nc - число циклов в час;
tц =
= 400 (2.5)tp =
= 55,5 (2.4)
(2.3)Находим окончательно предварительную мощность электродвигателя при каталожной продолжительности включения. Электродвигателя, предназначенного для работы в повторно-кратковременном режиме, выпускают с ПВкат. = 15;25;40;60;
Рпред. = Р´пред.∙
= 27,632∙ 
= 26,45 кВт (2.6)Частотой вращения ηн об/мин электродвигателя задаёмся по каталогу. По значениям Рпред. и ηн по каталогу выбираем двигатель типа MTF, MTH или HMT соблюдая условие, что номинальная мощность должна быть равна или несколько больше (до 20%) предварительной Рпред., т.е. РH ≥ Рпред.
Согласно условию изложенного выше выбираем электродвигатель по каталогу типа МТН512-8 ,паспортные данные которого занесены в таблицу 2.1
Таблица 2.1 - Технические данные асинхронного электродвигателя с
| Тип электродвигателя | Рн кВт | ηн об/ мин | ωн рад/с | Ic A | Uc В | Iрн А | Uрн В |  | Mmax Hm | Jдв кг∙м2 | ПВ % | Степень защиты |
| МТН 512-8 | 31 | 715 | 74,8 | 79 | 380 | 63 | 304 | 9,56 | 1370 | 1,42 | 60 |
Рассчитываем номинальный момент двигателя.
(2.7)где Рн - мощность выбранного двигателя по каталогу, кВт;
ωн – угловая скорость вращения выбранного двигателя, рад/с;
Имея значение частоты вращения ηн об/мин считаем угловую скорость по формуле:
(2.8)
(2.8)
(2.7)Рассчитываем нагрузочную диаграмму привода.
Нагрузочная диаграмма электродвигателя строится на основании уравнения движения электропривода М = Мс + Мдин.
Как видно из приведённого уравнения, для построения нагрузочной диаграммы электродвигателя М = ƒ(t) необходимо иметь график изменения во времени приведённых статических моментов Мс = ƒ(t) , т.е. нагрузочную диаграмму механизма подъёма мостового крана и график изменения во времени динамического момента
, для определения которого необходимо знать график изменения угловой скорости электродвигателя ω = ƒ(t) и приведённый момент инерции J.Алгебраическая сумма статических и динамических моментов дает график изменения суммарного момента на валу электродвигателя, т.е. нагрузочную диаграмму электродвигателя.
Статические моменты, приведённые к валу электродвигателя при подъёме номинального груза:
(2.9)где mг - масса груза, т;
mo - масса грузозахватного устройства, т;
Dб - диаметр барабана, м;
ηн - коэффициент полезного действия механизма;
i - передаточное отношение редуктора и полиспаста.
(2.10)
(2.10)где ωн – угловая скорость вращения электродвигателя, рад/с;
Vп – скорость подъёма, м/с;
(2.9)Статические моменты, приведённые к валу электродвигателя при тормозном спуске номинального груза:
(2.11)
(2.11)Статические моменты, приведённые к валу электродвигателя при подъёме пустого грузозахватного устройства:
(2.12)где ηо – коэффициент полезного действия механизма при данной нагрузке. Определяется по кривым ηо = ƒ(К3) , ηо = 0,1
Коэффициент нагрузки определяется по формуле:
(2.13)
(2.13)
(2.14)Статические моменты, приведённые к валу электродвигателя при спуске пустого грузозахватного устройства:
(2.15)
(2.15)Значение Мсо может быть как положительным , так и отрицательным. Для приводов, у которых момент инерции не зависит от угла поворота, приведённой к валу электродвигателя динамический момент находится из уравнения: