Электрооборудование мостового крана (стр. 2 из 10)

Наиболее распространенный на кранах электропривод асинхронный с фазным ротором, со ступенчатым регулированием угловой скорости, путем изменения величины сопротивления в цепи ротора. Такой привод достаточно прост, надежен, допускает большое число включений в час и применяется при средних и больших мощностях. С помощью резисторов в цепи ротора можно в широких пределах изменять токи и потери энергии в двигателе при переходных процессах, а также получить понижение угловой скорости.

Выбираем тип электропривода для механизмов крана – электропривод переменного тока, асинхронный двигатель с фазным ротором, управляемый командоконтроллером с пускорегулирующим сопротивлением в цепи ротора. Выбор типа электропривода сделали на основании приведенных выше технических и экономических условий, а также требований, предъявляемых к электроприводу крана.

Однако этот привод неэкономичен из-за значительных потерь энергии в пускорегулирующих сопротивлениях, кроме того, имеет повышенный износ двигателя и контактной аппаратуры управления.

Несмотря на это этот электропривод остается более выгодным по сравнению с приводом на постоянном токе.

Для проектируемого электропривода предназначается напряжение 220V 50Hz.

Расчет мощности и выбор электродвигателей привода механизмов крана

Для большинства крановых механизмов условия работы не могут быть заранее заданы. Условия, определяющие выбор электрооборудования, в том числе и двигателей, сводятся к понятию режима работы. В это понятие входят: полная продолжительность включений, продолжительность включения при регулированием число пусков, коэффициент усредненной статистической нагрузки, годовое и суточное использование крана, степень его ответственности, температурные условия эксплуатации и другие параметры.

Отнесение электрооборудования крана к тому или иному режиму работы является исходным при расчете всех элементов кранового оборудования, а соответствие указанного режима фактическому является непременным условием надежности работы крана.

При выборе двигателей для кранового оборудования наиболее сложным считается расчет мощности по условиям теплового режима работы. Специфические способности крановых машин характеризуются повышенными, постоянными потерями и изменяющимися условиями вентиляции при регулировании, что приводит к большим погрешностям при расчете теплового режима работы двигателя по общепринятым методам эквивалентного тока или момента. Эти методы являются достоверными только тогда, когда фактическая продолжительность включения равна номинальной, а число включений и энергия постоянных потерь в цикле соответствует номинальным расчетным параметрам.

Наиболее рациональным в настоящее время является метод выбора двигателя и расчет их мощности, разработанный заводом «ДИНАМО». В основе этого метода лежит использование эквивалентного КПД, являющегося показателем энергетических свойств системы регулирования и определяющего потери энергии в электроприводе.

Выбор электродвигателя можно разделить на три этапа:

На первом этапе: производят предварительный выбор электродвигателя по нагреву для принятой системы электропривода и известного режима работы на основании формулы:

Рп ≥

([4] стр. 39 формула 1.56)

где Рс.н. – максимальная статистическая мощность при подъеме груза или при передвижении с ним, кВт.

k

. – коэффициент, определяющий выбор электродвигателя по нагреву для различных систем электропривода ([4] стр. 37 таб. 12).

На втором этапе предварительно выбранный электродвигатель с номинальной мощностью Рн проверяют по условию:

Рн ≥

([4] стр. 39 формула 1.57)

где kэкв., kз., Е0., Ер – расчетные коэффициенты, зависящие от режима работы и маховых масс ([4] стр. 39 таб. 13)

Ен – номинальная относительная продолжительность включения.

kн – коэффициент, равный единице для электроприводов переменного тока.

k0 – коэффициент, зависящий от относительной продолжительности включения кранового механизма Е0 ([4] стр. 40 рис. 6).

kp – коэффициент, учитывающий увеличение потерь на регулировочных характеристиках для систем с параметрическим управлением. Его определяют по формуле:

kp = 1 – 1,2 · (Ер – Ер.б.)([4] стр. 40 формула 1.58)

где Ер – относительная продолжительность включения при регулировании ([4] стр. 39 таб. 13).

Ер.б. – базовая относительная продолжительность включения при регулировании.

kд.п. – коэффициент, учитывающий степень влияния динамических потерь на нагрев электродвигателя ([4] стр. 37 формула 1.55).

ηэкв. – эквивалентный КПД

ηэкв.=

([4] стр. 38 формула 1.55).

где ηэкв. – значение эквивалентного КПД, соответствующее заданному числу включений в час Zэкв. ([4] стр. 38 рис. 5).

ηэкв.б. – базовое значение эквивалентного КПД при Z=0 ([4] стр. 37 таб. 12)

GD2 – суммарный маховый момент системы, приведенный к валу двигателя, определяется по формуле:

GD2 = 1,15 GpDp2 + 4 ·

([4] стр. 26 формула 1.29).

где Q – грузоподъемность, т.с.

n – обороты двигателя, об/мин

V – скорость вращения механизма, м/мин

GpDp2 = J · 9,81 · 4

J – момент инерции двигателя

На третьем этапе производят проверку выбранного электродвигателя по пусковому режиму, используя зависимость:

Мmax>kз.м. (Мс.max + Мдин)([4] стр. 40 формула 1.59)

где Мmax – максимальный момент электродвигателя.

Мс.max – максимально возможный для данного кранового механизма момент статистической нагрузки, приведенный к валу электродвигателя, Н · м.

Мс.max = 9550 ·

Мдин – динамический момент, Н · м

Мдин =

· а

а – ускорение механизма ([4] стр. 41 таб. 14)

kз.м. – коэффициент запаса по моменту kз.м. = 1,1 ÷ 1,2

В тех случаях, когда предварительно выбранный электродвигатель не удовлетворяет условиям, выбирают из каталога ближайший больший по мощности и вновь проверяют правильность его выбора.

Расчет мощности двигателя подъема

Определим статистическую мощность на валу двигателя:

Рс.н. = 9,81 ∙

∙ V ∙ 10

G – вес поднимаемого груза (кг)…………………………..….10000 кг

G

- вес захватного механизма (кг)………………………………..50 кг

V – скорость вращения барабана (м/с)……………..…………...0,2 м/с

η – КПД механизма………………………………………………...0,8

Рс.н. = 9,81 ∙

∙ 0,2 ∙ 10 = 24,6 (кВт)

В соответствии с исходными данными по режиму работы и принятой системой электропривода находим значение коэффициента kт = 0,95 ([4] стр. 37 таб. 12).

kт – коэффициент, определяющий выбор двигателя по тепловому режиму.

Находим номинальную мощность двигателя по тепловому режиму предварительно.

Рп ≥

([4] стр. 39 формула 1.56)

Рп =

= 25,9 (кВт)

По литературе ([4] стр. 13 таб. 4) выбираем электродвигатель МЕF 412-6У1; Рн = 30 кВт; ПВ = 40%; Мmax = 932 Н∙м; cosφ = 0,71; Iн.с. = 75 А;

Iн.р. = 73 А; Uр = 255 В; J = 0,675 кг ∙ м

; η = 85,5%.

Определим полный приведенный к валу двигателя маховый момент всех вращающихся и поступательно-движущихся масс привода и груза:

∑GD

= (GD )пр = k GpDp + 4 ([4] стр. 26 формула 1.28)

где k – поправочный коэффициент, в среднем 1,15

GpDp

- маховый момент ротора электродвигателя и всех других частей, вращающихся со скоростью ротора, Н ∙ м

GpDp

= 4 ∙ 9,81 ∙ J

J – момент инерции двигателя, кг ∙ м

……………………………….0,675

GpDp

= 4 ∙ 9,81 ∙ 0,675 = 26,487 Н ∙ м

Q – грузоподъемность, кг ……………………………………….10000

V – скорость подъема м/мин……………………………………………..12

n – номинальные обороты двигателя, об/мин………………………….970

∑GD

= 1,15 ∙ 26,487 + 4 ∙ = 36,6 Н м

Проверим двигатель на обеспечение теплового режима