Электропривод кран-балки (стр. 4 из 6)
20 40 60 80 100 120 140 160 1 80 200 220 240 t, c
t п1 tу1 tо1 t п2 tу2 tо2
 |
tц = 180 с
рис.6.1 Нагрузочная диаграмма двигателя за один цикл работы машины
Из пункта 3 имеем:
tц = 180 c; tp1= tp2 = 60 c; to1 = to2 = 15 c.
Из пункта 5:
tпуск=6,6 с; Мп=15,6 Н м; Мс1=3,95 Н м; Мс2=3,2 Н м.
Время установившейся работы двигателя tу1:
tу1 = tp1 - tп1 = 60 – 6,6 = 53,4 с = tу2
7. Проверка выбранного двигателя по перегрузочной способности, пусковому моменту и частоте включенийУсловие пуска:
Мпуск. дв 
Мтр.р.м ./ a1 , (7.1)
где Мпуск.дв – пусковой момент двигателя, Мтр.р.м – момент трогания Р.М. из нагрузочной диаграммы при wо = 0; Мтр.р.м = 4,74 Н м; a1 – коэффициент, учитывающий возможное при пуске снижение напряжения на зажимах электродвигателя от 10% до 30%; a1 = 0,5.
15,6 Н м 4.74 Н м / 0,5 = 9,8 Н м – условие выполнено.
Условие перегрузочной способности:
Мкр.дв Ммакс.р.м ./ a2 , где
Мкр.дв – максимальный момент двигателя; Мкр.дв = 17,2 Нм; Ммакс.р.м = 4,74 Н м; a2 – коэффициент, учитывающий возможное снижение напряжения на зажимах работающего двигателя на 10%; a2= 0,81.
17,2 Н м 4,74 Н м / 0,81 = 5,93 Н м – условие выполнено.
Предельно допустимая частота включений:
hпд = 3600 х
Рн х bо х(1- e) / Aп (7.3) Рн – мощность потерь в номинальном режиме Рн = Рн х (1- h) / h (7.4)где Рн – номинальная мощность электродвигателя; Рн = 750 кВт;
h - КПД; h = 0,69
Рн = 750 х (1 – 0,69) / 0,69 = 337 Втbо – коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи; bо = 0,5;
e - относительная продолжительность включения, e = 0,6
Aп =0,81 х Рэл.н х I2п* х tп ,где
Рэл.н = Рн х (1- h) / h х (1 + a),где коэффициент a = 0,7;
Рэл.н = 750 х (1 – 0,69) / 0,69 х (1 + 0,7) = 188,2 ВтIп* - кратность пускового тока, Iп* = 2
Aп = 0,81 х 188,2 х 22 х 6,6 = 3924 Дж.Фактическое число включений hф = 60 вкл/час.
Условие hпд hф выполнено.
8.Обоснование и описание принципиальной схемы управления приводом кран-балкиУправление приводом кран-балки осуществляется вручную, дистанционно с места подъема груза. Двигатель включен только при нажатой кнопки управления. Путь перемещения всех механизмов ограничивается конечными выключателями. При отключении двигателя барабана, включается электромагнитный тормоз. Все приводы имеют защиту от токов короткого замыкания и самопроизвольного пуска.
Работа схемы подготавливается включением автомата QF1.
При нажатии кнопки SB2 получает питание КМ1, замыкая свои контакты КМ1.1, двигатель балки М1 включается, при отпускании SB2 двигатель останавливается, подводится питание к электромагнитному тормозу. При нажатой кнопке SB3 получает питание пускатель КМ2, двигатель М1 вращается в обратную сторону.
Конечный выключатель SQ1 служит для ограничения перемещения.
Аналогичный принцип работы и для других двигателей.
Управлением двигателем М3 механизма подъема осуществляется микроконтроллерным блоком. На двигателе М3 установлен токогенератор, который выводными концами подключен к входу напряжения микроконтроллера, через транзистор VT1.
Тахогенератор осуществляет обратную связь по скорости. При увеличении частоты вращения двигателя UТР становится больше, напряжение подается на микроконтроллер через VT1. Сопротивление которого, при увеличении напряжения увеличивается, а при снижении – уменьшается. Таким образом, при увеличении оборотов двигателя М3 напряжение, подающееся на микроконтроллер (Umax=5В) уменьшается.
Ключи S1 и S2 осуществляют запуск и реверсирование двигателя. В микроконтроллере осуществляется импульсная модуляция напряжения. Модулирование шкалы подаются на драйвер IR2233J, который осуществляет переключение силовых ключей Q1 … Q6, выполненных на ICBT транзисторах. Трех фазное напряжение, подаваемое на силовые ключи, выпрямляется диодным мостом VD1 … VD6 и стабилизируется. Переключение силовых
ключей Q1 … Q6 в режиме заданном микроконтроллером вызывает появление на их выходах напряжение с требуемой частотой.
Защита двигателя осуществляется блоком защиты микроконтроллера, при помощи терморезистора RT задается температура отключения.
Контролер дает возможность программного управления двигателем.Схема управления кран-балкой представлена в конце пояснительной записки.
9. Выбор аппаратуры управления и защиты
Автоматические выключатели выбираются из условий:
Uном
Uраб (9.1)Iном
Iраб (9.2)Ток уставки электромагнитного расцепителя для группы асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором выбирается исходя из:
Iуст.эм
1,5 х[ 
Iном.дв + (Iпуск.дв – Iном.дв)] , (9.3)где
Iном.дв – сумма номинальных токов двигателей; (Iпуск.дв – Iном.дв) – разность пускового и номинального токов наиболее мощного двигателя.Произведем расчет Iуст.эм для автомата QF1:
Iуст.эм
1,5 х [(2,24 + 0,78 + 5,02) + (30,12 – 5,02) = 49,71 АПроизведем расчет Iуст.эм для автомата QF2:
Iуст.эм
1,5 х [(0,78 + 5,02) + (30,12 – 5,02) = 46,35 АУчитывая условия (9.1), (9.2) и рассчитанные токи Iуст.эм , выбираем автомат типа ВА51Г31-321110Р- 20УХЛ3 с током расцепителя Iр = 50 А [2].
При выборе магнитных пускателей учитываются следующие условия:
Iном
Iраб (9.4)Uап
Uсети (9.5)Uкат = Uц.упр (9.6)
Для всех электродвигателей выбираем реверсивные магнитные пускатели без тепловых реле типа ПМЕ.
Используя литературу [2] и учитывая условия 9.4-9.6 выбираем магнитные пускатели:
1. Для двигателей механизмов передвижения кран-балки и тельфера ПМЕ–013 с Iн = 3 А;
2. Для двигателя механизма подъема – ПМЕ-113 с Iн = 10 А.
Номинальный ток тепловых элементов тепловых реле Iном.р выбирается по номинальному току защищаемого электродвигателя так, чтобы последний находился в зоне изменения настройки теплового реле:
Imin.p < Iном.дв < Imax.p ,
где Imin.p ,Imax.p – предельные изменения уставки теплового реле, А.
Номинальные токи тепловых элементов:1.
Для двигателя передвижения кран-балки – Iуст = 2,5 А;2. Для двигателя передвижения тельфера – Iуст = 0,8 А;
3. Для двигателя механизма подъема – Iуст = 5,0 А.
В схеме управления кран-балкой применим следующий тип конечных выключателей: ВКП-2000.
Эти выключатели предназначены для срабатывания в электрических цепях переменного тока напряжением 380 В, частотой 50-60 Гц под воздействием управляющего упора.
Для управления двигателями механизмов кран-балки выбираем из [2] кнопки управления типа КЕ-021У3 с одним замыкающим и одним размыкающим контактами.