ТЕМА: Выбор двигателя и контроллера электропривода механизма подъема мостового крана.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

 

Вариант №

 

ТЕМА: Выбор двигателя и контроллера электропривода механизма подъема мостового крана.

 

ЦЕЛЬ: Научиться производить расчет мощности и выбор электродвигателей, а также обоснование и выбор типа контроллера механизмов подъема мостовых кранов различной грузоподъемности.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. А.Г. Яуре, Е.М. Певзнер. Крановый электропривод. Москва. Энергоатомиздат. 1988.

2. Е.Н. Зимин. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. Москва. Энергоатомиздат. 1981.

3. Ю.В. Алексеев. Крановое электрооборудование. Москва. Энергия. 1979.

 

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Для качественного выполнения подъема, спуска и перемещения грузов электропривод крановых механизмов должен удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Регулирование угловой скорости двигателя в широких пределах в связи с тем, что тяжелые грузы целесообразно перемещать с меньшей скоростью, а пустой крюк или легкие грузы – с большей скоростью.

2. Обеспечение необходимой жесткости механических характеристик.

3. Ограничение ускорений до допустимых пределов при минимальной длительности переходных процессов.

4. Реверсирование электропривода и обеспечение его работы как в двигательном, так и в тормозном режиме.

Для приводов крановых механизмов возможно применение различных двигателей и систем электропривода. Их выбор определяется грузоподъемностью, номинальной скоростью движения, числом включений в час и выше перечисленными требованиями. В настоящее время широко применяются специальные крановые двигатели повторно-кратковременного режима, как постоянного так и переменного тока, отличающиеся от двигателей общего применения повышенной прочностью конструкций, увеличенной перегрузочной способностью, более нагревостойкой изоляцией и меньшем моментом инерции ротора серии Д, МТ, 4МТ, МТН, МТМ. Основное конструктивное исполнение закрытое, с горизонтальным валом, на лапах.

Для управления двигателями мостовых кранов применяются специальные коммутационные аппараты – контроллеры.С их помощью осуществляется пуск, остановка и реверсирование, а также включение и отключение пускорегулировочных сопротивлений.

При переключении в главных (силовых) цепях двигателей мощностью до 30 кВт при легком, среднем и тяжелых режимах, а также от 30 до 75 кВт при легких и средних режимах применяются силовые кулачковые контроллеры. При большей мощности двигателем тяжелых и весьма тяжелых режимах используют магнитные контроллеры, в которых все переключения в силовых цепях производятся контакторами, катушки которых получают питание через контакты командоконтроллера.

1

 

Классификация магнитных контроллеров

 

	Двигатель и аппаратура управления постоянного тока	Двигатель и аппаратура управления переменного тока	Двигатель переменного тока, аппаратура управления постоянного тока
Передвижение	П	Т	К
Подъем	ПС	ТС	КС

 

В случае применения двухдвигательного привода применяются сдвоенные контроллеры (в обозначении первая буква Д, например ДПС). Если управление автоматизировано в функциях времени или ЭДС, то к обозначению добавляются буква А, например ТСА.

 

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

По исходным данным рассчитать предварительную мощность и выбрать двигатель переменного тока для привода механизма подъема мостового крана, а также обосновать и выбрать тип контроллера для управления этим двигателем. Вариант задания определяется порядковым номером студента по журналу, а исходные данные приведены в таблице 1 приложений.

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Масса поднимаемого груза                                       m_г  = т;

Масса грузозахватного устройства                          m_o= т;

Скорость подъема                                                     V_п = м/с;

Диаметр барабана                                                        D_б= м;

КПД механизма                                                         η_м =    ;

Высота подъема                                                         Н = м;

Число циклов в час                                                    N_ц = цикл/час.

 

1. Максимальная статистическая мощность двигателя, необходимая для подъема номинального груза          

Р_с = =     кВт.

2. Предварительная мощность двигателя

 

Р^′_пред = К ∙ Р_с =                  кВт,

 

К = 0,8 -  коэффициент, учитывающий цикличность работы механизма.

 

3. Время одной операции (опускание или подъем)

t_p =  =        с.

4.Время цикла t_ц  =  =   с.

 

2

 

5. Ориентировочная продолжительность включения

ПВ_ор =  ∙ 100% = %,

где К_i = 4 - количество операций в течении одного цикла (спуск грузозахватного устройства- подъем номинального груза- спуск номинального груза- подъем грузозахватного устройства).

6. Принимаем ближайшую каталожную ПВ_кат=15%,25%,40% или 60%.

7. Окончательная предварительная мощность двигателя при каталожной продолжительности включения

Р_пред = Р^′_пред ∙ = кВт.

8. Из каталога выбираем асинхронный двигатель с фазным ротором типа MTF, MTH или 4МТ, соблюдая условие, что его номинальная мощность должна быть равна или несколько больше (до 20%) предварительной, т.е. Р_н ≥ Р_пред.

9. Паспортные данные двигателя заносим таблицу 1.

                                                                                                    Таблица 1

 

Тип двигателя	Рн, кВт	nн, об/мин	Uc, В	Iр.н,  А	Up.н, В	Мmах, Н∙м	GD2дв, кгм2	ηдв	ПВ, %
			380

 

 

10. Номинальная угловая скорость двигателя

ω_н = 2π n_н / 60 = 0,105 · n_н = рад/с.

 

11. Скорость идеального холостого хода

ω_о =  =  рад/с,

где f = 50 Гц – частота питающей сети; р – число пар полюсов.

12. Номинальный момент двигателя

М_н = = Н·м.

13. Максимальный статический моментна валу двигателя

 = Н·м,

где i – передаточное число редуктора =      .

14.Суммарный маховый момент, приведенный к валу двигателя

                                        

GD²_Σ = k_вр ∙ GD²_дв + 101 ∙  = кгм²,

где k_вр  = 1,1 – 1,25 – коэффициент махового момента вращающихся частей.

3

15. По значению ПВ_кат определяем режим работы и группу режимов механизма подъема (табл.3 приложений): режим работы -                    ; группа режимов -   .

16.  Исходя из выбранного режима работы (табл.3 приложений) задаемся числом включений в час N_в =      вкл/час.

17. По таблице 5 приложений в зависимости от группы режимов и мощности двигателя выбираем кулачковыйККТ - 61 или магнитный ТСА контроллер, технические данные которого заносим в таблицу 2.

                                                                                                                            Таблица 2

 

Тип контроллера	Режим работы механизма	Номинальный токпри ПВ=100%,  А	Наибольший ток включения, А	Наиб.расчетная мощность двигателя,кВт

 

 18.Строим механические характеристики двигателя, управляемого выбранным типом контроллера, используя типовые механические характеристики (рис.1-3 приложений).Для этого вместо указанных на типовой характеристике относительных величин угловой скорости ω (%) и моментов М (%) наносим расчетные и выбранные величины:

 

ω = 100% = ω_о (рад/с); М = 100% = М_н (Н·м).

17. По механическим характеристикам определяем величину угловой скорости ω₃, которую будет развивать выбранный двигатель при подъеме груза в 3-м положении контроллера и номинальном моменте сопротивления на валу двигателя М_с = М_н.

18. Делаем вывод по работе.

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Перечислите требования к электроприводу крановых механизмов.

2. Какие серии двигателей постоянного и переменного тока используются в крановых электроприводах?

3. Что входит в конструкцию магнитного контроллера?

4. По каким показателям  осуществляется выбор контроллера?

5. Приведите классификацию кулачковых контроллеров.

6. Приведите классификацию магнитных контроллеров.

 

 

Разработал преподаватель    В.И. Воронцов

 

 

4

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

Таблица 1

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

                                                                                                                   

Механизм подъема

 

 

№ п/п	Масса подним. груза, т	Масса грузозахватного устройства, т	Скорость подъема, м/с	Диаметр барабана, м	Коэффициент полезн.действ.	Высота подъема, м	Число циклов в час
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30	5 5 5 10 10 10 10 10 10 10 10 10 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 20 20 20 20 20 20 20 20	0,26 0,29 0,22 0,27 0,47 0,5 0,36 0,5 0,55 0,52 0,53 0,67 0,85 1,2 0,7 0,9 0,7 0,6 0,8 0,74 0,25 1,06 1,0 0,9 0,85 1,1 1,2 0,85 0,9 0,95	0,14 0,16 0,13 0,31 0,21 0,14 0,38 0,2 0,13 0,15 0,31 0,24 0,13 0,14 0,15 0,33 0,3 0,15 0,28 0,34 0,35 0,23 0,15 0,26 0,18 0,24 0,2 0,15 0,125 0,22	0,47 0,46 0,45 0,41 0,46 0,38 0,42 0,48 0,4 0,43 0,39 0,5 0,5 0,51 0,51 0,52 0,5 0,5 0,52 0,51 0,5 0,6 0,5 0,56 0,5 0,56 0,58 0,53 0,53 0,6	0,8 0,84 0,82 0,79 0,8 0,81 0,84 0,8 0,79 0,78 0,81 0,78 0,8 0,81 0,8 0,79 0,82 0,81 0,8 0,8 0,81 0,74 0,82 0,79 0,81 0,82 0,78 0,79 0,76 0,83	6,5 7 6,2 11 6,1 6 12 6 7,5 12 9 8 7,5 6 10 10 6,5 9 6,5 9,5 12 8 7,5 8,2 7,5 10 7,5 7 7,7 7,5	8 11 9 10 10 7 14 8 6 6 8 8 8 10 9 9 8 6 6 7 14 8 9 8 11 6 8 6 6 8

 

 

5

Таблица 2

 

Мощность на валу, кВт, при

Частота вра-щен.,об/мин

Ток статора при 380В,А

    cos φ

К.п.д.,  %

Ток ротора.,А

Напряжение меж.кольца-ми ротора,В

Максимал. момент,Н·м

Маховой мо-мент ротора,кг·м²

ПВ=25% ПВ=40% ПВ=60% ПВ=100% 30 мин. 60 мин. MTН111·6 3,5 - - - - 3,0 - - - - 2,5 - - - - 2,0 - 3,0 - - - - 2,5 - 870 895 920 940 11,6 10,5 9,8 9,2 0,72 0,67 0,60 0,52 64,0 65,0 65,0 63,0 16,5 13,2 10,8 8,5 176 83 0,19 MTН112·6 5,3 - - - - 4,5 - - - - 3,6 - - - - 3,0 - 4,5 - - - - 3,6 - 885 910 930 945 15,3 13,9 12,6 12,1 0,76 0,71 0,64 0,58 69,0 69,0 68,0 65,0 19,015,612,210,0 203 118 0,27 MTН211·6 8,2 - - - - 7,0 - - - - 5,6 - - - - 4,2 - 7,0 - - - - 5,6 - 900 920 940 955 24,6 22,5 21,5 19,5 0,70 0,64 0,56 0,47 72,0 73,0 72,0 69,0 23,019,514,710,7 236 196 0,46 MTН311·6 13,0 - - - - 11,0 - - - - 9,0 - - - - 7,0 - 11,0 - - - - 9,0 - 925 940 955 965 35,0 31,5 28,5 26,5 0,74 0,69 0,63 0,55 76,0 78,0 76,0 73,0 51,042,034,025,5 172 314 0,90 MTН312·6 17,5 - - - - 15,0 - - - - 12,0 - - - - 9,0 - 15,0 - - - - 12,0 - 945 950 960 965 43,0 38,5 34,5 31,5 0,77 0,73 0,66 0,57 80,0 81,0 80,5 76,0 54,046,036,026,5 219 471 1,25 MTН411·6 27,0 - - - - 22,0 - - - - 18,0 - - - - 14,0 - 22,0 - - - - 18,0 - 950 960 965 975 65,0 55,5 50,0 46,0 0,77 0,73 0,67 0,57 82,0 82,5 82,0 80,5 77,060,049,038,0 235 638 2,00 MTН412·6 36,0 - - - - 30,0 - - - - 25,0 - - - - 18,0 - 30,0 - - - - 25,0 - 955 965 970 980 87,0 76,0 69,5 60,5 0,75 0,71 0,65 0,55 83,5 84,5 84,0 82,0 88,073,061,042,0 255 932 2,70 MTН512·6 65,0 - - - - 55,0 - - - - 44,0 - - - - 33,0 65,0 - - - - 55,0 - - 955 960 970 980 137,0120,0 99,0 86,0 0,82 0,79 0,76 0,67 88,0 88,0 89,0 88,0 130,0106,086,0 63,0 340 1630 4,10 MTН611·6 85,0 - - - - 75,0 - - - - 58,0 - - - - 45,0 85,0 - - - - 75,0 - - 940 950 960 970 175,0154,0 127,0 107,0 0,86 0,85 0,80 0,74 86,0 87,0 87,0 86,0 204,0180,0 140,0 108,0 270 2610 13,10 MTН612·6 112 - - - - 95 - - - - 80 - - - - 60 112 - - - - 95 - - 950 960 965 975 225,0193,0 171,0140,0 0,86 0,85 0,81 0,75 88,0 88,0 88,0 87,0 207,0 176,0 148,0 111,0 366 3580 16,50 MTН613·6 140 - - - - 118 - - - - 94 - - - - 70 140 - - - - 118 - - 955 960 965 970 278,0 237,0 198,0 164,0 0,86 0,84 0,80 0,73 89,0 90,0 90,0 89,0 190,0 160,0 128,0 95,0 473 4660 20,40 MTН311·8 9,0 - - - - 7,5 - - - - - 6,0 - - - - 4,5 - 7,5 - - - - 6,0 - 675 690 705 715 26,1 23,4 21,3 19,5 0,74 0,68 0,60 0,50 70,5 71,5 71,0 69,5 26,0 21,0 16,0 12,0 245 265 1,10

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

 

Вариант №

 

ТЕМА: Выбор двигателя и контроллера электропривода механизма подъема мостового крана.

 

ЦЕЛЬ: Научиться производить расчет мощности и выбор электродвигателей, а также обоснование и выбор типа контроллера механизмов подъема мостовых кранов различной грузоподъемности.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. А.Г. Яуре, Е.М. Певзнер. Крановый электропривод. Москва. Энергоатомиздат. 1988.

2. Е.Н. Зимин. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. Москва. Энергоатомиздат. 1981.

3. Ю.В. Алексеев. Крановое электрооборудование. Москва. Энергия. 1979.