Расчет электропривода для механизма подъема c кулачковым контролером и панелью управления (стр. 2 из 6)
Трехфазная система 220/127 В является малоэкономичной поэтому не используется для вновь проектируемых предприятий. Напряжения не выше 42 В (24 В, 36 В) применяют в помещениях с повышений опасностью и особо опасных для местного освещения и ручных переносных ламп.
Напряжение 12 В применяется при особо неблагоприятных условиях в отношении опасности поражения электрическим током для питания переносных светильников.
По роду тока все потребители электроэнергии можно разделить на три группы: работающие от сети переменного тока нормальной промышленной частоты (50 Гц), работающие от сети переменного тока повышенной или пониженной частоты и работающие от сети постоянного тока.
На данном станке применяется электрооборудование силовая часть и цепь управления работает на постоянным током 220 В.
Для привода расточного станка возможно применение различных двигателей и систем электропривода. Их выбор определяется грузоподъемностью, номинальной скоростью движения, требуемым диапазоном регулирования скорости привода, жесткостью механических характеристик, числом включения в час и др. В настоящее время на кранах чаще всего применяют простые системы электропривода, в которых двигатели получают питание от сети переменного или постоянного тока неизменного напряжения через пускорегулировочные резисторы.
Привод с асинхронными двигателями с к.з. ротором применяется для механизмов кранов небольшой мощности (≤10—15 кВт), работающих в легком режиме. Если необходимо регулировать скорость или обеспечить точную остановку механизма, то можно использовать двух или трехскоростные двигатели.
Наибольшее распространение на кранах получил привод с асинхронными двигателями с фазным ротором и ступенчатым регулированием угловой скорости путем изменения 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 момент при пуске, получать желаемые ускорения и плавность
пуска, уменьшать токи и потери энергии в двигателе при переходных процессах, а также получать пониженные угловые скорости. Однако этот привод не обеспечивает необходимую жесткость регулировочных характеристик и устойчивую работу при пониженных скоростях. Он неэкономичен вследствие значительных потерь энергии в пускорегулировочных сопротивлениях; кроме того, имеет место повышенный износ двигателя, электромеханических тормозов и контактной аппаратуры управления.
Если к электроприводу крановых механизмов предъявляются повышенные требования в отношении регулирования скорости, а также необходимо обеспечить низкие устойчивые угловые скорости в различных режимах, то применяют двигатели постоянного тока. Для механизмов подъема приводы на постоянном токе с питанием от сети обычно выполняются с двигателями последовательного возбуждения, которые допускают большие перегрузки по моменту и имеют мягкую естественную характеристику, что позволяет поднимать попускать легкие грузы с повышенной скоростью. Двигатели параллельного возбуждения применяют в тех случаях, когда необходимо иметь достаточно жесткие механические характеристики при низких угловых скоростях, а также обеспечить работу двигателя на естественной характеристике в генераторном режиме.
Однако использование двигателей постоянного тока влечет за собой необходимость преобразования переменного тока в постоянный, что до недавнего времени осуществлялось с помощью машинных преобразователей и связано с увеличением капитальных затрат, дополнительными потерями энергии и эксплуатационными расходами.
На кранах получили некоторое распространение также и сложные системы электроприводов с асинхронными двигателями: с вихревым тормозным генератором, с дросселями насыщения, двухдвигательный привод с регулированием скорости путем наложения механических характеристик и др.
С развитием силовой полупроводниковой техники открываются новые возможности применения двигателей постоянного и переменного тока в электроприводах крановых механизмов с питанием от тиристорных преобразователей, устанавливаемых непосредственно на кранах и подключаемых к сети переменного тока. Эти преобразователи имеют высокие энергетические и экономические показатели, повышенную механическую прочность и. долговечность, нетребовательны в эксплуатации.
На данном кране применяется асинхронный двигатель с фазным ротором, что видно на принципиальной электрической схеме.
1.4 Расчёт мощности и выбор приводного электродвигателя
Электродвигатели кранов работают в тяжелых условиях (ударная нагрузка, значительные перегрузки, повторно-кратковременный режим работы с частыми пусками и реверсами и т. д.), поэтому к ним предъявляют особые требования в отношении надежности и удобства эксплуатации. Для привода механизмов кранов выпускаются специальные крановые двигатели повторно-кратковременного режима, отличающиеся от двигателей общего применения повышенной прочностью конструкции, увеличенной перегрузочной способностью, более нагревостойкой изоляцией и меньшим моментом инерции ротора за счет уменьшения его диаметра и увеличения длины. Основное конструктивное исполнение крановых двигателей — закрытое, с горизонтальным валом, на лапах.
Основным (номинальным) режимом работы крановых двигателей является режим при ПВном=40%. В справочной литературе приводятся данные и для режимов при ПВ, равном 15, 40, 60 и 100%.
Произведем расчёт мощности и выбор приводного электродвигателя
По формуле 1.1 определяем мощность развиваемую двигателем при силовом подъёме кВт
P1=((G+G0)ν/η)*10-3 (1.1)
По формуле 1.2 определяем мощность развиваемую двигателем при силовом спуске, кВт:
Где:
G0 – сила тяжести поднимаемого груза, Н.
P2=(G+G0)ν(2-1/η))*10-3 (1.2)
По формуле 1.3 определяем статическую мощность при подъёме пустого крюка (грузозахватывающего устройства), кВт:
P3=(G0ν/η)*10-3 (1.3)
Где:
G0 – сила тяжести грузозахватывающего устройства, Н;
ν – скорость подъёма крюка;
η – общий КПД подъёмного механизма.
По формуле 1.4определяем статическую мощность при отпускании крюка (грузозахватывающего устройства), кВт:
P4=G0ν(1/η-2)*10-3 (1.4)
По формуле 1.5 определяем время работы двигателя, с
tp1=tp2=tp3=tp4=H/ν(2.5)
Где:
H – высота подъёма груза, м
По формуле 1.6 определяем эквивалентную мощность двигателя, кВт
Pэк=√P12tp1+P22tp2+P32tp3+P42tp4/tp1+tp2+tp3+tp4+t01+t02+t03+t04 (1.6)
По формуле 2.7 определяем продолжительность включения, %:
ПВрас=∑tp/tц*100% (1.7)
Где:
tц – время цикла, сек.
По формуле 2.8 приводим мощность двигателя к ПВ стандартному, кВт:
Pдв=Pэкв√ПВрас/ПВст (1.8)
Производим расчёт мощности двигателя:
Мощность, развиваемая двигателем при силовом подъёме кВт
P1=((450,8+37,24)*0,117)/0,82=77,37 кВт
Мощность, развиваемая двигателем при силовом спуске, кВт:
P2=(450,8+37,24)* 0,13 (2-1/0,82))=49,5 кВт
Статическая мощность при подъёме пустого крюка (грузозахватывающего устройства), кВт:
P3=37,24* 0,13/0,82=5,9 кВт
Статическая мощность при отпускании крюка (грузозахватывающего устройства), кВт:
P4=37,24* 0,13 (1/0,82-2)=-3,8 кВт
Рабочее время, с
tp=H/v=12/0,13=90 с
Время одного цикла, с
tц= 4(to+ tp)=1320 с
Продолжительность включения
ПВ=(∑ tp/ tц)*100%=(4*90/1320)*100%=27%
По полученным данным строим нагрузочную диаграмму цикла работы
Рис 1. нагрузочная диаграмма
Далее определяем Рэкв и Рдв
Рэкв=√((77,37 2+49,52+5,92+3,82)*90)/1320=64 кВт
Рдв=64 √27/40=50 кВт
Выбираем двигатель по каталогу
Тип: 4А200М6У3
Номинальная мощность Рн=40 кВт
Номинальное напряжение Uн=380В
Сosφ=0.93
КПД η=89%
Номинальная частота вращения nн=1500 об/мин
Ммax/ Мном =2
Iп/ Iном =7
1.5 Проверка выбранного электродвигателя
Проверку выбранного электродвигателя по перегрузочной способности производится по следующему принципу.
Определяем номинальный момент на валу двигателя
Mном=9550*Pном/nн=9550*40/1000=254 кH*м
Определяем пусковой момент
Mп=Мном*2=254*2=502 кH*м
Проверка выбранного электродвигателя происходит в наиболее нагруженном режиме. Наибольший момент сопротивления составляет
Mc max=9550*Pmax/nн=9550*77,37/1500=492,58 кH*м
Так как пусковой момент двигателя больше, чем максимальный момент сопротивления
Мmax=502кH*м >Мc max=492,58 кH*м то двигатель выбран верно.
2. Описание принципиальной электрической схемы
На первом листе чертежа приведена схема электропривода подъема с кулачковым контролером ККТ65 панелью управления ТСД
Эти электроприводы выполняются только для механизмов подъема, и их применение целесообразно во всех случаях, когда предъявляются повышенные требования к регулированию новых механизмов механизмов с приводом переменного тока. Комплектные электроприводы охватывают все крановые асинхронные двигатели с фазным рото-vnoaeгении от кулачковых контроллеров ККТ65 в комплекте с панелью управления трд160 и панелями управления ТСД. Эти электроприводы выпускаются только для механизмов общего назначения. Для крановых механизмов металлургического производства выпускается специальная серия электроприводов, рассматриваемых в § 8.4, с режимом динамического торможения самовозбуждением и тиристорными узлами бездуговой коммутации.