Выбор аппаратуры управления и защи ты электропривода механизма подъема мостового крана

 

Целью расчета является выбор магнитного контроллера, контакторов, магнитных пускателей, реле защиты от токов перегрузки, конечных выключателей электропривода, и защитной панели.

Исходными данными являются технические данные электродвигателя пункта 5, режим работы крана.

 

3.1 Выбор магнитного контроллера.

Магнитные контроллеры представляют собой сложные комплектные коммутационные устройства для управления крановыми электроприводами. В магнитных контроллерах коммутация главных цепей осуществляется с помощью контакторов с электромагнитным приводом.

Выбор магнитных контроллеров для крановых механизмов определяется режимом работы механизма и зависит от параметров износостойкости контакторов. Магнитные контроллеры должны быть рассчитаны на коммутацию наибольших допустимых значений тока включения, а номинальный ток их I_н должен быть равен или больше расчетного тока двигателя при заданных условиях эксплуатации и заданных режимах работы механизма:

 

I_н³ I_р*к

 

где к = 0,8- коэффициент, учитывающий режим работы механизма.

 

Выберем магнитный контроллер серии ККТ-60А, так как он удовлетворяет условию выбора:

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

I_н = 160А > 68,8А=86 0,8= I_р  к

 

 

Технические характеристики кулачкового контроллера серии ТСАЗ160

Тип контроллера	Режим работы механизма	Назначение	Номинальный ток, А	Наибольший допустимый ток включения, А	Количество управляемых двигателей
ТСАЗ160	С для кранов металлурги - ческого производства	Механизм подъема со встроенной защитой

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

3.2 Выбор контакторов.

Контакторы используются в системах управления крановыми электроприводами для осуществления коммутации тока в главных цепях при дистанционном управлении.

Контакторы серий КТ и КТП предназначены для ком - мутации главных цепей электроприводов переменного тока с номинальным напряжением 380 В.

Контакторы серии КТП выполняются с втягивающими катушками постоянного тока на номинальное напряжение: 24, 48, 110 и 220 В. Серии контакторов КТП применяемые в крановых ЭП, охватывают четыре величины на номинальные токи: 100, 160, 250 и 400 А.

Выбор контактора произведем по пусковому току двигателя I_п, который должен быть меньше или равен номинальному току включения выбираемого контактора I_н.в.

 

I_п £ I_н.в

 

Выберем контактор серии КТП6024, так как он удовлетворяет условию выбора:

 

I_п = 86 А < 120А = I_н.в

 

 

Тип контактора	Номинальный ток, А	Число включений в час	Износостойкость, 106 циклов В-О	Число главных контактов	Мощность катушки, Вт
Механическая	Электрическая
Для категорий ДС-3	Для категорий ДС-4
КТП6024				0,5	0,03

3.3 Выбор реле защиты от перегрузок.

Обеспечение максимальной и нулевой защиты крановых электроприводов управляемых при помощи магнитных контроллеров возлагается на защитные панели.

Для защиты цепей кранового электрооборудования от перегрузок применяется электромагнитное реле мгновенного действия типа РЭО401, которые могут использоваться как в цепях переменного тока, так и постоянного тока. Эти реле входят в комплект защитных панелей. Чтобы защитить двигатель от перегрузки, достаточно иметь электромагнитное реле РЭО401 в одной фазе каждого двигателя. В остальные фазы реле ставится только для защиты проводов.

Реле для отдельных электродвигателей выбирается согласно их мощности и напряжению, и настраиваются на ток срабатывания, равный 2,5-кратному расчетному току номинальной нагрузки для ПВ=40%:

 

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

2,5*I₁ £ I_реле

 

Выберем реле серии ZW7 63 A , так как оно удовлетворяет условию выбора:

 

2,5  I₁ = 2,5  99 =247,5 А < 375 А = I_рел

 

пределы регулирования 325-1000А

 

3.4 Выбор конечных выключателей.

Защита от перехода механизмом предельных положений осуществляется конечными и путевыми выключателями. Эта защита обязательна к применению для всех механизмов крана.

 

Контакты конечных выключателей включены в цепь катушки линейного контактора защитной панели и в цепь нулевой защиты магнитных контроллеров.

Выключатель концевой КУ703

Предназначен для коммутирования цепей управления переменного и постоянного тока.

Тип	Назначение	Привод	Включаемый ток, А	Скорость передвижения механизма, м/мин	Число включений в час	Степень защиты от внешней среды	Отключаемый переменный ток, А до 500 В	Электрическая износостойкость циклов В-О	Механическая износостойкость, циклов В-О	Число цепей
КУ 703	Механизм подъема	Самовозврат под действием груза		1-80		IP44		0,3*106	1*106

 

 

3.5 Выбор частотного преобразователя

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

Частотные преобразователи применяются для регулирования скорости вращения асинхронных электродвигателей благодаря изменению частоты напряжения питания электродвигателя. Применение частотно-регулированного привода позволяет осуществлять регулирование скорости в широком диапазоне, как в процессе работы, так и при разгоне и торможении. Частотный преобразователь также осуществляет защиту электродвигателя от перегрузок, что увеличивает срок службы электрической и механической части оборудования. Экономически обосновано, что применение частотно-регулируемого привода в различных механизмах позволяет достичь до 60% энергосбережения.

Марка: Hitachi

Модель: L200-004NFEF L200-075NFEF

Мощность: 0,4 – 7,5 кВт

Входное напряжение: 380 – 460 В

Диапазон регулирования частоты: 0 – 1000 Гц

 

 

3.6 Выбор автоматического выключателя

 

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для включения и отключения асинхронных электродвигателей и других приемников электроэнергии, а также для защиты их от токов перегрузки и КЗ.

Автоматы обеспечивают одновременное отключение всех трех фаз в случае возникновения аварийных ситуаций. В рабочем режиме включение и отключение производится вручную; в аварийном режиме они отключаются автоматически электромагнитным или тепловым расцепителем.

Важной составной частью автомата является расцепитель, который контролирует заданный параметр защищаемой сети и воздействует на расцепляющее устройство, отключающее автомат. Наибольшее распространение получили расцепители следующих типов:

- электромагнитные для защиты от токов КЗ;

- тепловые для защиты от перегрузок;

- комбинированные.

Электромагнитный расцепитель состоит из катушки с подвижным сердечником и возвратной пружины. При протекании по катушке тока КЗ сердечник мгновенно втягивается и воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления.

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, соединенную последовательно с контактом. При нагревании ее током перегрузки она изгибается и воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления.

Тепловой росцепитель автомата защищает электроустановку от длительной перегрузки по току. Ток уставки теплового расцепителя принимается равным на 15—20% больше рабочего тока:

 

I_т.р=(1,5 – 2)*I_р= 1,5*18,5=27,75 А

 

выбираем автоматический выключатель марки АПД-80 EKF

 

Характеристика Значение

Номинальное рабочее напряжение, Ue, В: 380-660

Номинальное напряжение изоляции,Ui, В: 690

Номинальное импульсное напряжение, Uimp, B: 6

Частота, Гц: 50/60

Диапазон уставок тепловых расцепителей Ir, А: от 0,16 до 32

Кратность уставки срабатывания при коротком замыкании: 13

Категория применения: АС-3

Коммутационная износостойкость, кол-во циклов ВО: 2000

 

 

Механическая износостойкость, кол-во циклов ВО: 10000

Макс. частота коммутаций, цикл/час: 25

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

Ток уставки теплового расцепителя, А: 40

Диапазон регулирования уставки теплового расцепителя, Ir, А: 25-40

Мощность трехфазного электродвигателя, кВт, 50/60 Гц 380В/500В/660В: 18,5/22/30

 

3.7 Выбор питающих кабелей

Согласно ПУЭ все кабели прокладываются по ферме крана. Прокладка проводов и кабелей, на кранах металлургических предприятий, осуществляется в стальных трубах и металлорукавах согласно ПУЭ стр. 481 пункт 5.4.45.

 

Провода и кабели должны иметь четкую маркировку соединений и ответвлений. Оконцевание медных и алюминиевых жил проводов и кабелей должны производиться при помощи прессовки, сварки, пайки или специальных зажимов (винтовых, болтовых, клиновых). В местах соединений жил провода и кабеля, должны иметь изоляцию равноценную с изоляцией жил кабелей и проводов согласно ПУЭ стр. 486 пункт 5.4.26.

Выбор кабеля от автомата до ввода крановых троллей

Выбор сечения кабеля производится по допустимой силе тока нагрузки с последующей проверкой на потерю напряжения.

I_p=P_н/3*U*cosα=7500/3*380*0,8=248,3 А

Согласно ПУЭ табл. 1.3.6 выбираем кабель ВВГ4×70 сечением 70мм.

 

 

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

4 Расчет и выбор тормозного устройства

 

Целью данного расчета является определение тормозного момента и выбор по нему типа тормоза, а также проверка по допустимой потере мощности выбранного тормоза.

Исходными данными являются технические данные механизма подъёма мостового крана п. 3 и технические данные выбранного электродвигателя, грузоподъемных машинах тормоз является важнейшим элементом, обеспечивающим безопасность эксплуатации, поэтому наиболее важные условия выбора, установки и функционирования тормозов регламентированы действующими правилами безопасной эксплуатации кранов утвержденных, Госгортехнадзором. В соответствии с этим каждый подъемный механизм грузоподъемной машины должен снабжаться нормально замкнутым тормозом, расположенным на таком участке кинематической схемы, который имеет неразъемную, под нагрузкой связь с выходным валом передаточного механизма. Подъемные механизмы, которые служат для передвижения жидкого металла, должны иметь два нормально замкнутых независимых тормоза. При этом наличие в кинематической цепи двух тормозов обязательно для двух двигательных механизмов, при аварийном механическом отключении одного из двигателей.

Основным параметром тормоза является гарантированно развиваемый им тормозной момент. Тормозной момент определяется усилием на измерительном рычаге, при котором начинается проскальзывание шкива или дисков тормоза. Согласно правилам Госгортехнадзора, каждый из установленных на механизме механических тормозов должен удерживать груз, составляющий 125% номинального, при его остановке только с помощью этого тормоза.

 

 

4.1 Определяем расчетный момент тормоза, Нм:

 

М_тр =

где Q_н - номинальная грузоподъемность, т;

v_н - номинальная скорость подъема, м/с;

h_нагр - КПД механизма для номинальной нагрузки;

n_нт - номинальная частота вращения тормозного шки- ва, соответствующая скорости V_н , об/мин.

 

М_тр = 5*0,07*94000*0,84/970 = 455,8 Нм.

 

4.2 Определяем тормозной момент с учетом режимов работы механизма подъема, Нм:

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

М_т=k_зт∙М_тр

 

где k_зт - коэффициент запаса тормоза [1] таблица 2 - 1. Для двойного тормоза и режима работы С, k_зт = 1,25.

 

М_т = 1,25 ∙455,8= 569,7 Нм.

 

4.3 Выбираю тормозной электромагнит переменного тока серии КМТ 4А имеющего следующие технические дан - ные:

Данные тормоза:

диаметр шкива, мм (м) 400 (0,4)

тормозной момент, Нм 1300

Данные электромагнита:

тяговое усилие, 700 Н

масса якоря, 24 кг

максимальный ход, 50 мм

допустимое число включений в час 300

время включения, сек 0,2

время отключения, сек 0,25

полная мощность, В*А:

при включении 38000

во включенном состоянии 1900

потребляемая мощность, Вт 400

 

4.4 Определяем допустимую мощность потерь на трение, Вт:

 

Р_доп = 360 * D * (10 * D + 1),

 

где D - диаметр тормозного шкива, м.

 

Р_доп = 360 * 0,4 * (10 * 0,4 + 1) = 720 Вт.

 

4.5 Действительная мощность потерь при торможении, Вт:

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

DР =

 

где GD_общ² - суммарный маховый момент всех элементов, кг*м²;

n_н - номинальная частота вращения, об/мин;

N_т - число торможений в час;

D - диапазон регулирования, характеризующий с какой скорости начинается торможение;

М_т - номинальный момент тормоза, Нм;

М_с.max - наибольший момент статической нагрузки, Нм.

 

DР = =186 Вт.

4.6 Проверяем выбранный тормоз на выполнение условия выбора по тепловому режиму:

 

DР_доп = 720 Вт > 186 Вт = DР

 

Условие выполняется, поэтому окончательно выбираем тормоз КМТ 4А.

 

Заключение

 

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

Крановое электрооборудование является одним из основных средств комплексной механизации всех отраслей народного хозяйства. Подавляющее большинство грузоподъемных машин изготовляемых отечественной промышленностью, имеет привод основных рабочих механизмов, и поэтому действия этих машин в значительной степени зависит от качественных показателей используемого кранового оборудования.

Перемещение грузов, связанное с грузоподъемными операциями, во всех отраслях народного хозяйства, на транспорте и в строительстве осуществляется разнообразными грузоподъемными машинами.

Грузоподъемные машины служат для погрузочно-разгрузочных работ, перемещения грузов в технологической цепи производства или строительства и выполнения ремонтно-монтажных работ с крупногабаритными агрегатами. Грузоподъемные машины с электрическими приводами имеют чрезвычайно широкий диапазон использования, что характеризуется интервалом мощностей приводов от сотен ватт до 1000кВт. В перспективе мощности крановых механизмов может дойти до 1500 –2500 кВт.

Мостовые краны в зависимости от назначения и характера выполняемой работы снабжают различными грузозахватными приспособлениями: крюками, грейферами, специальными захватами и т.п. Мостовой кран весьма удобен для использования, так как благодаря перемещению по крановым путям, располагаемым в верхней части цеха, он не занимает полезной площади.

Электропривод большинства грузоподъёмных машин характеризуется повторно - кратковременном режимом работы при большей частоте включения, широком диапазоне регулирования скорости и постоянно возникающих значительных перегрузках при разгоне и торможении механизмов. Особые условия использования электропривода в грузоподъёмных машинах явились основой для создания специальных серий электрических двигателей и аппаратов кранового исполнения. В настоящее время крановое электрооборудование имеет в своём составе серии крановых электродвигателей переменного и постоянного тока, серии силовых и магнитных контроллеров, командоконтроллеров, кнопочных постов, конечных выключателей, тормозных электромагнитов и электрогидравлических толкателей, пускотормозных резисторов и ряд других аппаратов, комплектующих разные крановые электроприводы.

В крановом электроприводе начали довольно широко применять различные системы тиристорного регулирования и дистанционного управления по радио каналу или одному проводу.

 

 

В настоящее время грузоподъемные машины выпускаются большим числом заводов. Эти машины используются во многих отраслях народного хозяйства в металлургии, строительстве, при добыче полезных ископаемых, машиностроении, транспорте, и в других отраслях.

Развитие машиностроения, занимающиеся производством грузоподъемных машин, является важным направлением развития народного хозяйства страны.

 

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

 

 

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

Литература

1. Крановое электрооборудование: Справочник / Ю.В. Алексеев, А.П. Богословский. - М.: Энергия, 1979г.

2. Крановый электропривод: Справочник / А.Г. Яуре, Е.М. Певзнер. - М.: Энергоатомиздат, 1988г.

3. Методическое пособие по практической работе по электрооборудованию по теме: Расчет мощности и выбор кранового электродвигателя. Выбор аппаратуры управления и защиты.

4. Б.Ю. Липкин: Электроснабжение промышленных пред- приятий и установок. - М.: Высшая школа, 1981г.

5. В.М. Васин: Электрический привод: Учеб. Пособие для техникумов. - М.: Высшая школа, 1984г.

6. Методическое пособие по практической работе по электрооборудованию по теме: Расчет освещения произ -водственного цеха по заданным условиям. Составление схемы питания осветительной установки. Выбор аппаратов управле- ния освещением.

7. Справочная книга по светотехнике / Ю.Б. Айзенберг. – 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат,1995г.

8. Л.Л. Коновалова, Л.Д. Рожкова Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: Высшая школа, 1980г.

9. А.Ф. Зюзин, Н.З. Поконов, А.М. Вишток: Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок. 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Высшая школа, 1980г.