Электрическое оборудование подъемного крана

Электрическое оборудование подъемного крана

Введение

Основными направлениями экономического и социального развития являются дальнейшее повышение эффективности металлургии и повышения качества выпускаемой продукции.

Важнейшими задачами в развитии металлургической промышленности является механизация трудовых работ и автоматизация производственных процессов. В решении этих задач значительная роль выпала на подъемно-транспортные механизмы, в первую очередь краны, применяющиеся на металлургических предприятиях.

Следует заметить, что производительность цехов предприятия в значительной мере зависит от надежности работы и производительности кранов. Работа крана в условиях того или иного цеха специфична и зависит от характера конкретного производственного процесса.

Конструкция крана в основном определяется из его назначения и специфики технологического процесса. Ряд узлов, например, механизм подъема и передвижения выполняются однотипными для кранов различных видов. Поэтому имеется много общего в вопросах выбора и эксплуатации электрооборудования крана. Оборудование крана стандартизовано, поэтому краны, различные по назначению и конструкции, комплектуются серийно-выпускаемым типовым электрооборудованием. Схемы управления отдельными кранами отличаются, это связано со спецификой цехов и назначением крана.

По грузоподъёмности мостовые краны условно разделяют на малые (масса груза 5 - 10 т.), средние (10 - 25 т.) и крупные (свыше 50 т.) Обычно на тележках мостовых кранов грузоподъёмностью свыше 15 т. устанавливают 2 механизма подъёма: главный - для подъёма тяжёлых грузов с малой скоростью, и вспомогательный - для подъёма лёгких грузов с большой скоростью (с соотношением грузоподъёмности, например, 20/5, 30/5, 50/10 т.). Вызвано это тем, что поднимать грузы малого веса тяжёлым крюком не выгодно, так как расходуется лишняя электроэнергия , а производительность невысока

Краны относятся к одному из видов грузоподъёмных машин, которые по своему назначению и условиям работы подразделяются на мостовые, козловые, башенные, портальные и другие, в их обязанность входит подъём, перемещение и спуск груза на небольшой рабочей площади. В целях промышленных предприятий нашли большое применение мостовые краны разной, в зависимости от необходимости производства и грузоподъёмности, конструкции. Наиболее распространёнными являются крюковые двухбалочные краны общего назначения с электрическим приводом грузоподъёмностью 5- 50т, регламентированные ГОСТом 25711-83.

1. Конструкция мостового крана

1.1 Основные механические узлы крана.

Рис.1.1. Внешний вид мостового крана.

На рис. 1.1 показан общий вид нормального (крюкового) мостового крана. Несущая сварная конструкция крана представляет собой мост с двумя главными балками 25 коробчатого сечения (или с решетчатыми фермами), перекинутыми через пролет цеха, и концевыми балками 12 и 13, на которых установлены ходовые колеса 15.Колеса перемещаются по рельсам 16 подкранового пути, закрепленным на балках опорных конструкций 1 в верхней части цеха. Привод ходовых колес осуществляется от электродвигателя 19 через редуктор 14 и трансмиссионный вал 18. Вдоль моста проложены рельсы 20, по которым на колесах 12, (приводимых во вращение электродвигателем 9 через редуктор 16), перемешается тележка 5 с подъемной лебедкой. На барабан 6 лебедки наматываются подъемные канаты 24 с подвешенным к ним на блоках 22 крюком 23 для захвата грузов. Барабан приводится во вращение электродвигателем 7 через редуктор ·8. Управление работой механизмов крана производится из кабины 27 оператора-крановщика, в которой установлены контроллеры или командоконтроллеры 26 органы ручного управления электроприводами механизмов. Электроаппаратура управления приводами размещается в шкафах 4, установленных на мосту крана. Здесь же располагаются ящики резисторов 21. Для. проведения операций обслуживания механизмов и электрооборудования предусмотрен выход на мост из кабины через люк 3. Электроэнергия к крану подводится при помощи скользящих токосъемников от главных троллеев 17, уложенных вдоль подкранового пути. Для подвода питания к электрооборудованию, размещенному на тележке 5, служат вспомогательные троллеи 11 , и идущие вдоль моста.

Мостовой кран состоит из моста, выполненного из главных (продольных) балок перекинутых через пролёт цеха, коробчатого сечения (или с решётчатыми фермами) и концевых(поперечных) балок, на которых установлены буксы с ходовыми колёсами, которыми кран упирается на подкрановые пути. Подкрановые пути расположены на опорных колоннах . что позволяет крану обслуживать практически всю площадь цеха и не занимать полезную площадь пола цеха. Рельсы подкрановых путей соединены между собой и заземлены. Движение крана по подкрановым путям осуществляется ходовыми колёсами, которые приводятся в движение электродвигателем через редуктор и трансмиссионный вал. Перемещение груза поперёк цеха осуществляется грузовой крановой тележкой, которая передвигается вдоль моста крана по подтележечным рельсам с помощью электродвигателя и редуктора. Подъём груза осуществляется также электродвигателем через редуктор, но используя барабан лебёдки с закреплёнными на нём концами каната. Канат заласован в полиспаст, подвижный блок которого вместе с крюком для грузов образуют крюковую подвеску.

.2 Кинематические схемы мостового крана

Передвижение тележки осуществляется вдоль моста по проложенным рельсам на 4 ходовых колесах. Привод колесной пары от электродвигателя (1) с электромагнитным тормозом (2) через редуктор (3). Колеса (4) передвигаются по рельсам (5).На тележке установлена лебедка подъемная для груза . Скорость передвижения тележки номинальная- от 0,65 до 1,0 м/с.

Рис.1.2.1. Кинематическая схема механизма передвижения тележки.

Рис.1.2.2. Механизм передвижения моста.

Передвижение моста (несущей конструкции) осуществляется по рельсам подкранового пути, вдоль пролета цеха. К концевым балкам устанавливаются ходовые колеса (5), которые движутся по рельсам (3). Привод колес от ЭД (1) с тормозом (2) через редуктор (4) может быть раздельным или общим. Скорость передвижения моста номинальная- от 2,0 до 2,3 м/с.

Так как длина моста равна 18 метров, применяем однодвигательный привод.

Рис.1.2.3. Механизм подъёма.

Механизм подъема представляет собой подъемную лебедку барабанного типа. Барабан лебедки (4) с намотанным на него канатом приводится во вращение двигателем (1) с тормозом (2) через редуктор (3). К канату крепится грузозахватывающее устройство - крюк (6). Для механизмов подъема наибольшее применение получили полиспасты (5), которые передают движение от барабана (4) к крюку (6).

2. Требования к электрооборудованию мостовых кранов

2.1 Требования к электрооборудованию крана

Электрооборудование крана выполняется и эксплуатируется в соответствии с «Правилами устройств и безопасной эксплуатации электрооборудования кранов».

Питание электрооборудования крана:

Краны относятся к категории потребителей не ниже второй, для которой перерыв питания допустим на время перехода с основной сети на резервную. Краны литейных , взрывопожароопасных кранов относятся к электроприемникам первой категории ( обеспечиваются питанием от двух источников перерыв допустим на время переключения с основного питания на резервное.

Крановые электропривода питаются от напряжения не более 500 В переменного тока и 440 В постоянного тока.

Питание для мостового крана передается по главным (цеховым) троллеям, о напряжении на них указывают включенные сигнальные лампы расположенные вместе подачи напряжения на троллеи.

Подвод электроэнергии для питания приводов механизма крана осуществляется через троллеи расположенные на подкрановых балках, с которых токосъемниками снимается напряжение для работы мостового крана. Со стороны троллеев на кране расположена люлька для осмотра цеховых троллеев.

В соответствии с требованиями Росгортехнадзора подача питания для электрооборудования мостового крана осуществляется через рубильник защитного шкафа, который в свою очередь отпирается индивидуальным ключом - ключ маркой. Ключ не может быть выдернут без операции отключения.

2.2 Основные защиты крана

·   Для защиты питающих проводов и электродвигателей от токов к.з. и перегрузок свыше 225% на кранах предусматриваются максимально токовая защита с помощью реле максимального тока или автоматических выключателей. Плавкие предохранители применяются только для цепей управления. Тепловая защита на кранах не применяется.

·   Нулевая защита.

·   Наличие конечных выключателей для автоматического отключения механизмов крана при подходе к крайним положениям;

·   Люк выхода на мост снабжается конечным выключателем отключающим питание со вспомогательных троллеев при выходе на мост. Чтобы кран заработал необходимо, чтобы конечные выключатели на двери на люке выхода на галерею моста были заблокированы. Все токоведущие части в кабине крана полностью ограждаются.

·   Все механизмы крана снабжаются нормальнозакрытыми тормозами. краны пожаро-взрывоопасных помещений снабжаются двумя тормозами;

·   Металлоконструкции крана и все металлические части электропривода, которые могут при нарушении изоляции оказаться под напряжением должны быть заземлены. Соединение с контуром заземления цеха осуществляется через крановые пути.

2.3 Требования к электроприводу мостового крана

·        Выбор системы электропривода определяется:

·        Грузоподъемностью;

·        Номинальной угловой скоростью;

·        Требуемым диапазоном регулирования скорости;

·        Жесткостью механических характеристик;

·        Числом включений в час.

Для обеспечения функций крана электропривод должен удовлетворять следующим условиям:

1. Регулирование угловой скорости ЭП в диапазоне 4:1, 10:1 для специальных кранов.

2. Обеспечение высокой жесткости механических характеристик;

3. Ограничение ускорений при минимальной длительности переходных процессов для уменьшения ударов в механических передачах, уменьшением пробуксовки ходовых колес о рельсы, уменьшением раскачивания груза при высокой производительности;

4. Реверсирование привода.

Для электропривода крана применяются 3 системы:

. Нерегулируемые короткозамкнутые асинхронные двигатели серий:

МТКF и МТКН.

МТК - краново - металлургическая серия

К - короткозамкнутая

F или Н - класс изоляции двигателя.

Применяются на кранах малой грузоподъёмности (кран-балки,

кран-тельферы)

. Асинхронные двигатели с фазным ротором и реостатным регулированием скорости. Применяются на кранах с низкими требованиями к точности и плавности регулирования. МТН и МТF.

. Частотно регулируемый асинхронный электропривод с короткозамкнутым ротором. Обеспечивает высокую плавность, точность регулирования скорости при минимальных потерях, но имеет высокую стоимость.

В курсовом проекте применяем асинхронный двигатель с фазным ротором и реостатным регулированием скорости. В данной системе электропривода, двигатель крана, управляемый контроллером, работает в следующих режимах:

Рис.2.1 Механические характеристики режимов работы двигателя.

.4 Режимы работы электрического оборудования крана по нагреву. Расчет ПВ

Электрооборудование кранов выполняется и эксплуатируется для ПВ режима S3. В зависимости от продолжительности включения ПВ различают

следующие разновидности режимов:

Л- легкий, характеризуется продолжительностью включения 10-15%, основная нагрузка 25% от номинала. В таком режиме работают строительно-монтажные краны.

С- средний, ПВ 15-25% краны механических и сборных цехов машиностроительных заводов.

Т - тяжелый, ПВ= 25-40%, краны производственных цехов и складов с крупносерийным производством.

ТП - весьма тяжелый, ПВ=40-60%, технологические краны металлургического производства.

Время работы механизмов крана

, с (2.1)

, с (2.2)

, с (2.3)

=70 с

 с

 с

Рис.2.2 Нагрузочная диаграмма для электропривода крана.

Время цикла.

, с(2.4)

 с

Продолжительности включения ПВ электропривода крана.

 (2.5)

  (2.6)

 (2.7)

По расчетным ПВ принимается ПВ стандартное из ряда: 15,25,40,60 %.

Для для привода подъёма принимаем ПВ=40%

Для привода перемещения тележки и моста принимаем ПВ=25%

3. Расчёт статической мощности двигателя подъёма и предварительный выбор мощности

Статическая нагрузка привода подъёма носит активный характер, т.е. при подъёме масса груза мешает электроприводу, при спуске - помогает. Спуск тяжёлых грузов осуществляется в тормозном режиме.

Статическая мощность двигателя при подъёме груза:

, кВт (3.1)

где: m, m₀ - масса груза и крюка, Т; g=9,8 м/с²;  - КПД механизма подъёма.

 кВт

Статическая мощность при спуске груза в тормозном режиме:

, кВт (3.2)

 кВт

Статическая мощность при подъёме пустого крюка:

, кВт (3.3)

где з₀ - КПД крана без нагрузки

  (3.4)

где   (3.5)

По формуле 3.4:

По формуле 3.3:

 кВт

Статическая мощность при силовом спуске пустого крюка:

,кВт (3.6)

 кВт

Эквивалентная мощность двигателя:

, кВт (3.7)

=20,7 кВт

Номинальная мощность двигателя выбирается по условию:

где К_зап. - коэффициент запаса, который учитывает перегрузку двигателя в периоды пусков и торможений. Принимается равным от 1,1 до 3.

 кВт

По справочнику [1, табл.1-3] выбираем асинхронный двигатель с фазным ротором серии: МНТ511-8

Р_ном=28 кВт

n=705 об/мин

з=83%

M_max=1000 Н·м

J_д=1,08 кг·м²

I_2ном=64 А

Е_2ном=281 В

Для уменьшения скорости барабана подъёмной лебёдки, на валу двигате - ля устанавливается редуктор. Передаточное число редуктора рассчитывается по формуле:

; (3.8)

где n_ном - номинальное число оборотов выбранного двигателя (об/мин);  i_п - передаточное число полиспаста; R_б - радиус барабана подъёмной лебёдки (м)

По справочнику [1, табл.19] выбираем редуктор с передаточным числом ближайшим к расчетному: двухступенчатый редуктор i_р=25

3.2 Проверка двигателя на нагрев

Статический момент при подъёме груза:

, Н·м (3.9)

 Н·м

Статический момент при спуске груза:

, Н·м (3.10)

 Н·м

Статический момент при подъёме пустого крюка:

, Н·м (3.11)

 Н·м

Статический момент при спуске пустого крюка:

, Н·м (3.12)

 Н·м

Приведённый момент инерции двигателя подъёма с грузом:

, кг·м² (3.13)

J_д - момент инерции вала двигателя кг·м²

=73,8(рад/с) номинальная скорость двигателя.

 кг·м²

Момент инерции без груза:

, кг·м²  (3.14)

 кг·м²

Время пуска двигателя при подъёме груза:

, с (3.15)

М_пуск -момент пусковой, т.к. в электроприводе крана применяется реостатный пуск двигателя, принимаем  Н·м

 с

Если время пуска для привода подъёма составит меньше 1с , то необходимо ограничить пусковой момент исходя из допустимого времени пуска t_п=1 с .

, Н·м (3.16)

 Н·м

Время пуска двигателя при тормозном спуске груза:

, с (3.17)

 с

Время пуска при подъёме пустого крюка:

,с (3.18)

 с

Время пуска при спуске пустого крюка:

,с (3.20)

 с

Время работы двигателя с установившейся скоростью:

,с (3.21)

 с

Эквивалентный момент двигателя за цикл работы привода подъёма:

, Н·м  (3.22)

 Н·м

Двигатель проходит проверку на нагрев при выполнении условия:

 Н·м

,4>233, условие выполняется.

кран двигатель контроллер электрический

4. Расчёт и выбор тормозных устройств крана

Крановые механизмы должны иметь устройства для его остановки в заданном положении или ограничения пути его торможения. Такими устройствами являются тормоза. Тормоза могут быть :

·   ленточные тормоза ( при тормозном моменте >10 000 Нм);

·   колодочные тормоза ( при тормозном моменте <15 000 Нм).

Наибольшее распространение получили колодочные тормоза.

Главным элементом тормоза являются или

·   электромагнит;

·   или электрогидротолкатель.

Приводы тормозов могут быть:

·   короткоходовые (рабочий ход равен к пути перемещения тормозных поверхностей);

·   длинноходовые ( рабочий ход в несколько раз пути перемещения тормозных поверхностей).

Тормоза являются одним из наиболее главных элементов ГПУ. В соответствии с правилами Госгортехнадзора каждый ГПМ должен быть обеспечен нормально замкнутым тормозом. ПТМ перемещающие жидкие металлы или взрывоопасные вещества должны иметь два тормоза.

Основным параметром тормоза является гарантированно развиваемый тормозной момент. Т.к. тормоз должен удерживать груз на 25% превышающий номинальный и с учетом изменения коэффициента трения при расчете тормозов следует применять Кз >1,5

Расчётный тормозной момент на валу двигателя подъёма:

, Н·м (4.1)

 Н·м

Условия выбора тормозного устройства:

К_зап - коэффициент запаса, зависит от режима работы крана

 Н·м

Тип тормоза выбираем по справочнику [1, табл.10-12]   ТКТГ с приводом от электротолкателей:     Тип ТТ160

Диаметр шкива 160мм

Тормозной момент 100 Н·м

Тип электромагнита ТЭГ16-2М

Рис.4.1 Тормозное устройство.

5. Выбор управляющих контроллеров крана

Для управления электроприводом крана применяется 2 типа контроллеров

) Кулачковые силовые - осуществляют непосредственное ручное переключение силовых цепей двигателя с целью его реостатного пуска, реверса, ступенчатого регулирования скорости изменением сопротивления, торможение противовключением.

Кулачковые контроллеры применяются при токе ротора двигателя не более 63А для кранов, работающих в режимах: S,L,T.

) Магнитные контроллеры - комплектные устройства, состоящие из слабомощного командоконтроллера, пускателей и реле. Осуществляют реостатный пуск, регулирование скорости, останов двигателя в режимах противовключения динамического торможения путём автоматического переключения силовых цепей двигателя пускателями при переключении слаботочных цепей, реле и командоаппарата.

Выбор контроллера осуществляется по назначению механизма, режиму работы L,S,T и току ротора по условию:

где: I_ном - номинальный ток контроллера,

I_2ном - номинальный ток ротора двигателя подъёма, равный 64А.

Контроллер выбираем по справочнику [1, табл.8-9]

ТСА-161

I_ном=160А

Расчёт и выбор пускорегулирующих сопротивлений:

Расчёт пускорегулирующих сопротивлений предполагает выбор пускового сопротивления, включаемого в цепь фазного ротора в зависимости от параметров двигателя и выбранного контроллера.

Номинальное сопротивление ротора, ограничивающее ток в его обмотках номинальным значением:

, Ом (5.1)

 Ом

Разбивку суммарного сопротивления ротора на ступени находим по таблице справочника для выбранного контроллера.

Таблица 5.1 Значение сопротивлений для выбранного контроллера.

Таблица 5.2 Значение тока ступеней.

По расчётным значениям сопротивлений с учётом допустимого тока выбираем стандартные блоки резисторов по справочнику [1, табл. 22-23].

Результат расчета сводим в таблицу.

Таблица 5.3

6. Выбор кабелей и троллеев для крана

Для подачи электроэнергии к потребителю существуют токоподводы, для мостовых кранов токоподводами являются троллеи и кабель, через которые преимущественно идет переменный ток. Выбор сечения токоподводящих проводников производят по току нагрузки и по потере напряжения. Поскольку двигатели крановых механизмов как правило работают с переменной нагрузкой, а несколько двигателей одного крана могут работать не одновременно, то расчетный ток считок проводников определяют приближенными методами, в частности на использование опытных данных по эксплуатации кранов.

Выбор питающего кабеля для двигателей крана осуществляется по условию:

где: I_доп - длительный допустимый ток кабеля, определяем по справочнику [1, табл.12-15];

I_ном1 - номинальный ток статора.

, А (6.1)

 А

Выбранный 3-х жильный шланговый кабель с медными жилами сечением S=10 мм², и допустимым током I_доп =60А проверяем на потерю напряжения:

, % (6.2)

где: l - длинна кабеля;

 - удельная проводимость, для меди 57 м/Ом·мм²

S - сечение кабеля, мм²

Таблица 6.1 Кабели двигателя крана.

Выбор питающего кабеля от троллеев до защитной панели осуществляем по расчётному току:

, А (6.3)

где: P_р - расчётная мощность, потребляемая из сети группой двигателей, учитывающая их неодновременную работу.

 , Вт (6.4)

где: С, Ки - опытные коэффициенты, определяемые по справочнику [1, табл.13];

Р_з - суммарная мощность трёх наиболее крупных двигателей крана;

Р_уст - установившаяся мощность всех двигателей.

 Вт

Выбранный 3-х жильный шланговый кабель с медными жилами сечением S=35(мм²), и допустимым током I_доп =130(А) проверяем на потерю напряжения:

, % (6.5)

Выбор главных троллеев крана осуществляем по расчётному току с учётом пускового тока двигателя:

 , А (6.6)

где: К_п - кратность пускового тока 2 - 3;

I_max1 - ток двигателя наибольшего по мощности.

Троллеи выбираем по справочнику [1, табл.13]:

Размер: 50х50х5мм

S=480мм²

I_пост = 565 А

I_пер = 315 А

Омическое сопротивление - 0,3 кОм/м

Выбранный троллей проверяется по потере напряжения:

, % (6.7)

где: ДU₁ - потеря напряжения в стальных троллеях находится по номограмме в зависимости от тока троллея I_Т;

Если потери напряжения превышают допустимые 5% , то троллей запитывается с двух точек, тогда

Рис. 6.1

7. Расчёт и выбор аппаратов защиты

Защитные панели предназначены для максимальной и нулевой защиты двигателей.

Максимальная защита осуществляется многополюсными максимальными реле, состоящими из нескольких элементов (магнитопровод с катушкой), собранных на одном основании. Все электромагниты действуют на один общий контакт с помощью специального механизма.

При перегрузке или коротком замыкании контакты многополюсного реле размыкают цепь линейного контактора Л, который отключает все электродвигатели от сети. То же самое происходит при срабатывании концевой защиты в цепи управления электродвигателя любого механизма.

Нулевая защита осуществляется нулевыми кулачками контроллеров, исключающими линейного контактора до установления всех контроллеров в нулевое положение.

Панель размещается в закрывающемся шкафу, установленном в кабинете крановщика. В этом шкафу находится рубильник Р., линейный контактор Л, предохранители для цепей управления, кнопка включения главного линейного контактора и максимального реле.

Выбрать защитную панель - значит, выбрать вариант размещения реле. Правильный выбор схемы панели позволяет защитить двигатель с подходящими проводами необходимых линейных сечений. Провода близких или одинаковых сечений можно объединить под общее реле.

ПУЭ предусматривает обязательную установку индивидуальных реле для каждого двигателя крана хотя бы в одной фазе. Для сохранения количества максимальных реле двигатели питающие провода которых имеют близкие сечения могут защищаться общими реле.

По своему назначению мостовые краны относятся к категории оборудования повышенной опасности, что связано как с работой в помещениях, где находятся люди и ценное оборудование, так и с работой крановщика и ремонтными работами на самом кране. Ограждение и заземление электрооборудования в кабине управления, блокировка дверей и люка выхода на галерею крана, конечные выключатели на всех направлениях движения, предотвращение у всех типов электроприводов крановых механизмов не допустимых перегрузок, могущих возникнуть в процессе работы - вот тот общий перечень работ, который должны выполнять аппараты защиты.

Выбор защитной панели осуществляется по суммарному току всех ЭД крана:

 (7.1)

По справочнику [1 табл. 25] выбираем защитную панель ПЗКБ - 160.

Каталожный номер 3ТД.660.046.3

Номинальное напряжение 380 В.

Номинальный ток продолжительного режима - 160 А.

Суммарный номинальный ток электродвигателя - 260 А.

Число реле максимального тока РЭО 401 - 8.

Максимальный коммутационный ток - 1600 А.

Ток термической стойкости - 3000 А.

7.1 Выбор реле максимального тока

Выбираем реле типа РЭО.401. по току уставки, который равен 250 ч 270 от номинального тока электродвигателя. Возьмем величину тока уставки равной  А.

Определяем ток уставки для главного двигателя подъема.

 (7.2)

где: - ток двигателя подъема;

Определяем ток уставки для двигателя механизма передвижения тележки.

Определяем ток уставки для двигателя механизма передвижения моста.

По току уставок выбираем реле справ. 1, табл. 16 и сводим в таблицу.

Таблица 7.1

Рис. 7.1 Схема защитной панели.

7.2 Выбор контактора защитной панели

Линейный контактор выбираем по номинальному току главных (силовых контактов) по условию:

 А

Выбираем контактор КТ-6022

Номинальный ток - 160 А

Номинальное напряжение - 380 В

Напряжение управления на катушке - 380 В

Число главных контактов - 3

7.3 Выбор рубильника.

Вводной рубильник выбираем по условию:

 А

 А

Выбираем рубильник с разрывными контактами [2,стр137,табл.30.1]  Тип РП - 3 с номинальным током на 100 А и с числом полюсов - 3. Предельный сквозной ток к.з. 20кА (амплитуда)

7.4 Выбор конечных выключателей

Для ограничения конечных положений двигателя тележки и моста применяем конечные выключатели поворотного типа ВКУ - 200.

Для ограничения верхнего положения привода подъёма применяется выключатель с поворотной скобой типа КУ 703.

В качестве выключателя люка и дверей применяем нажимные конечные выключатели серии ВК - 100.

Для включения цепи управления применяем кнопки КУ 121 на напряжение 380В с номинальным током контактов 5А.

8. Описание работы схемы управления контроллера ТСА

При подаче питания в цепь и при положении командоконтроллера SA в нулевом положении, контакт SA1 замкнут, включается реле КV и своим контактом подготавливает к работе схему управления.

ПОДЪЁМ

В положении 1 контроллера замыкаются контакты SA5, SA12, SA6, SA3. Контакт SA5, замыкаясь, шунтирует конечный выключатель SQ1. Контакт SA2, замыкаясь, включает контактор КМ1В, через замкнутый SA3 и КМ1В запитывается контактор КМ1. КМ1, замкнув свои контакты, разожмёт тормозные колодки. Через замкнутые контакты КМ1В и SA11 запитываются контакторы КМ5V и КММ, цепь ротора получит питание через ступень сопротивления Р16. Двигатель начнёт вращаться. Реле времени КТ1 и КТ2 так же окажутся запитанными.

Во положении 2 замкнётся контакт SA8 и включится контактор КМ1V, замкнётся ступень сопротивлений Р13, двигатель станет вращаться быстрее.

В положении 3 замкнётся контакт SA10 и включится контактор КМ2V. КМ2V своим контактом, включит ступень сопротивлений Р10, тем самым ещё больше ускорив вращение двигателя.

В положении 4 замкнётся контакт SA9. Контактор КМ2V разомкнёт свой контакт и лишит питания реле времени КТ1. Контакт КТ1 замкнётся с выдержкой времени и запитает контактор КМ3V, контакт КМ3V лишит питания реле времени КТ2, контакт КТ2 с выдержкой времени замкнётся и запитает контактор КМ4V, контакт КМ4V замкнувшись, выведет из роторной цепи пусковые сопротивления и двигатель разгонится до номинальной скорости.

СПУСК

В положении 1 контакты SA11 и SA12 замкнуты, контакторы КМ5V и КМ1V запитаны. Груз станет опускаться под действием собственной массы (торможение противовключением). Данный режим применяется для спуска тяжёлых грузов.

В положении 2 контакт SA11 замыкается, контактор КМ5V отключится. В цепь ротора включится ступень сопротивлений Р19, скорость спуска возрастёт.

В положении 3 контактор КМ1V отключится, контактор КМ2V включится. Поменяется последовательность подключения фаз. Двигатель реверсируется и станет работать в двигательном режиме. Через цепь SA8 получает питание контактор КМ1V, контакт КМ1V зашунтирует ступени сопротивлений Р12, Р16. Данный режим применяется для спуска лёгких грузов.

В положении 4 ступени сопротивлений Р7, Р4 шунтируются с выдержкой времени, ступень Р10 - мгновенно. Двигатель станет вращаться с номинальной скоростью. Данный режим применяется для спуска пустого крюка.

В данной схеме контроллера применяются защиты:

Конечники;

Защита автоматизации противовключением;

Максимально-токовая.

9. Техническая эксплуатация электрооборудования крана

Электрооборудование мостовых кранов выбирается и эксплуатируется в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов». Рабочее напряжение сети, питающей краны, не должно превышать 500В. В соответствии с этим на кранах применяется электрооборудование на 220 и 380В переменного тока и 220 или 440В постоянного. Напряжение 440В применяется только в силовых цепях кранов большой грузоподъёмностью.

Тормозные устройства предназначены для фиксации положения механизма при отключенном двигателе, например, для удержания груза в подвешенном состоянии, а также для сокращения выбега при остановке механизма. На кранах применяются колодочные, дисковые и ленточные механические тормоза, которые затормаживают механизм при отключении двигателя; одновременно с включением двигателя, вал механизма растормаживается тормозными электромагнитами, электрогидравлическими толкателями или специальными двигателями.

С помощью кулачковых контроллеров осуществляется пуск, установка, реверс и регулирование угловой скорости крановых электродвигателей как постоянного, так и переменного тока. В настоящее время силовые контроллеры применяются в главных цепях двигателей мощностью до З0кВт при Л, С и Т режимах работы механизмов крана и от 30 до 70кВт при Л и С режимах.

Магнитные контроллеры служат для управления двигателями механизмов кранов средней и большой производительности при мощностях двигателей до 150кВт и напряжённом режиме работы с высокой частотой включения. Магнитные контроллеры применяются для приводов с мощностью до 10кВт при ВТ режиме, до 30кВт при Т и ВТ режимах и свыше 30кВт при С, Т и ВТ режимах. В таких контроллерах все переключения в силовых цепях двигателей производятся контакторами, катушки которых получают питание через контакты малогабаритного командоконтроллера типа КП, установленного в кабине, а аппаратура защиты и управления монтируется специальной панели, которая выносится на мост крана. Приводным органом магнитного контроллера служит рукоятка. Такие контроллеры являются наиболее универсальным средством управления крановыми электроприводами.

Конечные выключатели служат для предотвращения перехода механизма- ми предельных положений, а также блокировки открывания люков и дверей кабины. Указанная защита преимущественно выполняется посредством рычажных конечных выключателей поворотного типа, которые проще по устройству и надёжнее в работе, чем выключатели нажимного типа.

Резисторы в крановых электроприводах применяются для пуска, регулирования угловой скорости и торможения двигателей, для цепей возбужде- ния и управления, а также для тормозных и подъёмных электромагнитов.

Крановые защитные панели применяют при контроллерном управлении двигателей крана, а также вместе с некоторыми магнитными контроллерами, не имеющих собственных аппаратов защиты. На защитной панели установлена электроаппаратура, осуществляющая максимальную защиту от токов к.з. и значительных перегрузок крановых двигателей, а также нулевую защиту, исключающую самозапуск двигателя после перерыва электроснабжения.

10. Правила техники безопасности при эксплуатации электрооборудования крана

Требования к устройству грузоподъемных механизмов, их эксплуатации и ремонту регламентированы «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов Госгортехнадзора», ПУЭ, «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».

Техника безопасности в электроустановках направлена, прежде всего, на предотвращение несчастных случаев поражения электрическим током. Для обеспечения электробезопасности требуется принимать следующие технические способы и средства:

Защитное заземление

Защитное отключение

Изоляция токов едущих частей

Оградительные устройства

Предупредительные сигнализации

Средства защиты и предохранительные приспособления

Блокировки защиты и знаки безопасности

К работе с электроустановками допускаются лица, прошедшие инструктаж, не имеющие медицинских противопоказаний, и обучены безопасным методам труда.

Для обеспечения электробезопасности работ предусмотрены следующие организационные мероприятия:

Назначение лиц, ответственных за организацию проведения работ.

Оформление наряда допуска для проведения работ.

Допуск к ведению работ.

Оформление перерывов и окончания работы.

В целях безопасности работ с действующими электроустановками необходимо выполнять следующие мероприятия: при проведении работ со снятием напряжения.

Отключение установки

Отключение коммутационных аппаратов

Снятие предохранителей

Отсоединение концов питания

Наличие предупреждающих знаков и ограждений, частей остающихся под напряжением

Заземление и ограждение рабочего места.

Крановщики мостовых кранов должны иметь квалификационную группу II по технике безопасности, а ремонтники III группу.

Во время ремонтных работ на кранах допускается использование переносных ламп на напряжение 12 В.

Выполнение этих мер обеспечивает безопасность проводимых работ.

Крановщик имеет право приступить к работе на кране только при получении ключа-бирки на право управления краном.

Слесари электромонтеры и другие лица при осмотре кранов должны брать ключ-бирку на время пребывания их на кране. Крановщик перед началом работы осматривает все механизмы крана и, убедившись в их полной исправности, приступает к работе.

Оценка мер предосторожностей обслуживающего персонала.

С целью предупреждения обслуживающего персонала, находящегося в непосредственной близости от работающего крана, при его передвижении включается автоматически звуковой сигнал. Также звуковой сигнал включается при передвижении грузовой тележки.

Опасность, возникающая при нахождении людей на проездном строении крана, исключается с помощью автоматической блокировки дверей во время работы крана.

С целью безопасности доступа к механизмам, предохранительным устройством, электрооборудованию предусмотрены площадки, лестницы, ограждения по конструкции и размерам соответствующие Правилам Госгортехнадзора.

Для исключения возможности попадания человека в зону работы механизмов, все выдвижные части механизмов и электрооборудования прочно закреплены и закрыты ограждениями.

При осмотре и техобслуживании крана рубильник должен быть отключен.

Отсутствие ограждений от токопроводящих шинопроводов и траллей, а также неисправность сигнальных электроламп указывающих на наличие напряжения, может привести к электротравме. В случае прохождения

электрического тока через организм человека, он оказывает термическое, электролитическое действия, вызывая местные и общие электротравмы.

В крановых электроустановках основными защитными средствами являются резиновые перчатки, а дополнительными- резиновые калоши и коврики.

Заключение

В данном курсовом проекте была рассмотрена конструкция мостового крана, основные механические узлы, кинематические схемы. Требования к электрооборудованию мостовых кранов, основные защиты крана, требования предъявляемые к электроприводу кранов.

Были рассмотрены режимы работы электрооборудования крана. Рассчитано время работы механизмов крана:

механизма подьёма - 70 с

механизма тележки - 90 с

механизма моста - 50 с

Была построена нагрузочная диаграмма электропривода крана, время цикла составило 680с. Были рассчитаны продолжительности включения (ПВ) электроприводов крана, и приняты из ряда стандартных ПВ: для привода подъёма ПВ=40% (тяжёлый режим работы); для приводов тележки и моста ПВ=25% (средний режим).

Была рассчитана статическая мощность двигателя подъёма, которая составила 22,8 кВт, и был выбран асинхронный двигатель с фазным ротором серии: МНТ511-8, мощностью 28кВт. Для уменьшения скорости барабана подъёмной лебёдки был выбран редуктор с передаточным числом 25. По расчетам двигатель подъёма прошёл проверку на нагрев. Для привода механизма тележки был выбран двигатель серии: МТF111-6 мощностью 4,1 кВт. Для привода механизма моста также был выбран двигатель МТF412-8 мощностью 26 кВт.

В пункте 4 курсового проекта было рассчитано и выбрано тормозное устройство ТТ160 серии ТКТГ с приводом от электрогидротолкателей.

В результате расчётов было принято решение о выборе управляющего магнитного контроллера ТСА 161 с номинальным током 160А. В пункте 5 курсового проекта были рассчитаны и выбраны блоки пускорегулирующих сопротивлений.

Были рассчитаны и выбраны питающие кабели:

для механизма подъёма - 3-х жильный шланговый кабель с медными жилами сечением S=10 мм², и допустимым током I_доп =60А

для механизма тележки - 3-х жильный шланговый кабель с медными жилами сечением S=0,75 мм², и допустимым током I_доп =14А

для механизма моста - 3-х жильный шланговый кабель с медными жилами сечением S=10 мм², и допустимым током I_доп =60А

Был произведён выбор питающего кабеля от троллеев до защитной панели - 3-х жильный шланговый кабель с медными жилами сечением S=35(мм²), и допустимым током I_доп =130(А). Так же был выбран главный тралей размером 50х50х5мм,сечениемS=480мм². Выбранные кабели и троллей прошли проверку по потере напряжения.

Согласно суммарному току 108,7А всех ЭД крана была выбрана защитная панель ПЗКБ - 160. Так же были выбраны реле максимального тока, контактор защитной панели КТ-6022 на номинальный ток - 160 А , вводной рубильник с разрывными контактами Тип РП - 3 с номинальным током на 100 А. и конечные выключатели.

Была рассмотрена и описана работа схемы управления контроллера ТСА.

Были рассмотрены особенности технической эксплуатации электрооборудования крана, а так же правила техники безопасности при эксплуатации электрооборудования крана.

Список литературы

1. Справочник по электрооборудованию кранов.

. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т./ Под общ. ред. А.А. Фёдорова. Т.2. Электрооборудование. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 592 с

. Грузоподъёмные краны промышленных предприятий: Справочник/И.И.Абрамович, В.Н.Березин, Я.Г. Яуре. - М.: Машиностроение,1989. - 360с.: ил.

. Шеховцов В.П. Электрическое и электромеханическое оборудование: Учебник. - М.: ФОРУМ: ИН ФРА-М. 2004.-407 с.: ил.- (Профессиональное образование) .

. Алиев И. И. Электротехнический справочник. - 5-е изд.,стереотип. - М.: ИП РадиоСофт, 2010. - 384 с : ил.

. Александров М.П. Подъёмно-транспортные машины: Учеб. для машиностроит. спец. вузов. - 6е изд., перераб. - М.: Высш.шк., 1985