Электрооборудование промышленных предприятий и портов

ВВЕДЕНИЕ

Курсовое проектирование электрооборудования перегрузочных механизмов предусматривает определение мощности, выбор и проверку электродвигателей для определенных механизмов перегрузочных кранов, а также разработку принципиальной схемы автоматического управления одного из них с выбором необходимых электрических аппаратов и пускорегулировочных резисторов.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА ОДНОЛЕБЕДОЧНОГО КРАНА1.1 Исходные данныеGн =6 т— номинальная грузоподъемность, тс;
G0 = 0,15 т — вес пустого захватного приспособления, тс;
ПВст =0,4 — относительная продолжительность включения двигателя;
Rб =0,472 м — радиус барабана лебедки, м;
i — общее передаточное число механизма подъема, равное произведению передаточного числа редуктора лебедки на кратность полиспаста;
v1ˊ =0,5 м/с — скорость подъема номинального груза Gн, м∙с-1;
H = 9 м — средняя высота подъема, м;
η1 =0,8 — коэффициент полезного действия механизма при подъеме номинального груза.
1.2 Определение продолжительности циклаЦикл механизма подъема однолебедочного крана состоит из четырех основных операций: подъема груза, спуска груза, подъема и спуска пустого грузозахватного приспособления. Для введения единообразия в формулах все величины, относящиеся к подъему номинального груза, снабжаются индексом 1, к спуску номинального груза — индексом 2, к подъему пустого грузозахватного приспособления — индексом 3 и к спуску пустого грузозахватного приспособления — индексом 4.
Так как задана относительная продолжительность включения двигателя подъема, то примерная длительность работы его за час может быть определена по формуле (в секундах)
tр=3600∙ПВст=3600∙0,4=1440 сгде ПВ выражена в долях единицы.
Затем определяется приближенная длительность работы двигателя механизма подъема в течение одного цикла (в секундах)
tрц=4∙Hv1ˊ=4∙90,5=72 с. . (1)
Число циклон в час в этом случае определится как
Z=tрtрц=144072=20, (2)
а продолжительность цикла (в секундах)
T=3600Z=360020=180 с. (3)
Найденная продолжительность цикла справедлива для всех механизмов крана, работающих в повторно-кратковременном режиме.
1.3. Предварительный выбор электродвигателяРассчитывается величина мощности, необходимая для подъема номинального груза (в кВт):
Pˊ=Gн∙v1ˊ102∙η1∙103. (4)
Pˊ=6∙0,5102∙0,8∙103=36,8 кВтЗатем определяется необходимая частота вращения двигателя по формуле (в об/мин):
n=9,55∙v1ˊ∙iRб. (5)
n=9,55∙0,50,472=10,1 об/минВыбираем асинхронный электродвигатель МТН511-6 со следующими техническими характеристиками: РН=55 кВт, nH=960 об/мин, I1=120 A, cosφ=0,79, η=88%, I2=105 A, E2=340 B, MК=1628 Нм, GD2=4,1 кгм2, λ=2,8.

1.4. Определение моментов на валу двигателяКак известно, в статических режимах момент, развиваемый электродвигателем, равен моменту сопротивления. При подъеме номинального груза двигатель должен развивать момент (в Н∙м):
M1=9810Gн∙Rбi∙η1. (6)
Если передаточное число i не задано, то оно может быть приближенно определенно по формуле:
i=2π∙nн∙Rб60∙v1ˊ≈nн∙Rб9,55∙v1ˊ= 960∙0,4729,55∙0,5=94,9, (7)
где nн —номинальная частота вращения предварительно выбранного двигателя, об/мин.
M1=98106∙0,47294,9∙0,8=365,9 НмМомент на валу при опускании номинального груза определяется по выражению (в Н∙м):
M2=9810Gн∙Rбi∙η2=98106∙0,47294,9∙0,75=219,6 Нм 8)
Если величина η2 не задана, то она может быть приближенно определена по выражению:
η2=2-1η1 =2-10,8=0,75(9)
Момент на валу двигателя при подъеме пустого грузозахватного приспособления M3 определяется по формуле (в Н∙м):
M3=9810G0∙Rбi∙η3 (10)
Величина η3 может быть определена рядом способов, в частности, по следующей формуле:
η3=11η1+0,075kз-0,075,(11)
где kз=G0Gн

Рисунок 1.
kз=0,156=0,025η3=0,65M3=98100,15∙0,47294,9∙0,65=11,3 НмМомент M4, развиваемый грузозахватным приспособлением при его опускании, может быть как отрицательным, так и положительным, в зависимости от того, может ли этот момент преодолеть момент потерь в передачах или нет. Величина и знак момента, создаваемого грузозахватным приспособлением на валу двигателя, определяется по следующей формуле (в Н∙м):
M4=9810G0∙Rбi∙η4,(12)
где η4=2-1η3.
η4=2-10,65=0,46M4=98100,15∙0,47294,9∙0,46=3,4 Нм1.5. Определение начального пускового моментаНачальный пусковой момент двигателя определяется исходя из допустимых средних ускорений при подъеме номинального груза. Значения этих ускорений для механизма подъема кранов различной грузоподъемности приведены в табл. 1.1.
Табл. 1.1.
Грузоподъемность крана, тс3÷5 10÷16 25 и более
Допустимое ускорение, м∙с-21,0 0,6 0,4
Суммарный момент инерции системы, приведенный к валу двигателя, определяется по формуле (в кг∙м2):
JΣ=1,1÷1,2∙Jд+Jм+mн∙Rбi∙103, (13)
где (1,1÷1,2) — коэффициент, учитывающий момент инерции барабана и редуктора; меньшее значение коэффициента принимается для кранов меньшей грузоподъемности (3‒5 т);
Jд, Jм — соответственно, моменты инерции ротора предварительно выбранного электродвигателя и муфты, кг∙м2; момент инерции муфты принимается по таблице приложения 2 в зависимости от типа выбранного электродвигателя.
mн — масса номинального груза, т,
Если в каталогах приведены не моменты инерции, а маховые моменты, то значение момента инерции определяется из соотношения (в кг∙м2):
J=GD24 (14)
где GD2 — маховый момент, кгс∙м2.
JΣ=1,1∙4,1/4+0,525+6000∙0,47294,9=1,96 кгм2Для определения максимально допустимого значения начального пускового момента рассчитываем вспомогательный коэффициент С
C=M1∙Rбaдоп∙i∙JΣ, (15)
Зависимость кратности начального пускового момента γ=Mн,пM1 от значения коэффициента С приведена в правой половине рис. 2.

Рисунок 2.
Сопротивление невыключаемой ступени резисторов должно быть таким, чтобы установившееся скольжение на «рабочей» (конечной) механической характеристике составляло 0,1÷0,2.
Учитывая сказанное, окончательное (уточненное) значение величины γ определяем следующим образом:
— в левой половине графика (рис. 2) выбираем установившееся значение скольжения (0,1÷0,2) на «рабочей» (конечной) характеристике;
— задаемся числом ступеней пуска α (для обеспечения плавного разгона рекомендуется брать не менее трех пусковых ступеней);
— по оси ординат (в правой части графика риса.) уточняем кратность пускового момента.
Расчетный начальный пусковой момент определяется по выражению (в Н∙м):
Mн,п=γ∙M1 (16)
Mн,п=2,17∙365,9=794 НмЗначение начального пускового момента Mн,п в должно быть не более 0,8Mмакс.двMн,п=794 Нм≤0,8Mмакс.дв,=1302 Нм (17)
где Mмакс.дв — максимальный (опрокидывающий) момент выбранного электродвигателя, Н∙м;
0,8 — коэффициент, учитывающий возможное снижение напряжения питающей сети на 10%.
1.6. Построение пусковой диаграммыПусковая диаграмма строится для режима подъема номинального груза, т.е. момент сопротивления принимается равным M1.
Момент переключения берегся на 10% больше момента сопротивления.
Mпер=1,1M1=1,1*365,9=402 НмЕстественная механическая характеристика кранового асинхронного двигателя строится по четырем координатам (предполагается, что в диапазоне рабочих нагрузок характеристика прямолинейна):
n=n0=60fpп, M=0; n=n60, M=M60;
n=n40, M=M40; n=n25, M=M25,
гдеf — частота питающей сети асинхронного двигателя (fн=50Гц);
pп — число пар полюсов выбранного асинхронного двигателя, определяется по последней цифре в его аббревиатуре (число полюсов в двигателе), поделенной на два.
Моменты для стандартных значений ПВ определяются по известному выражению (в Н∙м):
M=9556Pn (18)
n=n0=60*503=1000 об/мин, M=0;
n=n60=970 об/мин, M=433,2 Нм;
n=960 об/мин, M=547,1 Нм;
n=955 об/мин, M=650 Нм,
1.7. Определение установившихся скоростей движения и токов, потребляемых двигателем при статических нагрузкахДля определения установившихся скоростей движения номинального груза и пустого грузозахватного устройства в направлениях спуска и подъёма строятся «рабочие» характеристики электродвигателя в I ‒ IV квадрантах (рис.4). По данным характеристикам и величинам моментов M1÷M4, рассчитанным в пункте l.4, для всех технологических операций определяются установившиеся скорости вращения nу1÷nу4.
По полученным величинам nу1÷nу4 вычисляются фактические линейные значения установившихся скоростей движения по формуле (в м∙с-1):
v1÷4=nу1÷nу4∙Rб9,55∙i (19)
По номинальным токам статора при стандартных значениях ПВ и току холостого хода (см. данные каталога) предварительно выбранного двигателя строится характеристика Iст=fM (рис.4). Моменты M25, M40, M60 для стандартных значений ПВ определены в пункте 1.6.

Рисунок 3.
Установившиеся скорости: n1У=890 об/мин, n2У=920 об/мин, n3У=990 об/мин, n4У=995 об/мин.
По полученной характеристике Iст=fM и рассчитанным в пункте 1.4 значениям моментов для всех операций (M1÷M4) определяются фактические токи статора электродвигателя I1÷I4, а также Iпер Iн,п, соответствующие Mпер и Mн,п.

Рисунок 4.
Токи в установившихся режимах: IУ1=100 А, IУ2=85 А, IУ3=60 А, IУ4=56 А.
1.8. Определение длительности пуска электродвигателяПри каждом включении двигателя в период разгона ему приходится преодолевать не только моменты статического сопротивления, но и момент динамического сопротивления, обусловленный инерцией ускоряемой механической системы.
Длительность разгона в операции подъема номинального груза при ступенчатом пуске для прямолинейно убывающего избыточного момента определяется по выражению (в с):
tп1=1Mи,нач1-Mи,кон1∙1,1÷1,2Jд+Jм∙n19,55+9,55mн∙v12∙103n1∙η1∙lnMи,нач1Mи,кон1, (20)
где Mи,нач1=Mн,п-M1 — начальное значение избыточного момента при подъеме номинального груза, Н∙м;
Mи,кон1=Mпер-M1 — конечное значение избыточного момента в операции подъема номинального груза при переключениисодноймеханической характеристики двигателя на другую, Н∙м;
Jд— момент инерции ротора двигателя, кг∙м;
Jм — момент инерции муфты, соединяющей двигатель с редуктором, кг∙м2 (см. приложение);
1,1÷1,2 — коэффициент, учитывающий приведенные к валу двигателя моменты инерции барабана и редуктора; меньшее значение коэффициента принимается для кранов меньшей грузоподъемности (3-5 т).
tп1=1392∙1,1*1,65∙8909,55+9,556∙0,75*0,75∙103890∙0,8∙ln428,136,1=0,52сВ операциях опускания номинального груза, подъема и опускания пустого грузозахватного приспособления длительности разгона определяются по формулам (в с):
tп2=1Mи,нач2-Mи,кон2∙1,1÷1,2Jд+Jм∙n29,55+9,55mн∙v22∙103n2∙η2∙lnMи,нач2Mи,кон2(21)
tп3=1Mи,нач3-Mи,кон3∙1,1÷1,2Jд+Jм∙n39,55+9,55m0∙v32∙103n3∙η3∙lnMи,нач3Mи,кон3 (22)
tп4=1Mи,нач4-Mи,кон4∙1,1÷1,2Jд+Jм∙n49,55+9,55m0∙v42∙103n4∙η4∙lnMи,нач4Mи,кон4 (23)
Значения начальных и конечных избыточных моментов определяются по следующим выражениям (в Н∙м).
При опускании номинального груза:
Mи,нач2=Mн,п+M2=794+219,6=1013,6 НмMи,кон2=0,1M2=22 Нмtп2=1991,6∙1,1*1,65∙9209,55+9,556∙0,75*0,75∙103920∙0,75∙ln1013,622=0,50сПри подъеме пустого грузозахватного приспособления:
Mи,нач3=Mн,п-M3=794-11,3=782,7 НмMи,кон3=0,1M3=1,1 Нмtп3=1781,6∙1,1*1,65∙9909,55+9,550,15∙0,75*0,75∙103990∙0,65∙ln782,71,1=0,36сПри опускании пустого грузозахватного приспособления:
Mи,нач4=Mн,п+M4=794+3,4=797,4 НмMи,кон4=0,1M4=0,3 Нмtп4=1797,1∙1,1*1,65∙9959,55+9,554,5∙0,75*0,75∙103995∙0,65∙ln797,40,3=0,32с1.9. Определение фактической относительной продолжительности включенияПредварительно определяются длительности работы привода с установившейся скоростью для каждой операции (tу1,tу2,tу3,tу4), которые могут быль найдены исходя из следующих соображений.
Путь груза Hi графически может быть представлен площадью трапеции (рис. 5), которая является приближенным графиком скорости движения груза в функции времени. Из графика получаем:
Hi=vуi∙tуi+vуi2∙tпi+vуi2∙tтi.(24)
Откуда длительность работы привода с установившейся скоростью (в с.):
tуi=Hivуi-tпi+tтi2,(25)
где Hi— средняя (расчетная) высота подъема или спуска для i-й операции, м;
vуi — установившаяся скорость подъема или спуска в i-й операции, м∙с-1;
tпi — длительность разгона для 1-й операции, с;
tтi — длительность торможения в г -й операции, с.
Если в задании указано только одно значение высоты, то в расчете принимают H1=H2=H3=H4=H.
Длительность торможения при подъеме и спуске номинального груза ориентировочно принимается равной длительности разгона соответственно при подъеме и спуске номинального груза, т.е. tт1=tп1, tт2=tп2. Тормозные режимы при подъеме и спуске пустого грузозахватного приспособления не учитываются, т.е. tт3 и tт4 равны нулю.
tу1=90,5-0,52=17,48 с,
tу2=90,5-0,5=17,5с,
tу3=90,5-0,36/2=17,82 с,
tу4=90,75-0,32/2=17,84 с,
Величина фактической относительной продолжительности включения, при которой работает двигатель, может несколько отличаться от заданного значения ПВ и равна:
ПВф=Σtпi+Σtуi+ΣtтiT=tр,цtр,ц+t0,(26)
где tпi, tтi, tуi — вычисленные выше длительности разгона, торможения и работы с установившейся скоростью, с;
T — продолжительность цикла, вычисленная в пункте 1.2, с;
tр,ц, t0 — длительности работы двигателя и пауз в течение цикла, с.
ПВф=0,52+0,5+0,36+0,32+17,48+17,5+17,82+17,84+0,82+0,5180=0,411.10. Определение среднеквадратичного тока при пускеКак известно, при линейно-убывающем избыточном моменте значение тока двигателя меняется по экспоненциальному закону от величины Iн,п до Iс, (в нашем случае Iс=I1). При этом среднеквадратичная величина тока за время пуска может быть определена по формуле (в А):
Iпускск=I11+β2-α2+4β-α2lnβα=kскв∙I1,(27)
где β=Iн,п-I1I1; α=Iпер-I1I1Iн,п, Iпер, I1 — значения токов двигателя, соответствующих начальному пусковому моменту (Mн,п), моменту переключения (Mпер) и моменту при подъеме номинального груза (M1), А.
Величины этих токов определяются по графику Iст=fM. Значение kскв может быть найдено и по графикам, приведенным на рис. 6.

Рисунок 5.

Рисунок 6.
β=300-100100=2α=120-100100=0,2Iпускск=1001+22-0,22+42-0,22ln20,2=185 А1.11. Определение повторю кратковременного токаПовторно кратковременный ток определяется по следующей формуле:
Iпк=Iпускск2∙tп1+tп2+tп3+tп4+Iторск2∙tт1+tт2+I12∙tу1+I22∙tу2+I32∙tу3+I42∙tу40,73∙tп1+tп2+tп3+tп4+tт1+tт2+tу1+tу2+tу3+tу4, (28)
где Iтормск — значение среднеквадратичного тока при торможении, А;
0,75 — коэффициент, учитывающий ухудшение охлаждения двигателя с самовентиляцией в период разгона и торможения.
Iпк=1852∙1,7+1852∙1,02+1002∙17,48+852∙17,5+602∙17,82+562∙17,840,73∙2,72+17,48+17,5+17,82+17,84=87,3 А
Значение среднеквадратичного тока при торможении ориентировочно принимается равным Iпускск.
Полученный повторно кратковременный ток соответствует фактической относительной продолжительности включения ПВф, вычисленной по формуле (26).
Для того, чтобы сравнить этот ток с номинальным током предварительно выбранного двигателя, необходимо привести его к стандартному значению ПВст по выражению:
Iпк,ст=Iпк∙ПВфПВст.(29)
Iпк,ст=87,3∙0,410,4=88,4 А1.12. Проверка предварительно выбранного двигателя на тепловую способностьДля того, чтобы предварительно выбранный двигатель можно было считать наиболее подходящим для данного механизма подъема, необходимо, чтобы было удовлетворено следующее неравенство:
Iнˊ<Iпк,ст≤Iн,(30)
где Iн — номинальный ток предварительно намеченного двигателя (при принятой в расчете стандартной величине относительной продолжительности включения);
Iнˊ — номинальный ток ближайшего меньшего по каталогу двигателя (при той же величине ПВ).
76 А<88,4А≤120 АДвигатель выбран верно.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ПОРТАЛЬНОГО КРАНА2.1. Исходные данныеG =95 тс— вес крана без груза, тс;
v =0,2 м/с— скорость передвижения, м∙с-1;
L — расчетная длина пути, м (для портальных кранов речных портов можно принять L = 50÷70 м);
S=55 — подветренная площадь крана, м2;
kс — коэффициент сплошности, равный 0,8;
Fвˊ — максимальное давление ветра, равное 150 Н∙м-2;
Rк=0,3425 — радиус катков, м;
rц =0,045— радиус цапф катков, м;
μ — коэффициент трения цапф (для подшипников скольжения — 0,08÷0,15; для подшипников качения — 0,01÷0,05);
f — коэффициент трения качения для катков (f = 0,05 см);
K — коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению из-за возможного перекоса портала (для подшипников скольжения — 1,5÷2, для подшипников качения — 2,5÷3);
μ=0,82— КПД механизма передвижения.
2.2. Определение сопротивления движениюСила, которая должна быть приложена к крану для перемещения его при отсутствии ветра, определяется по формуле (в Н.):
Fс=K∙GRкμ∙rц+f∙9810(31)
Fс=1,5∙950,34250,08∙0,045+0,05∙9810=238,8кН
Сопротивление движению от ветровой нагрузки равно (в Н):
Fв=kс∙S∙Fвˊ (32)
Fв=0,8∙75∙150=9 кНПолное сопротивление движению
F=Fс+Fв=238,8+9=247,8 кН2.3. Предварительный выбор электродвигателяМощность, требуемая для передвижения крана, определяется по формуле (в кВт):
Pр=F∙v1000η (33)
Pр=247,8∙0,20,82=60,4 кВтДвигатель передвижения портала работает в кратковременном режиме. При кратковременной работе длительностью не более 10 минут по данным завода «Динамо» крановые двигатели, предназначенные для работы в повторно-кратковременном режиме при ПВ= 0,25, могут быть перегружены до величины момента равного 0,6Mопр.
С этой целью определяется длительность работы двигателя
tр=Lvи убеждаются, что tр≤600 секунд.
tр=500,2=250 сТак как на механизме передвижения портала устанавливают 2 или 4 электродвигателя, то примерная мощность одного из них при ПВ = 0,25 находится по выражению:
P25=Pрkмаксˊ∙0,6∙z , (34)
где kмаксˊ=MопрMн — кратность опрокидывающего (максимального) момента двигателя мощностью ближайшей меньшей, чем Pрz;
z — число электродвигателей, устанавливаемых на механизме передвижения портала (ориентировочно можно принять z=2, если Pр≤20 кВт и z=4, если Pр>20 кВт).
P25=60,42,8∙0,6∙4=9,1 кВтВыбираем асинхронный электродвигатель МТН312-8 со следующими техническими характеристиками: РН=13 кВт, nH=690 об/мин, I1=34,7 A, cosφ=0,74, η=77%, I2=53 A, E2=165 B, GD2=23,8, кгм2, λ=2,8.
Затем определяют статический момент сопротивления электродвигателя (в Н∙м):
Mс=9556Pрn25∙z (35)
Mс=955660,4690∙4=209,1 Нмгде n25 — номинальная частота вращения двигателя при ПВ=0,25, об∙мин-1.
2.4. Определение длительности разгонаЗадаютсяначальным пусковым моментом, равным предварительно выбранного электродвигателя (в Н∙м):
Mн,п=0,8∙kмакс∙9556Pн25nн25 ,(36)
где Pн25 — номинальная мощность предварительно намеченного двигателя при ПВ=0,25, кВт;
kмакс — кратность его опрокидывающего (максимального) момента.
Mн,п=0,8∙2,8*955613690=403,3 Нм ,
Определяют начальное и конечное значения избыточного момента
Mи,нач=Mн,п-Mс;
Mи,нач=403,3-209,1=194,2 НмMи,кон=Mпер-Mс,
где Mпер=1,1Mс — момент переключения.
Mи,кон=20,9 Нм,
Длительность разгона определяется по формуле (в с):
tп=1Mи,нач-Mи,кон∙1,15Jд+Jм∙n259,55+9,55m∙v2∙103z∙n25∙η∙lnMи,начMи,кон (37)
где Jд, Jм— соответственно моменты инерции ротора двигателя и муфты, кг∙м;
1,5 — коэффициент, учитывающий приведенные к валу двигателя моменты инерции других вращающихся частей механизма.
tп=1173,3∙1,150,7+0,65∙6909,55+9,5595∙0,22∙1034∙690∙0,82∙ln194,220,9=2,1сПри этом длительность разгона должна быть такой, чтобы, с одной стороны, при разгоне не превысить значения допустимого среднего ускорения, а с другой стороны, не уменьшить производительность крана, т.е. должно соблюдаться условие:
v0,5∙aдоп>tп≥vaдоп,
где aдоп — допустимое среднее ускорение механизма передвижения из приложения З, м∙с-2.
0,20,5∙0,15=2,7с>2,1с≥0,20,15=1,3с,
2.5. Определение токов при статической и динамической нагрузках
Рисунок 7.
Токи в установившихся режимах: IС=60 А, IНП=100 А, IН=50 А.
2.6. Определение длительности работы с установившейся частотой вращенияtр=Lv-tп+tт2. (38)
Величину tт принимают равной tп.
tр=500,2-2,1=247,9 с.
2.7. Определение кратковременного тока за время работыIк=Iпускск2∙tп+tт+Iс2∙tр0,75∙tп+tт+tр,(39)
где Iпускск=kскв∙Iс, коэффициент kскв определяется либо по кривым (рис. 6), либо по формуле (27).
β=120-6060=1α=70-6060=0,17Iпускск=601+12-0,172+41-0,172ln10,17=93 АIк=932∙4,2+602∙247,90,75∙4,2+247,9=60,9 А,
2.8. Проверка предварительно выбранного двигателяПри этом должно быть удовлетворено неравенство
Iн25ˊ∙0,6∙kмаксˊ<Iк≤Iн25∙0,6∙kмакс,
где Iн25ˊ, и kмаксˊ — номинальный ток и кратность опрокидывающего момента двигателя ближайшей меньшей мощности, чем выбранный.
58,3 А<60,9 А≤80,6 А,

3. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПУСКОРЕГУЛИРОВОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ3.1. Общие положенияНеобходимую при расчете резистора величину активного сопротивления фазы обмотки ротора R2ф берут либо из каталога, либо рассчитывают по формуле
R2ф=R2н∙sн,
Где R2н=U2к3∙I2н — номинальное активное сопротивление фазы обмотки ротора, Ом;
U2к — напряжение между кольцами заторможенного разомкнутого ротора (указываемое в каталоге);
I2н — номинальный ток в фазе ротора при заданном или найденном стандартном значении ПВ, А.
R2н=1653∙53=1,8 ОмR2ф=1,8∙0,08=0,144 ОмКоличество ступеней пуска принимаем равное 2.
Произведем расчет ступеней пусковых реостатов графическим методом для АД с фазным ротором.
Рассчитаем моменты переключения:


Построим естественную и реостатные механические характеристики графическим методом.

Рисунок 8 - Естественная механическая характеристика АД с фазным ротором при расчете ступеней пусковых реостатов методом лучевых диаграмм
Значения сопротивлений ступеней пускового реостата:
(40)
(41)
3.2. Порядок выбора резисторовДля первой ступени выбираем резистор 2 ТД.754.054-07 сопротивлением 0,156 Ом с длительным допустимым током 82 А.
Для второй ступени выбираем резистор 2 ТД.754.054-06 сопротивлением четырех последовательно включенных ступеней 0,264 Ом с длительным допустимым током 102 А.
Значение эквивалентного тока определяется по следующим формулам:
Ступень ускорения
Iэкв=1,25∙I2н∙ΣtпTц. (42)
Iэкв=1,25∙53∙2,1247,9=6,1 А
Ступень противовключения
Iэкв=I2н∙ΣtтTц. (43)
Iэкв=53∙2,1247,9=4,9 АСтупень предварительная
Iэкв=0,8∙I2н∙ΣtпредTц.(44)
Iэкв=0,8∙53∙0,36247,9=2,8 АСтупень невыключаемаяIэкв=I2н∙ПВдв. (45)
Iэкв=53∙0,41=33,9 А.
где I2н — номинальный ток ротора двигателя при ПВст, А;
Σtп— суммарная длительность пусков на данной ступени за период цикла, с;
Σtт — суммарная длительность торможений противовключением за цикл, с;
Σtпред — суммарное время включения двигателя на предвари тельной ступени за цикл, с.;
ПВдв — фактическая относительная продолжительность включения двигателя.
Эквивалентные значения ступеней пусковых сопротивлений не превышают номинальные значения выбранных ступеней реостата.

4. ВЫБОР ЭЛЕКТРОПРИВОДА МЕХАНИЧЕСКОГО ТОРМОЗАМеханические тормоза выпускаются непосредственно с электроприводом. В качестве электроприводов (аппаратов) для управления механическими тормозами используются электрогидравлические толкатели и электромагниты переменного и постоянного тока.
Выбор механического тормоза, а, следовательно, и его электропривода производится по необходимому тормозному моменту, который для различных механизмов крана определяется следующим образом (в Н∙м):
Для механизма подъема:
Mт=1,1÷1,2Jд+Jм∙n29,55∙tт+9,55mн∙v22∙103n2∙tт∙η2+9810mнRбi∙η2,(46)
где Jд, Jм— соответственно, моменты инерции ротора двигателя и муфты, кг∙м2;
n2 — частота вращения двигателя при спуске полного груза до начала механического торможения, об∙мин-1;
v2 — линейная скорость при тех же условиях, м∙с-1;
η2 — КПД механизма при спуске полного груза;
tт — время торможения механическим тормозом, с;
mн — масса номинального груза крана, т;
Rб —радиус барабана лебедки, м.
Mт=1,11,68∙9609,55∙0,69+9,556∙0,752∙103960∙0,69∙0,8+98106000*0,47246,8∙0,8=536,2 Нм,
Для механизма горизонтального передвижения:
Mт=1,1÷1,2Jд+Jм∙n9,55∙tт+9,55mс∙v2∙103n∙tт∙η-Mс+Mв,(47)
где n — частота вращения двигателя при движении с грузом до начала торможения, об∙мин-1;
v — линейная скорость поступательно движущихся частей системы при тех же условиях, м∙с-1;
η — КПД механизма при движении с грузом;
Mс — приведенный к валу двигателя момент статического сопротивления механизма при движении с грузом без учета ветровой нагрузки, Н∙м;
Mв — приведенный к валу двигателя момент, создаваемый ветровой нагрузкой, Н∙м;
mс — масса поступательно движущихся частей системы, т.
Mт=1,11,35∙6909,55∙2,1+9,5595∙0,22∙103690∙2,1∙0,82-209,1+123,7=110,4 НмВ качестве механического тормоза механизма подъема принимаем тормоз ТКТГ 300 М с тормозным усилием 800 Нм, для тормоза механизма передвижения – ТКТГ 200 М с тормозным усилием 300 Нм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕВ ходе выполнения курсового проекта произвели расчет электропривода механизма подъема крана и механизма передвижения крана.
Для выбранных электродвигателей произведи расчет механических характеристик, а также проверку выбранных электродвигателей в соответствии с заданной нагрузкой и режимом работы электродвигателя.
Для электродвигателя механизма подъема крана произвели расчет и построение реостатных механических характеристик, а также выбор резисторов и их проверку.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ1. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинянского. М.: Энергоиздат, 1983. 616 с.
2. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. М.: Энергоиздат, 1981. 576 с.
3. Чиликин М.Г. и др. Основы автоматизированного электропривода. М.: Энергия, 1974. 568 с.
4. Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. Теория автоматизированного электропривода. М.: Энергия, 1979. 616 с.
5. Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1986. 416 с.
6. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. М.: Энергия, 1977. 431 с.
7. Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию. М.: Высш. школа, 1985. 143 с.