Система управления электроприводом. Грузовая лебедка

6). Скорость (м/с) подъема холостого гака при w3

7). Путь (м), пройденный  холостым гаком за время его  разгона и остановки

8). Время (с) установившегося движения при  подъеме холостого гака

 

ПЕРИОД 4. Силовой спуск холостого гака.

 

1). Статический  момент (Нм) сопротивления при силовом  спуске холостого гака

2). Вращающий  момент (Нм) электродвигателя при  разгоне холостого гака на  спуске принимается равным 2МНОМ, т.е. М4Р = 2МНОМ = 2 × 218,27= 436,54 Нм

3). Динамический  момент в период разгона

 М4ДИН = М4Р - М4СТ = 436,54 – (-60,6) = 497,12 Нм

4). Скорость  вращения электродвигателя в  конце разгона при установившейся  скорости спуска холостого гака  находим по характеристическим  кривым (рис. 1) для статического момента  сопротивления  , ; по графику находим ;

5). Время  разгона 

6). Остановку  холостого гака при спуске  принимаем аналогично остановке  его при подъеме, т.е. (с), тогда М4Т = М3Т = 110,5 Нм.

7). Скорость  спуска холостого гака практически  будет равна скорости его подъема, т.е.

8). Путь (м), пройденный  холостым гаком за время его  разгона и остановки

9). Время (с) установившегося движения при  спуске гака 

.

Принимая время погрузки (t02) и разгрузки (t04) по 60с, а время поворота стрелы за 10с (t01, t03), строим нагрузочную диаграмму лебедки рис.3.

 

2.4  Проверка выбранного электродвигателя по заданному режиму

 

1). Продолжительность  одного цикла работы лебедки

 

2). Действительная  продолжительность включения  электродвигателя 

, где  с

3). Среднеквадратичный (эквивалентный) момент (Нм) электродвигателя 

, где 

Коэффициенты 0,75 и 0,5 в знаменателе подкоренного выражения учитывают ухудшение условий охлаждения электродвигателя при разгоне и торможении (0,75)  и остановке (0,5), когда навешенный на вал двигателя вентилятор вращается с меньшей скоростью и не подает необходимого количества охлаждающего воздуха на обмотки машины. Для электродвигателей с независимым охлаждением от вентилятора, приводимого вспомогательным электродвигателем, указанные коэффициенты вводить в формулу не следует.

Учитывая, что при опускании груза и торможении холостого гака, электродвигатель отключается от сети, в числителе подкоренного выражения члены

должны быть исключены, так как эти операции выполняются механическим тормозом.

Номинальный момент выбранного электродвигателя превышает полученный расчетом эквивалентный момент: , что необходимо для нормальной работы электродвигателя без перегревания и свидетельствует о соответствии выбранного электродвигателя заданному режиму (желательно соответствие принятой и расчетной продолжительности включения ПВ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5  Расчет пусковых  сопротивлений

Сопротивление цепи обмотки якоря:

Расчетное

Rдв.рас.=0,5*Uн/Iном*(1-hдв)=0,5*220/85*(1-0,87)=0,168 Ом

Паспортное  0,168 Ом

 

Скорость вращения идеального холостого хода

 

 

 

 

2.6 Построение пусковой  диаграммы

 

 

 

 

АВ=17,8 мм;  ВС=16,2 мм;  СД=31,1 мм;  ДЕ=59,5 мм.

          

                               

 

Р=

Выбираем ящик сопротивлений СКФ-31-2,   ПВ=35%,   20,5 кВт .

 

2.7 Расчет и выбор  тормозного сопротивления

 Iт=Iпуск

Rт=

Pт=

 

2.8 Выбор разрядного  сопротивления

 

Rпар=94  Ом

Rразр=2*Rпар=188  Ом

Iразр=

Рразр=

Сопротивление СБ-2    R=200  Ом,     Р=500  Вт

 

2.9 Выбор экономического  сопротивления.

 

Rэкон=1,5*Rпар=141  Ом

Iэкон=

Рэкон=

Сопротивление СБ-2    R=200  Ом,     Р=500  Вт

 

2.10 Расчет и выбор  кабелей

 

 

Iн=

 

Выбираем кабель КНР 2х25    Iн=100 А,   L=25 м

 

Проверяем кабель на потерю напряжения

y=58,     S=25   мм

 

ε=*100=1,567   %

 

Кабель удовлетворяет требованиям     и подходит для прокладки.

 

 

 

 

 

 

3. Кинематическая схема  электропривода грузовой лебедки.

 

 Механическая  часть электропривода грузовой  лебедки состоит из электродвигателя  ЭД (рис.4), который через эластичную муфту СМ соединен с валом редуктора. На валу устанавливается ленточный электромагнитный тормоз ЭТ, которым фиксируется положение грузов и удерживается груз в поднятом состоянии. На втором валу жестко посажены два швартовных барабана ШБ и грузовой барабан ГБ, от которых приводятся во вращение кулачковые муфты КМ.

 

 

Рис.4. Кинематическая схема электропривода грузовой лебедки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Разработка схемы контроллерного пуска электродвигателя постоянного тока в функции времени.

 

Особенности пуска двигателя в функции времени:

• Для исключения влияния на выдержку времени изменения напряжения сети магнитная система электромагнитных реле изготавливается с таким расчетом, что при номинальном напряжении имеется определенное насыщение
• Поэтому колебания напряжения в допустимых пределах почти не оказывают влияния на их выдержку времени
• Достоинством пуска в функции времени является возможность использования одних и тех же реле времени для пуска двигателей различной мощности
• Недостатком пуска в функции времени является некоторая сложность схем пуска и значительное количество контактов
• Схемы пуска двигателей в функции времени обеспечивают четкое выполнение операции пуска с заданной выдержкой времени, независимо от нагрузки нa валу двигателя
• Кроме того, эти схемы могут быть использованы при постоянном и переменном токе, а также для пуска двигателей любой мощности
• Несколько снижает надежность схемы большое число аппаратов и блок-контактов
• Однако возможность дистанционного управления значительно расширяет область их применения
• Пуск в функции времени в настоящее время находит самое широкое распространение

 

Описание работы схемы:

 

• Пуск электродвигателя осуществляется в функции времени, которая обеспечивается реле времени, имеющими каждое выдержку 0,7 — 1 сек.
• Защита от перегрузок осуществляется токовым реле КА2.
• Элементы схемы: электродвигатель постоянного тока с независимым возбуждением; пускотормозные сопротивления R1 – R4, контакторы — линейный KM3, направления KM1 и KM2; ускорения KM5 — KM7, тормозной КM4; реле управления (времени) KT1 — KT3, реле напряжения (нулевое) KV1, токовое реле КА2 (грузовое), токовое реле КА1 (максимальное); командоконтроллер;  YB1– электромагнитный тормоз; разрядное сопротивление R5; сигнальная лампа HL1; амперметр.
• В нулевом положении рукоятки командоконтроллера замкнут контакт К-1.
• При включении схемы управления под напряжение замыкаются цепи: обмотки независимого возбуждения двигателя, катушки реле KV1 и катушки реле KT1.
• Нулевое реле замыкает контакт KV1.1, шунтирующий контакт командоконтроллера К-1; реле управления размыкает блок-контакт KT1.1 в цепи катушки контактора ускорения КM5.

 

 

 

 

• В положении 1 «вверх» командоконтроллера замыкаются контакты К-2 и К-3 и получают питание катушки контакторов КМ3 и КМ1.
• Подается питание на YB1, двигатель растормаживается
• Контакторы замыкают свои контакты в цепи якоря двигателя.
• Контактор КМ1 замыкает блок-контакт КМ1.3, через который включаются контакторы КМ4 и КМ5-КМ7.
• Двигатель начинает разгон по первой искусственной характеристике при полностью включенных в его цепь пускотормозных сопротивлениях и шунтировании его якоря тормозным сопротивлением R4.
• В положении 2 командоконтроллера замыкается контакт К-5 и получает питание контактор торможения КМ4.
• Он размыкает контакт КМ4.2 в цепи шунтирующего якорь двигателя сопротивления R4 и блок-контакт КМ4.1 в цепи реле времени КТ1.
• Разгон двигателя продолжается по второй искусственной характеристике.
• При этом срабатывает реле времени КТ2 и размыкает свой контакт КТ2.1 в цепи катушки контактора КМ6.
• Реле КТ1, отключенное от цепи при размыкании контакта КМ4.1 тормозного контактора, с заданной выдержкой времени замкнет контакт КТ1.1 в цепи катушки контактора КМ5.
• В положении 3 командоконтроллера замыкается контакт К-6.
• Получает питание катушка контактора КМ5 и замыкается контакт КМ5.1, шунтирующий ступень R1 пускотормозного сопротивления и катушку реле КТ2.
• Последнее с заданной выдержкой времени замыкает свой контакт КТ2.1 в цепи катушки контактора КМ6.
• Реле КТ3 притягивает свой якорь и размыкает контакт КТ3.1 в цепи катушки контактора КМ7.
• Двигатель переходит на работу по третьей искусственной характеристике.
• В положении 4 командоконтроллера замыкается контакт К-7.
• Получает питание катушка контактора КМ6 и своим контактом КМ6.1 шунтирует ступень R2 пускотормозного сопротивления и катушку реле КТ3.
• Кроме того, замыкается блок-контакт КМ6.2 в цепи питания катушки контактора КМ7.
• Реле КТ3 с выдержкой времени отпустит свой якорь и замкнет контакт КТ3.1.
• Двигатель переходит на работу по четвертой искусственной характеристике.
• После того как реле КТ3 замкнет свой контакт, получит питание катушка контактора ускорения КМ7, которая зашунтирует ступень R3 пускотормозного сопротивления.
• Двигатель выходит на естественную характеристику.
• Пуск двигателя для операции «вниз» происходит в той же последовательности, но вместо контактора направления КМ1 срабатывает контактор направления КМ2.
• При возникновении перегрузок срабатывает токовое реле КА2, которое размыкает контакт КА2. в цепи питания катушек контакторов ускорения КМ6, КМ7.
• Контакторы отпускают свои якорьки, их контакты размыкаются и в цепь якоря двигателя вводятся ступени R2 и R3 пускотормозного сопротивления. 
• Этим ограничивается ток перегрузки.

В схеме есть контроль напряжения сети KV1 и максимальная токовая защита КА, которые размыкая контакт  KV1.1, снимают питание в цепи управления электродвигателя и производят отключение последнего.

 

 

 

 

5. Выбор аппаратов.

1. Автоматический воздушный выключатель.

   QF1 - А3522. двухполюсный установочный. Iном.расцеп = 250А

   Расцепитель максимального тока ПКЗ.

   QF2 – ВА47-29  В10.

2. Командоконтроллер.

    КВ-0006   Положения: 4-0-4.  Длительный ток Iдоп = 20А

    Допустимая частота переключений 600 в час.

3. Контактор линейный КМ 3.

    Требуемое количество  контактов:

    главные – 1 размыкающий, 1 замыкающий.

    вспомогательные – 2 замыкающих, 1 размыкающий.

    Выбор:

    КМ-2543-23. Iном = 100А.

    Количество контактов:

    главные – 1 замыкающий, 1 размыкающий.

    вспомогательные – 2 перекидных замыкающих, 2 клиновых размыкающих,

                                      1 мостиковый замыкающий.

4. Контакторы направления КМ 1 и КМ 2.

    Требуемое количество  контактов:

    главные – 1 размыкающий, 1 замыкающий.

    вспомогательные – 1 размыкающий.

    Выбор:

    КМ-2543-26. Iном = 100А.

    Количество контактов:

    главные – 1 замыкающий, 1 размыкающий.

    вспомогательные – 2 перекидных замыкающих, 2 клиновых размыкающих,

                                      1 мостиковый размыкающий.

5. Реле времени (ускорения) КТ 1, КТ 2, КТ3.

    РЭМ-22. U= 220В, Рпотр= 25Вт.

    Выдержка времени 0.8 – 2.5 мин.

6. Контакторы (ускорения) КМ5, КМ6, КМ7.

    Требуемое количество  контактов:

    главные – 1 замыкающий.

    вспомогательные – 1 замыкающий.

    Выбор:

    КМ-2523-13. Iном = 100А.

    Количество контактов:

    главные – 1 замыкающий, 1 размыкающий.

    вспомогательные – 1 клиновый замыкающий.

7. Реле максимального тока КА1, КА2.

    РЭМ-651Р.  Iном= 100А.

    Количество контактов:

    1 замыкающий, 1 размыкающий.

    Регулировка тока срабатывания (1.3 – 3.5) Iном.

8. 1 лампа малогабаритная

      Ц-16.  Uном=220В,  Р= 25Вт.

Список литературы.

 

1. Соломатин  В.М.  “Методические указания по расчётам судовых электроприводам”.

 

2. Роджеро Н.И.  “Справочник судового электромеханика и электрика”.     Изд. “Транспорт” Москва 1986г.

 

3. Чекунов К.А.  “Судовые электроприводы и электродвижение судов”.    Изд. “Судостроение” С – Петербург 1976г.

 

4. Чаплыгин  И.В.  “Электрооборудование и электродвижение речных судов”. Изд. “Транспорт” Москва 1979г.

 

5. Нечаев  В.В.  “Электрооборудование и электродвижение судов внутреннего плавания”.  Изд. “Транспорт” Москва 1969г.

 

6. Цейтлин Л.С.  “Электропривод, электрооборудование и основы управления”.  Изд. “Высшая школа” Москва 1985г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Задание.………………………………………………….………...……..2

1. Введение. Электропривод грузовой лебедки. Общие сведения……3

2. Расчет электропривода грузовой  лебедки.

2.1. Исходные  данные….... ………………….………………….………6

2.2. Предварительный  выбор мощности электродвигателя………..…6

2.3. Проверка  выбранного двигателя…………………………………..7

2.4  Проверка  выбранного электродвигателя по  заданному режиму...11

2.5. Расчет  пусковых сопротивлений …………………………….……13

2.6. Построение  пусковой диаграммы…………………………….……13

2.7. Расчет и выбор тормозного  сопротивления….……………….…...14

2.8. Выбор  разрядного сопротивления……………………..…….…..…14

2.9. Выбор  экономического сопротивления……………………………14

2.10. Расчет и выбор кабелей…………………………….. …………….14

3. Кинематическая схема электропривода  грузовой лебедки………....15

4. Разработка схемы контроллерного пуска электродвигателя

 постоянного тока в функции  времени ……………….………………...16

5. Выбор  аппаратов……………………………………………………….18

    Список литературы…………………………………………………….19

    Содержание……………………………………………………………..20

    Приложения:

1).Электропривод грузовой лебедки. Схема электрическая принципиальная.

2). Электропривод грузовой лебедки. Схема монтажная.