Схема ЭП (с двухскоростным двигателем) механизма передвижения крана при управлении с пола

 

Введение

 

Крановое  электрооборудование является одним  из основных средств комплексной  механизации всех отраслей народного  хозяйства. Подавляющее большинство  грузоподъемных машин имеет электрический  привод основных рабочих механизмов, поэтому эффективность действий этих машин в значительной степени  зависит от качественных показателей  используемого кранового электрооборудования.

Вообще  системы управления (СУ) крановыми  механизмами относятся к категории  устройств, находящихся под непрерывным  контролем оператора, т.е. выбор момента  начала операции, скоростных параметров и момента окончания операции осуществляется лицом, управляющим  механизмом. В свою очередь СУ должна обеспечить необходимую последовательность переключений для реализации желаемых скоростных параметров, предотвратить  при этом недопустимые перегрузки и  обеспечить необходимую защиту.

В крановом электрооборудовании прежних лет  широко применялись различные системы  тиристорного управления двигателями постоянного тока. В их составе была сложная система релейно-контакторного управления.

В настоящее  время широкое распространение  получили бесконтактные логические устройства. Основными их преимуществами являются: малое энергопотребление, малые габаритные показатели, малая  стоимость, а также высокая скорость срабатывания, высокая надежность, простота монтажа. Но такие элементы невозможно установить в силовых  цепях т.к. они не рассчитаны на протекания большого тока и высокое напряжение, поэтому там до сих пор находит  качественное применение релейно-контактная аппаратура.

Таким образом, целью данной курсовой работы является модернизация электропривода механизма подъема крана с нереверсивным тиристорным преобразователем путем применения в СУ бесконтактных логических элементов.   

 

1. Технологическая часть и режимы работы установки.

 

В машиностроении  при транспортно-складских  работах  невысокой интенсивности, в машинных залах и лабораторных помещениях используется большое число  мостовых кранов, работающих либо эпизодично, либо с числом грузоподъёмных  циклов 6-10 в час. Для таких кранов использовать штатных машинистов экономически не целесообразно. Поэтому всё большее  количество кранов имеют управление е с пола.

Особенностью  кранов,  управляемых с пола, является возможность доступа на кран для  ремонта и контроля только в специально отведенных местах, снабженных соответствующими площадками для осмотра оборудования. Поэтому вся система защиты электрооборудования  крана должна быть построена таким  образом, чтобы кран в аварийных  условиях мог быть доведен до аварийной  зоны при управлении с пола и при  отсутствии в схеме крана коротких замыканий и замыканий на землю. В связи с этим на кранах, управляемых  с пола, автоматические выключатели  не устанавливаются. Защита главных  цепей осуществляется автоматическим выключателем главных троллеев, а  защита цепей управления – плавкими предохранителями на токи 15 А, 380 В при сечении проводов цепей управления 2,5 мм² . Защита от перегрузок  электроприводов механизмов осуществляется тепловыми реле в главных цепях двигателей. Для возможности движения кранов после срабатывания тепловой защиты  контакты реле шунтируются кнопкой на пульте управления. На кране устанавливаются сигнальные лампы наличия напряжения на входе, напряжения после линейного контактора  защиты и сигнальная лампа срабатывания тепловой защиты.

Таким образом, в курсовой работе будет рассматриваться  схема электропривода механизма  передвижения крана при управлении с пола. Обратимся к схеме электропривода (Рисунок 1.1).Электродвигатель имеет  две отдельные обмотки с соотношением числа пар полюсов 2р=4/12, 2p=4/16, 2р=6/12. Кнопкой SB1 и SB2 включаются контакторы направления КМ1и КМ2, а также контактор малой скорости КМ4. После подачи питания к тихоходной обмотке двигателя через контактор КМ3 получает питание привод тормоза YB1, YB2. Для перехода на большую скорость двухходовыми кнопками SB замыкаются контакторы SB11, SB12(второе положение) и включается контактор КМ6. Обмотка большей скорости подключается к сети через резистор одновременно с тихоходной обмоткой. Затем тихоходная обмотка отключается. По истечению выдержки времени реле КТ включает контактор КМ5 и двигатель выходит на свою естественную характеристику быстроходного режима.

При отключение от сети двигателя привод тормоза продолжает получать питании и имеет место свободный выбег. Для отключения тормоза достаточно нажать кнопку SB3.

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Схема электропривода (с двухскоростным короткозамкнутым

двигателем) механизма передвижения крана при  управлении с пола.

 

 

Таблица обозначений элементов  на рисунке 1.1

Обозначение	Описание элемента
M1,M2	Двигатели
YB1,YB2	Приводы тормозов
КМ1, КМ2	Контакторы направления движения
КМ3	Контактор тормоза
КМ4	Контактор малой скорости
КМ5	Контактор большой скорости
КМ6	Контактор резисторов в цепи статора
FR1, FR2, FR3, FR4	Тепловые реле
КТ	Реле времени контактора пуска с выдержкой 3,5с
SQ1, SQ2	Конечные выключатели
SB1, SB2	Кнопки направления движения (двухходовые)
SB11, SB21	Кнопки большой скорости (второе положение кнопок SB1, SB2)
SB3	Кнопка прекращения свободного выбега
SB4	Кнопка шунтирования тепловой защиты
ХА1- ХА11	Контакторы токопереходных троллеев

 

 

2. Датчики, устройства защиты и сигнализации установки

 

     В схеме электропривода предусматриваются следующие виды защиты:

- конечная защита (выключатель SQ1, SQ2).

При срабатывании конечных выключателей происходит отключение обмоток двигателя и тормоза.

- тепловые реле FR1-FR4.

     Защита двигателя и цепи управления от перегрева и перегрузок. Также осуществляется защита от потери фазы, так как при потере фазы двигатель начинает перегреваться.

     Для обеспечения надежного тормоза электропривод оборудован электромагнитным тормозом(YB1,YB2).

 

3. Анализ исходной релейно-контактной схемы и выделение входных, выходных и промежуточных сигналов

Релейно-контактные принципиальные электрические  схемы управления содержат контакты и катушки электрических аппаратов, обмотки электрических машин, магнитных усилителей и т. п. На схемах можно выделить входные элементы А, В, С, D с контактами а, b, с, d, выходные исполнительные элементы Z, Y, X с контактами z, у, х и промежуточные элементы P1, P2, с контактами р1, p2. Через входные элементы в функциональную часть схемы управления подаются входные сигналы. Выходные сигналы поступают в исполнительные элементы непосредственно от выходных элементов или через промежуточные аппараты. Входные, промежуточные и выходные сигналы обозначаются так же, как контакты соответствующих элементов. Сигналы замыкающих контактов обозначаются в структурных формулах буквами без черточек над ними, а размыкающие – буквами с черточками. Работа по составлению структурных формул производится в два этапа.

 

Производя анализ исходной релейно-контактной схемы (Рисунок 1.1) выделим следующие сигналы:

 

Входные сигналы:

Таблица 3.1: Выделение входных сигналов исходной схемы.

Обозначение сигнала	Обозначение элемента	Примечание
a	SB1	Сигнал нажатия кнопки “ Напраления движения ”
b	SB2	Сигнал нажатия кнопки “ Напраления движения ”
c	SB3	Сигнал нажатия кнопки “Прекращения свободного выбега ”
d	SB4	Сигнал нажатия кнопки “Шунтирования тепловой защиты ”
e	SB11	Сигнал нажатия кнопки “Большей скорости”
f	SB21	Сигнал нажатия кнопки “Большей скорости”
g	SQ1	Сигнал контакта конечного выключателя
h	SQ2	Сигнал контакта конечного выключателя
i	FR1	Сигнал срабатывания теплового реле
j	FR2	Сигнал срабатывания теплового реле
k	FR3	Сигнал срабатывания теплового реле
l	FR4	Сигнал срабатывания теплового реле

 

Выходные сигналы:

Таблица 3.2: Выделение выходных сигналов исходной схемы.

Обозначение сигнала	Обозначение элемента	Примечание
Z	КМ1	Сигнал на срабатывание контактора движения
X	КМ2	Сигнал на срабатывание контактора движения
Y	КМ3	Сигнал на срабатывание контактора тормоза
V	КМ4	Сигнал на срабатывание контактора малой скорости
W	КМ5	Сигнал на срабатывание контактора большой скорости
T	КМ6	Сигнал на срабатывание контактора резистора в цепи ротора

Промежуточные сигналы:

 

Таблица 3.3: Выделение промежуточных сигналов исходной схемы.

Обозначение сигнала	Обозначение элемента	Примечание
P1	КТ	Сигнал от реле выдержки времени

 

Таким образом, исходная релейно-контактная схема  с учетом введенных обозначений  будет иметь вид, представленный на Рисунке 3.1:

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.1 –  Релейно-контактная схема с принятыми  обозначениями  
4. Синтез структурных формул

Для записи структурных  формул используем релейно-контактную схему изображенную на рисунке 3.1.

 

Структурные формулы для выходных сигналов:

 

                              _(4.1)

_{Обозначим:                               (4.2)}

                                                                                             _(4.3)

                                                                                             _(4.4)

                                                        _(4.5)

                                         _(4.6)

                                                              _(4.7)

Структурные формулы для промежуточных  сигналов:

 

                                                                                                   (4.8)

 

5. Синтез промежуточной функциональной  схемы

Для упрощения  синтеза полной промежуточной функциональной схемы, выполним его сначала по частям для каждой структурной формулы. Заметим, что нумерация цифровых элементов вводится согласно полной промежуточной функциональной схеме (рис.5.9).

 

Согласно (4.1 ) , тогда:

Рисунок. 5.1. Схема на бесконтактных элементах  для сигнала Y;

   Согласно  (4.2) , тогда:

Рисунок. 5.2. Схема на бесконтактных элементах  для сигнала Ф;

 

Согласно  (4.3) , тогда:

Рисунок. 5.3. Схема на бесконтактных элементах для сигнала Z;

 

Согласно  (4.4) , тогда:

 

Рисунок. 5.4. Схема на бесконтактных элементах  для сигнала X;

 

Согласно  (4.5) , тогда:

Рисунок. 5.5. Схема на бесконтактных элементах  для сигнала V;

 

Согласно  (4.6) , тогда:

 

Рисунок. 5.6. Схема на бесконтактных элементах для сигнала W;

 

Согласно  (4.7) , тогда:

 

Рисунок. 5.7. Схема на бесконтактных элементах для сигнала T;

 

Согласно  (4.8) , тогда:

 Рисунок. 5.8. Схема на бесконтактных элементах для сигнала P1;

 

 

6. Выбор релейно-контактной аппаратуры

 

Выбор релейно-контактной аппаратуры будем производить на основании схемы электропривода (с двухскоростным короткозамкнутым

двигателем) механизма передвижения крана при  управлении с пола (Рисунок 1.1) и промежуточной функциональной схемы на бесконтактных элементах (Рисунок 5.9). Двигатель используемый в данной схеме – АИР180М6/8 с номинальной мощностью P_ном = 11/15 кВт. Напряжения питания сети – 380В, 50Гц [2].

• Номинальная мощность P_ном = 11/15 кВт;
• Номинальная скорость вращения n_ном = 750/1000 об/мин;
• Напряжение питания U_пит = 380/220В;
• Номинальный КПД – η_ном = 0,86/0,88;
• Номинальный ток статора – I_1ном = 26,3/30,1 А;
• Максимальный момент – М_max = 144/148 Н∙м;
• Номинальный момент инерции – J_дв = 0,25кг∙м².