Міністерство освіти і науки РФ
Томський Політехнічний Технікум
Електропостачання та електрообладнання
електромеханічного цеху металургійного заводу.
Пояснювальна записка
КП.1806.00.00.ПЗ
Студент групи 42
_________
«___» ________ 2006
Керівник КП
_______ Г. А. Іванова
«___» ________ 2006
Томськ 2006
Зміст:
Введення: 3
I. Загальна характеристика проектованого цеху. 5
II. Розрахунок електроосвітлення. 6
III. Розрахунок вентиляційної установки для цеху. 11
IV. Розрахунок вантажопідйомного механізму. 15
V. Розробка схеми управління мостового крана. 18
VI. Характеристика мостового крана. 21
VII. Розрахунок і вибір електродвигуна. 22
VIII. Розрахунок і побудова природної механічної характеристики. 29
IX Розрахунок і побудова графіків перехідного процесу при пуску електродвигуна 34
Х Розробка електричної принципової схеми управління і вибір апаратури управління, захисту електроприводу механізму підйому мостового крану. 38
ХI. Охорона праці та захист навколишнього середовища .. 43
Література: 45
У зв'язку з прискоренням науково-технологічного прогресу споживання електроенергії в промисловості значно збільшилася завдяки створенню гнучких автоматизованих виробництв.
Енергетичної програмою передбачено створення потужних територіально-виробничих комплексів (ТВК) у тих регіонах, де зосереджені великі запаси мінеральних і водних ресурсів. Такі комплекс добувають, переробляють, транспортують енергоресурси, використовуючи у своїй діяльності різні електроустановки з виробництва, передачі і розподілу електричної і теплової енергії.
Енергетичної програмою Росії передбачається подальший розвиток енергозберігаючої політики. Економія енергетичних ресурсів повинна здійснюватися шляхом переходу на енергозберігаючі технології виробництва; вдосконалення енергетичного обладнання; реконструкції застарілого обладнання; скорочення всіх видів енергетичних втрат і підвищення рівня використання вторинних ресурсів; поліпшення структури виробництва, перетворення і використання енергетичних ресурсів.
Сучасна енергетика характеризується наростаючою централізацією виробництва та розподілу електроенергії. Енергетичні системи утворюють кілька великих енергооб'єднань.
Об'єднання регіональних ОЕС в більш потужну систему утворило Єдину енергетичну систему (ЄЕС) Російської Федерації. ЄЕС дозволило знизити необхідну генераторну потужність в порівнянні з ізольовано працюють електростанціями і вживати більш оперативне управління перетіканнями енергетичних потужностей зі Сходу, де знаходитися близько 80% паливних і гідроресурсів, на Захід країни, так як в європейській частині країни розміщується 80% всіх споживачів енергії. Для електричного зв'язку між ОЕС служать наддалекі лінії електропередач напругою 330, 500; 750 і 1150 кВ і вище.
Енергетична політика РФ передбачає подальший розвиток енергозберігаючої програми. Економія енергетичних ресурсів повинна здійснюватися шляхом: переходу на енергозберігаючі технології виробництва; вдосконалення енергетичного обладнання, реконструкція застарілого обладнання; скорочення всіх видів енергетичних втрат і підвищення рівня використання вторинних енергетичних ресурсів. Передбачається також заміщення органічного палива іншими енергоносіями, в першу чергу ядерної та гідравлічної енергією.
В даний час основою міжсистемних енергетичних зв'язків Росії є лінії напругою 500кВ. Введено в експлуатацію лінії напругою 750кВ, побудована лінія змінного струму Ітатіая - Кузбас, напругою 1150кВ, яка прокладена до Уралу. Розпочато будівництво лінії постійного струму Екібастуз - Центр напругою 1500кВ протяжністю 2400км.
Перед енергетикою в найближчому майбутньому варто завдання всебічного розвитку і використання поновлюваних джерел енергії: сонячної, геотермальної, вітрової, припливної і ін; розвитку комбінованого виробництва електроенергії та теплоти для централізованого теплопостачання промислових міст.
Електромеханічний цех (ЕМЦ) призначений для підготовки заготовок з металу для електричних машин з подальшою їх обробкою різними способами.
Він є одним з цехів металургійного заводу, виплавляється і обробного метал. ЕМЦ має верстатне відділення, в якому встановлено штатний обладнана: сліткообдірочние, токарні, фрезерні, стругальні, анодно-механічні верстати та ін
У цеху передбачені приміщення для цехової ТП, вентиляторної, інструментальної, для побутових потреб та ін ЕМЦ отримує ЕСН від підстанції глибокого вводу (ПГВ). Відстань від ПГВ до цехової ТП - 0,5 км, а від Енс до ПГВ - 10 км. Напруга на ПГВ - 10 кВ.
Кількість робочих змін - 2. Споживачі ЕЕ цеху мають 2 і 3 категорію надійності ЕСН.
Грунт в районі ЕМЦ - пісок з температурою +20 ° С. Каркас будівлі цеху змонтований з блоків-секцій довжиною 8 і 9 м кожен.
Розміри цеху А * В * Н = 48 * 30 * 9м.
Допоміжні приміщення двоповерхові висотою 4 м.
Перелік обладнання ЕМЦ дано в таблиці 1.
Потужність електроспоживання (Р еп) вказана для одного електроприймача.
Розташування основного обладнання показано на плані (рис. 1 в Додатку).
Таблиця 1. Перелік ЕО електромеханічного цеху
· Недостатність освітленості;
· Надмірна освітленість;
· Неправильний напрям світла.
Недостатність освітлення приводить до напруги зору, ослабляє увагу, приводить до настання передчасної стомленості. Надмірно яскраве освітлення викликає засліплення, роздратування і різь в очах. Неправильний напрямок світла на робочому місці може створювати різкі тіні, відблиски, дезорієнтувати працюючого. Всі ці причини можуть призвести до нещасного випадку або профзахворювань, тому такий важливий правильний розрахунок освітленості.
Розрахунок освітленості робочого місця зводиться до вибору системи освітлення, визначенню необхідного числа світильників, їхнього типу і розміщення. Процес роботи в цеху відбувається в таких умовах, коли природне освітлення недостатньо або відсутній. Виходячи з цього, розрахуємо параметри штучного освітлення.
Метою розрахунку є вибір кількості світильників, визначення потужності джерел світла, розташування їх у приміщення цеху, а також розрахунок освітлювальної мережі.
Вихідними даними є: призначення цеху (електромеханічний цех) і його розміри:
А = 48 м - довжина;
В = 30 м - ширина;
Н = 9 м - висота.
h р - підлога
В якості джерел світла вибираємо дугове ртутну лампу високого тиску для загального освітлення типу ДРЛ, так як 1) висота приміщення перевищує 6м; 2) ДРЛ зручна в експлуатації: Розраховано на великі строки служби, мають великий світловий потік, високу світлову віддачу та незначні розміри, випускаються на великі потужності; 3) робота ДРЛ не залежить від температури навколишнього середовища.
Норма освітлення для даного виробничого приміщення: Е min = 200 Лк.
Для виробничого приміщення вибираємо робоче рівномірне загальне освітлення, а також аварійне освітлення.
Як світильника вибираємо світильник типу РСП 13 зі ступенем захисту 53, класом світлорозподілу - П, КСС в нижню півсферу глибокий Г1 (0,8-1,2).
Відстань від світильника до робочої поверхні, м:
Н р = Н - (h с - h р)
де Н = 9 м-висота приміщення;
h з = 0,7 м - висота звису;
h р = 0 м - висота робочої поверхні (підлога).
Н р = 9 - (0,7 + 0) = 8,3 м.
Відстань між світильниками для КСС Г1:
L = (0,8 - 1,2) ∙ Н р = 0,8 * 8,3 = 6,64 м.
Відстань від краю світильника до стін:
l = 0,5 ∙ L = 0,5 * 6,64 = 3,32 м.
Кількість світильників в ряду:
Кількість рядів:
n в =
Загальна кількість світильників:
n c = N в * n а = 7 * 4 = 32 шт.
Відстань між світильниками в одному ряді:
L А =
Відстань між рядами:
L В =
Визначаємо показник приміщення
i =
За довідником з урахуванням коефіцієнтів відбиття і показника приміщення знаходимо коефіцієнт використання світлового потоку:
r піт = 0,5; r ст = 0,3; r п = 0,1:
u = 73%
Розрахуємо світловий потік одою лампи в Лм, якщо коефіцієнт мінімальної освітленості z = Е СР / Е min = 1,2:
Ф л =
де K з = 2 - коефіцієнт запасу;
Е min - нормована освітленість, лк.
Ф Л.Р. =
По знайденому значенню Ф л підбираємо лампу, потік якої повинен відрізнятися не більше, ніж на (-10 - +20)%.
Приймаються лампу ДРЛ 700 (6) - 3 має такі технічні дані:
номінальна потужність лампи Р н = 700 Вт; світловий потік Ф л = 40,6 км.
Загальна потужність світловий установки:
Р вуст = Р л * n св = 700 * 32 = 22400 Вт
Складемо схему розташування світильників робочого освітлення в цеху (малюнок 2)
Рисунок 2 - План розташування світильників в цеху.
Для аварійного освітлення вибираємо лампи типу ЛН (лампи розжарювання).
Норма освітленості аварійного освітлення сос-складає не менше 5% від норми робочого освітлення, тобто:
Е = Е min * 0,05 = 200 * 0,05 = 10 лк
Вибираю світильник типу НСП 20, джерело світла якого повинен мати потужність 500 Вт, для створення кривої сили світла Д3, клас світлорозподілу светльніка - П, ступінь захисту IP52.
За заданої потужності лампи світильника НВВ 20, Р л = 500Вт, виберемо ЛН типу Г125-135-500 з номінальним світловим потоком, Ф л = 9200 лм.
Визначимо кількість ламп для аварійного освітлення перетворивши формулу (11.15):
n з =
Вибираємо світильники типу НСП.
Розрахуємо освітлювальну мережу робочого освітлення, схема якої наведена на рисунку 3 Лінії освітлення живлять світильники з лампами розжарювання, коефіцієнт потужності яких cosj = 1:
Рисунок 3 - Схема освітлювальної мережі аварійного освітлення.
Виберемо освітлювальні щити. При виборі освітлювального щитка необхідно щоб виконувалася умова:
I ном.щ ³ I
де I ном.щ - номінальний струм освітлювального щитка, А;
I-розрахунковий струм живильної лінії, А.
Для робочого освітлення виберемо щит серії ЯОУ -8503, так як виконується умова
I ном.щ = 63 А ³ 50 А = I 1-2
Для аварійного освітлення виберемо освітлювальний щиток серії ЯОУ - 8504, так як виконується умова
I ном.щ = 63 А ³ 28 А = I 1-2
Таблиця 2 - Технічні дані освітлювальних щитків серій ЯОУ - 8503 і ЯОУ - 8504 на напругу 380/220В.
Для забезпечення необхідної за санітарним нормам якості повітряного середовища необхідна постійна зміна повітря в приміщенні; замість видаляється вводиться свіжий, після відповідної обробки, повітря. У даному підрозділі буде зроблено розрахунок загальнообмінної вентиляції від надлишків тепла. Загальнообмінна вентиляція - система, в якій повітрообмін, знайдений з умов боротьби зі шкідливістю, здійснюється шляхом подання та витяжки повітря з усього приміщення.
Системи опалення і системи кондиціювання слід встановлювати так, щоб ні теплий, ні холодне повітря не спрямовувався на людей. На виробництві рекомендується створювати динамічний клімат з визначеними перепадами показників. Температура повітря в поверхні підлоги і на рівні голови не повинна відрізнятися більш, ніж на 5 градусів. У виробничих приміщеннях крім природної вентиляції передбачають приточно-витяжну вентиляцію. Основним параметром, що визначає характеристики вентиляційної системи, є кратність обміну, тобто скільки разів за годину зміниться повітря в цеху.
Кількість вентиляційного повітря визначається за формулою
V вент - об'єм повітря, необхідний для обміну;
V пом - об'єм робочого приміщення.
Для розрахунку приймемо такі розміри робочого приміщення:
довжина В = 30 м;
ширина А = 48 м;
висота М = 9 м.
Відповідно обсяг приміщення дорівнює:
V приміщ = А * В * H = 12960 м 3
Необхідний для обміну обсяг повітря V вент визначимо виходячи з рівняння теплового балансу:
V вент * С (t догляд - t парафія) * Y = 3600 * Q ізбиті
Q ізбиті - надлишкова теплота (Вт);
С = 1000 - питома теплопровідність повітря (Дж / КГК);
Y = 1.2 - щільність повітря (мг / см).
Температура минає повітря визначається за формулою:
t догляд = t р.м. + (Н - 2) t, де
t = 2 ° С - перевищення t на 1м висоти приміщення;
t р.м. = 22 ° С - температура на робочому місці;
Н = 9 м - висота приміщення;
t прихід = 18 градусів.
t догляд = 22 + (9 - 2) * 2 = 36
Q ізбиті = Q ізб.1 + Q ізб.2 + Q ізб.3, де
Q хат. - Надлишок тепла від електрообладнання та освітлення.
Q ізб.1 = Е * р, де
Е - коефіцієнт втрат електроенергії на тепловідвід (Е = 0.55 для освітлення);
р - потужність, р = 700 Вт * 32 = 22400 Вт
Q ізб.1 = 0.55 * 22 400 = 12 320 Вт
Q хат .2 - теплопоступленія від сонячної радіації,
Q хат .2 = m * S * k * Q c, де
m - число вікон, приймемо m = 20;
S - площа вікна, S = 1,8 * 2 = 3.6 м 2;
k - коефіцієнт, що враховує скління. Для подвійного скління
k = 0.6;
Q c = 127 Вт / м - теплопоступленія від вікон.
Q ізб.2 = 3.6 * 20 * 0.6 * 127 = 5486 Вт
Q ізб.3 - тепловиділення людей
Q ізб.3 = n * q , Де
q = 15 Вт / чол. , N - число людей у зміні, наприклад, n = 40
Q ізб.3 = 40 * 80 = 3200 Вт
Q ізбиті = 12320 + 5486 + 3200 = 21006 Вт
З рівняння теплового балансу слід: Томський Політехнічний Технікум
Електропостачання та електрообладнання
електромеханічного цеху металургійного заводу.
Пояснювальна записка
КП.1806.00.00.ПЗ
Студент групи 42
_________
«___» ________ 2006
Керівник КП
_______ Г. А. Іванова
«___» ________ 2006
Томськ 2006
Зміст:
Введення: 3
I. Загальна характеристика проектованого цеху. 5
II. Розрахунок електроосвітлення. 6
III. Розрахунок вентиляційної установки для цеху. 11
IV. Розрахунок вантажопідйомного механізму. 15
V. Розробка схеми управління мостового крана. 18
VI. Характеристика мостового крана. 21
VII. Розрахунок і вибір електродвигуна. 22
VIII. Розрахунок і побудова природної механічної характеристики. 29
IX Розрахунок і побудова графіків перехідного процесу при пуску електродвигуна 34
Х Розробка електричної принципової схеми управління і вибір апаратури управління, захисту електроприводу механізму підйому мостового крану. 38
ХI. Охорона праці та захист навколишнього середовища .. 43
Література: 45
Введення:
Перше місце за кількістю споживаної електроенергії належить промисловості, на частку якого припадає понад 60% вироблюваної в країні енергії. З допомогою електричної енергії наводяться в рух мільйони верстатів і механізмів, освітлення приміщень, здійснюється автоматичне керування технологічними процесами та ін Існують технології, де електроенергія є єдиним енергоносієм.У зв'язку з прискоренням науково-технологічного прогресу споживання електроенергії в промисловості значно збільшилася завдяки створенню гнучких автоматизованих виробництв.
Енергетичної програмою передбачено створення потужних територіально-виробничих комплексів (ТВК) у тих регіонах, де зосереджені великі запаси мінеральних і водних ресурсів. Такі комплекс добувають, переробляють, транспортують енергоресурси, використовуючи у своїй діяльності різні електроустановки з виробництва, передачі і розподілу електричної і теплової енергії.
Енергетичної програмою Росії передбачається подальший розвиток енергозберігаючої політики. Економія енергетичних ресурсів повинна здійснюватися шляхом переходу на енергозберігаючі технології виробництва; вдосконалення енергетичного обладнання; реконструкції застарілого обладнання; скорочення всіх видів енергетичних втрат і підвищення рівня використання вторинних ресурсів; поліпшення структури виробництва, перетворення і використання енергетичних ресурсів.
Сучасна енергетика характеризується наростаючою централізацією виробництва та розподілу електроенергії. Енергетичні системи утворюють кілька великих енергооб'єднань.
Об'єднання регіональних ОЕС в більш потужну систему утворило Єдину енергетичну систему (ЄЕС) Російської Федерації. ЄЕС дозволило знизити необхідну генераторну потужність в порівнянні з ізольовано працюють електростанціями і вживати більш оперативне управління перетіканнями енергетичних потужностей зі Сходу, де знаходитися близько 80% паливних і гідроресурсів, на Захід країни, так як в європейській частині країни розміщується 80% всіх споживачів енергії. Для електричного зв'язку між ОЕС служать наддалекі лінії електропередач напругою 330, 500; 750 і 1150 кВ і вище.
Енергетична політика РФ передбачає подальший розвиток енергозберігаючої програми. Економія енергетичних ресурсів повинна здійснюватися шляхом: переходу на енергозберігаючі технології виробництва; вдосконалення енергетичного обладнання, реконструкція застарілого обладнання; скорочення всіх видів енергетичних втрат і підвищення рівня використання вторинних енергетичних ресурсів. Передбачається також заміщення органічного палива іншими енергоносіями, в першу чергу ядерної та гідравлічної енергією.
В даний час основою міжсистемних енергетичних зв'язків Росії є лінії напругою 500кВ. Введено в експлуатацію лінії напругою 750кВ, побудована лінія змінного струму Ітатіая - Кузбас, напругою 1150кВ, яка прокладена до Уралу. Розпочато будівництво лінії постійного струму Екібастуз - Центр напругою 1500кВ протяжністю 2400км.
Перед енергетикою в найближчому майбутньому варто завдання всебічного розвитку і використання поновлюваних джерел енергії: сонячної, геотермальної, вітрової, припливної і ін; розвитку комбінованого виробництва електроенергії та теплоти для централізованого теплопостачання промислових міст.
I. Загальна характеристика проектованого цеху.
Цехові мережі промислових підприємств виконують на напругу до 1 кВ (найбільш поширеним є напруга 380 В). На вибір схеми та конструктивне виконання цехів мереж впливають такі фактори, як ступінь відповідальності приймачів електроенергії, режими їх роботи і розміщенні по території цеху, номінальні струми і напруги.Електромеханічний цех (ЕМЦ) призначений для підготовки заготовок з металу для електричних машин з подальшою їх обробкою різними способами.
Він є одним з цехів металургійного заводу, виплавляється і обробного метал. ЕМЦ має верстатне відділення, в якому встановлено штатний обладнана: сліткообдірочние, токарні, фрезерні, стругальні, анодно-механічні верстати та ін
У цеху передбачені приміщення для цехової ТП, вентиляторної, інструментальної, для побутових потреб та ін ЕМЦ отримує ЕСН від підстанції глибокого вводу (ПГВ). Відстань від ПГВ до цехової ТП - 0,5 км, а від Енс до ПГВ - 10 км. Напруга на ПГВ - 10 кВ.
Кількість робочих змін - 2. Споживачі ЕЕ цеху мають 2 і 3 категорію надійності ЕСН.
Грунт в районі ЕМЦ - пісок з температурою +20 ° С. Каркас будівлі цеху змонтований з блоків-секцій довжиною 8 і 9 м кожен.
Розміри цеху А * В * Н = 48 * 30 * 9м.
Допоміжні приміщення двоповерхові висотою 4 м.
Перелік обладнання ЕМЦ дано в таблиці 1.
Потужність електроспоживання (Р еп) вказана для одного електроприймача.
Розташування основного обладнання показано на плані (рис. 1 в Додатку).
Таблиця 1. Перелік ЕО електромеханічного цеху
| № на плані | Найменування ЕО | Р еп, кВт | Примітка |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1, 21 | Крани мостові | 30 кВ * А | ПВ = 25% |
| 2, 3, 22, 23 | Маніпулятори електричні | 2,8 | |
| 6, 28 | Точильно-шліфувальні верстати | 2,2 | |
| 7, 8, 26, 27 | Настільно-свердлильні верстати | 1,5 | |
| 9, 10, 29, 30 | Токарні напівавтомати | 9,2 | |
| 11 ... 14 | Токарні верстати | 11 | |
| 15 ... 20, 33 ... 37 | Сліткообдірочние верстати | 2 | |
| 24, 25 | Горизонтально-фрезерні верстати | 5,5 | |
| 31, 32 | Повздошно-стругальні верстати | 7,8 | |
| 38 ... 40 | Анодно-механічні верстати | 60 | |
| 41 | Тельфер | 5 | |
| 42, 43 | Вентилятори | 6 |
II. Розрахунок електроосвітлення.
Раціональне освітлення робочого місця є одним з найважливіших факторів, що впливають на ефективність трудової діяльності людини, що попереджають травматизм і професійні захворювання. Правильно організоване освітлення створює сприятливі умови праці, підвищує працездатність і продуктивність праці. Освітлення на робочому місці має бути таким, щоб працівник міг без напруги зору виконувати свою роботу. Стомлюваність органів зору залежить від ряду причин:· Недостатність освітленості;
· Надмірна освітленість;
· Неправильний напрям світла.
Недостатність освітлення приводить до напруги зору, ослабляє увагу, приводить до настання передчасної стомленості. Надмірно яскраве освітлення викликає засліплення, роздратування і різь в очах. Неправильний напрямок світла на робочому місці може створювати різкі тіні, відблиски, дезорієнтувати працюючого. Всі ці причини можуть призвести до нещасного випадку або профзахворювань, тому такий важливий правильний розрахунок освітленості.
Розрахунок освітленості робочого місця зводиться до вибору системи освітлення, визначенню необхідного числа світильників, їхнього типу і розміщення. Процес роботи в цеху відбувається в таких умовах, коли природне освітлення недостатньо або відсутній. Виходячи з цього, розрахуємо параметри штучного освітлення.
Метою розрахунку є вибір кількості світильників, визначення потужності джерел світла, розташування їх у приміщення цеху, а також розрахунок освітлювальної мережі.
Вихідними даними є: призначення цеху (електромеханічний цех) і його розміри:
А = 48 м - довжина;
В = 30 м - ширина;
Н = 9 м - висота.
h р - підлога
В якості джерел світла вибираємо дугове ртутну лампу високого тиску для загального освітлення типу ДРЛ, так як 1) висота приміщення перевищує 6м; 2) ДРЛ зручна в експлуатації: Розраховано на великі строки служби, мають великий світловий потік, високу світлову віддачу та незначні розміри, випускаються на великі потужності; 3) робота ДРЛ не залежить від температури навколишнього середовища.
Норма освітлення для даного виробничого приміщення: Е min = 200 Лк.
Для виробничого приміщення вибираємо робоче рівномірне загальне освітлення, а також аварійне освітлення.
Як світильника вибираємо світильник типу РСП 13 зі ступенем захисту 53, класом світлорозподілу - П, КСС в нижню півсферу глибокий Г1 (0,8-1,2).
Відстань від світильника до робочої поверхні, м:
Н р = Н - (h с - h р)
де Н = 9 м-висота приміщення;
h з = 0,7 м - висота звису;
h р = 0 м - висота робочої поверхні (підлога).
Н р = 9 - (0,7 + 0) = 8,3 м.
Відстань між світильниками для КСС Г1:
L = (0,8 - 1,2) ∙ Н р = 0,8 * 8,3 = 6,64 м.
Відстань від краю світильника до стін:
l = 0,5 ∙ L = 0,5 * 6,64 = 3,32 м.
Кількість світильників в ряду:
Кількість рядів:
n в =
Загальна кількість світильників:
n c = N в * n а = 7 * 4 = 32 шт.
Відстань між світильниками в одному ряді:
L А =
Відстань між рядами:
L В =
Визначаємо показник приміщення
i =
За довідником з урахуванням коефіцієнтів відбиття і показника приміщення знаходимо коефіцієнт використання світлового потоку:
r піт = 0,5; r ст = 0,3; r п = 0,1:
u = 73%
Розрахуємо світловий потік одою лампи в Лм, якщо коефіцієнт мінімальної освітленості z = Е СР / Е min = 1,2:
Ф л =
де K з = 2 - коефіцієнт запасу;
Е min - нормована освітленість, лк.
Ф Л.Р. =
По знайденому значенню Ф л підбираємо лампу, потік якої повинен відрізнятися не більше, ніж на (-10 - +20)%.
Приймаються лампу ДРЛ 700 (6) - 3 має такі технічні дані:
номінальна потужність лампи Р н = 700 Вт; світловий потік Ф л = 40,6 км.
Загальна потужність світловий установки:
Р вуст = Р л * n св = 700 * 32 = 22400 Вт
Складемо схему розташування світильників робочого освітлення в цеху (малюнок 2)
Рисунок 2 - План розташування світильників в цеху.
Для аварійного освітлення вибираємо лампи типу ЛН (лампи розжарювання).
Норма освітленості аварійного освітлення сос-складає не менше 5% від норми робочого освітлення, тобто:
Е = Е min * 0,05 = 200 * 0,05 = 10 лк
Вибираю світильник типу НСП 20, джерело світла якого повинен мати потужність 500 Вт, для створення кривої сили світла Д3, клас світлорозподілу светльніка - П, ступінь захисту IP52.
За заданої потужності лампи світильника НВВ 20, Р л = 500Вт, виберемо ЛН типу Г125-135-500 з номінальним світловим потоком, Ф л = 9200 лм.
Визначимо кількість ламп для аварійного освітлення перетворивши формулу (11.15):
n з =
Вибираємо світильники типу НСП.
Розрахуємо освітлювальну мережу робочого освітлення, схема якої наведена на рисунку 3 Лінії освітлення живлять світильники з лампами розжарювання, коефіцієнт потужності яких cosj = 1:
Рисунок 3 - Схема освітлювальної мережі аварійного освітлення.
Виберемо освітлювальні щити. При виборі освітлювального щитка необхідно щоб виконувалася умова:
I ном.щ ³ I
де I ном.щ - номінальний струм освітлювального щитка, А;
I-розрахунковий струм живильної лінії, А.
Для робочого освітлення виберемо щит серії ЯОУ -8503, так як виконується умова
I ном.щ = 63 А ³ 50 А = I 1-2
Для аварійного освітлення виберемо освітлювальний щиток серії ЯОУ - 8504, так як виконується умова
I ном.щ = 63 А ³ 28 А = I 1-2
Таблиця 2 - Технічні дані освітлювальних щитків серій ЯОУ - 8503 і ЯОУ - 8504 на напругу 380/220В.
| Тип | Автоматичний вимикач | ||
| Тип | Номінальний струм, А | Кількість | |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| ЯОУ - 8503 | АЕ - 2044 - 10 | 63 | 6 |
| ЯОУ - 8504 | АЕ - 2046 - 10 | 63 | 2 |
III. Розрахунок вентиляційної установки для цеху.
Вентиляційні установки - пристрої, що забезпечують в приміщенні такий стан повітряного середовища, при якому людина відчуває себе нормально і мікроклімат приміщень не виявляє несприятливої дії на його здоров'ї.Для забезпечення необхідної за санітарним нормам якості повітряного середовища необхідна постійна зміна повітря в приміщенні; замість видаляється вводиться свіжий, після відповідної обробки, повітря. У даному підрозділі буде зроблено розрахунок загальнообмінної вентиляції від надлишків тепла. Загальнообмінна вентиляція - система, в якій повітрообмін, знайдений з умов боротьби зі шкідливістю, здійснюється шляхом подання та витяжки повітря з усього приміщення.
Системи опалення і системи кондиціювання слід встановлювати так, щоб ні теплий, ні холодне повітря не спрямовувався на людей. На виробництві рекомендується створювати динамічний клімат з визначеними перепадами показників. Температура повітря в поверхні підлоги і на рівні голови не повинна відрізнятися більш, ніж на 5 градусів. У виробничих приміщеннях крім природної вентиляції передбачають приточно-витяжну вентиляцію. Основним параметром, що визначає характеристики вентиляційної системи, є кратність обміну, тобто скільки разів за годину зміниться повітря в цеху.
Кількість вентиляційного повітря визначається за формулою
V вент - об'єм повітря, необхідний для обміну;
V пом - об'єм робочого приміщення.
Для розрахунку приймемо такі розміри робочого приміщення:
довжина В = 30 м;
ширина А = 48 м;
висота М = 9 м.
Відповідно обсяг приміщення дорівнює:
V приміщ = А * В * H = 12960 м 3
Необхідний для обміну обсяг повітря V вент визначимо виходячи з рівняння теплового балансу:
V вент * С (t догляд - t парафія) * Y = 3600 * Q ізбиті
Q ізбиті - надлишкова теплота (Вт);
С = 1000 - питома теплопровідність повітря (Дж / КГК);
Y = 1.2 - щільність повітря (мг / см).
Температура минає повітря визначається за формулою:
t догляд = t р.м. + (Н - 2) t, де
t = 2 ° С - перевищення t на 1м висоти приміщення;
t р.м. = 22 ° С - температура на робочому місці;
Н = 9 м - висота приміщення;
t прихід = 18 градусів.
t догляд = 22 + (9 - 2) * 2 = 36
Q ізбиті = Q ізб.1 + Q ізб.2 + Q ізб.3, де
Q хат. - Надлишок тепла від електрообладнання та освітлення.
Q ізб.1 = Е * р, де
Е - коефіцієнт втрат електроенергії на тепловідвід (Е = 0.55 для освітлення);
р - потужність, р = 700 Вт * 32 = 22400 Вт
Q ізб.1 = 0.55 * 22 400 = 12 320 Вт
Q хат .2 - теплопоступленія від сонячної радіації,
Q хат .2 = m * S * k * Q c, де
m - число вікон, приймемо m = 20;
S - площа вікна, S = 1,8 * 2 = 3.6 м 2;
k - коефіцієнт, що враховує скління. Для подвійного скління
k = 0.6;
Q c = 127 Вт / м - теплопоступленія від вікон.
Q ізб.2 = 3.6 * 20 * 0.6 * 127 = 5486 Вт
Q ізб.3 - тепловиділення людей
Q ізб.3 = n * q , Де
q = 15 Вт / чол. , N - число людей у зміні, наприклад, n = 40
Q ізб.3 = 40 * 80 = 3200 Вт
Q ізбиті = 12320 + 5486 + 3200 = 21006 Вт
V вент
Оптимальним варіантом є кондиціювання повітря, тобто автоматична підтримка його стану в приміщенні відповідно до певних вимог (задана температура, вологість, рухливість повітря) незалежно від зміни стану зовнішнього повітря і умов в самому приміщенні.
Визначаємо необхідну кратність повітрообміну:
де V пом = n * S чол * Н, (11.15)
n = 40 - число людей у приміщенні;
S чол - площа виробничого приміщення, що припадає на 1 людину (за нормами для роботи в цеху S чол = 6 м);
Н = 4 м - висота приміщення.
Кратність повітрообміну:
Зробимо підбір вентилятора за аеродинамічними характеристиками і спеціальним номограммам
Вихідними даними для вибору вентилятора є:
- Розрахункова продуктивність вентилятора:
V розр = 1.1 * V вент = 1.1 * 3858 = 4244 м / ч, (11.16)
де 1.1 - коефіцієнт, що враховує витоку і підсмоктування повітря.
- Напір (повний тиск), що забезпечується вентилятором:
H в = 10 * v / 2 * Y, (11.17)
де Y = 1.3 кг / м - щільність повітря,
v - окружна швидкість вентилятора; обмежується гранично допустимим рівнем шуму в приміщенні.
Для відцентрових вентиляторів низького для цехових приміщень v повинна бути не менше 35 м / с. Для розрахунку
приймемо v = 40 м / с.
Тоді H в = 10 * 40 / 2 * 1,3 = 26 Па.
За вихідними даними вибираємо відцентровий вентилятор низького тиску Ц4-70N5. За номограммам визначаємо його характеристики:
- Число обертів - 1000 об / хв;
- ККД вентилятора - 0.8.
Необхідна настановна потужність електродвигуна:
де η - ККД вентилятора.
IV. Розрахунок вантажопідйомного механізму.
Електричні підйомні крани - це пристрої служать для вертикального і горизонтального переміщення вантажів. Рухома металева конструкція з розташованою на ній підйомної лебідкою є основними елементами підйомного крана. Механізм підйомної лебідки приводиться в дію електричним двигуном.Підйомний кран являє собою вантажопідйомну машину циклічної дії, призначену для підйому і переміщення вантажу, утримуваного вантажозахватних пристроєм (гак, грейфер). Він є найбільш поширеною вантажопідйомної машиною, що має вельми різноманітне конструктивне виконання і призначення.
Мостовий кран (рис. 4.1) являє собою міст, що переміщається по кранових колій на ходових колесах, які встановлені на кінцевих балках. Шляхи укладаються на підкранові балки, які спираються на виступи верхньої частини колони цеху. Механізм пересування крана встановлений на мосту крана. Управління всіма механізмами відбувається з кабіни прикріпленою до мосту крана. Живлення електродвигунів здійснюється за цеховим тролеїв. Для підведення електроенергії застосовують струмозніманні ковзного типу, прикріплені до металоконструкції крана. У сучасних конструкціях мостових кранів струмопровід здійснюється за допомогою гнучкого кабелю. Привід ходових коліс здійснюється від електродвигуна через редуктор і трансмісійний вал.
Малюнок 4.1 - Загальний вигляд мостового крана.
Будь-який сучасний вантажопідйомний кран відповідно до вимог безпеки, може мати для кожного робочого руху в трьох площинах, такі самостійні механізми: механізм підйому - опускання вантажу, механізм пересування крана в горизонтальній площині і механізми обслуговування зони роботи крана (пересування візка).
Типова кінематична схема механізму підйому крана наведена на малюнку 4.2
Малюнок 4.2 - Кінематична схема механізму підйому головного гака: 1 - двигун; 2 - муфта, 3 - гальмо; 4 - редук-тор, 5 - барабан; 6 - поліспаст; 7 - нерухомий блок поліс - пасти.
До основних параметрів механізму підйому відносяться: вантажопідйомність, швидкість підйому гака, режим роботи, висота підйому вантажозахоплювального пристрою.
Номінальна вантажопідйомність - маса номінального вантажу на гаку або захопно пристрої, що піднімається вантажопідйомної машиною.
Швидкість підйому гака вибирають в залежності від вимог технологічного процесу, в якому бере участь дана вантажопідйомна машина, характеру роботи, типу машини і її продуктивності.
Режим роботи вантажопідіймальних машин ціклічен. Цикл складається з переміщення вантажу по заданій траєкторії і повернення у вихідне положення для нового циклу.
Для даного мостового крана рекомендовані режимні групи:
5К - група режиму роботи крана;
4М - група режиму роботи механізму підйому.
На кранових установках допускається застосовувати робочу напругу до 500 В, тому кранові механізми постачають електроустаткуванням на напруги 220, 380, 500 В змінного струму і 220, 440 В постійного струму. У схемі управління передбачають максимальний захист, що відключає двигун при перевантаженні і короткому замиканні. Нульова захист виключає самозапуск двигунів при подачі напруги після перерви в електропостачанні. Для безпечного обслуговування електрообладнання, що знаходиться на фермі мосту, встановлюють, блокувальні контакти на люку і двері кабіни. При відкриванні люка або дверей напругу з електрообладнання знімається.
Правилами Держгіртехнагляду передбачається чотири режими роботи механізмів: легкий - Л, середній - С, важкий - Т, дуже важкий - Вт
Визначаємо режим роботи крана: Проектований мостовий кран працює в середньому режимі з ПВ40.
Вихідними даними проектування є фізичні та геометричні параметри механізму підйому мостового крану, а також розміри приміщення цеху, в якому розташований кран. Вихідні дані представлені в таблиці 6 в п.6.
V. Розробка схеми управління мостового крана.
Метою даного розрахунку є вибір магнітного контролера змінного струму, відповідно до його вибором визначаються опору і струми ступенів для електроприводу механізму пересування візка мостового крана.Вихідними даними є технічні характеристики вибраного електродвигуна в пункті 5.
Базисний момент, Нм:
М 100% = 9550 ∙
М 100% = 9550 ∙
Визначаємо розрахунковий струм резистора, А:
I 100% =
де I н - номінальний струм ротора, А;
Р н - номінальна потужність електродвигуна, кВт;
n н - номінальна частота обертання, об / хв.
I 100% =
6.3 Визначаємо номінальний опір резистора, в Ом:
R н =
де Е рн - напруга між кільцями ротора, В.
R н =
Згідно Ю.В. Алексєєву і А.П. Богословському для магнітного контролера ТСАЗ160 із захистом на змінному струмі знаходимо розбивку ступенів опорів і визначаємо опір кожного резистора (в одній фазі):
R = R ном. ∙
Позначення щаблі R ступ,% R, Ом
Р1 - Р4 5 0,095
Р4 - Р7 10 0,19
Р71 - Р10 20 0,38
Р10 - Р13 27 0,513
Р13 - Р16 76 1,444
Р16 - Р19 72 1,368
Загальна 210 3,99
Знаходимо розрахункову потужність резистора (у трьох фа-зах), кВт:
Р р =
Визначаємо параметри для умов режиму С:
Частота включень фактична 120 в годину, наведена
z = 120 ∙
k = 1,25 - коефіцієнт навантаження;
а = 1,2 - коефіцієнт використання;
h екв.б = 0,76 - базисний ККД електропривода;
h екв = 0,73 - ККД електропривода для z = 136,2, згідно
h дв = 0,85 - ККД електродвигуна;
e 0 = 0,4 - відносна тривалість включення.
Р р =
На одну фазу доводиться:
Визначаємо розрахунковий струм резистора, А. Струмові навантаження I 100% по щаблях беремо з
I р =
Значення розрахункових струмів за ступенями:
I = I р ∙
Позначення щаблі I ступ,% I, А
Р1 - Р4 1983 50,3
Р4 - Р7 1959 35,75
Р71 - Р10 59 35,75
Р10 - Р13 1950 30,3
Р13 - Р16 42 25,45
Р16 - Р19 30 18,18
Відповідно до таблиці нормалізованих ящиків резисторів НФ 1А вибираємо для ступенів Р1 - Р4, Р4 - Р7, Р7 - Р10 ящик 2ТД.754.054-06, що має тривалий струм 102 А і опір 0,48 Ом. Для ступенів Р10 - Р13, Р13 - Р16 вибираємо ящик 2ТД.754.054-08, що має тривалий струм 64 А та опір 1,28 Ом. Для ступенів Р16 - Р19, вибираємо ящик 2ТД.754.054-11, що має тривалий струм 41 А та опір 3,1 Ом. Розрахуємо відхилення опорів від розрахунку і дані занесемо в таблицю
R% =
Таблиця Відхилення опорів від розрахунку.
| Сходинки | R розр, Ом | R факт, Ом | R%,.% |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Р1-Р4 | 0,095 | 0,096 | -1 |
| Р4-Р10 | 0,19 | 0,196 | -3,157 |
| Р71-Р10 | 0,38 | 0,352 | 7,3 |
| Р10-Р13 | 0,513 | 0,512 | 0,2 |
| Р13-Р16 | 1,444 | 1,444 | 0 |
| Р16-Р19 | 1,368 | 1,387 | -1,38 |
| Разом | 4,3 | ||
Перевірки з короткочасного режиму не виробляємо, так як розрахунковий струм I р = 60,61 А близький до тривалого струму пускових ступенів.
VI. Характеристика мостового крана.
Таблиця 6 - Вихідні дані крана.| Найменування параметра | Значення параметра |
| 1 | 2 |
| Вантажопідйомність головного гака | 80 т |
| Швидкість підйому головного гака | 4,6 м / хв |
| Швидкість пересування крана | 75 м / хв |
| Швидкість пересування візка | 30 м / хв |
| Висота підйому головного гака | 6 м |
| Вага головного гака | 0,8 т |
| Діаметр барабана лебідки головного гака | 700 мм |
| Вага візка | 33 т |
| Довжина переміщення мосту | 60 м |
| Довжина переміщення візка | 22 м |
| ККД головного підйому під навантаженням | 0,84 |
| ККД головного підйому при холостому ході | 0,42 |
| ККД мосту | 0,82 |
| ККД візки | 0,79 |
| Довжина приміщення цеху | 62 м |
| Ширина приміщення цеху | 15,5 м |
| Висота приміщення цеху | 10 м |
| Режим роботи крана середній | З |
| Тривалість включення крана% | 40% |
VII. Розрахунок і вибір електродвигуна.
Метою розрахунку є визначення статичних навантажень, наведених до валу електродвигуна, для вибору потужності електродвигуна механізму підйому мостового крану.Статична потужність на валу електродвигуна підйомної лебідки при підйомі вантажу, в кВт визначається наступним чином:
Р ст.гр.под =
де G = m ∙ g = 80 ∙ 10 3 ∙ 9,8 = 784000H-вага вантажу, що піднімається;
m-номінальна вантажопідйомність, кг;
g-прискорення вільного падіння, м / с 2;
G 0 = m 0 ∙ g = 0,8 ∙ 10 3 ∙ 9,8 = 7840Н-веспустого захоплюючого пристосування;
m 0 - маса порожнього захоплюючого пристосування, кг;
v н = 4,6 м / хв = 0,07 м / с - швидкість підйому вантажу;
h нагр = 0,84 - ККД під навантаженням.
Р ст.гр.под. =
Потужність на валу електродвигуна при підйомі порожнього захоплюючого пристосування, кВт:
Р ст.п.гр .=
де h хх = 0,42 - ККД механізму при холостому ході.
Р ст.п.гр. =
Потужність на валу електродвигуна обумовлена вагою вантажу, кВт:
Р гр. = (G + G 0) * v с * 10 -3
де v з = v н = 0,07 м / с - швидкість спуску.
Р гр = (784000 +7840) * 0,07 * 10 -3 = 55,42 кВт.
Потужність на валу електродвигуна, обумовлена силою тертя, кВт:
Р тр. = (
Р тр. = (
Так як виконується умова Р гр> Р тр, отже, електродвигун працює в режимі гальмівного спуску.
Потужність на валу електродвигуна при гальмівному спуску, визначається таким способом, кВт:
Р т.сп. = (G + G 0) * V с * (2 -
Р ст.сп. = (784000 +7840) * 0,07 * (2 -
Потужність на валу електродвигуна під час спуску порожнього захоплюючого пристосування, кВт:
Р с.ст.о. = G 0 ∙ V з ∙ (
Р с.ст.о. = 7840 ∙ 0,07 (
Розрахуємо навантажувальний графік механізму підйому мостового крану для найбільш характерного циклу роботи
Час підйому вантажу на висоту Н:
t р1 =
де Н-висота підйому вантажу, м.
Час переміщення вантажу на відстань L:
t 01 =
Час для спуску вантажу:
t р2 =
Час на зачеплення вантажу і його відчеплення:
t 02 = t 04 = 200 сек.
Час підйому порожнього гака:
t р3 =
Час необхідний для повернення крана до місця підйому нового вантажу:
t 03 =
Час спуску порожнього гака:
t р4 =
Викреслити навантажувальний графік механізму підйому для робочого циклу:
Малюнок 4.1-Навантажувальний графік механізму підйому для робочого циклу.
Таблиця 4.1-Робочий цикл механізму підйому.
| Ділянки | Підйом вантажу | Па - УЗА | Спуск вантажу | Па - УЗА | Підйом гака | Па - УЗА | Спуск гака | Па - УЗА |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Р с, (кВт) | 65,98 | 0 | 44,8 | 0 | 1,3 | 0 | 0,2 | 0 |
| t, (cек) | 85,7 | 48 | 85,7 | 200 | 85,7 | 48 | 85,7 | 200 |
S t р = t р1 + t р2 + t р3 + t р4 = 4 * 85,7 = 342,8 сек.
Сумарний час пауз:
S t 0 = t 01 + t 02 + t 03 + t 04 = 48 +48 +200 +200 = 496 сек.
Еквівалентна потужність за сумарний час роботи електродвигуна, кВт:
Р екв =
Р екв =
Еквівалентну потужність перераховуємо на стан-дартної тривалість включення відповідного режиму роботи механізму крана, кВт:
Р Ен = Р екв ∙
Р Ен = 39,8 ∙
Визначаємо розрахункову потужність електродвигуна з урахуванням коефіцієнта запасу, кВт:
Р дв =
де К з = 1,2 - коефіцієнт запасу;
h ред = 0,9 - ККД редуктора.
Р дв =
Кутова швидкість лебідки в рад / с і частота обертання лебідки в об / хв, визначається так:
w л =
де D - діаметр барабана лебідки, м.
w л =
n л =
n л =
Отримані значення потужності електродвигуна в пункті (4.11) і значення стандартної тривалості включення ПВ ст = 20%, будуть основними критеріями для вибору електродвигуна.
Виберемо електродвигун з таких умов:
Р ном ³ Р дв
Р ном ³ 50,7 кВт
Таблиця 4.2 - Технічні дані асинхронного електро - двигуна з фазним ротором типу МТН512-6
Вихідними даними є технічні дані вибраного електродвигуна МТН 512-6, та механізму підйому, а також дані обмоток ротора і статора:
r 1 = 0,065 Ом - активний опір обмотки статора;
х 1 = 0,161 Ом - реактивний опір обмотки ста-тора;
r 2 = 0,05 Ом - активний опір обмотки ротора;
х 2 = 0,197 Ом - реактивний опір обмотки рото-ра;
до = 1,21 - коефіцієнт приведення опору.
Визначимо номінальне ковзання:
S н =
де w 0 =
w н =
s н =
Номінальний момент:
М н =
Визначимо коефіцієнт перевантажувальної здібності:
λ =
Визначимо критичне ковзання:
s кр = s н (λ + √ (λ 2 -1))
s кр = 0,03 (3 + √ (3 2 -1)) = 0,17
Визначимо номінальне активний опір ротора:
r 2н =
де U 2 - напруга ротора, В;
I 2 - струм ротора, А.
Активний опір обмотки ротора:
R 2Вт = R 2н ∙ S н = 2,28 ∙ 0,03 = 0,068 Ом
Знайдемо сумарний активний опір роторної ланцюга для кожного ступеня:
R 2 = R 2Вт + R 2ВШ
де R 2вш - опір реостата в ланцюзі ротора = 3,9 R 2 = 3,968
Для побудови механічних характеристик задамося значеннями ковзання від 0 до 1 і підставимо у вираз:
М = 2 ∙ М мах. ∙ 
де а =
Розрахуємо механічну характеристику механізму підйому мостового крану.
Механічні характеристики виробничих механізмів розраховуються за формулою Бланка, Нм:
М ст. = М 0 + (М ст.н - М 0) ∙
де М Ст0 - момент опору тертя в рухомих частинах, Нм;
М ст.н - момент опору при номінальній швидкості, Нм;
х - показник ступеня, який характеризує статичний момент при зміні швидкості обертання. Для механізмів переміщення і підйому кранів х = 0. Отже:
М ст. = М ст.н. =
де Р ст = 65,98 кВт - статична еквівалентна потужність, перерахована на стандартну тривалість включення, кВт;
М ст. = М ст.н. =
Побудова графіка механічної характеристики механізму підйому мостового крану виробляємо на тому ж графіку, де і механічна характеристика вибраного електродвигуна (Малюнок 7.1).
По графіку видно, що механічна характеристика механізму підйому має форму прямої лінії, з цього випливає, що статичний момент М ст не залежить від швидкості обертання.
Таблиця 8.
Р ном ³ 50,7 кВт
Таблиця 4.2 - Технічні дані асинхронного електро - двигуна з фазним ротором типу МТН512-6
| Параметри двигуна | Значення параметра |
| 1 | 2 |
| Потужність, Р н | 55 кВт |
| Частота обертання, n н | 970 об / хв |
| Струм статора, I 1 | 99 А |
| Коефіцієнт потужності, соs j | 0,76 |
| ККД, h н | 89% |
| Струм ротора, I 2 | 86 А |
| Напруга ротора, U 2 | 340 У |
| Максимальний момент, М m | 1630 Нм |
| Махового моменту, GD 2 | 4,10 кг ∙ м 2 |
| Напруга, U | 380 В |
| Частота, f | 50 Гц |
| Тривалість включення, ПВ ст | 25% |
VIII. Розрахунок і побудова природної механічної характеристики.
Метою розрахунку є розрахунок і побудову природної механічної характеристик електродвигуна і механізму підйому мостового крану.Вихідними даними є технічні дані вибраного електродвигуна МТН 512-6, та механізму підйому, а також дані обмоток ротора і статора:
r 1 = 0,065 Ом - активний опір обмотки статора;
х 1 = 0,161 Ом - реактивний опір обмотки ста-тора;
r 2 = 0,05 Ом - активний опір обмотки ротора;
х 2 = 0,197 Ом - реактивний опір обмотки рото-ра;
до = 1,21 - коефіцієнт приведення опору.
Визначимо номінальне ковзання:
S н =
де w 0 =
w н =
s н =
Номінальний момент:
М н =
Визначимо коефіцієнт перевантажувальної здібності:
λ =
Визначимо критичне ковзання:
s кр = s н (λ + √ (λ 2 -1))
s кр = 0,03 (3 + √ (3 2 -1)) = 0,17
Визначимо номінальне активний опір ротора:
r 2н =
де U 2 - напруга ротора, В;
I 2 - струм ротора, А.
Активний опір обмотки ротора:
R 2Вт = R 2н ∙ S н = 2,28 ∙ 0,03 = 0,068 Ом
Знайдемо сумарний активний опір роторної ланцюга для кожного ступеня:
R 2 = R 2Вт + R 2ВШ
де R 2вш - опір реостата в ланцюзі ротора = 3,9 R 2 = 3,968
Для побудови механічних характеристик задамося значеннями ковзання від 0 до 1 і підставимо у вираз:
М = 2 ∙ М мах. ∙
де а =
Розрахуємо механічну характеристику механізму підйому мостового крану.
Механічні характеристики виробничих механізмів розраховуються за формулою Бланка, Нм:
М ст. = М 0 + (М ст.н - М 0) ∙
де М Ст0 - момент опору тертя в рухомих частинах, Нм;
М ст.н - момент опору при номінальній швидкості, Нм;
х - показник ступеня, який характеризує статичний момент при зміні швидкості обертання. Для механізмів переміщення і підйому кранів х = 0. Отже:
М ст. = М ст.н. =
де Р ст = 65,98 кВт - статична еквівалентна потужність, перерахована на стандартну тривалість включення, кВт;
М ст. = М ст.н. =
Побудова графіка механічної характеристики механізму підйому мостового крану виробляємо на тому ж графіку, де і механічна характеристика вибраного електродвигуна (Малюнок 7.1).
По графіку видно, що механічна характеристика механізму підйому має форму прямої лінії, з цього випливає, що статичний момент М ст не залежить від швидкості обертання.
Таблиця 8.
| S e | W e | М дв |
| 0 | 104,6 | 0 |
| 0,01 | 103,5 | 215,9 |
| 0,02 | 102,5 | 420,3 |
| 0,03 | 101,4 | 610,14 |
| 0,1 | 94,14 | 1448,4 |
| 0,17 | 86,8 | 1630 |
| 0,2 | 83,68 | 1611,4 |
| 0,3 | 73,22 | 1424,6 |
| 0,4 | 62,76 | 1217,9 |
| 0,5 | 52,3 | 1046,7 |
| 0,6 | 41,84 | 911,41 |
| 0,7 | 31,38 | 804,27 |
| 0,8 | 20,92 | 718,28 |
| 0,9 | 10,46 | 648,14 |
| 1 | 0 | 590 |
Малюнок 8. Природні механічні характеристики електродвигуна і механізму підйому мостового крану.
IX Розрахунок і побудова графіків перехідного процесу при пуску електродвигуна
Метою розрахунку є побудова характеристик залежності моменту і кутової швидкості обертання електродвигуна від часу при пуску, а також визначення часу перехідного процесу.За реостатним характеристиками (рисунок 8), видно, що електродвигун можна запустити тільки за характеристиками 4, 5, 6, тому перехідний процес розрахуємо при введених в ланцюг ротора опорів r Д4, r Д5 і r Д6.
На рисунку 8 знаходимо сталі і початкові значення швидкостей на кожній пусковий характеристиці.
Таблиця 9.1
| Характеристика | Сталі швидкості рад / с | Початкові швидкості рад / с |
| 4 | ||
| 5 | ||
| 6 |
Т м = J прив ∙
де J прив = 1,37 кг / м 2 - момент інерції електроприводу;
w 0 = 104,6 рад / с - кутова швидкість ідеального холостого ходу;
w - початкова швидкість;
М 1 = 1385,5 Нм момент пуску.
Т м = J прив ∙
Т м = J прив ∙
Т м = J прив ∙
Для кожного інтервалу швидкості розрахуємо відповід - ний інтервал часу, сек.:
t = Т м ∙ ln ∙
де М 2 = 779,4 Н м - момент перемикання;
М ст = 649,5 Н м-момент статичного навантаження.
t 1 = 0,126 ∙ In ∙
t 2 = 0,061 ∙ In ∙
t 3 = 0,028 ∙ In ∙
Визначимо час перехідного процесу:
t = t 1 + t 2 + t 3 = 0,217 + 0,105 + 0,048 = 0,37 сек.
Залежність w = | (t) для кожного ступеня можна розрахувати за рівнянням зміни кутової швидкості у часі:
w = w вуст. ∙ (1 - е - t / T м) + w поч ∙ e - t / T м,
де w вуст. - усталена кутова швидкість, рад / с.
Залежність М = | (t) для кожного ступеня можна розрахувати за рівнянням зміни моменту у часі:
М = М вуст. ∙ (1 - е - t / T м) + М 1 ∙ е - t / T м
Результати розрахунку занесемо в таблицю 9.2 (для rд4), таблицю 9.3 (для rд5) і таблицю 9.4 (для rд6).
Таблиця 9.2 - Розрахункові дані необхідні для побудови графіків залежностей w = | (t) і М = | (t).
| Величини | Характеристики при введених додаткових опорах | ||||
| rд4 | |||||
| t, сек. | 0 | 0,07 | 0,14 | 0,217 | |
| w, рад / с | 0 | 29 | 45 | 56 | |
| М, Нм | 1385,5 | 1073 | 893 | 782 | |
| Величини | Характеристики при введених додаткових опорах | ||||
| rд5 | |||||
| t, сек. | 0 | 0,035 | 0,07 | 0,105 | |
| t поч, сек. | 0,217 | 0,252 | 0,287 | 0,322 | |
| w, рад / с | 55 | 69 | 77 | 82 | |
| М, Нм | 1385,5 | 1065 | 885 | 782 | |
| Величини | Характеристики при введених додаткових опорах | ||||
| rд6 | |||||
| t, сек. | 0 | 0,016 | 0,032 | 0,048 | |
| t поч, сек. | 0,322 | 0,338 | 0,354 | 0,37 | |
| w, рад / с | 82 | 88 | 92 | 94 | |
| М, Нм | 1385,5 | 1067 | 886 | 782 | |
t, сек
Рисунок 9 - Графік перехідного процесу
Х Розробка електричної принципової схеми управління і вибір апаратури управління, захисту електроприводу механізму підйому мостового крану
Метою розрахунку є вибір магнітного контролера, контакторів, магнітних пускачів, реле захисту від струмів перевантаження, кінцевих вимикачів електроприводу, і захисній панелі.Вихідними даними є технічні дані електродвигуна пункту 5, режим роботи крана.
Вибір магнітного контролера.
Магнітні контролери представляють собою складні комплектні комутаційні пристрої для управління крановими електроприводами. У магнітних контролерах комутація головних ланцюгів здійснюється за допомогою контакторів з електромагнітним приводом.
Вибір магнітних контролерів для кранових механізмів визначається режимом роботи механізму і залежить від параметрів зносостійкості контакторів. Магнітні контролери повинні бути розраховані на комутацію найбільших допустимих значень струму включення, а номінальний струм їх I н повинен бути рівний або більше розрахункового струму двигуна при заданих умовах експлуатації і заданих режимах роботи механізму:
I н ³ I р * до
де к = 0,8 - коефіцієнт, що враховує режим роботи механізму.
Виберемо магнітний контролер серії ТСАЗ160, так як він задовольняє умові вибору:
I н = 160 А> 68,8 А = 86 0,8 = I р до
Таблиця 10.1 - Технічні дані магнітного контролера ТСАЗ160.
| Тип контролера | Режим роботи механізму | Призначення | Номінальний струм, А | Найбільший допустимий струм включення, А | Кількість керованих двигунів |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| ТСАЗ160 | С для кранів металурги - тичного виробництва | Механізм підйому з вбудованим захистом | 160 | 700 | 1 |
Контактори використовуються в системах управління крановими електроприводами для здійснення комутації струму в головних колах при дистанційному управлінні.
Контактори серій КТ і КТП призначені для комутації головних ланцюгів електроприводів змінного струму з номінальною напругою 380 В.
Контактори серії КТП виконуються з втягуючим котушками постійного струму на номінальну напругу: 24, 48, 110 і 220 В. Серії контакторів КТП застосовувані в кранових ЕП, охоплюють чотири величини на номінальні струми: 100, 160, 250 і 400 А.
Вибір контактора зробимо по пусковому струму двигуна I п, який повинен бути менше або дорівнює номінальному струму включення обраного контактора I Н.В.
I п £ I Н.В
Виберемо контактор серії КТП6024, так як він задовольняє умові вибору:
I п = 86 А <120 А = I Н.В
Табліца10.2 - Технічні дані контактора серії КТП6014.
| Тип контактора | Номінальний струм, А | Число включень на годину | Зносостійкість, 10 6 циклів В-О | Число головних контактів | Потужність котушки, Вт | ||
| Механічна | Електрична | ||||||
| Для категорій ДС-3 | Для категорій ДС-4 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| КТП6024 | 120 | 600 | 5 | 0,5 | 0,03 | 4 | 50 |
Захисна панель крана є комплектним пристроєм, в якому розташований загальний рубильник живлення крана, лінійний контактор для забезпечення нульового захисту і розмикання ланцюга при спрацьовуванні нульового захисту, запобіжники ланцюга керування, комплект максимальних реле, а також кнопка і пакетний вимикач, який використовується в колах керування.
Основним призначенням захисної панелі є забезпечення максимальної і нульового захисту електроприводів керованих за допомогою кулачкових контролерів або магнітних контролерів.
Конструктивно захисна панель являє собою металеву шафу з установленими в ньому на задній стінці апаратами та існуючим монтажем. У захисній панелі встановлені тільки основні і допоміжні контакти максимальних реле з приводними скобами.
Укомплектуємо даний кран захисною панеллю типу ПЗКБ 160.
Таблиця 10.3 - Технічні дані захисній панелі типу ПЗКБ 160.
| Тип | Номер за каталогом | Напруга, В | Номінальний струм тривалого режиму, А | Сумарний номінальний струм двигунів, А | Число максимальних реле РЕО 401 | Призначення | Максимальний комутаційний струм, А |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| ПЗКБ 160 | 3ТД.660.046.3 | 380 | 160 | 260 | 8 | Магнітні та кулачкові контролери | 1600 |
Забезпечення максимальної і нульового захисту кранових електроприводів керованих за допомогою магнітних контролерів покладається на захисні панелі.
Для захисту ланцюгів кранового електроустаткування від перевантажень застосовується електромагнітне реле миттєвої дії типу РЕО401, які можуть використовуватися як в ланцюгах змінного струму, так і постійного струму. Ці реле входять у комплект захисних панелей. Щоб захистити двигун від перевантаження, достатньо мати електромагнітне реле РЕО401 в одній фазі кожного двигуна. В інші фази реле ставиться тільки для захисту проводів.
Реле для окремих електродвигунів вибирається згідно з їх потужності і напрузі, і настроюються на струм спрацьовування, рівний 2,5-кратному розрахунковому току номінального навантаження для ПВ = 40%:
2,5 * I 1 £ I реле (9.4)
Виберемо реле серії РЕО401, так як воно задовольняє умові вибору:
2,5 I 1 = 2,5 99 = 247,5 А <375 А = I реле
Таблиця 10.4 - Технічні дані реле РЕО 401.
| Номер за каталогом | Струм котушки, А | Межі регулювання, А | Висновки котушки | ||
| Реле РЕО 401 | Електромагніт РЕО 401 | При ПВ = 40% | При ПВ = 100% | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 2ТД.304.096-4 | 6ТД.237.004-2 | 375 | 250 | 325-1000 | М12 |
Захист від переходу механізмом граничних положень здійснюється кінцевими і шляховими вимикачами. Цей захист обов'язкова до застосування для всіх механізмів крана.
Контакти кінцевих вимикачів включені в ланцюг котушки лінійного контактора захисної панелі і в ланцюг нульового захисту магнітних контролерів.
Для механізму підйому виберемо кінцевий вимикач типу КУ703.
Таблиця 10.5 - Технічні дані кранового кінцевого вимикача.
| Тип | Призначення | Привід | Включається струм, А | Швидкість пересування механізму, м / хв | Число включень на годину | Ступінь захисту від зовнішнього середовища | Вимикаємий змінний струм, А до 500 В | Електрична зносостійкість циклів В-О | Механічна зносостійкість, циклів В-О | Число ланцюгів |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| КУ 703 | Механізм підйому | Самоповернення під дією вантажу | 10 | 1-80 | 600 | IP44 | 10 | 0,3 * 10 6 | 1 * 10 6 | 2 |
ХI. Охорона праці та захист навколишнього середовища
Охорона праці - це система законодавчих актів, соціально-економічних, організаційних, технічних, гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів та засобів, що забезпечують безпеку, збереження здоров'я і працездатності людини в процесі праці.Повністю безпечних та нешкідливих виробничих процесів не існує. Завдання охорони праці - звести до мінімальної імовірність ураження або захворювання працюючого з одночасним забезпеченням комфорту при максимальній продуктивності праці.
Велике значення в охороні праці має техніка безпеки, що представляє собою систему організаційних заходів і технічних засобів, що запобігають вплив на працюючих з небезпечними виробничими чинниками, а також виробничо-санітарні система організаційних заходів і тих засобів, що запобігають шкідливі виробничі фактори.
Охорона праці також тісно пов'язана з охороною навколишнього середовища-атмосфери, водойм і грунту. З метою охорони здоров'я працівників у нашій країні застосовується соціальне страхування-система матеріального забезпечення в старості, у випадках хвороби і втрати працездатності. Вона здійснюється за рахунок страхових внесків підприємств (установ, організацій) і дотацій з державного бюджету. Охорона природи - це система заходів, спрямовані на підтримку раціональної взаємодії між діяльністю людини і навколишнім природним середовищем, що забезпечує збереження і відновлення природних багатств, раціональне використання природних ресурсів попереджуючі пряме і непряме шкідливий вплив результатів діяльності суспільства на природу і здоров'я людини. Дуже важливу роль відіграє мікроклімат виробничих приміщень, який характеризується чинним на організм людини поєднання температури, електромагнітними випромінюваннями, з вмістом у повітрі шкідливих речовин і наявністю певного рівня шуму і вібрацій. Санітарних норм і вимог до навколишнього середовища на промислових підприємствах викладені в санітарних нормах проектування промислових підприємств.
Література:
1. Cоколов М.В. Електричне освещеніе.1998 р.2. Абдулаєв М.К. Техніка безпеки при виробництві зварювальних робіт. Обороніз-1989
3. Батурин В.В. Опалення, вентиляція і газоснабженіе.1989 р.
4. Васін В.М. Електричний привід: Учеб. Посібник для технікумів. - М.: Вища школа, 1984р.
5. Зюзін А.Ф., Поконо Н.З., Вішток А.М. Монтаж, експлуатація і ремонт електрообладнання промислових підприємств і установок. 2-е вид., Доп. і перераб. - М.: Вища школа, 1980р.
6. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Електропостачання промислових підприємств і установок. - М.: Вища школа, 1980р.
7. Кранове електрообладнання: Довідник / Ю.В. Алексєєв, А.П. Богословський. - М.: Енергія, 1979р.
8. Крановий електропривод: Довідник / О.Г. Яуре, Є.М. Певзнер. - М.: Вища школа, 1988р.
9. Липкин Б.Ю. Електропостачання промислових установок, Москва, Вища школа, 1990р.
10. Липкин Б.Ю. Електропостачання промислових підприємств і установок. - М.: Вища школа, 1981р.
11. Методичний посібник з практичної роботи з електроустаткування по темі: Розрахунок потужності і вибір кранового електродвигуна. Вибір апаратури керування та захисту.
12. Методичний посібник з практичної роботи з електроустаткування по темі: Розрахунок освітлення виробничої цеху по заданих умов. Складання схеми живлення освітлювальної установки. Вибір апаратів управ-ня освітленням.
13. Довідкова книга з світлотехніки / Ю.Б. Айзенберг. - 2-е вид. перераб. і доп. - М.: Вища школа, 1995р.
14. Довідник по проектуванню електричних мереж електрообладнання. Москва, Вища школа, 1991р. ред. Ю. Г. Барибін та ін
15. Довідник з проектування електропостачання. Ред. Ю. Г. Барибін та ін Москва, Вища школа, 1990р.
16. Довідник електромонтера, том 1 і 2, М. Д. Гаренштейн, Новосибірськ, 1884.
17. Цетлін Б.Б. Техніка безпеки в машіностроеніі.1996 р.
18. Чекалін. «Охорона праці в електрогосподарства промислових підприємств» Москва, Вища школа, 1990р.
19. Електротехнічний довідник, тому 1, 2,3. Москва, Вища школа, 1985р.