Система управления электроприводом крана специализированной крановой серии Д-816

Введение

Крановое электрооборудование является одним из основных средств комплексной механизации всех отраслей народного хозяйства. Подавляющее большинство грузоподъемных машин изготовляемых отечественной промышленностью, имеет привод основных рабочих механизмов, и поэтому действия этих машин в значительной степени зависит от качественных показателей используемого кранового оборудования.

Перемещение грузов, связанное с грузоподъемными операциями, во всех отраслях народного хозяйства, на транспорте и в строительстве осуществляется разнообразными грузоподъемными машинами.

Грузоподъемные машины служат для погрузочно — разгрузочных работ, перемещения грузов в технологической цепи производства или строительства и выполнения ремонтномонтажных работ с крупногабаритными агрегатами.

Грузоподъемные машины с электрическими приводами имеют чрезвычайно широкий диапазон использования, что характеризуется интервалом мощностей приводов от сотен ватт до 1000кВт. В перспективе мощности крановых механизмов может дойти до 1500 -2500 кВт.

Электропривод большинства грузоподъёмных машин характеризуется повторно — кратковременном режимом работы при большей частоте включения, широком диапазоне регулирования скорости и постоянно возникающих значительных перегрузках при разгоне и торможении механизмов.

Особые условия использования электропривода в грузоподъёмных машинах явились основой для создания специальных серий электрических двигателей и аппаратов кранового исполнения.

В настоящее время крановое электрооборудование имеет в своём составе серии крановых электродвигателей переменного и постоянного тока, серии силовых и магнитных контроллеров, командоконтроллеров, кнопочных постов, конечных выключателей, тормозных электромагнитов и электрогидравлических толкателей, пускотормозных резисторов и ряд других аппаратов, комплектующих разные крановые электроприводы.

В крановом электроприводе начали довольно широко применять различные системы тиристорного регулирования. Развитие электропривода идёт по пути упрощения механических передач и приближения электродвигателей к рабочим органам машин и механизмов, а также возрастающего применения электрического регулирования скорости приводов. Широко внедряются комплектные тиристорные преобразовательные устройства.

Применение тиристорных преобразователей не только позволило создать высокоэкономичные регулируемые электроприводы постоянного тока, но и открыло большие возможности для использования частотного регулирования двигателей переменного тока, в первую очередь наиболее простых и надежных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Все большее распространение получают новейшие средства электрической автоматизации технологических установок, машин и механизмов на базе полупроводниковой техники, высокочувствительной контрольно-измерительной и регулирующей аппаратуры, бесконтактных датчиков и логических элементов.

Расширяется область применения программного управления технологическими объектами с записью программы на бумажной или магнитной ленте.

Для управления технологическими процессами все чаще используются электронные вычислительные машины. Электрооборудование нельзя рассматривать в отрыве от конструктивных и технологических особенностей электрифицируемого объекта, и наоборот.

Поэтому специалисты в области электрооборудования промышленных предприятий должны быть хорошо знакомы как с электрической частью, так и с основами технологических процессов и конструкциями установок электронагрева и электросварки, металлообрабатывающих станков и машин, подъемно-транспортных механизмов и т. д.

1. Теоретическая часть

1.1 Назначение и техническая характеристика оборудования Кранами называются грузоподъёмные устройства, служащие для вертикального и горизонтального перемещения грузов на небольшие расстояния.

По особенностям конструкции, связанными с назначением и условиями работы, краны подразделяются на мостовые, портальные, козловые, пневмоколёсные, башенные и другие. Но ряд узлов, например механизмы подъема и передвижения, выполняются однотипными для кранов различных видов. В цехах предприятий электромашиностроения наибольшее распространение получили мостовые краны. В зависимости от вида транспортируемых грузов на мостовых кранах используют различные грузозахватывающие устройства: крюки, магниты, грейферы и т. п.

У всех типов кранов основными механизмами для перемещения грузов являются подъемные лебедки и механизмы передвижения. Следовательно, у мостового крана выделяют следующие виды электроприводов:

— электропривод главного подъема;

— электропривод вспомогательного подъема;

— электропривод перемещения тележки и электропривод перемещения моста.

Управление работой механизмов осуществляется из кабины машиниста крана, в которой установлены контроллеры, командоконтроллеры и кнопки управления.

Таблица 1 — Исходные данные для проектирования

1.2 Краткий режим работы оборудования и требования к СУЭП Нагрузка кранов, как правило, изменяется в широких приделах: для механизмов подъёма от 0,12 до 1,0, а для механизмов передвижения от 0,5 до 1,0 номинального значения.

Характерно для кранов также то, что их механизмы работают в повторно-кратковременном режиме, когда относительно непродолжительные периоды работы связанные с перемещением грузов, чередуются с паузами на строповку грузов.

Поскольку на кранах применяется многодвигательный привод, и двигатели через передачи связаны с механизмами подъёма и передвижения, то они, как и другие элементы электрооборудования кранов, работают также в повторно-кратковременном режиме при большом числе включений в час.

Все краны по режиму работы механического и электрического оборудования делятся на четыре категории, определяющие степень их использования, характер нагрузки и условия работы:

· Л-лёгкий режим работы.

· С-средний режим работы.

· Т-тяжелый.

· ВТ-весьма тяжелый.

Основными показателями, по которым судят о режиме работы, являются продолжительность включения двигателя механизма ПВ.

Помимо тяжелых условий работы при большом числе включений в час, электрооборудование кранов находится в условиях повышенной влажности, тряски, резких колебаний температуры и запылённости помещений. В связи с этим на кранах применяется специальное электрооборудование, приспособленное к условиям работы кранов и отличающееся повышенной надёжностью.

Основное крановое электрооборудование: электродвигатели, магнитные пускатели и командные контроллеры, пускорегулирующие резисторы, тормозные электромагниты, конечные выключатели и другие, в значительной степени стандартизировано.

Поэтому различные по конструкции краны комплектуются обычно по типовым схемам.

Электрооборудование кранов выполняется и эксплуатируется в соответствии с <<�Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных механизмов>>.

Рабочее напряжение сети, питающей краны, не должно превышать 500 в. В соответствии с этим на кранах применяется электрооборудование на 220 или 380 в постоянного или переменного тока. Напряжение 440 в используется только в силовых цепях кранов большой грузоподъёмности.

Для защиты питающих проводов и электродвигателей от токов короткого замыкания и значительных перегрузок (свыше 225%) на кранах предусматривается максимальная токовая защита с помощью реле максимального тока или автоматических выключателей.

Обязательным условием является наличие конечных выключателей для автоматической остановки механизмов при подходе к крайним положениям. Для предотвращения самопроизвольного запуска электродвигателей после сбоев электроснабжения в схемах кранов используется блокировка нулевой позиции контроллеров.

Механизмы кранов оснащаются тормозами замкнутого типа которые автоматически растормаживают механизм при включении и затормаживают при выключении двигателя.

Все токоведущие части в кабине крана полностью ограждаются.

Металлоконструкции кранов и все металлические части электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением в результате порчи изоляции, должны быть заземлены.

Для выбора системы электропривода необходимо чётко представлять себе технологические требования к приводу того механизма, для которого он выбирается.

Установление таких требований облегчает выбор оптимальной системы электропривода, которая наиболее проста и дешева из всех систем, обеспечивающих желаемые эксплуатационные показатели механизма. Для качественного выполнения подъёма, спуска и перемещения грузов, электропривод крановых механизмов должен удовлетворять следующим основным требованиям:

· Регулирование угловой скорости двигателя в сравнительно широких пределах;

· Обеспечение необходимой жёсткости механических характеристик привода;

· Ограничение ускорений до допустимых пределов при минимальной длительности переходных процессов;

· Реверсирование электропривода и обеспечение его работы, как в двигательном, так и в тормозном режиме.

В связи с тем, что тяжёлые грузы целесообразно перемещать с меньшей скоростью, а пустой крюк с большей скоростью, для увеличения производительности крана и необходимо регулирование угловой скорости. Понижение скорости необходимо также для осуществления точной остановки транспортируемых грузов с целью ограничения ударов при их посадке, так как не требует многократного повторения пусков для снижения средней скорости привода перед остановкой механизма.

Ограничение ускорений до допустимых пределов при минимальной длительности переходных процессов связано с ослаблением ударов в механических передачах при выборе зазора, с уменьшением раскачивания подвешенного на канатах груза при интенсивном разгоне и торможении механизмов и для обеспечения высокой производительности крана.

При проектировании системы электропривода необходимо учитывать технологические особенности и условия работы. Электропривод работает в повторно кратковременном режиме, поэтому при проектировании используются современные типы двигателей. Электропривод должен поддерживать заданные параметры, поэтому электродвигатели должны иметь жёсткие характеристики.

Всем перечисленным требованиям удовлетворяет система тиристорный преобразователь-двигатель постоянного тока (ТП-Д), которая позволяет с помощью тиристорного устройства, изменяя угол открытия тиристоров. регулировать напряжение. подаваемое электродвигателю.

Система управления краном должна обеспечивать простоту и безопасность контроля и управления механизмами и системами крана и удовлетворять следующим требованиям:

o Создавать синхронизированную с напряжением питающей сети 3х-фазную систему импульсов управления, каждый из которых способен включить любой тиристор, применяемый в ТП;

o Позволять сдвигать по фазе импульсы управления относительно анодного напряжения тиристоров;

o Для надежного открывания тиристоров, применяемых в силовых преобразователях, с различными сопротивлениями управляющего перехода необходимо обеспечить такие значения тока управления и напряжения на управляющем электроде, которые соответствуют максимальной мощности, выделяемой на управляющем электроде;

o Недопустимо подавать на управляющий электрод тиристоров отрицательное напряжение более 0,5−1 В. Наличие отрицательного напряжения на УЭ в обратную полуволну анодного напряжения может привести к увеличению тока тиристора и выходу его из строя;

o Для четкого отпирания тиристоров и надежной работы преобразователя во всех режимах необходимы импульсы отпирающего тока с крутым передним фронтом длительностью около 1 мкс и продолжительностью около 10−15 для обеспечения нарастания тока через тиристор до значения тока удержания;

o Обеспечение относительной симметрии управляющих импульсов, подаваемых на тиристоры различных фаз ТП, с точностью 1−2 во всем диапазоне фазового управления для предотвращения неравномерной загрузки фаз преобразователя током;

o Обеспечение необходимого диапазона изменения угла управления для регулирования напряжения на нагрузке от нуля до максимального значения.

1.3 Задачи проектирования системы электропривода Основные задачи и направления проектирования систем электропривода.

Проектирование электропривода в общем случае включает в себя следующие этапы:

Постановка задачи, формулирование технического задания и требований, предъявляемых к системе электропривода. По техническому заданию на проектирование определяются как исходные, технологический режим работы оборудования и технологические параметры величин, определяющие режим работы двигателя, преобразователя, систем управления.

Определение мощности и выбор двигателей электропривода.

Выбор преобразователя, как источника регулируемого напряжения, расчет его параметров и выбор элементов и устройств.

Обоснование и выбор функциональных блоков и устройств управления, разработка системы автоматического управления и регулирования координат электропривода.

Определение энергетических показателей и надежности электропривода, технико-экономические показатели при сравнительном анализе выбора системы электропривода.

Выполнение требований охраны труда, включающие безопасность обслуживания.

Для выработки законов управления двигателем, который реализуется силовым преобразователем, замкнутые схемы электропривода содержат определенный набор управляющих элементов. В их состав входят:

задающие (программные) устройства определяющие уровень и характер изменения регулируемой величины; датчики регулируемых координат и технологических параметров, дающие информацию о ходе технологического процесса, и работе самого электропривода;

регуляторы и функциональные преобразователи, вырабатывающие управляющее воздействие на основании сигналов задающих устройств и датчиков координат и параметров;

согласующие элементы, позволяющие соединить в единую схему все указанные элементы за счет согласования их входных и выходных сигналов по роду тока, уровням и виду сигналов.

2. Расчетная часть

2.1 Расчет мощности и выбор двигателя привода Целью расчета является определение статических нагрузок, приведенных к валу электродвигателя.

Исходными данными являются следующие технические характеристики крана:

mн= 40- номинальная грузоподъемность крана;

mо=3 тмасса грузозахватывающего устройства;

V= 0,2 м/сскорость подъема груза;

L=95 мдлина пути движения крана;

Н=10 м — высота подъема груза;

iр=18 — передаточное число редуктора;

iп=4 — передаточное число полиспаста;

?н =0,85 — номинальный к.п.д.;

?0 =0,3 — к.п.д. холостого хода.

Расчет статических нагрузок:

Мощность при подъеме груза определяется по формуле 1:

Вт (1)

где Gн — сила тяжести поднимаемого груза, кН

G0 -сила тяжести грузозахватывающего устройства, кН;

Vскорость подъема груза, м/с;

знКПД механизма подъема.

кН

кН Мощность при опускании груза (тормозной спуск) определяется по формуле 2:

Вт (2)

кВт Мощность при подъеме пустого крюка определяется по формуле 3:

Вт (3)

кВт Мощность при опускании пустого крюка определяется по формуле 4:

Вт (4)

кВт Расчет пусковых мощностей производим по формуле 5.

(5)

кВт

кВт

кВт

кВт Расчет и построение нагрузочной диаграммы за цикл работы механизма.

Время подъема груза:

с Время спуска груза:

с Время подъема и спуска без груза:

с Суммарное время работы за расчетный цикл:

с Время пауз:

с

с свремя на расчаливание груза.

с с свремя, затрачиваемое на зачаливание груза.

Время пуска двигателя для механизма подъема.

tпуск1 =5 с; tпуск2 =5с; tпуск3 = tпуск4=3 с .

По полученным данным строится нагрузочная диаграмма за цикл работы.

Рисунок 1 — Нагрузочная диаграмма Определим расчетное значение продолжительности включения:

%

Принимается ближайшее стандартное значение продолжительности включения:

Расчетная эквивалентная мощность за цикл работы определяется по формуле 6:

(6)

кВт Расчетная эквивалентная мощность приводится к стандартному значению ПВст%:

кВт (7)

Полная расчетная мощность с учетом перегрузки где — коэффициент перегрузки с учетом снижения напряжения.

кВт Частота вращения приводного электродвигателя определяется по формуле 8.

(8)

об/мин Выбор двигателя по условию

кВт

об/мин

Таблица 2- Технические данные двигателя

2.2 Расчет электрических параметров и выбор тиристорного преобразователя и его элементов и устройств Исходные данные:

U1=380 В — напряжение питающей сети;

f1= 50 Гц — частота питающей сети;

Ud= 440 Внапряжение на выходе тиристорного преобразователя;

Id=175 А — ток нагрузки;

б=30 о Расчет мощности и выбор тиристорного преобразователя

кВт (9)

КПД тиристорного преобразователя;

коэффициент, учитывающий перегрузки;

коэффициент, учитывающий условия охлаждения тиристоров;

коэффициент, учитывающий возможное снижение напряжения в сети.

кВт Условия выбора тиристорного преобразователя:

По данным условиям выбирается типовой тиристорный преобразователь серии ТПЕ и составляется таблица его технических данных.

Таблица 3- Технические данные тиристорного преобразователя

Так как двигатель подъема работает в реверсивном режиме, поэтому схему выпрямления тиристорного преобразователя выбираем реверсивную, трёхфазную мостовую.

Расчет параметров управляемого выпрямителя и выбор тиристоров.

Фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора, питающего 3-х фазный мостовой управляемый выпрямитель, определяется выражением

В,(10)

где ксх =2,34 — коэффициент схемы выпрямителя;

Udo=440 B — среднее значение выпрямленного напряжения при =0 (применяется равным номинальному напряжению двигателя).

Вентили выбираются по среднему значению выпрямленного тока и по максимальному значению обратного напряжения.

Среднее значение тока через вентиль определим по формуле 11.

А, (11)

Действующее значение тока вентиляопределим по формуле 12.

А (12)

Расчетная максимальная величина обратного напряжения, прикладываемого к вентилю определяется по формуле 13.

В, (13)

Максимальная величина прямого напряжения .

В (14)

Условия выбора тиристоров:

Iн>Iв.ср 80А>58,3А

Uпов>Uобр.м 1200В>460,5 В Выбираются тиристоры Т141−80 и технические данные заносятся в таблицу 4.

Таблица 4- Технические данные тиристоров Т141- 80

Расшифровка типоразмера тиристора:

Тунифицированный, низкочастотный тиристор

141-номер разработки

80- максимально-допустимый средний ток в открытом состоянии, А Рисунок 2- Расчётная схема трёхфазного мостового реверсивного выпрямителя Расчет параметров и выбор согласующего трансформатора

Расчётное значение тока первичной обмотки трансформатора.

;; В

; А где кт — коэффициент трансформации Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора

А Расчетная типовая мощность силового трансформатора

кВА где км=1,05 — коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора, зависящий от схемы выпрямителя.

кВт

кВА Условия выбора согласующего трансформатора:

Sн? Sт 117кВА > 80,85 кВА

U1н? U1 380 В = 380В

Udн? Ud 460 В > 440В

Idн?Id 200А > 175 А

Выбирается согласующий трансформатор типа ТСП-125/0,7-УХЛ и технические данные записывают в таблицу 5.

где Т — трехфазный;

С — сухой;

П — для питания преобразователя;

125- типовая мощность, кВА;

0,7- напряжение сетевой обмотки. кВ;

УХЛ4-климатическое исполнение и зона размещения.

Таблица 5 — Технические данные согласующего трансформатора

Расчет и выбор сглаживающего реактора Для уменьшения пульсаций выпрямленного тока, последовательно с нагрузкой включается согласующий реактор.

Индуктивность сглаживающего реактора определяется по формуле 15.

(15)

где zкратность пульсаций до сглаживающего фильтра и после него гдекоэффициент пульсации напряжения на выходе выпрямителя

— коэффициент пульсации напряжения на нагрузке

— максимальное сопротивление нагрузки

А

Ом

рад/с число пульсаций выпрямленного напряжения.

мГн Условия выбора согласующего реактора:

Ldн > Ld 1 мГн > 0,83 мГн

Idн > Idм 500 А > 175 А Выбирается сглаживающий реактор типа ФРОС-500/0,5У3

где Ф — фильтровый Р — реактор О — однофазный У3 — умеренное климатическое исполнение

500 — номинальный ток, А Таблица 6 — Технические данные реактора

Расчёт параметров и выбор RС — цепи Данные цепи включаются параллельно тиристорам и служат для защиты от перенапряжений.

Расчётное активное сопротивление RС — цепи Rр, Ом

кОм Расчётная мощность резистора

Вт Условия выбора резистора:

Rн > Rр 100кОм > 76,7кОм Рн > Рр 25Вт > 2,76Вт Выбирается резистор типа ОПЭВ — 25

где О — однофазный П — проволочный Э — эмалированный В — влагостойкий

25 — номинальная мощность, Вт Таблица 7 — Технические данные резистора типа ОПЭВ — 25

Расчётная мощность емкости Ср, Ф

мкФ (16)

Условия выбора конденсатора

; ;

; ;

Выбирается конденсатор типа МБГ.

где МБ — металлобумажный;

Г-густая пропитка.

Таблица 8 — Технические данные конденсатора типа МБГ

Рисунок 3- Схема подключения R-С цепочек

2.3 Расчёт регулировочных и внешних характеристик тиристорного преобразователя Расчет регулировочных характеристик производим для трех режимов работы тиристорного преобразователя:

1. На активную нагрузку.

2. На индуктивную нагрузку.

3. На активно индуктивную нагрузку.

Таблица 9- Результаты расчёта регулировочных характеристик

По результатам таблицы построим график регулировочных характеристик.

Рисунок 4 — График регулировочных характеристик

1- на активную нагрузку; 2- на индуктивную нагрузку; 3- на активно — индуктивную нагрузку.

Расчёт и построение внешних характеристик преобразователя.

Характеристики строятся для углов управления;; .

(17)

Исходные данные;

В максимальное выпрямленное напряжение.

— активное сопротивление плеча преобразователя.

— индуктивное сопротивление плеча преобразователя.

— угол коммутации.

Таблица 10- Данные расчёта внешних характеристик

По результатам расчётов строим график внешних характеристик.

Рисунок 5- График внешних характеристик

2.4 Выбор функциональных блоков и устройств системы управления. Обоснование функциональной схемы Таблица 11 — Выбор типовых устройств

Рисунок 6 — Функциональная схема системы электропривода От УЗС на вход системы подаётся сигнал напряжения задания Uзс по скорости, который поступает на вход регулятора скорости РС.

На входе РС происходит сравнение сигнала задания Uзс с сигналом обратной связи Uос по скорости, снимаемого с датчика ДН.

Выход с регулятора РС изменяется по пропорционально-интегральному закону регулирования, и является заданием для регулятора тока РТ. НА входе регулятора тока происходит сравнение сигнала задания с сигналом обратной связи по току, снимаемого с датчика тока ДТ — вторая регулируемая координата.

Выход с регулятора тока создаёт результирующее напряжение Uу, изменяющееся по пропорционально-интегральному или интегральному закону, которое поступает в СИФУ.

Обоснование функциональной схемы управления тиристорным ЭП.

В замкнутой структуре электропривода с подчинённым регулированием координат, каждой регулируемой координате электропривода соответствует свой регулятор, на вход которого подаётся сигнал обратной связи по этой координате. В результате образуется система из n контуров, в которой выходной сигнал второго регулятора является задающим сигналом для первого регулятора и т. д.

Схема позволяет производить настройку (оптимизацию) каждого внутреннего контура, независимо от настройки внешнего, а также осуществлять ограничение координат путём ограничения выходного сигнала предыдущего контура.

В силу отмеченных преимуществ и возможности использования стандартных элементов система подчинённого регулирования находит широкое применение.

В практике чаще всего применяется регулирование двух координат, по скорости (ЭДС) и току. Управляющая часть схемы состоит из двух замкнутых контуров регулирования тока (момента), содержащий регулятор тока РТ и датчик тока ДТ, и регулирование скорости содержащей регулятор скорости и датчик ДН.

Регуляторы выполняются на базе схем операционных усилителей.

Оптимизация регулирования координат по скорости и току достигается применением оптимальных законов регулирования: для скорости пропорциональный и пропорционально-интегральный, а для регулятора тока пропорционально-интегральный или интегральный закон.

2.5 Расчет выбор основных электрических аппаратов управления и защиты Таблица 12 — Выбор электрических аппаратов управления и защиты

2.6 Краткое описание работы схемы управления электропривода От УЗС на вход системы подаётся сигнал напряжения задания Uзс по скорости, который поступает на вход регулятора скорости РС.

На входе РС происходит сравнение сигнала задания Uзс с сигналом обратной связи Uос по скорости, снимаемого с датчика ДН.

Выход с регулятора РС изменяется по пропорционально-интегральному закону регулирования, и является заданием для регулятора тока РТ.

На входе регулятора тока происходит сравнение сигнала задания с сигналом обратной связи по току, снимаемого с датчика тока ДТ — вторая регулируемая координата.

Выход с регулятора тока создаёт результирующее напряжение Uу, изменяющееся по пропорционально-интегральному или интегральному закону, которое поступает в СИФУ.

Система импульсно-фазового управления включает в себя общее входное устройство и шесть каналов управления плечами тиристорных мостов. Каждый из каналов состоит из узла синхронизации, узла фазового сдвига, формирователя импульсов и узлов диодной развязки. Входное устройство предназначено для согласования выхода регулятора тока с входом СИФУ, а также ограничения минимального и максимального значения угла управления. Основным звеном устройства является операционный усилитель А, собранный по схеме повторителя через резистор R6. Ограничение максимального и минимального значения углов управления осуществляется цепью, состоящей из потенциометров R4 и R5 и диодов VD1, VD2. Входной сигнал подаётся через резистор R1, а через резистор R2 осуществляется установка начального угла регулирования. На входе устройства установлен конденсатор С. Синусоидальное напряжение с конденсатора С1, поступающее на вход узла синхронизации (кривая 1). Цепь из резисторов R1, R2 и конденсатора С1 предназначена для фильтрации входного напряжения. До момента t1 напряжение синхронизации положительно, транзистор V1 закрыт и конденсатор С2 заряжается через VD3, R3 до 24 В. В момент t1, когда напряжение синхронизации меняет знак, V1 откроется и С2 разрядится через VD4, R4,V1. Кривая 2 на рисунке — напряжение на конденсаторе С2. Резистор R2 входит в узел фазового сдвига, и импульс напряжения на нём при разряде С2 является импульсом синхронизации (кривая 3). Узел фазового сдвига построен на транзисторах V2, V3. До момента t1 закрывается транзистор V3 при поступлении в базовую цепь импульса синхронизации и закроет V2. На эммитере V2 возникает отрицательное напряжение управления Uу. Конденсатор С3 начинает заряжаться от общего нуля через источник управления VD7, R6, R5. Напряжение на эммитере V2, равное напряжению Uу и конденсаторе С3 будет увеличиваться пока не станет равным напряжению сравнения U ср в момент t2. При этом откроется диод VD5, транзисторы V2, V3 включаются, и конденсатор С3 разряжается. В момент t3 с подачей импульса синхронизации процесс повторяется в той же последовательности.

Угол фазового сдвига пропорционален времени t2, t1 определяется напряжением управления Uу (кривая 4). Формирователь импульсов построен на транзисторе V4. До момента t1 V2, V3 открыты, а конденсатор С5 разряжен. В период t2 — t1 С5 заряжается до 24 В. В момент t2, когда откроется V3, конденсатор С5 перезаряжается. Во время перезаряда на базе V4 возникает положительный потенциал, и он закроется. При закрытом V4 на его коллекторе возникает положительный импульс, который через стабилитрон VD5 поступает на вход усилителя импульсов. Усилитель импульсов выполнен на двух транзисторах V6, V7. Схема обеспечивает управляющий импульс амплитудой до двух ампер и длительностью 400−500мкс. Узел диодной развязки выполнен на диодах VD9, VD10, через которые управляющие импульсы поступают на входы усилителей формирователей импульсов, расположенных в силовых блоках выпрямителя.

Рисунок 7- Схема канала СИФУ

2.7 Технико-экономическое сравнение вариантов при выборе системы электропривода Оценка свойств электроприводов осуществляется с помощью энергетических показателей.

К их числу относятся:

— коэффициент полезного действия — к.п.д.,

— коэффициент мощности — cos ц,

— потери мощности — ДP,

— потери энергии — ДА.

Эти показатели широко используются как при создании новых, так и оценке работы уже действующих электроприводов.

Очевидно, что предпочтение должно быть отдано тому ЭП, который обеспечивает требования заданного технологического процесса рабочей машины и имеет более высокие по сравнению с другими вариантами энергетические показатели.

Таблица 13 — Расчётная таблица энергетических показателей систем электроприводов

2.8 Возможные неисправности, причины их возникновения и способы их устранения в электроприводе Возможные неисправности в автоматизированном электроприводе сведены в таблицу.

Таблица 14- Возможные неисправности

2.9 Техника безопасности при обслуживании автоматизированных электроприводов Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала при ремонте, отладке, а также при испытаниях автоматизированного электропривода должны быть выполнены следующие мероприятия:

1. оформление работ нарядом-допуском или письменным распоряжением;

2. допуск к работе;

3. надзор во время работы;

4. оформление перерывов и окончания работ.

Наряд имеют право выдавать лица инженерно-технического персонала, имеющие квалификационную группу по электробезопасности не ниже IV в установках до 1000 В и не ниже V в электроустановках выше 1000 В. Список этих лиц должен быть утвержден главным энергетиком предприятия. Наряды заполняются в 2х экземплярах, подписываются лицом, выдающим наряд и передаются ответственному руководителю или допускающему. В установках до 1000 В назначение ответственного руководителя может не производиться.

Допускающий выполняет технические мероприятия, указанные в наряде, дает инструктаж производителю работ по безопасному выполнению работы, указывая место работы и части, находящиеся под напряжением. Вместе с производителем работ проверяет выполнение технических мероприятий, после чего осуществляет допуск бригады к работе. Допуск к работе оформляется подписями в наряде допускающим и производителем работ.

Надзор во время работы осуществляет производитель работ и контроль осуществляет допускающий. После окончания работы рабочее место должно быть осмотрено производителем работ, после чего он расписывается в наряде об окончании работ. Наряд закрывается после соответствующей записи допускающего.

Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ:

1. Произвести необходимые отключения и принять меры, препятствующие ошибочной подаче напряжения к месту работы.

2. Вывесить запрещающие плакаты «Не включать — работают люди» и при необходимости установить ограждения.

3. Переносные заземления присоединить к заземляющей шине; проверить отсутствие напряжения.

4. Наложить заземления на отключенные токоведущие части.

5. При необходимости установить дополнительные ограждения и вывесить плакаты «Работать здесь», «Заземлено».

Ремонтируемое оборудование должно быть отключено со всех сторон, откуда может быть подано на него напряжение, оно должно быть выполнено с видимым разрывом цепи. Отключать необходимо также и соседние части электрооборудования, находящиеся под напряжением, если они расположены от работающих людей ближе 0,7 м. при напряжении до 15кВ. Предупредительные запрещающие плакаты вывешивают на рукоятках приводов выключателей или на ключах управления.

Проверка отсутствия напряжения до 1000 В производится переносным вольтметром или указателем напряжения, предварительно проверенным на не отключенном электрооборудовании.

Обслуживание автоматизированного электропривода может производиться оперативно-ремонтным персоналом в порядке текущей эксплуатации. При этом электротехнический персонал должен иметь квалификационную группу по технике безопасности не ниже III в электроустановках до 1000 В. При ремонтных работах должны выполняться технические мероприятия, обеспечивающие безопасное проведение работ. При осмотрах элементов работающего электрооборудования не следует приближаться к токоведущим частям на расстоянии менее допустимого. Без снятия напряжения, но с соблюдением мер предосторожности можно выполнять такие работы, как чистку корпусов электрооборудования, замену закрытых предохранителей, но при снятой нагрузке, шлифовку колец, коллекторов, роторов и якорей электродвигателей, работы по наладке оборудования, проверке напряжения и тока. При данных работах следует применять защитные средства: диэлектрические перчатки, инструменты с изолируемыми рукоятками, резиновые коврики, защитные очки, электроизмерительные приборы на соответствующее напряжение и ток. Провода приборов должны иметь изолированные наконечники. Вблизи от движущихся открытых частей механизмов (валов, шкивов) разрешается работать только во время остановки этих механизмов.

Все ремонтные работы, выполняемые ремонтным персоналом, должны производиться только после выполнения организационных и технических мероприятий не менее, чем двумя лицами с квалификационной группой по технике безопасности у производителя работ не ниже III в установках напряжением до 1000 В и не ниже IV в электроустановках напряжением выше 1000 В.

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

На основании этих правил разрабатывают и вручают крановщику местные инструкции, чтобы обеспечить исправное состояние кранов, грузозахватных механизмов и безопасные условия их работы, руководство обязало:

— Назначить ответственных за их безопасной эксплуатацией.

— Создать ремонтную службу для профилактических осмотров и ремонтов.

— Лица, ответственные за исправное состояние кранов, обязаны обеспечить их регулярные осмотры и ремонты.

— систематический контроль за правилами ведения журнала периодических осмотров и своевременное устранение неисправностей.

— Проводить обслуживание и ремонт кранов обученным и аттестованным персоналом. Срок проверки знаний и проведения систематического инструктажа не менее чем через 12 месяцев.

— Своевременную остановку и подготовку к технологическому освидетельствованию кранов вывод их в ремонт, в соответствии с графиком.

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

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

— Перед включением главного рубильника или автомата следует осмотреть крановые пути. Настил крана и пол должны быть чистыми.

— Чистить, смазывать и реконструировать кран на ходу категорически запрещается.

— Во время работы запрещается находиться около движущихся механизмов на мосту крана, за исключением слесарей и электриков-ремонтников, если нужно определить качество работы при испытании механизма.

— При нахождении на мосту крана ремонтного рабочего, главный рубильник должен быть отключен

— Нельзя использовать конечные выключатели для остановки механизмов крана.

Заключение

Курсовой проект выполнен согласно всех разделов задания на основании процесса работы мостового крана.

Произведен расчет мощности и выбор электродвигателя механизма подъема крана, специализированной крановой серии Д-816, для которого обеспечивается необходимый диапазон регулирования скорости.

Рассчитаны параметры и выбран типовой тиристорный преобразователь серии ТПЕ, выбраны все его элементы и устройства.

Система управления построена по принципу подчиненного регулирования координат: скорости и тока. При этом обеспечивается оптимизация системы управления за счет оптимальной настройки регулирования каждой координаты, а именно настройка регуляторов на технический и симметричный оптимальный вариант.

Благодаря этому обеспечивается быстродействие, плавность и точность регулирования.

На основании технико-экономического сравнения энергетических показателей проектируемый вариант электропривода экономически выгодны, чем существующие, так как у него суммарные потери энергии меньше, чем у существующего.

Курсовой проект выполнен согласно заданию на проектирование с соблюдением требований ЕСКД в оформлении пояснительной записки и с соблюдением ГОСТов в графической части проекта.

Литература

кран привод электрический преобразователь

1. Шеховцов В. П. Электрическое и электромеханическое оборудование-М.:Форум, 2009

2. Москаленко В. В. Электрический привод. — М.: Академия, 2009.

3. Москаленко В. В. САУЭП. Учебное пособие — М.: Мастерство, 2004.

4. Кацман М. М. Электрические машины. — М.: Высшая школа, 2009

5. Кацман М. М. Электрический привод — М.: Академия, 2010.

6. Копылов И. П., Клопов Б. К. — Справочник по электрическим машинам, — М; Энергоатомиздат, 2008.

7. Перельмутер В. М. — Справочник по комплектным тиристорным ЭП, Справочник — М; Энергоатомиздат, 2008.