На грузоподъемных кранах применяют главным образом асинхронные трехфазные двигатели переменного тока. По способу выполнения обмотки ротора они подразделяются на на электродвигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. Двигатели с короткозамкнутым ротором, применяется в электроприводе, где не требуется регулировать скорость вращения или в качестве второго (вспомогательного) двигателя для получения пониженных скоростей механизмов крана. Недостатком электродвигателей с короткозамкнутым ротором является большой пусковой ток, в 5-7 раз превышающий ток двигателя при работе с номинальной нагрузкой.Двигатели с фазным ротором используются в приводе, где требуется регулировать частоту вращения. Включение в цепь ротора пускорегулирующего реостата позволяет уменьшить пусковой ток, увеличить пусковой момент и изменить механическую характеристику двигателя.
Последние имеют значительные преимущества перед двигателями других типов: возможности выбора мощности в широком диапазоне, получения значительного диапазона частот вращения с плавным регулированием и осуществления автоматизации производственного процесса простыми средствами; быстрота пуска и остановки; большой срок службы.
Двигатели постоянного тока тяжелее, дороже и сложнее устроены, чем такие же по мощности трехфазные асинхронные. Достоинством двигателей постоянного тока является возможность плавного и глубокого регулирования частоты вращения, поэтому такие двигатели применяют в специальных схемах электропривода кранов высотного строительства.
Крановые двигатели предназначены для работы как в помещении, так и на открытом воздухе, поэтому их выполняют закрытыми с самовентиляцией(асинхронные двигатели) или с независимой вентиляцией(двигатели постоянного тока) и с влагостойкой изоляцией.
Так как двиигатели рассчитаны на тяжелые условия работы, их изготавливают повышенной прочности. Двигатели допускают кратковременные перегрузки и имеют большие пусковые и максимальные моменты, которые повышают номинальные моменты в 2,3-3 раза; имеют относительно небольшие пусковые токи и малое время разгона; рассчитаны на кратковременные режимы работы.
Для механизма подъема крана наиболее подходит трехфазный асинхронный двигатель переменного тока с фазным ротором в закрытом исполнении, рассчитанный на повторно-кратковременный режим работы.
Определение необходимой мощности двигателя
Предварительный выбор мощности двигателя для механизма подъема башенного крана рассчитывают по формуле:
, где Q - вес поднимаемого груза(кг). Примем его равным 5500кг, Q0 - вес грузозахватного приспособления. Обычно принимают Q0 = 0.05*Q = 0.05*5500 = 275кг; V - скорость поднимаемого груза(м/с). Как правило V - 18м/мин = 0,3м/с ;η - КПД механизма подъема.
По каталогу находят ближайшее значение мощности к полученному: Рн = 22кВт.
Исходя из расчетной мощности двигателя, выбирают для механизма подъема башенного крана асинхронный двигатель с фазным ротором серии МТ51-8 с напряжением 380В.
, где Mm и Mn - моменты, развиваемые двигателем при пуске и торможении.
, где ПВд - действительная продолжительность включения двигателя; ПВк - ближайшая по величине стандартная продолжительность включения по отношению к действительной ПВ. Если полученная в результате расчетов мощность Рк<Рн, то двигатель по условиям нагрева проходит. Если же Рк>Рн, то необходимо взять следующий двигатель в линейке стандартных мощностей и пересчитать.
, где к - поправочный коэффициент(к = 1,3); (Q+Qo) - вес груза с грузозахватным приспособлением; Dб - диаметр барабана; m - число полиспастов; i - передаточное отношение; η - КПД привода.
;
. Поскольку Рк=21,6кВт<Рн=22кВт, то двигатель по условию нагрева проходит.
, где λ - перегрузочная способность двигателя(выбирают по каталогу - λ = 3); Мн - номинальный момент(Мн = 29,67кгм); Ммах - максимальный момент двигателя(выбирают по каталогу - Ммах = 85кгм). Получим 3*29,67=89кгм, т.е. 89кгм>85кгм. Двигатель проходит по перегрузочной способности.
, где(Мп/Мn) - кратность пускового момента (берут из каталога - Мп/Мn=2,8); Мс - момент сопротивления (Мс=32,45кгм). Имеем: 0,7*2,8*29,67=58кгм. Проверяем: 58кгм>32,45кгм.