Электропривод и обрабатывание фурмы(расчет)

1.КРАТКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ,МЕХАНИЧЕСКОЕУСТРОЙСТВО,ТРЕБОВАНИЯК ПРИВОДУ

Фурмапредназначенадля подачикислорода вконвертер синтенсивностьюдо 1500 м³/мини представляетиз себя выполненнуюиз меди (длялучшей теплопроводности)трубу. Каждыйконвертер имеетдве водоохлаждаемыефурмы. Каждаяфурма снабженанезависимымэлектроприводом.Одна фурмарабочая, другаярезервная.Масса фурмыдостигает 4тонн, массаконтргруза2,5 тонн. Максимальнаяскорость перемещенияфурмы равна1 м/сек. При подходефурмы к зеркалуметалла (такназывают поверхностьжидкого металла)для её точнойостановки назаданном уровнескорость опусканияснижается до0,2 м/сек.

В качествепримера можнопривестикинематическуюсхему приводовфурм конвертерана 250 тонн, по [1],стр. 68, рис. 27.

рис. 1.1

Накинематическойсхеме обозначено:1 - фурма, 2 - звёздочкаобводная (настарых моделяхконвертеровприменяласьцепная передача,сейчас применяетсятросовая), 3 -звёздочкаприводная, 4 -силовой редуктор,5 - тормоз, 6 - двигатель,7 - кинематическийредуктор, 8 -командоаппарат,9 - сельсин.

На приводекаждой фурмыустановлендвигательпостоянноготока с независимымвозбуждениемтипа ДП-52 (32 кВт,220 В, 760 об/мин). Сприводом связанымногоцепнойкомандоаппаратКАР-46 и двасельсина-датчикаБД404А.

На рис. 1.2 приведенатахограммаработы заданногопривода.

рис. 1.2

На рис. 1.3 приведенанагрузочнаядиаграммаработы привода.

рис. 1.3

М_мах= 0,9 кН*м,U_мах= 0,6 м/с, U_ср= 0,5 м/с, U_мин= 0,1 м/с,темп разгонаодин и тот же= 0,5 м/с².

Электрооборудованиеприводов фурмотносится кпотребителямпервой категории(запитываетсяот двух независимыхлиний) и должнообладать максимальнойнадежностью,так как приотказе возможныаварии вплотьдо взрыва припопадании водыв конвертер(при перегревеи расплавлениифурм - они ведьсделаны измеди, а рабочаятемператураконвертора1550 - 1600⁰ С)водоохлаждаемыхфурм. На зарубежныхфирмах иногдаприменяютсяустройствабесперебойногопитания двигателейна аккумуляторах.

10. НАЛАДКА

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Наладкареверсивныхпреобразователей.

1.Внешний осмотри паспортизация.Преобразовательосматриваетсявнешне на предметцелостностидеталей, комплектности,отсутствиевидимых поврежденийизоляции иприборов. Припаспортизациипроверяетсясоответствиеданных поступившегопреобразователямонтажномупроекту.

2.Проверкасопротивленияизоляции.Производитсямегометромна 1000 В. Передпроизведениемизмеренийнеобходимовынуть всеэлектронныеблоки, закоротитьвсе тиристорыи автоматическиевыключатели.Преобразовательотключен отсети и заземлен.Проверяетсясопротивлениеизоляции междусиловой частьюи корпусом,вторичнымицепями и корпусом,силовой частьюи вторичнымицепями.

3.Испытаниеизоляции повышеннымнапряжениемпромышленнойчастоты. U_исп= 1,8 кВ. Напряжениеплавно повышаетсядо U_испи удерживаетсяна данном уровне1 минуту, послетак же плавноснижается до30% U_исп, тогда отключается.

4.Проверка защит.Проверяетсяисправностьреле защит,соответствиеих данных итипа нужным,данные элементовзащиты (межфазныхемкостей, например).

5. Фазировка.Может производитсяспециальнымприбором -фазометром.

6.Проверка правильностиподключениятрансформаторасобственныхнужд. Проверкагруппы соединениятрансформаторасобственныхнужд, обеспечиваетсяли угол сдвигафаз = 30 ⁰.

7. НаладкаСИФУ. Состоитиз несколькихпунктов.

7.1. Внешнийосмотр блоковСИФУ. Производитсятакже и с такимиже целями, каки внешний осмотрвсего преобразователя.

7.2.Измерениесопротивленияизоляции электронныхблоков. Производитсямегометромна 100 В. Из-за опасностиповреждениядорогих электронныхблоков обычнопроверяютсяне они сами, агнёзда, в которыеони вставляются.А чаще всегопроверяютпросто тестероммежду корпусоми плюсовымвходом питания,проверяя толькоотсутствиепробоев.

7.3.Проверка выходныхнапряженийисточникапитания, измерениевеличины пульсацийвыпрямленногонапряженияи регулирование(если необходимо)электролитическогоконденсаторана выпрямителе.

7.4.Наладка генераторовразвертки.Проверятсядля генераторасинусоидальнойразвертки формаполучаемойна выходе синусоиды,для генераторапилообразнойразверткиодинаковыйугол наклонаимпульсов вовсех каналах.Параметрыгенераторовразверткирегулируютсяпутем изменениязначений R илиC.

7.5.Наладка согласующегоэлемента. Изменениеопорного напряжения- настройка_мах, _ном_мин. Производитсянастройкойпотенциомеровв цепях СЭ.

7.6.Настройкаформирователяимпульсов.Проверяется(и настраивается)форма импульсов(наличие узкогои высокогофронта сигнала- для быстрогооткрываниятиристора,наличие небольшогоотрицательногоуровня сигналав свободномсостоянии - доимпульса ипосле - для лучшейпомехозащищенностии так далее).

7.7.Проверяетсяраспределительимпульсов. Таккак он представляетиз себя импульсныйтрансформатор,то проверкасводится копределениюего исправности.

8.Проверкарегулировочногодиапазонапреобразователя,на холостомходу, измерениестатическихуравнительныхтоков.

9.Испытаниепреобразователяв режиме короткогозамыкания.Выход преобразователязакорачивается,_мах= начальномууглу. Токи плавноподнимают дономинальныхи проверяетсяасимметрияфазных токов.Не должно бытьбольших искаженийи фазные токине должны сильноотличатьсядруг от друга.

10.Построениехарактеристикпреобразователяпри работе нанагрузку, причемнагрузка должнапо характеру(соотношениеактивной - реактивнойчастей сопротивления)соответствоватьноминальной(рабочей).

11. Еслинужно, то производитсяпроверкапреобразователяна параллельнуюработу.

11.ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИПРИ РЕМОНТАХИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Мероприятияпо техникебезопасностиделятся натехническиеи организационныепо [8].

К техническиммероприятиям,обеспечивающимбезопасностьоперативныхи ремонтныхработ относятся:

а)производствонеобходимыхотключений(отключениерубильникана подстанциии автоматическихвыключателейсиловых и оперативныхцепей) и принятиемер, препятствующихподаче напряженияк месту работывследствиеошибочногоили самопроизвольноговключениякоммуникационнойаппаратуры;

б)вывешиваниеплакатов: “Невключать - работаютлюди”, “Не включать- работа на линии”,“Не открывать- работают люди” и при необходимостиустановкаограждений;

в)присоединениек “земле” переносныхзаземлений.Проверка отсутствиянапряженияна токоведущихчастях, на которыедолжно бытьналожено заземление(в нашем случаена силовыхшинах преобразователя);

г)наложениезаземлений(после проверкиотсутствиянапряжения),то есть включениезаземляющихножей (в нашейустановке ихнет), там, гдеони отсутствуют,наложениепереносныхзаземлений;

д)ограничениерабочего местаи вывешиваниеплакатов: “Стой- высокое напряжение”,“Не влезай -убьет”, “Работатьздесь”, “Влезатьздесь”. Принеобходимости,производитсяограждениеоставшихсяпод напряжениемтоковедущихчастей, в зависимостиот местныхусловий установкаэтих огражденийпроизводитсядо или посленаложениязаземлений.

Корганизационныммероприятиямобеспечивающимбезопасностьработ в электроустановкахотносятся:

а) оформлениеработы нарядомили распоряжением;

б)допуск к работе;

в) надзорво время работы;

г)оформлениеперерывов вработе, переводовна другое рабочееместо, окончанияработы.

Правильноеи четкое следованиеэтим правилампозволит свестивероятностьпораженияработающихэлектрическимтоком до минимума.

2. ВЫБОР РОДАТОКА И ВЕЛИЧИНЫНАПРЯЖЕНИЯ

Наметаллургическомпроизводствеприменяютсяпривода какпеременного,так и постоянноготока. Каждыйвид приводаобладает своимидостоинствамии недостатками.

Приводпеременноготока прост инадёжен, удобени нетребователенв эксплуатации,прост в подключении(основной родтока питающейсети: переменный50 Гц), но возможностирегулировкискорости вращениявесьма ограниченыи нет простогоспособа плавногорегулированиячастоты вращения.

Приводпостоянноготока болеегибок: двигателипо своему устройствудопускаютплавное регулированиескорости вшироких пределах,большая допускаемаяперегрузкапо току позволяетсоздаватьдвигатели свысокой перегрузочнойспособностью,но за данныепреимуществаприходитсяплатить большейсложностьюдвигателя(из-за наличияколлектора),трудностямив обслуживаниии ремонте (машинапостоянноготока слыветсвоенравнойи капризной).

Всоответствиис требованиямитехнологии,механизмыпривода фурмдолжны позиционироватьсяс большой точностью(до несколькихсантиметров),что пока немогут обеспечитьприводы переменноготока, хотя известныпопытки заменыприводов постоянноготока приводамисистемы ЧП-Д(частотныйпреобразователь- двигатель,например НПЧ- непосредственныйпреобразовательчастоты). Такимобразом дляпривода фурмыпринимаетсяпривод постоянноготока.

Таккак мощностьдвигателейпривода невелика(менее 250 кВт), тодля его питанияпотребуетсянапряжение

Вывод:применяетсяпривод постоянноготока на напряжение220 В.

3. РАСЧЕТ ИВЫБОР МОЩНОСТИДВИГАТЕЛЯ

3.1.Определяемэквивалентныймомент двигателя,М_э

(3.1)

где=0,7 - коэффициент,учитывающийухудшениеусловий охлажденияво время переходныхпроцессов (по[2], стр. 10)

М_п - пусковые моменты

М_т- тормозныемоменты

М_у- моменты установившихсярежимов

Всезначения моментовберутся иззадания.

t_п- время пусков

t_т- время тормозныхрежимов

t_у- время установившихсярежимов

Всезначения временберутся такжеиз задания.

= 0,65 кН*М

3.2. Определяемскорость двигателя,n, об/мин:

(3.2)

где i -передаточноесоотношениередуктора

Д - диаметрбарабана, м

 -скорость движения,м/сек.

Все данныеберутся иззадания.

В соответствиис заданнойтахограммойвыделяем 3 скорости:максимальную(0,6 м/с), среднюю(0,5 м/с) и минимальную(0,1 м/с).

3.3. Определяемпродолжительностьвключенияпривода:

(3.3)

гдеt_раб- общее времяработы

t_ц- время цикла

потахограммеt_ц=28,7сек, t_раб=12,7сек.

3.4.Производимпересчет моментана стандартнуюпродолжительностьвключения:

(3.4)

кН*М

Определяеммощность двигателя,Р, кВт

(3.5)

кВт

Всоответствиис пунктом 2.1методразработки([2], стр. 4, пункт2.1) увеличиваеммощность двигателяна 20% (из-за дополнительногонагрева пульсациямивыпрямленноготока при системеТП-Д).

Р^/= Р*1,2 = 49,22*1,2 = 59,06 кВт

3.5.По каталогу,[3], стр. 408, приложение7, выбираем двигательпостоянноготока типа П102.Его данныезаносим в таблицу:

Таблица3.1

Максимальнаяскорость двигателяв приводе равна687,55 об/мин, а максимальнаяскорость самогодвигателя 750об/мин, то естьв относительныхединицах:

n_max= n_max /n_ном= 687,55/750 = 0,92

Минимальнаяскорость:

n_min= n_min/ n_ном= 114,59/750 = 0,15

Диапазонрегулированияскорости:

n_max/ n_min= 687,55/114,59 = 6,00

4. ВЫБОР ОСНОВНОГОСИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

4.1. Выбортиристорногопреобразователя

Учитывая,что использованаоднозоннаясистема регулирования(т. к. максимальнаяскорость двигателяв относительныхединицах n_мах= 0,92 мФи строим нагрузочнуюдиаграммутоков:

(4.1)

Н*м

По каталогуноминальныйток двигателя286 А.

М_ном= С_мФ*I_ном, С_мФ= М_ном/ I_ном (4.2)

С_мФ= 700,33 / 286 = 2,45

ВеличинаС_мФбезразмернаяи представляетсобой постоянную,на которую надоумножить значениямоментов нанагрузочнойдиаграмме дляпреобразованияеё в диаграммутоков.

Выполнивэти действия,получим диаграммутоков (на рис.4.1).

рис. 4.1

Определяемсреднеквадратичныйток двигателя.

(4.3)

= 251,43 А

Всоответствиис пунктом 2.2методразработкипо [4], стр. 14, выбираемпреобразовательтипа КТЭУ 320/230(комплектныйтиристорныйэлектроприводуниверсальный).Его данные: I_d= 320 А, U_d= 230 В, =2,25 (значениеперегрузочнойспособностивзято из [2], стр.5, табл. 1).

Нужнопроизвестипроверку правильностивыбора преобразователя,проверку соответствиятрём условиям:

I_dн I_ном 320>286

U_dн U_ном 230>220

 I_dн I_мах 2,25*320=720>367,35

4.2. Выборпитающеготрансформатора

Вторичноелинейное напряжениетрансформатораможет бытьопределенопо [2], стр. 6, табл.4, для номинальногонапряженияпреобразователяв 230 В оно составляет205 В.

Максимальноезначениевыпрямленногонапряженияпо [2], пункт 2.3, стр.6, определяетсяпо формуле:

U_d0= U_2ф* к_в (4.4)

гдек_в- коэффициентвыпрямления,для трёхфазноймостовой схемы(в преобразователеКТЭУ примененатакая) он равен2,34.

U_d0= 118,36*2,34 = 276,95277В

Определяеммощностьтрансформаторапо формуле из[2], пункт 2.3, стр.6:

S= к_п* U_d0* I_dн (4.5)

гдек_п- коэффициентиспользованиятрансформатора,по [2], пункт 2.3, стр.6, лежит в пределах0,6...0,8 (при нагрузкев 60-80% от номинальнойКПД трансформаторамаксимален).

S= 0,8 * 277 * 320 = 70900,46 В*А 71кВ*А

По [2], пункт8.2.2, стр. 12, первичноенапряжениепри S

По [4], стр.271, табл. 8.5, выбираемтрансформатортипа ТСП-100/0,7-УХЛ4,данные сводимв таблицу:

Таблица4.1

4.3.Построениерегулировочнойхарактеристикипреобразователя,определение_мин,_мах

Определяемциклическуюноминальную,максимальнуюи минимальнуюскорости:

=n / 9,55 (4.6)

_ном= n_ном/ 9,55 = 750 / 9,55 = 78,53 рад/сек

_мах= n_мах/ 9,55 = 687,55 / 9,55 = 71,99 рад/сек

_мин= n_мин/ 9,55 = 114,59 / 9,55 = 12 рад/сек

Номинальноесопротивлениедвигателя (позакону Ома):

R_номдв = U_ном/ I_ном= 220 /286 = 0,77 Ом

ОпределяемКПД двигателяноминальный:

_ном= Р_ном/ (U_ном* I_ном)= 55000 / (220 * 286) = 0,87 = 87 %

Сопротивлениеякоря:

z_ядв = 0,5(1-_ном)R_номдв (4.7)

z_ядв = 0,5(1- 0,87) 0,77 = 0,05 Ом

Определяемпостоянныйкоэффициентк*Ф_ном:

к*Ф_ном= (4.8)

к*Ф_ном== 2,62 В*с/ рад

Определяеммаксимальноеи минимальноенапряжениепреобразователя:

U_d= к*Ф_ном*  (4.9)

U_dмах= 2,62 * 78,53 = 205,7 В

U_dмин= 2,62 * 12 = 31,43 В

Дляопределенияминимальногоугла регулированияпреобразователяпринимаетсянапряжениена 10% выше напряжения,обеспечивающегомаксимальнуюскорость, дляобеспечениявозможностифорсировкипо [2], стр. 13:

=U_{d мах}* 1,1 = 205,7 * 1,1 = 226,27 В

Используяарккосинусыможно рассчитатьминимальныйи максимальныйуглы регулированияпреобразователяаналитическимметодом, нестроя регулировочнуюхарактеристику.

cosa = U_d / U_{d 0} (4.10)

cosa_мах= U_{d мин}/ U_{d 0}= 31,43 / 277 = 0,11 , a_мах= 83,48 ⁰

cosa_мин= U_{d мах}/ U_{d 0}= 226,27 / 277 = 0,82 , a_мин= 35,23 ⁰

4.4. Выборсглаживающегореактора

Определяемкритическуюиндуктивность:

(4.11)

где n -число пульсацийвыпрямленногонапряжения,для мостовойсхемы n = 6.

мГн

Определяеминдуктивностьцепи якоря:

(4.12)

где-коэффициент,зависящий откомпенсированияобмотки, 0,1...0,2

p - числополюсов, по [3]= 2

мГн

Определяеминдуктивностьреактора:

L_р = L _кр- L_я (4.13)

L_р = 0,54 - 0,49= 0,05 мГн

Таккак требуемаяиндуктивностьреактора крайнемала, то реакторможно не выбирать- ограничениезоны прерывистоготока будетобеспеченоза счет собственнойиндуктивностиякоря.

5. ВЫБОР САР, СТАТИЧЕСКИЙ

РАСЧЕТ САР.

5.1В соответствиис заданиемстроим двухконтурнуюсхему САР свнешним контуромскорости ивнутреннимконтуром тока.Для обеспечениязаданного темпаразгона использованзадатчикинтенсивности.Принципиальнаясхема САРпредставленав приложении,лист1.

Некоторыепояснения иупрощения: насхеме тиристорныйпреобразовательпредставленкак пропорциональноезвено с постояннымкоэффициентомусиления (чтосправедливо,если приводработает тольков режиме непрерывноготока - что обеспечиваетсяиндуктивностьюцепи якоря, попункту4.4). Таккак системарегулированияоднозоннаяи магнитныйпоток постоянен,то есть моментдвигателяпропорционалентоку якоря, аскорость вращенияпропорциональнаЭДС, то двигательможет бытьпредставленупрощеннойфункциональнойсхемой.

Припостроениисистемы в качестведатчика токаиспользовандатчик типаS402A,

вкачестве датчиканапряжения(ДНС) использовандатчик типаS402 со стандартнымкоэффициентомусиления 1,

в качествеячейки гальваническойразвязки (ЯРГ)использовандатчик напряжениятипа S402 со стандартнымкоэффициентомусиления 1,

в качестведелителейиспользованыделители типаS400 (ДНЗ, ДНОС).

Резисторыв делителяхвыбираютсяпутём расчёта.

Вкачестветахогенераторавыбран тахогенегаторс крутизнойхарактеристики= 0,15 В/об/мин.

Напряжениепитания схемысоставляет24 В.

5.2 Расчётдатчика тока,ограничениерегулятораскорости

Понагрузочнойдиаграммемаксимальныйток 367 А. По [2], раздел5, стр. 8, выбираемшунт типа ШС-75на ток I_шном= 500 А. Номинальноепадение напряженияпри номинальномтоке для шунтовэтого типасоставляет= 75 мВ.

Коэффициентшунта равен:

(5.1)

В/А

Принимаяжелаемый выходдатчика примаксимальномтоке равным10 В, определяемжелаемый коэффициентдатчика тока:

(5.2)

гдеU_шмах=К_ш* I_мах= 0,15*10^-4*367= 0,055 В

Выбираемстандартныйкоэффициентдатчика тока= 150, по номинальномуряду в [2], раздел5, стр. 8.

Тогдавыход шунтапри номинальномтоке двигателяравен:

U_{дт ном}= К_{у дт}* К_ш* I_ном (5.3)

U_{дт ном}= 150 * 0,15*10^-4*286= 6,44 В

Примаксимальномтоке:

U_{дт мах}= К_{у дт}* К_ш* I_мах (5.4)

U_{дт мах}= 150 * 0,15*10^-4*367= 8,26 В

Обеспечиваявозможностьфорсировкии учитываянедоиспользованиедвигателя ипреобразователяпо перегрузочнойспособностипринимаем токограниченияна 20% выше максимального.

I_огр= I_мах*1,2 = 367 *1,2 = 440,4 А

U^/_{дт мах}= U_{д т мах}* 1,2 = 8,26 * 1,2 = 9,91 В

ПринимаемсопротивлениеR11 = R9, то есть R11 = R9 = 20кОм.

Ограничениерегулятораскорости принимаемравным 10 В.

5.3Расчёт цепиобратной связипо скорости,напряжениявыхода задатчикаинтенсивности(ЗИ)

Определяемнапряжениевыхода тахогенераторапри максимальнойскорости двигателя:

U_тгмах= * n_мах (5.5)

U_тгмах= 0,15 * 687,55 = 103,13 В

Выбираемсопротивлениеделителя ДНОС,принимая U_вых= 8 В,

R_вых= 1 кОм.

(5.6)

, 2*R₁+ 1 = 103,13 / 8 , R₁= 5,95 кОм

На рисунке5.1 показана схемаделителя ДНОС:

рис. 5.1

Выбираемрезистор типаМЛТ из стандартногоряда из [2], раздел5.2, стр. 8. Стандартныйноминал резистора6,2 кОм.

Определяемток делителя(по закону Ома),значениясопротивленийподставляемв кОмах, токполучаем в мА:

мА

Определяеммаксимальноенапряжениевыхода делителя,также по законуОма:

U_{вых.мах}= I*R_вых= 7,7*10 ^-3*1*10³= 7,7 В

Выходдатчика скоростина минимальнойскорости. Дляэтого необходимовыход датчикана максимальнойскорости поделитьна величину,обратную диапазонурегулированияили просторазделить надиапазонрегулирования.По пункту 3.5диапазонрегулированияравен 6:

U_{вых.мин}= U_{вых.мах}/ 6 = 7,7 / 6 = 1,28 В

ПринимаясопротивлениеR12 равным R7, тоесть R12 = R7 = 20 кОм,получаем необходимыйвыход задатчикаинтенсивности:

примаксимальнойскорости U_{вых.ЗИ мах}= 7,7 В

приминимальнойскорости U_{вых.ЗИ мин}= 1,28 В.

5.3 Расчётцепи задания

Учитывая,что коэффициентЯРГ (ячейкиразвязкигальванической)= 1, рассчитываемделитель ДНЗаналогичнорасчёту делителяДНОС при желаемомнапряжениивыхода U_вых= 7,7 В и напряжениипитания U_пит= 24 В:

R₁делителя ДНЗ= 1,06 кОм, R_станд= 1,1 кОм типа МЛТпо [2], раздел 5.2,стр. 8.

Аналогично,максимальноенапряжениевыхода делителяравно:

U_{вых.мах}= I*R_вых

мА

U_{вых.мах}= I*R_вых= 7,5*10 ^-3*1*10³= 7,5 В

5.4 РасчётпараметровЗИ

Темпразгона приводаопределяетсяпо заданнойтахограмме.НарастаниенапряженияЗИ определяетсякак отношениемаксимальногонапряжения на время разгонапривода домаксимальнойскорости:

В/сек

Нужнорассчитатьёмкость конденсатораС₁ .ПринимаемнапряжениеограниченияU_огр= 5 В, R₃= 50 кОм.

(5.7)

Ф= 15,58 мкФ

ВыходЗИ при максимальнойскорости составляетU_вых= 7,7 В, а напряжениезадания U_вх= 7,5 В. ЗадаваясьсопротивлениемR₁= 20 кОм, выбираемсопротивлениеR₆:

(5.8)

кОм

Получениеминимальнойскорости приводаосуществляетсяпутём введениясопротивленияR₂в цепь задания,при этом выходЗИ должен составлятьU_вых= 1,28 В:

(5.9)

кОм

Посколькукроме минимальнойскорости (0,1 м/сек)есть ещё и средняя(0,5 м/сек), то необходимоподелить общеесопротивлениеR₂на два - сопротивлениедля получениясредней скорости,назовём егоR_сри сопротивлениеR₂в сложении сним дающее100,29 кОм.

Определимвыход датчикаскорости (и,соответственно,ЗИ) при среднейскорости.

n_ср/ n_мах; 527,96 / 687,55 = 0,77;

U_вых.ср = U_{вых.мах}* 0,77 = 7,7*0,77 = 5,93 В

Потой же формулеопределимзначение R_ср:

кОм

Стольмалое значениесопротивленияобъясняетсятем, что средняяскорость составляетпримерно 80 % отмаксимальной,которая обходитсябез резисторавообще.

Итак R_ср+ R₂= 100,29 кОм, отсюда R₂= 100,29 - 5,97 = 94,32 кОм. Какэто будет выглядеть,показано нарисунке 5.2:

рис. 5.2

Таккак операционныйусилитель А3является инвертороми повторяетсигнал, лишьизменяя егознак, то сопротивленияR₄и R₅выбираютсяодинаковымии равными R₄= R₅ =20 кОм.

6. ВЫБОР РЕЛЕЙНОЙСХЕМЫ,

КРАТКОЕОПИСАНИЕ РАБОТЫ

Релейнаясхема приводаприведена вприложении,лист 2.

Некоторыепояснения ксхеме:

KV1 - релезащиты от превышениянапряжениятиристорногопреобразователя.

KV2 - релеЭДС преобразователя.

KV3 - релеЭДС двигателя.

KA - релемаксимальнойтоковой защиты.

KA1- реле минимальнойтоковой защиты(контроля токавозбуждения).

KM- силовой контактор.Обеспечиваетсборку схемытиристорныйпреобразователь- двигатель,подключаетдвигатель кпреобразователю(и отключаетего). в его цепипитания естьконтакт релеKL5 контролирующегоправильностьсборки схемы- подачу напряжения,разрешениеработы привода,блокировкидругих схеми тому подобное.

КМ1 - контактординамическоготорможения.

KL1,KL2 - промежуточныереле направления,определяющиеполярностьзадания САР.Путевые выключателиSQ 2, SQ 3 обеспечиваютостановку приходе впереди назад соответственно,SQ 1 определяетпереход наползучую скоростьпри ходе вперед.

KL3- реле малойскорости приходе вперед(обеспечиваетвведениесопротивленияR₂ в цепь задания).

KL4- реле среднейскорости приходе вперед(обеспечиваетвведениесопротивленияR_ср в цепь задания).

KL5 - релеконтроля правильностисборки схемы.

KL6- реле, определяющеевертикальноеположениеконвертера(с помощью контактаконечноговыключателяSQ) и разрешающеезапуск двигателя.

YA- электромагнитныйтормоз, фиксирующийверхнее и нижнееположениефурмы.

VD-R- цепь защитыот превышениянапряженияу обмотки возбуждениядвигателя (итакая же у катушкиэлектромагнита).

HL1 - поданиенапряженияна двигатель(отключениеламп 1-3 свидетельствуето динамическомторможении).

HL2- ход вперед.

HL3- ход назад, HL4 -подача питанияна схему.

7. РАСЧЕТ ИВЫБОР АППАРАТУРЫУПРАВЛЕНИЯИ ЗАЩИТЫ

7.1. Выбормаксимальноготокового реле

Выборреле осуществляетсяисходя изноминальноготока двигателяи уставкисрабатывания.Номинальныйток двигателя286 А (пункт 3.5.).

Уставкусрабатыванияреле принимаемна 10% выше токаограничения,равного 440,4 А(пункт 5.2.).

I_уст= 1,1 * I_огр= 1,1 * 440,4 = 484,44 А

По[5], стр. 76, выбираемреле типа РЭВ571 (постоянноготока) с самовозвратом,на номинальныйток 440 А, с регулируемойв пределах(0,7-3) I_{ном реле} уставкой - внашем случае1,1 I_{ном реле} .

7.2. Выборминимальноготокового реле

Номинальныйток возбуждениядвигателясоставляет4,84 А - двигательработает безослабленияполя.

Уставкареле на отпаданиепринимаемравной 0,5 * I_{номвозб}.

I_уст= 0,5 * I_{номвозб}= 0,5 * 4,84 = 2,42 А

Принимаемреле РЭВ86 сноминальнымтоком в 5 А, по[2], пункт 8.5.2., стр.17. Ток срабатыванияэтого релерегудируетсяв пределах0,3...0,6 I_{ном реле} ,в нашем случае0,48 I_{ном реле} .

7.3. Релезащиты от превышениянапряжения

Срабатываниереле защитыот превышениянапряжениядолжно происходитьпри напряжении,превышающемдопускаемоенапряжениедвигателя.Выбираем напряжениесрабатыванияреле равнм 260В (возможно приизменении_мин.

Дляустановкивыбираем релеРЭВ821 по [2], пункт8.5.3., стр. 18, на номинальноенапряжение220 В. Напряжениевтягиваниясоставляет110 В. Мощностьреле 20 Вт, коэффициентвозврата 0,4.

Определяемноминальныйток реле:

А

Таккак напряжениевтягиванияв 2 раза меньшерабочего напряжения,то и ток втягиванияв 2 раза меньше:I_вт =0,5*I_р= 0,5*0,09 = 0,045 А = 45 мА.

Определяемсопротивлениекатушки релепо закону Ома:

Ом

Последовательнос реле включаемсопротивлениеR₄ .Определяемобщее сопротивлениецепи при требуемомуровне напряжениявтягивания:

Ом

Сопротивлениерезистора R₄будет равно:

R₄= R_общ- R_к= 5777,78 - 2420 = 3357,78 Ом

Определяеммощность резистора:

P=I²_вт* R = (0,045)²* 3357,78 = 6,8 Вт

Выбираемрезистор типаПЭВР-10 с сопротивлением,равным 4 кОм по[2], пункт 8.5.3., стр.18.

7.4. РелеЭДС преобразователя

Служитдля обеспечениявозможностисборки схемыпри напряжениипреобразователя,близком к нулюи для контролянапряженияпреобразователя.

Напряжениевтягиванияреле принимаемравным 30 В, напряжениеотпадания релеравно 25 В, коэффициентвозврата равен0,83.

Схемавключения релеприведена нарисунке 7.1.:

рис. 7.1.

Выбираемреле типа РЭВ821по [2], пункт 8.5.4., стр.18. Номинальноенапряжение48 В. Напряжениевтягивания10 В. Коэффициентвозврата 0,4.Потребляемаямощность 5 Вт.

Определяемноминальныйток реле:

I_ном= P / U_ном= 5 / 48 = 0,1 А

7.5.Выбор тормозногоэлектромагнитаи его сопротивления

Дляфиксации начального(верхнего) иконечного(нижнего) положенияфурмы применёнэлектромагнитныйтормоз. Требуемыймомент тормозаравен М_торм= 0,4 * М_ном. По пункту 4.1. М_ном= 700,33 Н*м, следовательноМ_торм= 0,4 *700,33 = 280,13 Н*м.

По[6], подходитэлектромагнитмарки ТКП 300 соследующиминоминальнымиданными: U_к= 110 В, М_торм= 340 Н*М, Р= 285 Вт.

Дляфорсированногоратормаживанияна электромагнитподаётся полноенапряжениепитания (220 В) ичерез выдержкувремени 0,5 секреле КТ, в цепьэлектромагнитавводитсясопротивлениеR_э, что предохраняетего от входаиз строя из-задлительногоперегревадвойным током.

Вычисляемноминальныйток электромагнита:

Сопротивлениерезистораравно:

Рассеиваемаятепловая мощностьрезистораравна:

Р_R= I²*R= 2,59 ²* 42,47 = 284,9 Вт

По[3], стр. 371, табл. 5-10выбираем ящиксопротивленийтипа ЯС100/2 с ленточнымии проволочнымиэлементами,в нашем случаепроволочными,марки НС 414/48, I_ном= 2,7 А, R = 48 Ом, в ящике10 элементов.

7.6. Определяемзначениесопротивленияв цепи сигнальныхламп

Вкачестве сигнальныхламп в схемеприменены лампытипа К-24 со следующиминоминальнымиданными: U_пит= 24 В, I_ном= 90 мА.

Так какнапряжениепитания оперативнойцепи составляет220 В, то для зашитылампы необходимоввести сопротивление.Его значениеопределяетсяпо закону Ома:

Рассеиваемаятепловая мощностьрезистораравна:

Р_R= I²*R= 0,09 ²* 2200 = 17,82 Вт

Выбираетсярезистор типаПЭВ-25, сопротивление2,2 кОм, рассеиваемаямошность 25 Вт.

7.7. Выбораппаратурыуправления

В предыдущихразделах быливыбраны релеКА, КА1, KV1, KV2. Дляостальных видоваппаратовуправлениясоставляетсятаблица, данныевзяты из [5], разныеразделы и страницы,и [6].

АвтоматическийвыключательQF выбран толькодля оперативнойсхемы, на небольшойток отсечки- до 10 А (можно быловзять и на меньшийток), для силовойсхемы автоматическийвыключательвходит в комплектпоставки тиристорногопреобразователя(КТЭП).

Таблица7.1.

8. РАСЧЕТ ИВЫБОР ПИТАЮЩИХЛИНИЙ

8.1.Необходимовыбрать питающийкабель дляякорной цепии проверитьего на падениенапряжения.Он состоит издвух участков:от цеховойраспределительнойподстанциидо тиристорногопреобразователяи от тиристорногопреобразователядо якорной цепидвигателя.Длина этихучастков составляет60 и 40 метровсоответственно,напряжениена них 380 и 220 В. Кабеливыбираютсяпо соотношениюI_расI_доп.

(8.1)

гдеI_dном- номинальныйток преобразователя

-коэффициент,зависящий отсхемы выпрямленияпреобразователя,для мостовойравен 2,34

А

По[7], стр. 22, табл. 1.3.7.,выбираем трехжильныйкабель с алюминиевымижилами, пластмассовойизоляцией всвинцовойоболочке, ссечениемтокопроводящихжил в 70 мм²,для прокладкикабеля в воздухе.I_доп= 140 А >I_рас= 111,66 А.

Проверяемвыбранныйкабель на падениенапряженияна выбранномучастке. U_доп= 5 %.

(8.2)

где-коэффициент,зависящий отматериалапроводника,для алюминияравен 35

l - длинапитающегокабеля (дляэтого участкаравна 60 м)

S- сечение токопроводящейжилы, мм²

Таккак U_рас= 2,15 % U_доп= 5 % , то кабельвыбран правильно.

Выбираемкабель длявторого участка.I рабочий двигателяравен 286 А. По [7],стр. 22, табл. 1.3.7.,выбираем триодножильныхкабеля с алюминиевымижилами, пластмассовойизоляцией всвинцовойоболочке, ссечениемтокопроводящихжил в 120 мм².I_допдляэтих кабелейпри прокладкев воздухе = 295 А.

Проверяемвыбранныекабели на падениенапряженияна выбранномучастке. U_доп= 5 % , l = 40 м.

(8.2)

Таккак U_рас= 2,48 % U_доп= 5 % , то можноиспользоватьэти кабели.

8.2.Для питанияцепи возбужденияприменим двужильныйкабель с сечениемтокопроводящихжил в 6 мм²- из-за повышенныхтребованийк этому участкутрассы, в частностинеобходимостьповышенноймеханическойпрочности (таккак ток возбуждениясоставляет4,84 А, то чисто потоку можно былобы принятькабель меньшегосечения).

8.3.В качествеконтрольныхкабелей принимаемкабеля сечениемв 1,5 мм²,количествожил для каждогокабеля своё(количествотребуемыхканалов + 1 резервный)и будет приведенона схеме внешнихсоединенийв приложении,лист 4.

9. ВОПРОСЫМОНТАЖА

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Развитиетехнологиимонтажных работприводит к ихиндустриализации,то есть к стремлениюмаксимальноускорить иупроститьмонтаж, сделатьего наподобиедетского конструктора- чтобы так желегко собиратьтехнологическиелинии, сетиосвещения,крупные установки,конвейеры итак далее.Индустриализацияработ - этосовокупностьорганизационныхи техническихмероприятий,обеспечивающихвыполнениекак можно большегообьёма работвне зоны монтажа.Она предусматриваетсборку оборудованияв крупные монтажныеузлы, желательносразу целыетехнологическиеблоки, стандартизациюоборудованияи монтажныхединиц (чтобне путалисьв разнообразии),доведениеоборудованиядо максимальнойстепени готовностивне монтажнойзоны (для сокращенияобьёма пуско-наладочныхработ), а такжеи ряд другихмер.

Современнаятехнологияпроизводствамонтажных работпредусматриваетведение их в2 стадии: заготовкамонтажных узловв мастерскихи монтажныхучастках (внезоны монтажа)и непосредственносам монтаж.

На первойстадии производятсяследующиеработы:

1) Непосредственнона строительнойплощадке производятразметку трассэлектросетейи заземлений.

2) Закладываюттрубы для кабелей,трасс заземленияи тому подобноев фундаменты.

3) Контролируютустановкузакладныхэлементов(фундаментов,крепежныхдеталей, проемов,ниш и так далее).

4)Осуществляетсяконтроль заобразованиемперсонала вовремя строительства.

Доначала второйстадии должныбыть законченыстроительныеи отделочныеработы в электромонтажныхпомещениях.

На второйстадии выполняетсянепосредственныймонтаж на объекте:

1)На подготовленныеместа устанавливаетсяэлектрооборудование.

2) По готовымтрассам прокладываютготовые элементыэлектропроводок.

3)Подключаютсмонтированныеэлектрическиесети к установленномуэлектроборудованию.

ЛИТЕРАТУРА

1.Марголин Ш. М.“Электрооборудованиеконверторныхцехов”. Москва,“Металлургия”,1977.

2.Заслов А. Я.,Тимофеев В. Л. “Проектированиеэлектроприводовпо системеТП-Д”, метод-разработка,Н-Тагил, 1994.

3.Вешенский С.Н. “Характеристикидвигателейв электроприводе”.Москва, “Энергия”,1977.

4. “Комплектныетиристорныеэлектроприводы”,справочник,под редакциейкандидататехническихнаук ПерельмуттераВ. М. Москва,“Энергоатомиздат”,1988.

5. “Релезащиты и автоматики”,справочник,КакуевицкийЛ. И., СмирноваТ. В., под редакциейХейфица М. Э.,Москва, “Энергия”,1972 год.

6. “Электротехническийсправочник“,том 2 . Москва, “Энергоатомиздат”, 1986.

7. “Правилаустройства электроустановок”, шестое издание. Москва, “Энергоатомиздат”, 1987.

8.“Правила техническойэксплуатацииэлектроустановокпотребителейи Правила техникибезопасностипри эксплуатацииэлектроустановокпотребителей”.Издание третье.Атомиздат.1975.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение 3

1. Краткаятехнология,механичес-

коеустройство,требованияк

электроприводу 4

2. Выборрода тока ивеличины

напряжения 7

3. Расчёти выбор мощности

двигателя 8

4. Выборосновногосилового

оборудования 11

5 Выбор САР , статический

расчёт САР 15

6. Выборрелейной схемы,краткое

описаниеработы 20

7. Расчёти выбор аппаратуры

управленияи защиты 21

8. Расчёт и выборпитающих линий 25

9. Вопросымонтажа электро-

оборудования 27

10.Наладка электрооборудования 28

11.Техника безопасностипри

ремонтахи эксплуатации 30

Литература 31

Приложения 32

Нижнетагильскийордена Трудового

Красногознамени

горно-металлургическийколледж

имени Е.А.и М.Е. Черепановых

ЭЛЕКТРОПРИВОД И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

ПРИВОДАФУРМЫ

Пояснительнаязаписка

КП.1804.452.29.00.ПЗ.

Руководитель

ЗасловА. Я.

Дата15.11.1997

Проект разработал

ПерваковА. А.

Дата 1.02.1998

1998

ВВЕДЕНИЕ

Всовременномпроизводствеогромную рольиграют различныемашины и механизмы,большая частькоторых приводитсяв действиеэлектроприводом.Это связанос определённымиудобствамиэлектрическойэнергии и двигателейна её основе- простота получения,передачи, легкостьтрансформациии преобразованиемв другие видыэнергии: механическую,тепловую, световуюи тому подобное.

Основныевиды управляющихаппаратов:рубильники,переключатели,контакторы,реле были изобретенысразу послепоявленияпервых электрическихмашин и в дальнейшемразвивалисьв основном реле- появилисьмногие их типы:реле на втягивание-отпадание,тока-напряжения,защитные ипромежуточные,времени (в томчисле и с часовыммеханизмом).На основе реле,контакторов,путевых и конечныхвыключателейстроили большиерелейно-контакторныесхемы управления,могущие осушествлятьдаже некоторыефункции автоматики(управлениепо шаблону,простейшиеманипуляциии так далее).

Современныеэлектроприводадля исполнительныхмеханизмовимеют следующиеосновные части:двигатель (илидвигатели - длямногодвигательногопривода), управляющейсистемы (тиристорныйпреобразователь- двигатель,система генератор- двигатель,релейно - контакторнаясхема и такдалее), передаточногомеханизма(редуктора).Дальнейшееразвитие идетв сторону уменьшенияразмеров ирасширенияфункций системыуправления- путём внедрениямикропроцессорнойтехники и цифровыхсистем, максимальным приближениемдвигателейк рабочемумеханизму иупрощенияпередаточногомеханизма.Особого прогрессав конструкциисамих двигателейне наблюдается,так как всёздесь уже изобретеноотцами -основателямии дальнейшийпрогресс можетбыть осуществленв основном засчёт примененияновых электротехническихматериалов(сверхпроводников,материаловс ограниченнойпроводимостью,диэлектрическихматериалови тому подобное).

НТГМК

Курсовой проект

попредмету Системыуправленияэлектроприводами

Студент Перваков А. А.

Специальность 1806

Группа 452

Н. Тагил

1998

“Будемписать таким-жешрифтом, чтои курсовой.Сегодня вторник3 Февраль 1998, время15:41.Курсоовй я сдалещё в пятницу(крайний сроксуббота, а отецвсё равно недоволен !!!). Сегоднябыла защита.Вчера игралис Васькой вWorms+ и я ни хренаничего не учил.Получил курсовойсразу в субботу,но ничего неисправил. Сиделсейчас на защитеи немного исправил.Нам с ОлегомКудрявцевымзащищатьсяне надо. И тодело. А то всеграфическиеделать пришлось,только не набольшом формате.

Нуладно, плыви,курсовой.

Онихраняться 5лет, в 2003-м можнозабирать.”

Этозаписка автораэтого курсовогопроекта –Алексея Первакова,а через год егоубили… Прошувсех,кто знал егои кому пригодиласьэта работа,помянуть авторадобрым словом,пусть земляему будет пухом.

Друг

КП.1806.452.29.00.ПЗ