Введение

Автоматизация процессов металлургического производства осуществляется с помощью разнообразных технических средств, объединенных в системы управления (СУ). Основным элементом системы является объект, в котором протекает управляемый процесс. Такой объект называется объектом управления. Объектами управления могут быть отдельные параметры или весь технологический процесс, металлургические агрегаты или цеха металлургического производства в целом. В металлургических агрегатах, являющихся в автоматизированных системах управления технологическим процессом (АСУ-ТП) технологическим объектом управления (ТОУ), автоматизированный привод является регулятором. Он обеспечивает приведение в движение исполнительных рабочих органов агрегата и управление этим движение по заданному закону.

Комплектный тиристорный электропривод является функционально законченным устройством, так как имеет составные части электромеханической системы: электродвигатель, преобразовательную часть, передаточную часть, систему управления.

Каждый комплектный тиристорный электропривод снабжается системой автоматического регулирования (САР), построенной по принципу подчиненного регулирования. В соответствии с принципом подчиненного регулирования САР разбивается на несколько контуров, один из которых является внешним. На его входе сравнивается задание и фактическое значение основной координаты электропривода, в качестве которой могут быть:

а)скорость;

б) ЭДС двигателя;

в) напряжение на якоре электродвигателя;

г) положение рабочего органа;

д) натяжение прокатываемого изделия;

е) мощность на валу двигателя.

Выход внешнего контура является задающим сигналом для промежуточного контура, на входе которого сравниваются выходной сигнал внешнего контура и фактическое значение промежуточной координаты и т.д., а выход внутреннего контура воздействует на вход системы импульсного фазового управления (СИФУ) тиристорным преобразователем (ТП).

САР комплектных тиристорных электроприводов обеспечивает изменение основной координаты по заданному закону с необходимой точностью (во внешнем контуре) и ограничение на заданном уровне промежуточных координат электропривода (во внутреннем контуре). В системе регулирования скорости основной координатой является скорость электродвигателя, а промежуточной – ток якоря. В двухзонных системах регулирования скорости промежуточными координатами являются также ЭДС двигателя и поток возбуждения. В САР положения основной координатой является положение исполнительного органа механизма, а скорость и ток – промежуточными. В электроприводах регулирования натяжения или мощности, основной координатой является ток двигателя.

САР комплектных тиристорных электроприводов средней и большой мощности, изготавливаемых заводами ХЭМЗ и «Преобразователь» для широкого применения в металлургической, горнодобывающей и других отраслях промышленности являются унифицированными и имеют следующие технические данные по регулировке основных координат:

1. диапазон регулирования скорости для электроприводов с регуляторами скорости – не менее 50:1, для электроприводов с регуляторами ЭДС или напряжения – не менее 20 :1;

2. погрешность стабилизации скорости в статическом режиме при изменении температуры окружающей среды от 1 до 40 С и изменении напряжения питающей сети на  10 % номинального значения для электроприводов с регуляторами скорости – не более 1 %;

3. погрешность стабилизации скорости при изменении нагрузки от нуля до номинальной – не более 0,10,2 % при применении тахогенераторов с малыми пульсациями, например, типов ПТ и ТТ;

4. быстродействие системы регулирования скорости – время первого согласования при скачке небольшого задания скорости (без выхода на токоограничение) – не более 60 мс;

5. время реверса тока для реверсивных электроприводов с раздельным управлением – не более 30 мс;

6. наличие возможности и стабилизации заданного значения, ускорения или замедления электродвигателя с погрешностью не хуже 5 %;

7. наличие возможности ограничения скорости нарастания тока в якоре электродвигателя без изменения быстродействия контура тока;

8. уставка токоограничения для двухзонных электроприводов при необходимости изменяется в функции скорости;

9. полный диапазон изменения магнитного потока для двухзонных электроприводов обеспечивается при изменении ЭДС электродвигателя в процентах номинального значения: в статическом режиме – не более 1 %, в динамическом режиме – не более 3 % при продолжительности разгона в зоне изменения потока 1 с и более;

10. погрешность отработки положения исполнительного органа механизма, обусловленная электрической частью электропривода, в электроприводах с регуляторами положения с помощью сельсинной измерительной системы с учетом температурного дрейфа и без учета погрешности датчика положения в процентах максимального напряжения на выходе фазочувствительного усиления – не более 0,3 % (для электроприводов с цифровыми измерителями рассогласования погрешность отработки положения определяется типом измерителя);

11. время отработки скачка задания на входе пропорционального регулятора положения без ограничения тока – не более 0,25 с;

12. диапазон изменения заданного значения статического тока для электроприводов с регуляторами тока и мощности – не более 10:1;

13. погрешность регулирования тока для таких электроприводов в процентах к номинальному значению: в статическом режиме – не более 1,5 % , в динамическом режиме – не более 5 %.

Технологические объекты управления, требования которых к регулировке основных координат не удовлетворяют указанным выше техническим данным унифицированных комплектных электроприводов, предназначенных для широкого применения, должны иметь специальные электропривода с техническими данными отличными от приведенных (унифицированных). Например, электроприводы бумагоделательных, листовых и редукционных станов горячей прокатки имеют погрешность стабилизации скорости при изменении нагрузки, а также при действии других факторов не более 0,050,1 %. Электроприводы серий ЭТ6 и ЭТУЗ601 рассчитанные на диапазон изменения скорости 1:10⁴, при этом обеспечивается следующая погрешность стабилизации скорости, % по отношению к установленной скорости при изменении нагрузки от 0,!5 до 1,0 номинального значения:

_НОМ -  0,5

0,01_НОМ -  2 (5)

10^-4_НОМ -  10 (15)

значения в скобках относятся к электроприводам серии ЭТУ3601. Электроприводы серии ЭПУ-1, предназначенные для привода подач, обеспечивают диапазон регулирования скорости 1:10⁴ при номинальной частоте вращения 0,1 об/мин. Полоса пропускания замкнутой по скорости системы регулирования при амплитуде сигнала 0,1 В составляет 0,5Мном относительно уровня 0,5Мном при =0,001_НОМ не превышает 100 %, а время восстановления скорости 0,15 с. Суммарная погрешность скорости, % относительно установленной, вызванная изменением нагрузки, напряжения сети и температуры окружающей среды, составляет:

_МАХ - 0,5 (2)

0,5_{МАХ -} 2

0,1_МАХ - 2,5 (10)

0,01_МАХ - 5 (15)

10^-3_МАХ - 15 (25)

10^-4_МАХ - 25

В скобках приведены данные для электроприводов главного движения при наличии обратной связи по скорости. Для таких электроприводов полоса пропускная замкнутого контура 20 Гц. Для электроприводов замкнутых по ЭДС, суммарная погрешность скорости не превышает 0,1_НОМ.

Электроприводы серии ЭПУ2, замкнутые по скорости, обеспечивают полосу пропускания 10ГЦ, а время восстановления скорости при набросе нагрузки 0,5 Мном не превышает 0,4 с. Диапазон регулирования скорости 1:10³, причем суммарная погрешность скорости при =_НОМ не превышает 3 %. Для электроприводов замкнутых по ЭДС диапазон регулирования скорости для нереверсивных электроприводов 50:1 и реверсивных 20:1, причем суммарная погрешность скорости не превышает 5 % при =_НОМ.

Электроприводы типа ЭТПР, предназначенные для главного движения, металлорежущих станков и имеющие мощность до 30 кВт, обеспечивают диапазон регулирования скорости изменением напряжения ТП 1:100, при этом при изменении нагрузки от нуля до номинальной погрешность стабилизации скорости, не превышает 2 % у4становленной скорости при _Д=0,1_НОМ и 5 % при _Д=0,01_НОМ. Общая погрешность при изменении температуры окружающей среды на 25 С, напряжение питающей сети в пределах 10 % и изменении нагрузки на  0,4 номинального значения не превышает 5 % при _Д=0,1_НОМ и 15 % при _Д=0,01_НОМ. Время восстановления скорости при набросе нагрузки не превышает 0,05.

Учебное пособие предназначено для использования при выполнении курсового проекта по курсу «Автоматизированный электропривод металлургических цехов». В задание курсового проекта входит проектирование системы автоматического регулирования (САР) для автоматизации металлургических агрегатов как технологических объектов управления (ТОУ), для которых за критерий принята одна или несколько выходных координат, а в качестве регулирующего устройства (органа) используется автоматизированный электропривод. Форма задания на выполнение курсового проекта приведена в приложении 1.

1. Порядок проведения работ по выбору типов комплектных электроприводов для металлургических агрегатов.