DIPLOM / Новая папка / С 2.3 до 2.6

2.3 Розрахунок потужності та вибір електродвигуна рольганга перед

чорновою кліттю

Розрахуємо вагу металу, яка приходить на один ролик

(1)

де m – вага заготівки, m = 2200 кг;

(2)

де L – довжина заготівки, L = 1,53 м;

В – крок роликів В = 0,3 м;

Z_М – Кількість роликів з металом;

Розрахуємо момент холостого ходу рольгангу

(3)

де d_ш – діаметр шийки ролика, d_ш = 0,12 м;

_ш – коефіцієнт тертя у підшипниках, _ш = 0,01;

т_р – вага одного ролика, т_р = 1150 кг;

і – передаточне число редуктора, і = 1;

_х – ккд при холостому ході _х = 0,45;

Розрахуємо момент при транспортуванні металу по роликам

(4)

де – коефіцієнт тертя металу по роликам, f = 0,15;

Розрахуємо момент буксування

(5)

де _б – коефіцієнт тертя при буксуванні, _б = 0,2;

d_р – діаметр роликів, d_р = 0,33 м;

Розрахуємо статичне навантаження на роликах

(6)

Розрахуємо динамічний момент

(7)

де – радіус ролика, r_p = 0,165 м;

j – прискорення для гарячого металу, j = 3 м/с;

Розрахуємо кутову частоту обертання роликів

(8)

де _р – швидкість роликів, _р = 2,7 м/с;

Розрахуємо потужність двигуна

(9)

де  – ККД передачі,  = 0,45;

За каталогом обираємо двигун постійного струму серії Д-808 з наступними паспортними даними:

Р_н = 10 кВт; U_н = 220 В; n_н = 180 об/мин; Jдв = 4 кгм^2; I_н = 60 А.

Приведений до валу двигуна статичний момент

(10)

де і – передаточне число редуктора, і = 6;

Гранично – випробуваний момент при прискоренні

(11)

де – сумарний момент інерції із заготівкою.

Номінальна кутова частота

(12)

де  - номінальні обороти двигуна, п_н= 180 об/хв;

(13)

де J_дв – момент інерції двигуна, J_дв = 4 кгм²;

К – коефіцієнт, к = 1,1.

Момент інерції роликів

(14)

де - радіус ролика;

Номінальній момент

(15)

де _н - номінальна кутова частота;

Р_н – номінальна потужність двигуна, Р_н = 10000 Вт;

Середній момент пуску

(16)

Середній момент гальмування

Час розгону електропривода рольгангу з навантаженням

(17)

Часи гальмування електропривода рольгангу з навантаженням

(18)

Час реверсу

(19)

Час роботи двигуна з встановленою швидкістю

(20)

де Н – довжина пересування прокату;

(21)

Згідно розрахунків будуємо навантажувальну діаграму, рисунок 2

Розрахуємо еквівалентній момент

(22)

де t_xx1 – час холостого ходу,t_xx1 = 2 c;

(23)

(24)

де N – продуктивність листів за годину, N = 60;

Потрібно виконати перевірку двигуна згідно нагріванню

(25)

Згідно перевірки обрані двигуни проходять по нагріванню.

Виконую перевірку згідно умов припустимого перевантаження

(26)

де: λ – перевантажувальна здатність двигуна

(27)

де: Мтах – максимальний момент двигуна;

0,8 · 2,07 · 529 = 876 Нм;

876 Нм > 197,7Нм.

Обраний двигун успішно пройшов перевірку на припустиме перевантаження.

За отриманими в процесі розрахунку даними будую діаграму навантажень. (Рисунок 2).

Для побудування натуральної механічної характеристики достатньо розрахувати координати двох точок: номінального режиму та холостого ходу.

Для побудови механічної характеристики потрібно розрахувати постійний коефіцієнт

(28)

Швидкість холостого ходу

(29)

Характеристика будується по двом точкам

перша: М=0; =₀ ;

друга: М=М_н; =_н .

Згідно розрахунків будуємо механічну характеристику, рисунок 3

2.4 Розрахунок та вибір тиристорного перетворювача

Розрахунок та вибір струмообмежувального реактора.

Розраховуємо значення струму реактора

(30)

де N – кількість двигунів; N = 5;

I_н – номінальний струм двигуна, I = 60 A;

.

За розрахунковими даними з каталогу необхідно обрати реактор згідно умов:

.

За розрахунковими даними виписуємо реактор типу: [1], c 272

РТСТ-410-0,101 УЗ;

Розрахунок та вибір силових тиристорів

Середнє значення струму через тиристор

; (31)

де = 22,5 - коефіцієнт запасу за струмом , з урахуванням збільшення струму двигуна за час перехідного режиму;

К_ах – коефіцієнт , який враховує інтенсивність охолодження , К_ах=1 - при примусовому охолодженні;

m – число фаз трансформатора, т = 3;

I_dн – струм двигуна.

Максимальна величина зворотної напруги на тиристорі

(32)

де k_зн = 1,51,8 – коефіцієнт запасу за напругою , який враховує можливість появи перенапруг на тиристорах;

k_u.зв - коефіцієнт зворотної напруги для прийнятої схеми;

U_d0 - ЕРС умовного холостого ходу перетворювача при , В;

(33)

де U_2ф – фазна напруга реактора;

(34)

За розрахунковими даними з каталогу вибираємо тиристори перетворювальної установки згідно умов: ;

де І_вдоп - максимально допустимий середній струм тиристора за відповідною температурою його корпусу або за типом охолоджувача та прийнятих умов охолодження;

U - повторювальна напруга вибраного тиристора.

В установці ставимо тиристор з такими паспортними даними: [1], c 278.

ТБ 161-100;

Вибір згладжуючиго дроселя

Опір дроселя

; (35)

Сумарний опір тиристорного перетворювача;

; (36)

де, R_т - динамічний опір тиристорів;

R_д - опір якоря двигуна;

R_реак - опір реактора;

Коефіцієнт пропорційності між швидкістю і ЕРС двигуна

; (37)

де R_д - опір двигуна;

п_н - частота обертання;

Мінімальну швидкість обертання п_min

(38)

де D – нижчий діапазон регулювання швидкості;

Максимальний кут відмикання

; (39)

Індуктивність якірного ланцюга

; (40)

де k - коефіцієнт для некомпенсованих машин постійного струму k= 0,1 - для компенсованих;

p – число пар полюсів двигуна, р = 3;

Індуктивність згладжувального дросселя Lсер. розр. при мінімальному навантаженні реверсивного тиристорного перетворювача та куті регулювання

; (41)

де е_n - відносне ефективне значення першої гармоніки випрямленої напруги для ;

_т – частота напруги мережі;

I_min – мінімальний струм навантаження перетворювача;

m – число пульсацій для схем випрямлення;

b – коефіцієнт схеми для трифазної мостової, b=2;

(42)

Розрахункова індуктивність згладжувального дроселя , необхідна для забезпечення потрібного рівня пульсацій випрямленого струму,

; (43)

де і_e = 0,020,15 - відносне ефективне значення пульсацій першої гармоніки випрямленого струму;

.

Вибираємо два згладжуючих дроселя типу;[2], c 288.

ФРОС 250/0,5 УЗ;

Розрахунок потужності і вибір тиристорного перетворювача

Максимальний струм перетворювача I_{дв мах} обираємо згідно умови

де I_двмах – максимальний струм двигуна;

; (44)

.

Номінальний струм перетворювача I_dн ;

(45)

де - перевантажувальна здатність двигуна за струмом;

- перевантажувальна здатність перетворювача за струмом;

Напруга на виході перетворювача U_dн

(46)

Вибираємо тиристорний перетворювач типу: [2], c 288.

КТЭ - 1000/440;

2.5 Розрахунок та вибір апаратів захисту та керування

Розрахуємо автоматичні вимикачі перед тиристорним перетворювачем в ланцюзі змінного струму

(47)

де I_н- номінальний струм двигуна;

К_н – коефіцієнт запасу К_н = 1,2;

(48)

де _дв - коефіцієнт перевантажувальної здатності двигуна за струмом,

_дв =2,5;

Вибираємо автоматичний вимикач типу: [2], c 288.

АЗ742Б;

Розрахуємо автоматичні вимикачі після тиристорного перетворювача в ланцюзі постійного струму

(49)

де К_н – коефіцієнт запасу К_н = 1,2;

(50)

Вибираємо автоматичний вимикач типу: [2], c 288.

А3795Н

Розрахуємо автоматичні вимикачі в ланцюзі постійного струму

(51)

де К_н – коефіцієнт запасу К_н = 1,2;

(52)

Вибираємо автоматичний вимикач типу: [2], c 288.

А3795Н

Захист вентилів від перенапруги

Ємкість С₁ ;

(53)

де І_{в сер} -значення струму, що протікає через тиристор перед початком комутації, І_а = 1640 А;

U_{в прип} -допустиме значення зворотної напруги тиристорів, U_{в прип} = 1200 В.

Напруга на конденсаторі

(54)

Вибираємо конденсатор типу: [1], c 272.

КС1-0,66-25-ЗУЗ

Опір R₁ ;

(55)

де І_н._т. - номінальний струм тиристора, І_н._т. = 2500 А;

Вибираємо резистор типу: [1], c 272.

ПТ-50 Т2

Вибір реле захисту

Захист від максимального струму в ланцюзі якоря двигуна, здіймо реле

струму

Струм спрацьовування реле

(56)

де к₃ - коефіцієнт запасу, к₃ =1,2;

Вибираємо реле струму типу: [1], 278.

РТ 40

2.6 Опис роботи принципової схеми в усіх режимах

Схема забезпечує пуск, реверс, гальмування рольганга перед листоправильною машиною.

Для запуску включаємо всі автоматичні вимикачі QF, в обмотці збудження включаємо перемикачі QS1 – QS5 тим самим наводиться магнітне поле, спрацьовують реле мінімального струму КА7 – КА11 та замикають свої контакти в схемі управління і обмотці якоря, після цього схема вважається підготовленою до запуску.

Реверсивний ТП містить два трифазних випрямних моста (тиристори

VS1 - VS6 і VS7 - VS12), пов'язаних з виходу зустрічно - паралельно. При живленні від мережі 380В випрямні мости підключаються до мережі автоматичним вимикачем QF1 через силові струмообмежуючі реактори L1 – L2. а при живленні від мережі 6 кВ - через трансформатор TV.

Для захисту тиристорів від внутрішніх коротких замикань застосовують швидкодіючі плавкі запобіжники, що встановлюються в анодному ланцюзі кожного вентиля Від атмосферної перенапруги, і перенапруги, пов'язаної з переключеннями електричних ланцюгів власне в перетворювачі тиристори захищаються R1C1. Захист тиристорів від перенапруги, пов'язаних з комутаційними процесами в самих тиристорах, здійснюються R2C2 - ланцюжками, підключеними паралельно кожному вентилю.

На двері силової шафи встановлені контрольно - вимірювальний прилад РА.

Гальмування рекуперацією, здійснюється в тому випадку, коли включений в мережу електродвигун обертається виконавчим механізмом з швидкістю, що перевищує швидкість ідеального холостого ходу. Тоді ЕДС, наведена в обмотці двигуна, перевищить значення напруги мережі, струм в обмотці двигуна змінює напрямок на протилежний. Електродвигун переходить на роботу в генераторному режимі, віддаючи енергію в мережу. Одночасно на його валу виникає гальмовий момент.

При роботі двигуна в генераторному режимі, реверсивний тиристорний перетворювач можна перевести в інверторний режим, коли постійний струм електричної машини перетвориться перетворювачем в змінний струм і енергія останнього віддається в мережу. У інверторному режимі тиристори відмикаються при куті випередження  =  - . Миттєві значення е.р.с. груп вентилів не врівноважують одна одну і між групами діє змінна напруга, що викликає протікання зрівняльних струмів між групами. Для їх обмеження в силовий ланцюг включені зрівняльні реактори.

У схемі таких реакторів два: L₁ ,L_{2 .}

У схемах реверсивного тиристорного електропривода застосовують два основних способи управління перетворювачами: спільне і роздільне.

При спільному управлінні один перетворювач, працює у випрямному режимі, а інший підготовлений до інверторного.

Роздільне управління полягає в тому, що керуючі імпульси подаються тільки На ту групу вентилів, яка в даний момент має вступити в роботу. На непрацюючій групі імпульси зняті (заблоковані). Зняття (блокування) керуючих імпульсів проводиться логічним перемикаючим пристроєм, який визначає момент рівності нулю струму перетворювача та блокує імпульси раніше працюючої групи і Після деякої паузи (10-15 мкс), необхідної для компенсації зони нечутливості датчика нульового струму, дозволяє подачу імпульсів на вентилі інший групи. При роздільному керуванні зменшується ймовірність перекидання інвертора, підвищується к.к.д. привода внаслідок виключення; зрівняльних струмів.

9