125131 (Синтез системи керування електроприводом технологічної установки), страница 2

Принцип роботи схеми керування

З силової схеми подається напруга величиною 380В. на знижувальний трансформатор TV2. Потім на випрямляч VC2. Схема керування та VC2 живиться постійним струмом. У схемі застосовується максимально – струмовий захист у вигляді запобіжників FU2, FU1.

При замиканні QF1 запитується котушка реле КТ6 і замикає свій контакт КТ6. КТ6 розпочинає підрахунок часу, на протязі якого відбудеться 16 циклів роботи механізму і після цього контакт відключиться і розімкне ланцюг керування.

При замиканні контакту КТ6 робочий орган механізму знаходиться в т. А, в місці знаходження кінцевого вимикача SQ1, який в цей момент часу замкнутий, в результаті чого запитується котушка контактора КМ1 і він замикає свої контакти в ланцюгові контактора КМ2 та ставить себе на саможивлення. Розпочинається пуск двигуна по принципу струму. Коли пусковий струм досягне номінального значення спрацює КА1 і замкне контакт в ланцюзі КМ2. КМ2 запитується і розмикає контакт в ланцюгові КМ1. В результаті цього відключаються додаткові опори і двигун працює на підвищеній швидкості.

При підході РО до т. В спрацює кінцевий вимикач SQ2, який розімкне ланцюг контактора КМ2 і реле часу КТ1 та КТ3 розпочнуть відлік часу. Замикаючий контакт КТ1, та розмикаючий контакт КМ2 замикаються в ланцюгові КМ4 і розпочинається динамічне гальмування. Після витримки часу КТ1 розмикається і гальмування припиняється. Реле КТ3 витримує паузу 5 секунд і відключається замикаючий свій контакт. Запитується реле КТ7 і замикає свої контакти в ланцюгові КМ3. Розпочинається пуск двигуна по принципу струму. Коли пусковий струм досягне номінального значення спрацює КА3 і замкне контакт в ланцюзі КМ3. КМ3 запитується і розмикає контакт в ланцюгові КМ7. В результаті цього відключаються додаткові опори і двигун працює на робочій швидкості. Робочий орган рухається з т. В до т. С.

РО підходить до т. С, спрацьовує кінцевий вимикач SQ3. Він розмикає ланцюг КМ3, відключає двигун від мережі. В результаті цього спрацьовує реле КТ4 замикаючи контакти в ланцюгах КМ4, та КМ5 вмикаючи динамічне гальмування на робочій швидкості. Після витримки часу КТ4 розмикається, гальмування припиняється. Також SQ3 замикається в ланцюгові КМ8. Розпочинається реверс. Іде пуск двигуна по принципу струму. Коли пусковий струм досягне номінального значення спрацює КА2 і замкне контакт в ланцюзі КМ6. КМ6 запитується і розмикає контакт в ланцюгові КМ8. В результаті цього відключаються додаткові опори і двигун працює на підвищеній швидкості. Робочий орган рухається з т. С до т. А.

Коли РО досягає т. А спрацьовує SQ1. Він замикає свій контакт в ланцюгові КМ1, та розмикає в ланцюгові КМ6. В результаті розмикання ланцюга КМ6 спрацьовують реле часу КТ2, та КТ5. КТ5 замикається в ланцюгові КМ4 – відбувається динамічне гальмування, а реле КТ2 відраховує паузу 5 секунд і цикл розпочинається заново.

1. Розрахунок та побудова механічних характеристик двох швидкісного асинхронного двигуна

Швидкість ідеального холостого ходу розраховується за формулою

3.1

де f_ном – частота мережі

р – кількість полюсів.

Спочатку вестимемо розрахунок для швидкості 1000 об/хв., а потім для 3000 об/хв.

Номінальний момент розраховується за формулою

3.2

де Р_ном – номінальна потужність двигуна;

w_ном – швидкість обертання валу двигуна;

Тоді

Номінальне ковзання

3.3

після підстановки

Критичний момент

М_к=_м^.М_ном 3.4

М_кр=2.1^. 45.74=96 Нм

М_кп=2.3^. 18.77=43.2 Нм

Критичне ковзання асинхронного двигуна

3.5

Момент на валу двигуна

3.6

; ;

Щоб розрахувати моменти, задамося що S буде приймати значення від 0 до 1. Розрахунки наведені в таблиці.

Таблиця - Розрахунки

S	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1
Мр	0	70.2	95.1	92.7	83	72.9	64.17	57	50.9	46	42
Мп	0	28.94	41.75	42.76	39.47	35.36	31.52	28.2	25.39	23.03	21.04

Характеристики побудовані за цими даними представлені в додатку.

1. Розрахунок та вибір елементів схеми

Розрахунок опору для обмеження пускових струмів

Як відомо потужність 3-фазного ланцюга

Р = 3U_ф^. І_ф^. cos 4.1

де U_ф – фазна напруга, 220В.

І_ф – фазний струм, А.

Так як І_л= І_ф, U_л= U_ф, а обмотки двигуна з’єднані трикутником, то:

Номінальний струм

Розрахуємо пусковий фазний струм:

4.2

Номінальний струм в обмотці двигуна

4.3

Розрахуємо коефіцієнт зниження напруги з урахуванням того, що допустиме значення пускового моменту приймаємо рівним 50%, а М_п=1.2М_н.

4.4

Коефіцієнт збільшення струму при пуску:

4.5

Розраховуємо повний опір двигуна

4.6

Повні втрати у відсотковому вираженні

4.7

Усереднені дані змінних втрат

Р_пер=Р_мех+Р_ст=3.8+4.0=7.8

Коефіцієнт який визначає відношення змінних втрат до повних

4.8

Величину cos_к рекомендовано розраховувати як середньоарифметичне

де

тоді

З урахуванням вище сказаного активний опір

r_k = z_k^. cos_k=3.48^. 0.4=1.39 Ом 4.10

4.11

повний опір

4.12

Тоді за теоремою Піфагора

r_B= r-r_k=4.35-1.39=2.95 Ом 4.13

Згідно з [1] для опору в ланцюг якоря підбираємо ящик ЯС110/1. Кількість ярусів даного опору рівна 1. Загальний опір ящиків 2.1-5.6 Ом.

Опори ящиків не стандартизуються а використовуються по даним замовника.

Ящики опорів ЯС110 виконуються захищеними від попадання пилу, вологи і від дотику до струмоведучих частин.

Вибір елементів силової частини схеми

Спочатку виберемо автоматичний вимикач QF1. Він застосовується з максимально – струмовими розчеплювачами. Струм вимикача для двигуна з коротко замкнутим ротором розраховується за формулою:

І_устQF=(1.2-1.3)І _н 4.14

І_устQF=1.3^. 19.9=25.87 А

Згідно [1] вибираємо автоматичний вимикач А3124: І_уст=30А; число полюсів n=3. ГОСТ 3241-82.

Максимально струмові реле вибираємо виходячи з умови:

І_р > 2.5^. І_н 4.15

І_р=2.5^. 19.950 А.

Вибираємо згідно [5] реле РЭ570: І_сп=50 А. Реле з ручним поверненням, номінальний струм протікання через контакти І_нк=10А, напруга U_нк=48В. ГОСТ 8250-71.

Двигун вибраний у пункті 2.1.

Виберемо складові системи динамічного гальмування.

Для здійснення динамічного гальмування на дві обмотки статора подається постійна напруга U=127В. Виходячи з цього виберемо трансформатор TV1-0С0-7.5 з такими параметрами:

• потужність Р_н=7.5 кВт

• напруга на первинній обмотці U_ВН=380В.

• напруга на вторинній обмотці U_НН=127В.

Технічні вимоги які повинен задовольнити трансформатор описані в ГОСТ 74.321-84.

В якості випрямляча виберемо блок випрямлення, який складається з діодного мосту. Згідно [6] нас задовольнить діодний блок КЦ 402Д, який має параметри:

• зворотна напруга U_зв=200В.

• номінальний струм І_пр.н=15А.

Виконання та технічні вимоги наведені в ГОСТ 25529-82.

Мінімально струмове реле КА вибираємо із умови, що воно спрацює тоді, коли значення струму двигуна досягне номінального.

Дані реле РЭ830:

• напруга живлення котушки U_ж=380В.

• струм спрацювання І_спр=25А.

• потужність котушки Р=16Вт.

• кількість розмикаючи контактів n_р.к.=1

Реле виконано згідно ГОСТ 8250-71.

Вибір елементів схеми керування

Схему керування будемо живити постійним струмом, напругою 48В., через понижуючий трансформатор, та випрямляючий діодний міст.

Згідно вище сказаному нас задовольняє трансформатор ОСО-0.25 з такими параметрами:

• напруга первинної обмотки U_вн=380В.

• напруга вторинної обмотки U_нн=48В.

• потужність Р_н=250 ВА.

Вимоги до трансформатора наведені в ГОСТ 74321-84.

Далі вибираємо випрямляючий блок VC2, який складається з 4-х діодів, з’єднаних по типу мостової схеми. Випрямляючий блок підбираємо за струмом, та за зворотною напругою. Щоб знайти струм, який протікає у схемі керування спочатку знайдемо сумарну потужність:

Р=Р_км1+Р_км2+ Р_км3+Р_км4 +Р_км5+ Р_км6+Р_км7 +

+Р_кт1+ Р_кт2+ Р_кт2+ Р_кт4+ Р_кт5+ Р_кт6 4.16

Р=403 Вт

Тоді струм знаходиться за формулою:

4.17

Отже у схемі керування протікає струм приблизно 8.4 А. Виходячи з цього вибираємо випрямляючий блок КЦ402Е з такими даними:

• струм, протікаючий через блок І_пр.н=15А.

• максимальна зворотна напруга U_зв=100В.

Вимоги в ГОСТ 25.529-82.

Запобіжники вибираємо по умові:

І_пв=2.5І_н 4.19

І_пв=2.5^.8.4=21А.

Згідно цього запобіжники FU1, FU2 виберемо ПН210101У.3 з такими даними:

• струм запобіжника І_з=60А.

• струм плавкої вставки І_пв=25А.

Вимоги в ГОСТ 1874-76.

Виберемо контактори схеми керування. Так як вони (КМ1, КМ2, КМ3, КМ4, КМ6) схожі за своїми функціями – призначені для комутації головними контактами силових ланцюгів схеми, вибираємо їх одного типу. Це спростить підбір комплектуючих, їх ремонт, обслуговування, наладку. Головні контакти контакторів вибираємо надструм більший за І_н – пусковий струм двигуна. Отже нас задовольняє контактор типу КТП 6023 з такими параметрами:

• живлення котушок виконується постійною напругою 48В.

• номінальний струм протікаючий через контакти 160А.

• потужність котушки 50 Вт.

• число допоміжних контактів 4.

Технічні вимоги в ГОСТ 11206-77.

Контактор динамічного гальмування КМ5 виберемо типу КВП602. Тому що котушка живиться постійним струмом і контакти комутують ланцюги постійного струму. Технічні дані:

• живлення котушок виконується постійною напругою 48В.

• номінальний струм протікаючий через контакти 100А.

• потужність котушки 30 Вт.

• число головних контактів 1.

• число допоміжних контактів 4.

Контактор КМ7 виберемо типу КПД 110Е, так як його контакти та котушка знаходяться лише в схемі керування і живляться постійним струмом. Дані контактора:

• живлення котушок виконується постійною напругою 48В.

• номінальний струм протікаючий через контакти 25А.

• потужність котушки 18 Вт.

• число головних контактів 1.

• число допоміжних контактів 2.

В якості реле часу виберемо реле часу типу РЭВ. Реле цієї серії виконуються з електромагнітною системою постійного струму. Контакти реле можуть бути ввімкнені в ланцюги керування змінного, та постійного струму.

Вибираємо реле часу КТ1, КТ4, КТ5. вони застосовуються для витримки часу при гальмуванні. Гальмування двигуна триває приблизно 0.5-0.8 с. Згідно цього вибираємо реле типу РЭВ 816 з такими технічними даними:

• час регулювання при виключенні котушки 0.5-1.5 с.

• потужність котушки 16 Вт.

• напруга живлення 48В.

• число замикаючих контактів 2.

• число розмикаючи контактів 2.

Технічні вимоги описані в ГОСТ 8250-71.

Виберемо реле часу КТ3, та КТ2. дані реле забезпечують 5-ти секундну паузу. Згідно цієї умови виберемо реле типу РЭВ 814:

• час регулювання при виключенні котушки 3.0-5.0 с.

• потужність котушки 16 Вт.

• напруга живлення 48В.

• число замикаючих контактів 1.

• число розмикаючи контактів 1.

Технічні вимоги описані в ГОСТ 8250-71.

В якості реле часу КТ6, яке робить витримку часу 800с., для відпрацювання всіх циклів роботи механізму виберемо пневматичне реле ГОП 772М-3221-ДОУХЛ4 з такими даними:

• час спрацювання 800 с.

• потужність котушки 25 Вт.

• напруга живлення 48В.

• число замикаючих контактів 2.

Кнопки керування SB1, SB2, SB3 виберемо типу КЕ 021 з такими даними:

• номінальна напруга 110В.

• номінальний струм 10А.

Кінцеві вимикачі SQ1, SQ2, SQ3 виберемо типу КУ 701 – ричажні з самоповерненням. Технічні дані:

• номінальний струм 10А.

Технічні вимоги описані в ТУ 16.535.681 – 76.