126140 (Разработка автоматизированного электропривода барабана закалочной машины), страница 2

КТЭ выполняются на номинальные токи от 10 до 5000 А и напряжения 220(230), 440(460), 600(660), 750(825), 930(1050) В. Напряжения питающей сети 0.38, 6, 10 кВ. Номинальный ток возбуждения встроенного возбудителя до 63 А, комплектного – до 1000 А. Номинальное напряжение возбудителя 220, 440 В, коэффициент мощности 0,79-0,86, КПД = 89-97% КТЭ на токи от 10 до 800 А выполняются с естественным воздушным охлаждением. КТЭ на токи от 800 до 4000 А могут выполняться как с естественным, так и с дополнительным воздушным охлаждением (обдуванием). КТЭ на ток 5000 А выполняется с внешним обдуванием.

Состав КТЭ может быть различным и зависеть от типа исполнения и перечня встроенных устройств. КТЭ может состоять из одного или нескольких ТП со встроенными устройствами, расположенными в одном или нескольких шкафах с общим питанием.

В состав КТЭ на токи от 200 до 500 А входит один или два шкафа (шкаф силовой ШС и шкаф встроенных устройств ШВУ) и силовой трансформатор, В случае наличия в составе КТЭ сетевого реактора он устанавливается внутрь одного из шкафов. Шкаф КТЭ и силовой трансформатор монтируются на общей раме. В шкафах, входящих в состав КТЭ, устанавливаются встроенные устройства: САР, контактор, возбудитель, УПТ, УДТ, УВТ. На дверцах шкафов КТЭ размещены приборы, кнопки и переключатели оперативного управления, лампы сигнализации.

КТЭ на токи от 200 до 630 А

а) реакторное исполнение с УДТ б) трансформаторное исполнение в) возбудитель

Рисунок 2 -

СЧП - силовая часть ТП; СУ - система управления; СЗС - система защиты и сигнализации; БУ- блок управления; БП - блок питания; БР - блок регулирования; УЗП узел защиты от перенапряжения; УДТ - узел динамического торможения; УНТ - устройство питания электромагнитного тормоза; УВТ - устройство питания ОВ тахогенератора; БВ - возбудитель.

1.6 Разработка функциональной схемы САУ ЭП

Весь рабочий цикл барабана закалочной машины делится на три этапа;

а) разгон до установившейся скорости и движение на этой скорости;

б) торможение и точная остановка барабана в заданном положении;

в) пауза.

В исходном состоянии системы подано напряжение на обмотку возбуждения двигателя, источники питания включены, главные цепи замкнуты.

Сельсин находится в нулевом положении, выходное напряжение задатчика интенсивности 13И равно нулю.

Соответственно регуляторы тока, ЭДС и положения имеют нулевые сигналы на выходе. Привод неподвижен.

При команде на запуск барабана включается реле КЗ (ЯР1) и подает напряжение на вход 13И. Появляется ток в цепи якоря двигателя, который через датчик тока сравнивается с изменяющимся выходом регулятора ЭДС и обеспечивает разгон привода. Разгон продолжается до установившейся скорости, пока сигнал обратной связи по ЭДС на входе РЭ не станет равным сигналу с 13И. Выход РЭ уменьшается до величины, которая обеспечит ток двигателя, равный статической нагрузке.

На этом завершается разгон, и привод движется на установившейся скорости. После того, как узел вычисления начала торможения УВНТ подаст сигнал на торможение, снимается напряжение задания, и замыкается контур положения (обесточивается реле КЗ (ЯР1). Выход фазовыпрямительного устройства ФВУ-1 подключается к 13И. Начинается торможение барабана с заданной интенсивностью и установка в исходном положении. При точной установке барабана в исходном положении, выходное напряжение ФВУ-1 должно быть равно 0±03в» Тормоз накладывается после того, как барабан находится в зоне исходного положения не менее 0.5 сек. Эта выдержка предотвращает преждевременное затормаживание до полного окончания переходных процессов. После этого происходит закорачивание РТ и РЭ.

Функциональная схема системы изображена на рисунке 3:

Рисунок 3 – Функциональная схема системы

Раздел 2. ВЫБОР СИЛОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

1. Исходные данные к расчету нагрузок и режимов работы

Данные для расчета статических нагрузок

Для упрощения расчетов будем рассматривать статический момент при установившемся режиме работы барабана загруженного рельсами Р-75, т.к. он является основным.

Диаграмма предоставлена на рисунке 4.

Данные для расчета динамических нагрузок

Приведенный к валу двигателя момент инерции системы

J_∑ПР = 9,809 кгм² .

Допустимое ускорение барабана

ε_{бар.доп} 0,3 с^-1

Данные для расчета тахограммы

Зададимся величиной ускорения барабана ε_бар (удовлетворяющего требованию ε_бар. ε_{бар.доп}) рассчитаем ω_бар (t)

Рисунок 4 - График изменения статического момента Мс в зависимости от времени.2.2 Расчет статических и динамических нагрузок

1. Определимся с ускорением барабана. По техническим требованиям необходимо выполнение условия ε_{бар.доп} 0,3 с^-1.

Выбираем ε_{бар.доп} = 0,3 с^-1 что удовлетворяет техническим требованиям.

2. Рассчитываем время разгона барабана

3. Разбиваем весь цикл движения на участки и описываем каждый участок. Для расчета используются следующие формулы:

РРисунок 4 – Диаграмма зависимостей ω_дв(t), М_с.пр(t), M_дин.пр.(t), ά(t).

Рисунок 5 – диаграммы зависимостей ω_дв(t), М_с.пр(t).

1. Проверка двигателя

Паспортные данные используемого двигателя с независимым возбуждением (Д812) приведены в таблице 3:

Таблица 3. Паспортные данные двигателя типа Д812

Считая, что двигатель, рассчитанный на ПВ=40%, работает именно в таком режиме, проверим двигатель на нагрев:

Раздел 3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РЕГУЛЯТОРОВ САУ.

3.1 Расчет параметров регуляторов САУЭП

Контур регулирования тока

Контур регулирования тока предназначен для Формирования тока в переходных и установившихся режимах. Контур тока включат в себя цепь якоря электродвигателя Д, тиристорный преобразователь ТП, шунт Ш, датчик тока ДТ и регулятор тока РТ. На вход РТ поступает сигнал, соответствующий действительному значению тока якоря от датчика тока и сигнал, соответствующий заданному значению тока, от регулятора ЭДС. Величина выходного напряжения РТ определяет угол открывания тиристоров преобразователя и, соответственно, величину напряжения якоря. Контур тока является внутренним (подчиненным) контуром по отношению к контуру ЭДС. Структурная схема изображена на рис.6.

Рис. 7. Структурная схема контура ЭДС

Контур включает в себя регулятор ЭДС, датчик ЭДС ДЭ, замкнутый контур регулирования тока. Регулятор ЭДС является ПИ - регулятором. Передаточная функция разомкнутого контура ЭДС, настроенного но "симметричному оптимуму", имеет вид:

Наличие форсирующего звена (1 + Т_μэ Р) компенсируется апериодическим звеном A3, имеющим передаточную функцию:

Действительное значение скорости двигателя определяется путем изменения ЭДС. двигателя при Ф = const. Вычисление ЭДС осуществляется в соответствии с формулой E=U-IR с помощью датчика ЭДС, на входы которого поступают сигналы, пропорциональные IR - от датчика тока и U от датчика напряжения. На выходе ДЭ снимается сигнал пропорциональный действительному значению ЭДС. Этот сигнал поступает на один из входов РЭ, на другой вход которого приходит сигнал пропорциональный заданному значению ЭДС» В цепи обратной связи РЭ установлен узел ограничения тока якоря. Выходное напряжение регулятора ЭДС является заданием регулятору тока. Передаточная функция РЭ:

Темп задатчика иненсивности

Для расчета параметров регулятора в контуре, содержащем подчиненный замкнутый контур (в рассматриваемом случае — контур тока статора по оси а), рассматриваем его как апериодическое звено с эквивалентной малой постоянной времени, равной удвоенной малой постоянной времени подчиненного контура. Тогда передаточная функция объекта, по которой рассчитываются параметры сельсина при его повороте. Структурная схема контура положения приведена на рис.8

Рис. 8. Структурная схема контура положения

Передаточная функция замкнутого контура положения приведена в [1]. Передаточная функция регулятора положения имеет вид: