Электропривод чистового барабана волочильного стана "Тиристорный преобразователь-Электродвигатель постоянного тока"

СОДЕРЖАНИЕ
Исходные данные
1.Определение приведенных значений статического момента и момента инерции исполнительного механизма
2.Предварительное определение мощности двигателя и выбор его по каталогу
3.Производим расчёт и выбор элементов силовой цепи электропривода
4.Расчёт и построение естественной механической характеристики электродвигателя
5.Расчет и построение механических характеристик при максимальном, среднем и минимальном значениях скорости движения электродвигателя
6.Оценка влияния изменения напряжения и частоты питающей сети (±15%) на полученные механические характеристики и работу механизма
7.Оценка необходимости применения обратной связи для стабилизации угловой скорости вала электродвигателя (изменение скорости не должно превышать ±15% при изменении момента сопротивления на валу в пределах номинального момента электродвигателя). При необходимости расчёт требуемого коэффициента усиления обратной связи
8.Расчёт и построение кривых изменения угловой скорости, момента и тока при пуске и остановке электродвигателя; определение длительности переходных процессов. При расчете учтём наличие в преобразователе обратной связи, ограничивающей ток, на допустимом для электродвигателя (преобразователя) уровне - токовой отсечки
9.Проверка предварительно выбранного двигателя по нагреву и перегрузке
10.Определение КПД электродвигателя за цикл работы
Составляющие потерь определяются следующим образом:
11.Разработка принципиальной электрической схемы электропривода и описание ее работы
12.Выбор аппаратуры управления, защиты и сигнализации, составление перечня элементов
?

Общее время пуска электродвигателя:,(8.10)(с).Значения тока, момента и скорости при пуске заносим в таблицу 10Табл. 10 Значения тока, момента и скорости при пускеt,сw, рад/сM,НмI,А0302,7431442,164331,49170,41329,6862161,2843120,91530,421329,6863161,2834120,91460,432329,6864161,2827120,91410,443329,6864161,2822120,91380,454329,6864161,2818120,91350,465329,6865161,2816120,91330,476329,6865161,2813120,91310,487329,6865161,2812120,9130,498329,6865161,2811120,91290,509329,6865161,281120,91290,52329,6865161,2809120,9128Переходный процесс торможения:Уравнение механической характеристики рекуперативного торможения:,(8.11)где - угол инвертирования тиристорного преобразователя, эл. град.;Находим угол инвертирования:,(8.12)где - скорость при статической нагрузке искусственной механической характеристики электродвигателя при (Н*м), принимаем , рад/с;- тормозной момент, принимаем , Н*м.(рад),(эл. град.).Максимальное значение угла инвертирования (эл. град.), , тогда:,(8.13)(рад/с).Первый этап, торможение от (рад/с) допри постоянном моменте и . Скорость на первом этапе торможения изменяется линейно.Время торможения на первом этапе:,(8.14)(с).Второй этап, торможение от (рад/с) до (рад/с) при изменяющемся моменте от и до (Н*м), и .Время торможения на втором этапе:(с),(8.15)(с).Ток, момент и скорость изменяются по экспоненциальному закону:,(8.16)где - ток статической нагрузки, А; - начальное значение тока на втором интервале пуска, принимаем , А.,(8.17)где - момент статической нагрузки, Н*м; - начальное значение момента на втором интервале пуска, принимаем , Н*м.,(8.18)где - скорость при статической нагрузке искусственной механической характеристики электродвигателя на выбеге при (Н*м), рад/с; - начальная скорость переходного процесса на втором этапе, принимаем ,рад/с.Общее время торможения электродвигателя:,(8.19)(с).Значения тока, момента и скорости при торможении заносим в таблицу 11Табл. 11Значения тока, момента и скорости при торможенииt,сω, рад/сM, Н*мI, А00-442,164-331,4920,38-2,98944-436,692-327,390,3848-3,02698-436,624-327,3380,3896-3,0645-436,555-327,2870,3944-3,10203-436,486-327,2350,3992-3,13954-436,417-327,1840,4040-3,17706-436,349-327,1320,4088-3,21457-436,28-327,0810,4136-3,25208-436,212-327,0290,4183-3,28958-436,143-326,9780,4231-3,32707-436,074-326,9260,4279-3,36457-436,006-326,875Проверка предварительно выбранного двигателя по нагреву и перегрузкеДвигатели серии 2ПН… выполняются со степенью защиты IP22. Такие двигатели имеют центробежный реверсивный вентилятор, насаженный на вал якоря со стороны, противоположной коллектору. Такая система охлаждения помогает снизить температуру частей двигателя во время пуска и торможения.[4]Допустимая перегрузочная способность для двигателя постоянного тока принимаем [4]..(9.1)где - максимально допустимый момент электродвигателя равный пусковому моменту , Н*м;- номинальный момент электродвигателя, Н*м...(9.2)где - максимально допустимый ток электродвигателя равный пусковому току , А;- номинальный выпрямленный ток электродвигателя, А..Для электроприводов, работающих в длительном режиме, целесообразно выбирать двигатели, предназначенные для  этого режима. Причем длительность пуска и торможения при не должны превышать 60 с, в противном случае двигатель по перегрузке выбран не правильно.Найдем суммарное время пуска и торможения:,(9.3)Должно выполняться условие:(с).(9.4)(с),.Допустимая перегрузочная способность для двигателя постоянного тока удовлетворяет условию (9.4).Найдем значение тока за время пуска:,(9.5)Найдем значение тока за время торможения:,(9.6)(А*с).Найдем эквивалентный ток :,(9.7)(А).Необходимо чтобы выполнялось условие:,(9.8).Определение КПД электродвигателя за цикл работыСреднее значение коэффициента полезного действия тиристорного преобразователя:,(10.1)где P – суммарные потери мощности в тиристорном преобразователе, Вт;Величина P, в общем случае, определяется как сумма потерь в трансформаторе и в сглаживающем реакторе, т.е.:P = PТР + Pср ,(10.2)где PТР - потери в трансформаторе, Вт;PСГЛ - потери в сглаживающем реакторе, Вт;Составляющие потерь определяются следующим образом:Потери в трансформаторе (номинальная нагрузка):PТР = Pхх+ Pкз ,(10.3)где Pхх - справочное значение потерь мощности холостого хода, Вт;Pкз - справочное значение потерь мощности короткого замыкания, Вт;PТР = 520 + 2700 = 3220(Вт).Потери в сглаживающем реакторе:,(10.4)где – сопротивления сглаживающего реакторов, Ом;(Вт).Суммарные потери мощности в тиристорном преобразователе:P = 3220 + 11,27 = 3231,27(Вт).Среднее значение коэффициента полезного действия тиристорного преобразователя:.Определим значение КПД электропривода:,(10.5)где - КПД электродвигателя;- КПД преобразователя;- КПД исполнительного механизма.(c).Разработка принципиальной электрической схемы электропривода и описание ее работыВ шкафу ШП включить автоматический выключатель QF1. в цепи питания по входу якоря. Включить QF2. Происходит загрузка электроники преобразователя. После проведения самодиагностики преобразователь переходит в соответствующее состояние. Включить автоматический выключатель QF4 в цепи питания контактора по возбуждению. Включить автоматический выключатель QF5 питания интеллектуального реле LOGO!. При этом на дисплее реле должны отобразиться моргающие текущие дата и время, означающие запущенное состояние внутренней программы. Включить автоматический выключатель QF7 питания фильтрующего вентилятора. При необходимости включить автоматический выключатель QF6 питания розетки. На двери шкафа ШП переключатель «Цепи управления» перевести в положение «Вкл».После проведения всех необходимых настроек при правильном задании параметров после подачи питания электроники преобразователь проводит процедуру самодиагностики и инициализации дополнительных опциональных плат. После этого преобразователь должен перейти в состояние о7.0 или о7.1. При подачи команды пуска на индикаторе PMUбудет отображаться «1» или «11».Выбор аппаратуры управления, защиты и сигнализации, составление перечня элементовЛогику управления преобразователем реализуем на программируемом реле Logo!.В корзину электронику установим адаптер плат ADB, благодаря этому возможна установка карт.Вся защитная коммутационная аппаратура – фирмы Siemens.Кнопки – фирмы Schneider Electric.Перечень элементов, используемых в системе управления преобразователем, вынесен на отдельных лист.