Привод моталки 4-клетевого стана "1300" Верх-исетского металлургического завода цеха холодной прокатки
Интенсивное развитие электроприводов моталок. Описание работы стана. Требования, предъявляемые к электроприводу моталки, выбор двигателя для него. Проверка двигателя по условиям нагрева и по перегрузочной способности. Расчет и выбор трансформатора.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.11.2011 |
| Размер файла | 185,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки РФ
УПК
Специальность 1806
“Техническая эксплуатация, обслуживание и ремонт
электрического и электромеханического оборудования“
Дипломная работа
По теме:
"Привод моталки 4-клетевого стана "1300" Верх-исетского металлургического завода цеха холодной прокатки"
Пояснительная записка
ДП 1806 68 15 05 ПЗ
Руководитель проекта:
Габдрахманова А.Р.
Выполнил: Поляев А.Н.
2005
Содержание пояснительной записки
- Введение
- 1.Описание работы стана
- 2. Общая характеристика приводов
- 3. Главные цепи. Возбуждение двигателей
- 4. Управление линейным контактором
- 5. Характеристика системы регулирования натяжения
- 6. Требования, предъявляемые к электроприводу моталки
- 7. Выбор двигателя электропривода моталки
- 8. Расчет тахограммы, токовой и нагрузочной диаграммы
- 9. Проверка двигателя по условиям нагрева и по перегрузочной способности
- 10. Выбор преобразователя для цепи возбуждении двигателей постоянного тока или синхронного двигателя
- 11. Расчет и выбор трансформатора
Введение
В связи с расширением объема производств листового проката и повышением требований к его качеству (непрерывно растет потребность в тонколистовом металле с равномерной толщиной по ширине и длине, высоким качеством поверхности) появляется необходимость совершенствования электроприводов моталок станов холодной прокатки.
Автоматизированный электропривод моталок относится к числу наиболее сложных промышленных электроприводов. Основным направлением развития и характерной особенностью современной теории и практики применения электроприводов намоточно-размоточных механизмов является повышение точности регулирования натяжения наматываемой полосы (минимизация статической и динамической ошибок).
Интенсивное развитие электроприводов моталок объясняется следующими причинами:
1. Ужесточение требований технологии в области повышения точности регулирования натяжения при увеличении диапазона его изменения.
2. Совершенствование технологических процессов и прокатных агрегатов и связанного с этим повышением рабочих скоростей, ускорений и массы рулонов.
3. Совершенствование тиристорных преобразователей и систем управления (применение микропроцессорной техники).
Необходимость учета переменных параметров процесса прокатки, наличие параметрических возмущений и различного рода упругих связей - эти особенности электропривода моталок вносят некоторые усложнения как в математическое описание и теорию расчета, так и в структуру привода в целом и в систему его управления. Решение этих задач обеспечивается в последнее время применением современных средств вычислительной техники, используемых для решения задач анализа и синтеза, а также применением цифровой техники в системах управления.
Требуемая по технологии точность поддержания натяжения обуславливает дальнейшее совершенствование электроприводов моталок с ростом таких технологических параметров как рабочая скорость, ускорение, диапазон изменения диаметра и массы рулона.
Моталки и разматыватели станов в основном выполняются барабанными, консольного типа в редукторном и безредукторном исполнениях. Наблюдается тенденция к широкому применению безредукторных приводов, особенно для высокоскоростных моталок повышенной мощности.
Исключение редукторов из конструкции намоточно-размоточных механизмов уменьшает величину момента потерь, тем самым обеспечивается повышение точности регулирования натяжения и расширяется диапазон уставок его в САР косвенного действия, кроме того, улучшаются динамические показатели, которые зачастую являются лимитирующими при пуске и торможении станов, а также значительно упрощается изготовление и снижается скорость механизмов.
С целью повышения динамических свойств, рассматриваемые приводы выполняются многодвигательными. Преимущественно применяются два-три двигателя (якоря).
электропривод моталка трансформатор металлургический
1. Описание работы стана
Рулон краном устанавливается на транспортер перед станом. Для снятия рулона с транспортера тележка приемного стола подводится под рулон на транспортере. Рулон принимается приемным столом, транспортируется к разматывателю и одевается на барабан разматывателя до упора в щит передвижного упора. Рулон на барабане закрепляется механизмом складывания барабана. После закрепления рулона на барабане разматывателя приемный стол опускается в крайнее нижнее положение. Откидная опора закрывается, прижимной ролик разматывателя опускается на рулон, качающийся рычаг отгибателя подается вперед к рулону, скребок отгибателя поднят, прижимной ролик опущен в нижнее положение. Включается привод нижнего подающего ролика, включается привод вращения барабана разматывателя и конец полосы подается на нижний падающий ролик. Верхний падающий ролик опускается на нижний, прижимая полосу и подавая ее вперед через натяжные ролики правильно-натяжной машины к 1-ой клети. В момент прохождения переднего конца полосы в центрирующие ролики включаются центрирующие ролики для центрирования полосы по оси прокатки. Стан включается на заправочную скорость и передний конец полосы подается в рабочие валки первой клети. Рабочие валки всех клетей с помощью привода нажимных винтов заранее настраиваются на заданную толщину профиля. После захвата рабочими валками 1-ой клети переднего конца полосы включается регулятор натяжения разматывателя и одновременно опускается верхний ролик измерительного ролика на полосу. Качающийся рычаг отгибателя отводится назад, скребок опускается, прижимной ролик отгибателя поднимается вверх. После того, как конец полосы вышел из 4-ой клети производится заправка полосы на барабан моталки с помощью захлестывателя. Барабан моталки разжат. Тележка захлестывателя движется к барабану моталки и с помощью механизма натяжения ремня конец полосы прижимается к поверхности барабана. Включается регулятор натяжения моталки. После натяжения нескольких витков тележка захлестывателя отводится от барабана моталки. Вручную оператором отключается привод ниднего подающего ролика правильно-натяжной машины, верхний подающий ролик поднимается вверх, верхняя рама правильно-натяжной машины опускается в нижнее рабочее положение, центрирующие ролики разводятся, опускается проводка у моталки, закрывается откидная опора, закрывается щит ограждения моталки. Стан разгоняется до выбранной рабочей скорости и производится прокатка полосы. В конце цикла прокатки стан переводится на заправочную скорость, производится домотка рулона и после окончания домотки - остановка стана. Барабан моталки складывается. Тележка снимателя рулонов к концу цикла прокатки находится под барабаном моталки, при этом стол снимателя находится в крайнем нижнем положении. Вручную включается подъемный стол снимателя вверх до соприкосновения с рулоном, рулон поднимается вилкой снимателя, включается сталкиватель на сталкивание рулона и тележка снимателя - на перемещение. Рулон снимается с барабана моталки и перемещается с помощью тележки к транспортеру за станом. Над лентой транспортера вилка подъемного стола, оставляя рулон на транспортере, опускается. С транспортера рулон убирается краном
2. Общая характеристика приводов
Непрерывный 4-х клетевой стан 1300 ВИЗа предназначен для холодной прокатки трансформаторной стали. Главные приводы стана, включая моталку и разматыватель, выполнены по системе управляемый тиристорный преобразователь-двигатель (УТП-Д) с зависимым управлением полем двигателя.
Регулирование приводами осуществляется с использованием унифицированной блочной системы регуляторов УБСР.
Общая характеристика приводов:
На разматыватель поступают рулоны горячекатаной травленой полосы диаметром до 1800 мм, шириной 790-1090 мм. Толщина полосы, поступающей для первой прокатки (с линии травления) - 2-3 мм, для второй прокатки (после отжига) - 0,85 мм.
Механизм моталки характеризуется следующими данными:
1. Скорость подачи полосы от разматывателя до 1-й клети - 0,3 - 0,75 м/сек.
2. Наибольшая скорость размотки полосы на разматывателе - 7 м/сек.
3. Наибольшая скорость смотки полосы на моталке - 15 м/сек.
4. Диаметр барабана разматывателя и моталки - 500 мм.
5. Натяжение полосы на моталке: при скорости прокатки до 13,5 м/сек. - 2500-12000 кг
6. при скорости прокатки свыше 13,5 м/сек. - 2500-10500 кг.
7. Маховый момент барабана моталки - 6500 кг.
8. Маховый момент деталей находящихся на валу двигателей моталки - 300 .
9. Привод моталки безредукторный.
Для привода моталки используется двухякорный двигатель 2П18-75-9К, 2 х 910 кВт, 166/580 об/мин. Якори двигателя моталки и обеих двигателей разматывателя соединены последовательно.
Питание двигателей осуществляется по блочной схеме от тиристорно-преобразовательных агрегатов.
Возбуждение двигателей осуществляется от тиристорных преобразователей типа ПТТ-460-10АМ, с естественным воздушным охлаждением.
Системы регулирования приводами моталки и разматывателя однотипны и построены на элементах унифицированной блочной системы регуляторов УБСР.
Аппаратура управления двигателями входит в состав комплектных щитов 10ЩСУ-1, 23ЩСУ-1 - для моталки и 4ЩСУ-1, 18ЩСУ-1 для разматывателя. Щиты 10ЩСУ-1 и 4ЩСУ-1 установлены на 1-м этаже машинного зала, щиты 23ЩСУ-1, 18ЩСУ-1 в подвале машинного зала. В подвале установлены также сборки сопротивлений для динамического торможения.
Управление приводом моталки производится с рабочего места 4РМ, установленного на выходной стороне клети №4, управление приводом разматывателя - с поста управления ПУР.
3. Главные цепи. Возбуждение двигателей
Двигатели моталки и разматывателя питаются от реверсивного преобразовательного агрегата, включенного по шестифазной с уравнительными реакторами встречно-параллельной схеме. Управление реверсивными группами РВ-В и РВ-Н совместное, с регулятором уравнительного тока, исключающим работу преобразователей в зоне прерывистых токов.
Номинальное выпрямленное напряжение преобразовательного агрегата моталки составляет 1050 В, номинальный выпрямленный ток - 2000 А (по трансформатору).
Группа РВ-В агрегата моталки большую часть цикла прокатки (разгон и прокатка на установившейся скорости) работает в режиме выпрямления; вэто время группа РВ-Н работает в инверторном режиме, проводя уравнительный ток. При торможении группа РВ-Н работает в инверторном режиме. Группа РВ-Н используется также для вращения двигателей "назад" в режиме толчка.
В агрегате разматывателя при установившейся скорости прокатки и при торможении группа РВ-В работает в инверторном режиме. Группа РВ-Н при этом нагружена уравнительным током выпрямительного режима. Режим торможения для разматывателя является наиболее тяжелым: группа РВ-В инвертирует суммарный ток, затрачиваемый на натяжение полосы и на торможение. При толчке группа РВ-В обеспечивает вращение двигателей разматывателя в направлении "от стана".
Вторичные обмотки анодного трансформатора и обмотки уравнительных реакторов защищены разрядниками РМВК-1,3 от коммутационных перенапряжений.
Для ограничения переменной составляющей уравнительного тока, в цепь реверсивного контура включены катодные дроссели типа ФРСС. Выбранные дроссели обеспечивают также ограничение пульсаций якорного тока двигателей до 2% номинального тока (эффективное значение переменной составляющей).
Защита преобразовательного агрегата на стороне выпрямленного тока осуществляется линейными быстродействующими выключателями типа ВАБ-42 с шинными реле 1РДШ, 2РДШ, включенными в ветви уравнительного контура каждой группы. Эти же автоматы и реле осуществляют максимально-токовую защиту двигателей.
Ток срабатывания реле РДШ:
для моталки - 5000 А,
для разматывателя - 3000 А.
установлен, исходя из перегрузочной способности двигателей при максимальной скорости.
При включенных линейных автоматах собирается контур уравнительного тока и один из полюсов двигателя подключается к преобразовательному агрегату. Другой полюс двигателя подключается линейным контактором типа КП-207, позволяющим производить частые оперативные отключения двигателей.
Управление линейными контакторами моталки производится с поста 4РМ. При аварийном торможении стана, что имеет место при срабатывании защит двигателей главных приводов или по команде оператора, осуществляется динамическое торможение включением каждого из якорей двигателей на сопротивление СДТ.
Защита от повышения напряжения на якоре двигателя осуществляется реле 1РВН, 2РВН (для моталки). Защита действует на отключение линейных автоматов и тиристорных преобразователей возбуждения двигателей при превышении номинального напряжения двигателей на 15%.
Реле 1РПН предотвращает включение линейных контакторов при наличии напряжения на преобразовательных агрегатах.
Реле 1РЭ, 2РЭ для моталки контролирует наличие ЭДС двигателей, предотвращая включение линейных контакторов при вращающихся двигателях. Эти же реле отключают контакторы динамического торможения.
Настройка реле 1РПН и реле ЭДС должна производится на минимально-возможное напряжение втягивания и отпадания. Для повышения коэффициента возврата реле применена схема с шунтированием добавочного сопротивления в цепи катушки реле.
Обмотки возбуждения двигателя моталки и обеих двигателей разматывателя соединены последовательно (суммарное напряжение на обмотках не превышает 220 В) и питаются от тиристорных преобразователей типа ПТТ-460-100АМ с номинальным выпрямленным напряжением 460 В. Питание преобразователей осуществляется от сети переменного тока 380 В через токоограничивающие реакторы.
Включение возбудителей осуществляется автоматами с дистанционными расцепителями, установленными на щите управления в машзале. Дистанционный расцепитель используется для отключения возбудителей при срабатывании защиты от превышения напряжения на якорях двигателей и превышении тока возбуждения.
В цепи обмоток возбуждения включены реле, контролирующие минимальную (реле РНТ) и максимальную (реле РМВ) величину тока возбуждения двигателей.
Оба реле действуют на отключение линейных автоматов двигателя. От реле РМВ, после отключения главных автоматов, возбудитель отключается от сети.
Реле 5РН контролирует включенное положение силового автомата системы фазо-импульсного управления.
Управление линейными автоматами А1 и А2 (автоматы ВАБ-42).
Для управления автоматами предусмотрены режимы опробования автоматов (при производстве наладочных и ремонтных работ) и включения автоматов при сборе силовой схемы. Выбор режима работы производится переключателем ИР. При включении в работу оба автомата управляются одновременно переключателем 5КУ со щита в машзале. Включение автоматов возможно при условии выполнения блокировок и готовности цепей защиты, что контролируется цепью включения катушек реле РВА и КЗА.
При опробовании, каждый из автоматов может включаться независимо от другого, со щита в подвале машзала переключателями 1УПО, 2УПО при условии, что отключен масляный выключатель трансформатора преобразовательного агрегата.
В режиме опробования, цепи блокировок и защиты, за исключением реле РДШ, исключаются.
4. Управление линейным контактором
Включение контактора Л производится переключателем 1КУ с 4РМ (для моталки) и с ПУР (для разматывателя) при нуле эталонного напряжения и включенном блокировочном реле БЗМ (БЗР).
Реле БЗМ (БЗР) включается при подаче команды на восстановление схемы общего управления станом (замыкаются контакты 2ВС) при включенных автоматах А1 и А2. блокировочные контакты 1БЗ, 2БЗ в схеме общего управления станом включаются при включении блокировочных контакторов БЗК всех клетей, а также БЗМ и БЗР. После включения 1БЗ, 2БЗ может производится включение линейных контакторов двигателей главных приводов.
При нуле эталонного напряжения возможно отключение линейного контактора любого из приводов без воздействия на схемы других приводов. При работе стана ручное отключение контакторов не допускается. При аварийном отключении любого из линейных контакторов при работе стана происходит отключение линейных контакторов всех главных приводов с включением динамического торможения.
5. Характеристика системы регулирования натяжения
Система управления приводами моталки и разматывателя построена на элементах УБСР по принципу подчиненного регулирования с зависимым управлением потоком возбуждения приводных двигателей. До основной скорости регулирование натяжения осуществляется при полном потоке двигателя воздействием на напряжение якорного преобразователя, выше основной - воздействием на поток возбуждения при постоянстве ЭДС якоря. Переход от одной зоны регулирования к другой происходит при достижении заданной величины ЭДС.
Зависимое управление потоком обеспечивает минимально необходимый ток для создания момента, а следовательно, и наилучшие энергетические и динамические показатели привода.
Момент двигателя, необходимый для создания натяжения полосы, определяется следующими зависимостями:
(для знак + относится к разгону приводов, знак - к торможению). Переходя к току двигателя , получим:
где - натяжение полосы,
- динамическая составляющая натяжения, компенсирующая изменение при разгоне и замедлении стана,
- составляющая натяжения, компенсирующая изменение за счет наличия потерь в приводе и механизме,
R - радиус рулона,
Ф - поток двигателя,
С - постоянная двигателя.
Для поддержания натяжения полосы постоянным при изменении радиуса рулона в процессе намотки (размотки), ток двигателя должен регулироваться пропорционально отношению R/Ф.
Для реализации предъявляемых требований к приводу моталки система регулирования включает в себя регуляторы тока и ЭДС двигателей, узлы задания натяжения, компенсации инерции привода, компенсации механических потерь, индикации натяжения, вычисление радиуса рулона R и отношения R/Ф, регулятор скорости при заправке и обрыве полосы, регулятор скорости при толчке и узел точной остановки по заднему концу полосы для съема рулона (только для моталки).
Узел задания натяжения. Регулятор скорости при заправке полосы на моталку и обрыве.
Заданием натяжения является напряжение выхода усилителя 6У. Усилитель 6У выполняет в схеме двойную роль: при наличии натянутой полосы на участке клеть-моталка его выходное напряжение определяет величину Fст, при отсутствии полосы 6У выполняет роль регулятора скорости моталки. Усилитель 6У имеет различный коэффициент передачи для этих режимов.
До тех пор пока диод 2СТ заперт напряжение от 1ФВУ в цепь обратной связи 6У включен резистор 3R-4. Величина сопротивления 3R-4 выбирается в соответствии с требуемым коэффициентом передачи при работе в режиме регулятора скорости. При увеличении напряжения выхода 6У до значения, равного напряжению 1ФВУ, диод 2СТ открывается и резистор 3R-4 в цепи обратной связи 6У шунтируется диодом.
Коэффициент передачи 6У при этом резко уменьшается и дальнейшее увеличение напряжения входа 6У приводит к незначительному росту напряжения выхода. Таким образом, при изменении напряжения 1ФВУ изменяется уровень ограничения 6У, а следовательно, и величина задания натяжения Fст.
Перевод 6У в режим ограничения производится сигналом от командоаппарата 1СКА, подаваемым на его вход через резистор 3R-4.
Уставка тока двигателя определяется с учетом радиуса рулона и потока возбуждения через ключ IK-2 множителя IM, производящего умножение суммарного сигнала натяжения на величину R/Ф. Суммирование указанных сигналов выполняется при помощи усилителя 5У.
При отсутствии полосы на вход усилителя 6У из узла измерения радиуса рулона поступает сигнал обратной связи ?V, пропорциональный превышению скорости моталки над скоростью последней клети стана. Усилитель 6У из режима ограничения переходит в линейный режим, выполняя роль регулятора скорости. Величина превышения скорости (обгона) устанавливается оператором командоаппаратом 2СКА в соответствии с требованиями технологии заправки полосы.
Режимы работы привода моталки при разгоне и замедлении стана.
Привод моталки является лимитирующим при разгоне стана, привод разматывателя - при форсированном останове. Ниже приведены расчетные времена разгона и замедления стана, исходя из максимальной загрузки двигателя моталки.
Разгон стана.
В соответствии с имеющимися данными по ускорениям современных станов холодной прокатки, ускорение рассматриваемого стана принято 2,5 м/с.
Привод моталки.
До основной скорости 1/сек (n об/мин), первый участок, разгон происходит с постоянным ускорением 2,5 м/сек при номинальном потоке двигателя.
Наибольшая загрузка двигателя имеет место при разгоне с пустым барабаном и максимальным натяжением полосы 12000 кг (117000 Н).
Требуемый момент двигателя:
,
Где
J - момент инерции привода (без рулона), что соответствует току двигателя (при работе с номинальным потоком):
Где: Iноминальный ток и момент двигателя.
Продолжительность 1-го участка разгона:
На втором участке разгона поток двигателя ослабляется, однако, ускорение моталки остается равным 2,5 м/сек за счет увеличения якорного тока до величины 1,5 I.
При принятом допущении о неизменности диаметра рулона в течение разгона и замедления стана уравнение изменения угловой скорости на втором участке имеет вид:
Уравнение для приращения якорного тока:
В этих уравнениях начало отсчета t=0 совпадает с началом ослабления потока двигателя. Продолжительность второго участка разгона при I=1,5I составляет ____, скорость (n=___об/мин). Третий участок разгона характеризуется снижением потока двигателя при номинальной ЭДС и уменьшающемся ускорении. Ток двигателя равен предельно-допустимому 1,5
Уравнение для расчета изменения скорости от
здесь J - момент инерции привода, кг*м;
л - кратность перегрузки тока двигателя при разгоне, в нашем случае л = 1,5;
- номинальная мощность двигателя, Вт;
Суммарное время разгона стана при максимальном натяжении на моталке составляет___с. При меньшем натяжении продолжительность второго участка (разгон с ускорением 2,5 м/с) увеличивается, суммарное время разгона уменьшается. Торможение стана при нормальном останове. При нормальном останове стана величина замедления принята равной 2,5 м/с во всем диапазоне торможения.
Привод моталки.
В режиме торможения наибольший момент имеет место в начале торможения с максимальной скоростью при пустом барабане и минимальном натяжении полосы 3000 кг (29400 Н).
где
;
что соответствует току двигателя:
(режим работы двигателя генераторный)
Форсированный останов.
При форсированном останове наибольшая нагрузка двигателя составит
где I - ток двигателя при нормальном останове стана с замедлением 2,5 м/с.
6. Требования, предъявляемые к электроприводу моталки
Основные требование, предъявляемые к электроприводу моталок станов холодной прокатки, заключается:
1. В обеспечении необходимой точности поддержания натяжения полосы при смотке прокатываемой полосы в рулоны. При смотке полоса находится в упруго-напряженном состоянии. Заданное натяжение должно поддерживаться во всех режимах работы стана: на нулевой скорости (режим покоя), при разгоне и замедлении, при прокатке на установившейся скорости.
Необходимый диапазон уставок натяжения зависит от сортамента полосы, прокатываемой на стане. Обычно он составляет для моталок многовалковых станов-до 1: 50.
2. Постоянство натяжения полосы, как с входной, так и с выходной стороны стана.
3. Широкий диапазон изменения натяжений.
4. Малое время протекания переходных процессов.
5. Широкий диапазон регулирования скорости двигателя.
6. Реверсирование двигателей клетей и моталок.
7. Работа каждой моталки в режимах намотки и размотки.
8. Толчковая работа клети и моталок.
Требуемая точность регулирования натяжения обуславливается влиянием его на качество продукции и прежде всего на продольную разнотолщинность полосы.
Качественно влияние натяжения может быть представлено следующим образом.
Приращение натяжения изменяет условия истечения металла в очаге деформации в продольном направлении и уменьшает давление металла на валки. Это приводит к уменьшению упругой деформации системы "валок - клеть" и к дополнительному обжатию полосы, требующему от электропривода моталок поддержания натяжения с достаточно высокой точностью.
Прокатка на многовалковых станах характеризуется высокими удельными натяжениями и широким диапазоном рабочих натяжений. Поэтому в установившемся режиме желательно поддерживать натяжение полосы с точностью не менее 5%.
Поддержание заданного натяжения требуется также для получения необходимой плоскостности полосы (отсутствие волны, коробоватости, рифления) и обеспечения плотности намотки рулона.
7. Выбор двигателя электропривода моталки
Требования к электроприводу
Главным требованием к электроприводу является образование и поддержание на заданном уровне натяжения полосы как в установившемся режиме моталки, так и в режимах ускорения и замедления.
Для удовлетворения этих требований необходимы:
1) достаточно большой диапазон регулирования скорости;
2) высокое быстродействие привода;
3) возможность регулирования скорости в функции натяжения металла.
Для привода моталок применяются, как правило, двигатели постоянного тока независимого возбуждения, регулирование которых осуществляется как за счет изменения магнитного потока, так и напряжения двигателя.
Расчетные выражения:
Момент статический на валу барабана моталки складывается из моментов, необходимых для изгиба полосы (М), создания натяжения (М) и момента холостого хода.
Момент изгибающий:
предел текучести материала; b = 0,8 м - ширина наматываемой полосы; h = 0,85 мм - толщина полосы;
Момент натяжения полосы в начале намотки:
;
Т = 12000 кг - натяжение полосы на моталке; D= 0,5 м - диаметр барабана моталки; момент натяжения полосы в конце намотки:
Нм
D= 1,8 м - диаметр рулона полосы.
Момент холостого хода принимаем равным 3% от М:
Требуемая угловая скорость в начале намотки:
щ;
Максимальная скорость вращения двигателя в начале намотки:
Требуемая угловая скорость в конце намотки:
щ
Скорость вращения двигателя в конце намотки:
Во время намотки желаемый диапазон D обеспечивается, как правило, за счет регулирования магнитного потока.
Следовательно, желаемая номинальная скорость двигателя:
.
Желаемая суммарная мощность приводных двигателей:
(1,1-1,6) - коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку привода.
Установленный и ныне действующий двигатель типа 2П 18-75-9К соответствует и , следовательно выбор является целесообразным.
Технические данные:
Номинальная мощность Р = 2 х 910 кВт
Номинальный ток
Частота вращения (основная/максимальная)
Сопротивление обмотки якоря при 20
Сопротивление обмотки дополнительных
полюсов при
Сопротивление компенсационной обмотки при .
Число полюсов 2p = 6
Номинальный момент двигателя
Номинальное напряжение возбуждения
Номинальный ток возбуждения
Перегрузка максимальная по току
Перегрузка рабочая по току
Режим работы S1
Температурный коэффициент Кт = 1,32
Сопротивление якорной цепи двигателя
при рабочей температуре
(последовательно соединение якорей)
Сопротивление последовательного соединения обмоток возбуждения двигателя при рабочей температуре
Угловая скорость двигателя
Основная рад/сек
Максимальная рад/сек
Линейная скорость двигателя.
Падение напряжения в щеточном контакте:
Номинальная ЭДС двигателя при последовательном соединении якорей:
Маховый момент двигателя:
Маховый момент барабана моталки приведенный к валу двигателя:
Маховый момент вращающихся деталей моталки приведенный к валу двигателя:
Суммарный момент инерции двигателя, барабана моталки, вращающихся деталей:
Радиус барабана моталки R = 0,25 м
Максимальный радиус рулона R= 0,9 м
Максимальная ширина полосы м
Наибольший вес рулона т
Ширина полосы соответствующая максимальному весу рулона:
м
удельный вес стали.
Максимальный момент инерции рулона:
Максимальный момент инерции моталки с рулоном:
8. Расчет тахограммы, токовой и нагрузочной диаграммы
Расчет тахограммы
Время разгона до заправочной скорости:
Время разгона до рабочей скорости:
Время торможения до заправочной скорости:
Время торможения до нуля:
t
Время намотки на заправочной скорости:
= 2,8 с
Время намотки полосы в установившемся режиме:
где - длина полосы, наматываемой во время разгона
где длина полосы, наматываемой во время торможения , м,
Время работы моталки на заправочной скорости без полосы:
Время паузы между первым и вторым пропуском прокатки:
Расчет нагрузочной диаграммы
Расчет нагрузочной диаграммы механизма
Поскольку с ростом диаметра рулона от начала намотки до ее окончания момент изменяется, то зависимость момента от времени определяется как:
Следовательно
Результаты сведены в таблицу:
|
t, c |
0 |
19 |
38 |
57 |
76 |
95 |
114,491 |
|
|
32575,2 |
40562 |
47120,5 |
52819,95 |
57929,3 |
62601 |
67039,3 |
При расчете нагрузочной диаграммы можно принять следующие допущения:
Во время пуска D = D= const;
Во время торможения D = D= const;
Поскольку при установившейся линейной скорости намотки изменяется угловая скорость двигателя и суммарный момент инерции, то изменяется и динамический момент. Однако эти составляющие динамического момента значительно меньше динамических моментов при пуске и торможении, что дает право пренебречь этими изменениями при установившейся линейной скорости намотки.
Моменты сопротивления во время пуска и торможения:
Расчет нагрузочной диаграммы двигателя
Моменты, развиваемые двигателем на различных этапах работы, определяются как сумма статического и динамического момента:
где М - статический момент на валу барабана, ;
динамический момент на валу барабана, ;
где ц - угол поворота;
J.
J
Момент инерции при пуске:
Динамический момент при пуске:
Динамический момент при торможении:
Динамический момент при намотке с установившейся скоростью имеет две составляющие:
68563,799
Расчет моментов на участках диаграммы:
Пуск до заправочной скорости:
21500+3175,2 = 24675,2
Работа моталки в холостую на заправочной скорости:
М
Намотка полосы на заправочной скорости:
32575,2
Разгон с заправочной скорости до рабочей:
Намотка на рабочей скорости:
+ 68563,799=
= 71738,999 +
Торможение с рабочей скорости до заправочной:
Намотка полосы на заправочной скорости:
Работа моталки в холостую на заправочной скорости:
Торможение с заправочной скорости до нуля:
9. Проверка двигателя по условиям нагрева и по перегрузочной способности
Найдем граничный радиус рулона, при котором двигатель работает во второй зоне, т.е. с ослаблением магнитного потока:
где V - скорость намотки;
- номинальная угловая скорость двигателя.
Для расчета эквивалентного тока двигателя за цикл, сначала рассчитаем токовую диаграмму. Расчет токов на каждом участке проводим по выражению:
где Ф - текущее значение магнитного потока.
При номинальном магнитном потоке:
Пуск двигателя - регулирование в первой зоне
Работа в холостую на заправочной скорости:
,
Намотка полосы на заправочной скорости:
Разгон двигателя до номинальной скорости
Разгон двигателя до требуемой скорости - регулирование во второй зоне отсюда
I
Ток двигателя на установившейся скорости вычисляется по выражению
Зависимость находится по следующему выражению:
==
=
Подставляя в полученное выражение время от нуля до получим зависимость тока на этом участке работы. Результаты сведены в таблицу:
|
t, c |
0 |
19 |
38 |
57 |
76 |
95 |
114,491 |
|
|
I, А |
2130,402 |
2129,585 |
2129,137 |
2128,844 |
2128,633 |
2128,471 |
2128,34 |
. Замедление двигателя до пониженной скорости - регулирование в первой зоне
I А
Намотка полосы на пониженной скорости:
А
Работа в холостую на пониженной скорости:
А
Торможение двигателя до нуля:
А
На основании этих расчетов строим токовую диаграмму
Эквивалентный ток находится по формуле:
5,5+
+1578,317 А
Для проверки двигателя по нагреву необходимо эквивалентный ток за цикл сравнить с номинальным током двигателя. Должно соблюдаться условие:
1578,317 А < 2200 А.
Эквивалентный ток меньше номинального тока двигателя. Следовательно, можно утверждать, что двигатель выбран правильно.
Проверка двигателя по перегрузочной способности.
Допустимый ток двигателя при ослабленном значении магнитного потока:
А в течении 10 с.
Максимальное значение тока двигателя при ослабленном магнитном потоке
А
Видно, что значит выбранный двигатель полностью проходит по перегрузке по току в зоне ослабления потока.
Допустимый ток двигателя при номинальном потоке
А в течении 60 с.
Максимальное значение тока двигателя при номинальном магнитном потоке:
А, как видно .
Таким образом, выбранный двигатель полностью проходит по перегрузке.
Поскольку с ростом диаметра рулона от начала намотки до ее окончания момент изменяется, то зависимость момента от времени определяется как:
Момент натяжения
Нм
V - максимальная скорость намотки, м/с; Т= 260 - время цикла, с.
Требуемая угловая скорость в начале намотки:
щ;
Требуемая угловая скорость в конце намотки:
щ.
Во время намотки желаемый диапазон D обеспечивается, как правило, за счет регулирования магнитного потока. Следовательно, желаемая номинальная скорость двигателя:
Время намотки рулона без учета переходных процессов пуска и торможения
с
- время намотки на заправочной и установившейся скорости;
= 37 м - длина полосы, намотанной в начале и в конце намотки;
L = 1800 м - длина сматываемой полосы;
Фактическая продолжительность включения:
Т= 260 - время цикла, с
Мощность двигателя
= 490 кВт
Е - стандартная продолжительность включения двигателя;
(1,1-1,6) - коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку привода.
При расчете тахограммы и нагрузочной диаграммы следует учесть, что на любом участке тахограммы момент, развиваемый двигателем:
где - динамический момент ц - угол поворота;
J - суммарный момент инерций двигателя.
При расчете нагрузочной диаграммы можно принять следующие допущения:
Во время пуска D = D= const;
Во время торможения D = D= const;
Поскольку при установившейся линейной скорости намотки изменяется угловая скорость двигателя и суммарный момент инерции, то изменяется и динамический момент. Однако эти составляющие динамического момента значительно меньше динамических моментов при пуске и торможении, что дает право пренебречь этими изменениями при установившейся линейной скорости намотки.
Момент инерции рулона, приведенный к валу двигателя:
J
г = 7,8 плотность материала, кг/м
b - ширина полосы
10. Выбор преобразователя для цепи возбуждении двигателей постоянного тока или синхронного двигателя
Выбор преобразователей производится прежде всего по номинальным выходным напряжению и току с последующей проверкой по перегрузочной способности. Кроме того, во многих случаях имеется возможность выбрать один из нескольких вариантов схемного решения и конструктивного
Исполнения.
Номинальный выходной ток преобразователя должен превышать номинальный ток возбуждения. Перегрузок по току не бывает (первый класс перегрузок), поэтому среднеквадратичное значение тока рассчитывать не надо.
Для ускорения переходных процессов, как правило, при двухзонном регулировании используется форсировка напряжения (увеличение в 2-5 раз) Поэтому номинальное выходное напряжение преобразователя Udn должно превышать номинальное напряжение возбуждения Uвn на величину падения на индуктивности обмотки возбуждения La при восстановлении номинального магнитного потока.
Выбор преобразователя для якорной цепи двигателя постоянного тока
Номинальное напряжение преобразователя Udн обычно выбирается исходя из номинального напряжения якорной цепи двигателя
Uян, В 11О 220 440 660 750 930
Udн, В 115 230 460 660 825 1050
Исключением являются приводы, двигатели которых допускают и используют существенное превышение напряжения на якоре по сравнению с номинальным в переходных режимах (например, двигатели типа ПБСТ).
Номинальный выпрямленный ток должен превышать среднеквадратичный ток якоря за любой интервал времени длительностью 15 мин. В приводах с. циклической нагрузкой можно использовать среднеквадратичный ток за цикл, если его длительность не превышает 15 мин.
Нагрузка по току, превышающая номинальный ток, не должна превышать по величине и длительности допускаемую, которая определяется классом режима работы, на который изготовлен преобразователь согласно табл.6.1 или техническим данным.
Таблица 6.1
|
Класс режима работы по перегрузке |
7 |
8 |
9 |
|
|
Допускаемая нагрузка по току |
1,75 |
2,00 |
2,25 |
|
|
Длительность перегрузки |
60 |
15 |
10 |
Длительность перегрузки определяется на интервале 15 мин. Большинство преобразователей допускает перегрузку, соответствующую всем трем классам.
Комплектные преобразователи приводов постоянного тока обычно содержат два преобразователя: для цепи якоря и для цепи возбуждения. При выборе такого преобразователя сразу следует учитывать, каким будет регулирование скорости: однозонным или двухзонным. При однозошюм регулировании скорости для цепи возбуждения используется неуправляемый выпрямитель или простейший управляемый со стабилизацией выходного напряжения или тока.
Очень важно правильно определить необходимость реверсирования тока якоря и выбрать соответствующий одно - или двухкомплектный преобразователь. Двухкомплектные преобразователи выпускаются с совместным или раздельным управлением. В последнем случае заводы-изготовители иногда комплектуют преобразователи различными типами логических переключающих устройств по требованию заказчика.
Иногда имеется возможность выбора преобразователя с желаемой пульсностью, что в дальнейшем повлияет на выбор сглаживающего дросселя, если он необходим.
Если требуется диапазон регулирования скорости более 10000, то следует использовать широтно-импульсный преобразователь.
Выбор тиристорного преобразователя в цепи якоря двигателя
К электроприводу моталки предъявляются весьма жесткие требования в отношении поддержания натяжения полосы в статических и динамических режимах. Выполнение этого требования возможно только при выборе тиристорного преобразователя, который обеспечивает реверс тока при торможении без какой-либо паузы.
Для питания двигателя моталки выбираем реверсивный тиристорный преобразователь из серии КТЭУ мощностью 1000 - 12000 кВт. Выбор производим на основании следующих данных:
номинальный ток двигателя = 5060 А,
номинальное напряжение двигателя = 630 В.
Требуемым значениям тока и напряжения полностью удовлетворяет комплектный тиристорный электропривод типа КТЭУ 6300/750 - 2136110 - 200Р - УХЛ4.
Номинальный выпрямленный ток = 6300 А.
Номинальное выпрямленное напряжение = 75О В,
Кратность перегрузки по току 2,25
Максимальное выходное напряжение СИФУ 10 В,
Входной ток СИФУ, не более 5 А,
Диапазон изменения угла управления б = 20 - 160°,
Опорное напряжение СИФУ U= 20 В,
Питание силовой цепи преобразователя - через трансформатор и ШВВ от сети 10 кВ,
Схема выпрямления - 6 пульсная, встречно-параллельная,
Управление комплектами - совместное,
В состав КТЭ входит устройство питания обмотки возбуждения двигателя, которое представляет собой так же управляемый тиристорный преобразователь.
Он выполнен по трехфазной мостовой схеме, имеет один вентильный комплект (нереверсивный).
Питание возбудителя осуществляется от сети собственных нужд цеха переменного тока напряжением 480 В.
Номинальный ток возбудителя = 200 А.
Номинальное напряжение возбудителя = 460 В.
11. Расчет и выбор трансформатора
Сводная таблица результатов
|
Режим |
t, c |
М двигат. Нм |
I, A |
щ, c |
е, c |
L, м |
Ф, Вб |
|
|
Пуск до заправочной скорости |
0,5 |
|||||||
|
Работа на хх на заправочной скорости |
4 |
|||||||
|
Намотка на заправочной скорости |
2,8 |
|||||||
|
Разгон на |
5,5 |
|||||||
|
Разгон до |
||||||||
|
Установившаяся скорость проката |
114,491 |
|||||||
|
Замедление до пониженной скорости |
5,5 |
|||||||
|
Намотка на пониженной скорости |
2,8 |
|||||||
|
Работа на хх на пониженной скорости |
4 |
|||||||
|
Торможение до нуля |
0,5 |
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Исходные данные для проектирования. Кинематическая схема механизма. Требования, предъявляемые к электроприводу. Расчет нагрузочной диаграммы. Выбор двигателя, его проверка по условиям нагрева и допустимой перегрузки. Расчет электрических показателей.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 25.10.2011Назначение, краткая характеристика стана. Выбор структурной схемы главной линии рабочей клети, разработка конструкции. Тип, конструкция и основные параметры подшипников прокатных валков. Проверочный расчет жесткости станины. Выбор типа главного двигателя.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 16.07.2013Расчет мощности двигателя электропривода грузоподъемной машины. Выбор элементов силовой части электропривода. Расчет доводочной скорости. Построение нагрузочной диаграммы и тахограммы работы двигателя. Проверка двигателя по пусковым условиям и теплу.
курсовая работа [251,3 K], добавлен 16.12.2012Назначение и техническая характеристика станка, требования к его электроприводу. Анализ недостатков существующей схемы. Выбор рода тока и величины питающих напряжений. Расчет мощности, выбор приводного двигателя токарного станка, контакторов, пускателей.
курсовая работа [250,4 K], добавлен 09.11.2014Описание электрического оборудования и технологического процесса цеха и завода в целом. Расчет электрических нагрузок завода, выбор трансформатора и компенсирующего устройства. Расчет и выбор элементов электроснабжения. Расчет токов короткого замыкания.
дипломная работа [286,7 K], добавлен 17.03.2010Механическое устройство проектируемого механизма. Технология процесса, роль кристаллизатора, требования к электроприводу. Выбор силового оборудования. Схема управления электроприводом. Расчет и выбор питающих линий. Экономика и организация производства.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 14.01.2015Выбор асинхронного двигателя для смесителя кормов. Расчёт продолжительности пуска приводного двигателя методом площадей. Принципиальная схема управления технологической установкой. Проверка на устойчивость работы двигателя выгрузного транспортёра.
контрольная работа [199,3 K], добавлен 27.12.2011Выбор вентилятора, расчет мощности и выбор электродвигателя. Механическая характеристика асинхронного двигателя. Выбор преобразователя частот. Компьютерное моделирование энергетических характеристик частотно-управляемых электроприводов в среде Matlab.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 26.05.2012Проект электропривода грузового лифта заданной производительности. Определение передаточного числа и выбор редуктора приводного двигателя с короткозамкнутым ротором, расчет перегрузочной способности. Параметры схем включения пуска и торможения двигателя.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.10.2012Расчет освещения цеха, выбор осветительного кабеля по условию допустимого нагрева. Расчет сети высшего напряжения, силового трансформатора, токов короткого замыкания кабельной сети. Проверка кабеля по термической стойкости к токам короткого замыкания.
курсовая работа [241,7 K], добавлен 27.03.2011
