Разработка электропривода системы измерительных копий

Разработка электропривода системы измерительных копий

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа состоит из пояснительной записки объемом 56 страниц, 29 иллюстраций, 5 таблиц, и 10 использованных источников.

Ключевые слова:  ЭЛЕКТРОПРИВОД,ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ФУРМА,ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИЙ РЕАКТОР, ДВИГАТЕЛЬ, ЗАДАТЧИК ИНТЕНСИВНОСТИ, РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ, РЕГУЛЯТОР ТОКА, SINAMICS DCM.

В настоящей выпускной квалификационной работе рассматривается разработка электропривода системы измерительных копий ОАО ККО "ММК".

Первый раздел посвящен технологическому процессу всей CCT, технологическому процессу измерения и извлечения металлических образцов и, в частности, измерительной насадки, разъясняющей роль и функцию насадки.

Во втором разделе представлены характеристики электроприводов машины для измерения параметров плавления и сформулированы требования к электроприводу для перемещения измерительной насадки.

Третий раздел - предварительный выбор электродвигателя, расчет и создание диаграмм.

Четвертый раздел - подбор основного электрооборудования, расчет и настройка регулировочных характеристик.

Пятый раздел посвящен разработке базовой защиты электропривода.

В шестом разделе, принимая во внимание требования, сформулированные во втором разделе, выполняется разработка управления скоростью перемещения измерительной насадки на основе преобразователя KHT. Переходные эффекты в электроприводе моделируются и анализируются.

Разработанная система электропривода может быть использована для автоматизированного управления инверторными мастерскими.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………………………8

1Технологический часть.………………………………………………………………………..10

1.1 Технологический процесс выплавки стали в кислородном конвертере……………..…10

1.2  Технологический процесс замера температуры и взятия проб металла………………..13

1.3 Краткая характеристика механизмов машины замера параметров плавки………….…15

1.3.1 Механизм перемещения измерительной фурмы…………………………………...15

1.3.2 Насосная станция гидросистемы……………………………………………………17

2   Технические характеристики машины замера параметров плавки……………………….18

  2.1 Характеристика электроприводов машины замера параметров плавки……………….18

2.1.1 Привод перемещения измерительной фурмы……………………………………...18

2.1.2   Аварийный привод перемещения измерительной фурмы………………………...20

  2.1.3 Приводы насосов гидросистемы…………………………………………………...21

2.2 Требования, предъявляемые к электроприводу системы измерительной фурмы……21

3 Выбор и проверка двигателя………….……………………………………………………...23

3.1Расчёт статических моментов...…………...………...……………………………………23

3.2Предварительный выбор двигателя....................................................................................23

3.3Расчёт и построение тахограммы и нагрузочной диаграммы…………………………..24

3.4Проверка двигателя по нагреву к перегрузочной способности………………………..29

4   Выбор и характеристика основного силового электрооборудования……………………30

4.1  Выбор и характеристика тиристорного преобразователя................................................30

4.2  Выбор и характеристика силового трансформатора .......................................................32

4.3  Выбор сглаживающих дросселей ......................................................................................33

4.4  Выбор и характеристика источника питания для возбуждения двигателя……………33

4.5  Расчёт и построение регулировочных характеристик преобразователя……………….33

5 Защита электропривода……………………………………………………………………….36

5.1  Требования к защите электропривода……………………………………………………36

5.2  Защита от коротких замыканий…………………………………………………………..38

5.3  Защита от перенапряжений……………………………………………………………….39

5.4  Защита от обрыва поля……………………………………………………………………40

5.5   Контроль изоляции………………………………………………………………………..40

6   Анализ динамики электропривода………………………………………………………….42

6.1  Выбор структуры САР и разработка основных параметров……………………………42

6.2  Расчет структурной схемы САР и выбор параметров регуляторов……………………43

6.2.1 Расчет контура регулирования якорного тока……………………………………..45

6.2.2   Оценка влияния ЭДС двигателя……………………………………………………45

6.2.3   Задатчик интенсивности якорного тока…………………………………………...46

6.2.4   Регулятор скорости………………………………………………………………....47

6.2.5   Задатчик интенсивности скорости…………………………………………………48

6.3   Реализация  схемы САР электропривода………………………………………………..51

6.3.1   Характеристика модуля SINAMICSDCM…………………………………….......51

6.3.2   Задатчик интенсивности скорости…………………………………………………55

6.3.3   Регулятор скорости………………………………………………………………….56

6.3.4   Регулятор тока……………………………………………………………………….68

6.3.5   Аналоговые входы выбора………………………………………………………….60

6.3.6   Аналоговые выходы………………………………………………………………...61

6.3.7   Процесс оптимизации………………………………………………………………62

6.3.8   Контроль и диагностика…………………………………………………………….63

6.3.9   Защитные отключения (E-STOP)…………………………………………………..63

6.4  Расчет динамических характеристик САР……………………………………………….64

Заключение…………………………………………………………………………………….68

Списокиспользованных источников…………………………………………………………69

ВВЕДЕНИЕ

Процесс выплавки стали в кислородных конвертерах произвел революцию в металлургии железа.

Ключевые преимущества процесса конверсии кислорода для производства стали включают высокую интенсивность и хорошее управление процессом, а также простое сочетание с процессом непрерывного литья стали; возможность использования управляющих компьютеров. Автоматизация процессов производства стали может повысить производительность цеха, сократить потребление энергии и сократить количество сотрудников.

Высокая надежность электрооборудования конверторных мастерских чрезвычайно важна, поэтому требования к ним более строгие. Небольшая неисправность электроприводов привода может привести к полному перегоранию двигателя.

В современных высокопроизводительных кислородных конверторных мастерских автоматизированные системы управления работают с программируемыми контроллерами. Эти системы позволяют перейти от локальных систем управления механизмами к комплексной автоматизации всего технологического режима плавления и достичь значительного технико-экономического эффекта.

Характерными особенностями технологического процесса, которые определяют основные требования к электроприводу и электрооборудованию инверторного цеха, являются строгий циклический процесс, необходимость безаварийного завершения в случае выхода из строя отдельных приводов, ограниченное ускорение при работе с жидким металлом, условия высокой температуры в определенных условиях. На участках цеха концентрация проводящей пыли.

Наиболее надежное электрооборудование и электрооборудование используются для электропривода агрегатов, машин и механизмов инверторного цеха. Используются черепно-металлургические моторы серий ДП, Д, МТХ, МТКН.

Электроприводы основных и вспомогательных механизмов производства кислородного преобразователя стали обычно выполняются системой тиристорного преобразователя. Такое широкое применение тиристорных электроприводных механизмов и машин металлургической промышленности обусловлено рядом преимуществ этого типа электропривода, из которых наиболее важными являются следующие:

1) высокая скорость, с которой сталкивается возможность изменения двигателя и инерции механического автомобиля;

2) быстрый доступ к услугам, максимальная температура и длительный срок службы;

3) Эффективность названий преобразователей тиристоров превышает 92-96%;

4) небольшие габариты по весу и размеру, дизайн конструкций для уменьшения необходимой производственной площади, снижения капитальных затрат и затрат на установку и эксплуатацию.

В то же время приводы тиристоров имеют ряд недостатков:

1) Вращение изменённого напряжения и теперь изменённого на выходе вашего урона на урон снижает температуру и поворачивает к автомобилям, что требует установки снижения на плавность;

2) Тиристорный автомобиль имеет малую мощность и скорость управления скоростью и время от времени нарушает, что требует разработки и настройки конкретных устройств синхронизации.

3) При работе силового преобразователя тиристора возникают токи высокой гармоники, которые искажают форму напряжения в сети переменного тока и вызывают помехи.

На данный момент разрабатываются разнообразные преобразователи тиристорного преобразователя и преобразователи мощности. Промышленность определяет производство полного преобразователя тиристора и полную работу вашей электроники.

Для удобства тиристор рассредоточен для усиления автомобильного оружия и патогенных ветров и в той же конструкции является обратимым и необратимым. Самым красивым для смеси тиристоров признан цикл выпрямителя третьего класса (шестиимпульсный).

В этой заключительной квалификационной работе рассматриваются свойства кислородоперерабатывающего завода, его развитие и значение для всего металлургического завода. Технологический процесс выплавки стали и отбора проб металла был тщательно исследован.

Тема работы - разработка измерительной трубки электроподъемника. На основе технологии были сформулированы основные требования к электроприводу и автоматическому управлению электроприводом.

Рассчитаны установочные свойства преобразователей. Разработана защита от аварийного срабатывания преобразователя частоты.

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1  Технологический процесс выплавки стали в кислородном конвертере

ОАО «ММК» - кислородно-конверторный цех (ККТ) играет важную роль в работе завода: до 60-70% стали, производимой на заводе, производится с использованием процесса кислородного конвертера.

ККЦ имеет в своем составе конвертер, отдел розлива, транспорта и переработки. Кроме того, имеется отделение для отходов и шлака, чугунная переливная труба и ремонтные отсеки для промежуточных резервуаров и ведер.

В конвертерном цехе имеется 3 кислородных конвертера вместимостью 370 тонн каждый.

Преобразователь кислорода, показанный на рисунке 1.1, представляет собой грушевидный агрегат высотой до 15 м, корпус которого выполнен из листовой стали толщиной до 110 мм. Внутри конвертер облицован огнеупорным кирпичом. Во время работы преобразователь может вращаться вокруг горизонтальной оси с помощью поворотного устройства для заполнения лома, чугуна, разгрузки стали и шлака.

Исходными материалами для процесса конверсии кислорода являются жидкий чугун, лом и флюс.

1 – стальной кожух; 2 - огнеупорная футеровка; 3 – кислородная фурма; 4 – завалка флюса; 5 – легирующие добавки; 6 – летка; 7 – ковш; 8 – заготовка: 9 – проволока; 10 – бесшовная труба; 11 – блюм; 12 – балка; 13 – толстолистовая сталь; 14 - сляб; 15 – листовой прокат.

Рисунок 1.1 - Кислородный конвертер

1.2 Технологический процесс замера температуры и взятия проб металла

Измерение температуры и отбор проб металла для быстрого анализа химического состава являются технологическими процессами, и время, потраченное на них, включается в цикл плавления. Ранее эту работу выполнял обслуживающий персонал, предварительно сняв кислородную трубку и установив преобразователь в наклонное положение, тем самым снизив производительность преобразователя.

Чтобы полностью механизировать измерение температуры и отбор проб, сократить продолжительность этих операций и избежать ручного труда, была разработана машина для преобразователей грузоподъемностью от 350 до 400 тонн без необходимости нажимать на преобразователь. Конструкция машины для измерения температуры ванны и взятия металлических образцов показана на рисунке 1.2.

Измерение температуры жидкой стали, определение содержания углерода и отбор образцов проводят с помощью измерительного зонда, погруженного в металлическую ванну на 5-10 с.

Машина содержит раму 5, качающийся рельс 10, каретку 16 с измерительной фурмой 19, тросовый механизм 2 для перемещения каретки и гидравлический механизм 1 для наклона рельса. Наклон направляющей представляет собой колеблющийся гидравлический цилиндр двойного действия. Рабочая среда подается из системы давления масла двумя лопастными насосами в гидравлический цилиндр. Канатный механизм перемещения каретки представляет собой однобарабанную лебедку. Веревка 3 на одном конце на каретке, второй на барабане. Направляющий блок 6 расположен на оси шарнира 7, прогиб 9 установлен в шарнирной направляющей. Сани ходят на четырех колесах, имеют два жестких колеса. Для предотвращения падения каретки с фурмой при обрыве веревки к ней прикреплено защитное устройство. Измерительный щуп должен защищать зонд от высоких температур при входе в преобразователь. Фурма состоит из вала 12 с тремя соплами 13 для подачи и выпуска охлаждающей воды и инертного газа и корпуса из трех концентрически расположенных трубок. Внутренняя кольцевая полость направлена ??вниз и поверх наружной дренажной воды, благодаря чему достигается лучшее охлаждение. Внутри корпуса находится стержень, который свободно проходит через все сопло и прикреплен к каретке. В зазор между внутренней трубкой сопла и стержнем впрыскивается инертный газ, который препятствует течению металла. С полым стержнем соединен наконечник 20, который служит для закрепления зонда. На копье две упоры 14 прикреплены с помощью демпфирующих пружин. Корпус форсунки расположен между двумя парами конических роликов 15, которые обеспечивают смещение корпуса относительно каретки на ход 1500 мм, необходимый для вытягивания зонда из форсунки.

Рисунок 1.2 – Машина для замера температуры ванны и взятия проб металла

Машина работает следующим образом. Перед запуском направляющая 10 находится в исходном левом положении, каретка находится в промежуточном положении, а измерительная фурма удерживается крюком 11. Наконечник 20 вытягивается из копья, позволяя прикрепить зонд. Когда привод лебедки 2 включается, сначала наконечник с зондом втягивается на скорости ползуна на измерительной фурме, а затем фурма поднимается вместе с кареткой на рабочей скорости в крайнее верхнее положение. После остановки каретки поворотный гидравлический цилиндр 1 перемещает направляющую в крайнее левое положение, включает привод лебедки, и копье, которое поддерживается его верхней опорой 14 на упоре каретки, движется вниз с рабочей скоростью и проходит через отверстие в коробке в конвертер. При вводе фурмы в кессон и его внутреннюю полость подается инертный газ. Когда сопло приближается к металлической ванне, привод лебедки развивается до ползучей скорости. Копье сидит своим нижним упором 17 на упоре 18 направляющей. По мере того как каретка продолжает опускаться, она удаляет наконечник с зондом из сопла и погружает его в жидкий металл на глубину 700 мм. Через некоторое время привод лебедки включается, чтобы поднять каретку. Сначала наконечник с зондом втягивается внутрь сопла, а затем ползун движется вверх. Возврат направляющей и сопла в левое начальное положение для снятия зонда происходит в обратном порядке.

1.3 Краткая характеристика механизмов машины замера параметров плавки

1.3.1 Механизм перемещения измерительной фурмы

Измерительная трубка установлена ??на каретке, оборудованной двумя парами роликов, и перемещается вдоль направляющей, установленной в опорных кронштейнах поворотной колонны.

Каретка подвешена на тросе на барабане, который приводится в движение электродвигателем постоянного тока D814 через дифференциальную передачу с передаточным числом il = 4,3. Через ту же коробку передач, но с передаточным отношением i2 = 93, барабан может приводиться в движение с помощью двигателя переменного тока 4MTKN 160M8, который предназначен для извлечения сопла из преобразователя в случае отказа основного привода.

Конкретное положение форсунки фиксируется с помощью тормозов TKG-500 и TKG-300 для основного или аварийного привода. Помимо функции фиксации механизма в остановленном положении, тормоза служат для исключения возможности передачи вращения одного двигателя другому, когда барабан заблокирован.

Для управления тяговым приводом и блокировки другими механизмами предусмотрен путевой выключатель VPF 11-01-182151-54.

Передаточное число встроенного редуктора переключателя i = 15 обеспечивает вращение вала переключения на 0,88 оборота при полном копье сопла.

Аварийное ограничение движения копья осуществляется с помощью трехпозиционных переключателей VP16E23A231-55U3.2 SQ41, SQ42 и SQ47. SQ41 спроектирован таким образом, что главный двигатель в крайнем верхнем положении автомобиля с соплом выключен. SQ 42 - для реверса основного двигателя в нижнем положении форсунки. SQ 47- был разработан для деактивации аварийного двигателя в крайнем верхнем положении автомобиля с фурмой.

При поломке и свободном падении автомобиля это обеспечивается защитным устройством. В то же время, как и при любом ослаблении каната, соединенного с подвеской ползуна с помощью насадки во время опускания, датчик натяжения каната SQ 48 работает на концевом выключателе типа VP16E23A231-55U3.2.

Чтобы обеспечить требуемый диапазон и точность для поддержания этой скорости фурмы, тахогенератор постоянного тока TP212 установлен на заднем конце вала двигателя. Возбуждение тахогенератора постоянными магнитами.Кинематическая схема механизма подъёма измерительной фурмы представлена на рисунке 1.3.

Барабан 600мм

Рисунок 1.3 - Кинематическая схема механизма подъёма измерительной фурмы

1.3.2 Насосная станция гидросистемы

Насосная станция предназначена для снабжения гидроцилиндров исполнительных механизмов рабочей жидкостью.

Приводы рабочего и резервного насосов BG12-28M состоят из асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором 4A100 SA4. Насос работает непрерывно на протяжении всего процесса плавления. Непрерывная прокачка масла через гидравлическую систему снабжает охлаждающие цилиндры. В промежутке насос выключается.Технические данные двигателя приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические данные двигателя 4А100 SA4

2 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАШИНЫ ЗАМЕРА ПАРАМЕТРОВ ПЛАВКИ

2.1 Характеристика электроприводов машины замера параметров плавки

2.1.1 Привод перемещения измерительной фурмы

Питание двигателя для измерения движения сопла обеспечивается тиристорным электроприводом KTE320 / 440-131-23UHL4 с естественным воздушным охлаждением, 320 A, 400 В пост. Тока, одиночный двигатель, без линейного контактора, реверсивный, с инверсией тока цепи якоря, дроссель Версии, напряжение питания -380 В, 50 Гц, управление с помощью регулятора скорости и ступенчатой ??настройки скорости [2]. В дополнение к полному электроприводу копья, отдел разработал щит с релейным контактором. Панель управления содержит устройства для управления линейным контактором, контактором динамического тормоза, электрогидравлическим тормозом, источником питания обмотки возбуждения электродвигателя и фотоэлектрического концевого выключателя, а также задание скорости движения.

Электрическое движение измерительного зонда имеет четыре режима работы

- автоматически с контрольного компьютера

- автоматически из локальной зондирующей микропроцессорной системы

- Полуавтоматический пульт дистанционного управления

- вручную на месте.

В автоматическом режиме аналоговый командный сигнал заданного значения скорости выводится с управляющего положения копья МПС «Зонд» на вход контроллера скорости блока управления комплектного электропривода.

В полуавтоматическом режиме дистанционного управления движение форсунки контролируется оператором главного пульта управления преобразователя высокого давления. Консоль графического процессора имеет 5 кнопок управления для:

Опускание форсунки для зарядки датчика;

Опускание сопла для измерения параметров плавления;

- Поднимите форсунку в положение, где датчик должен быть удален.

- поднимите форсунку в исходное положение;

- Останови диск.

Движение копья осуществляется в соответствии с диаграммой скорости, указанной в техническом описании. Переключение скорости движения и остановка в заданных положениях производится в соответствии с командами концевого выключателя.

Для наладочных и ремонтных работ предусмотрена ручная работа. В этом случае все необходимые настройки скорости:

- «ниже» 0,12 м / с, 1,5 м / с, 3,6 м / с, 0,6 м / с;

- «до» 3,6 м / с, 0,6 м / с, 0,12 м / с.

Они определяются двумя ключами из флажка на механизме.

Система управления регулировочным приводом выполнена в виде двух цепей: внутренней цепи контроля тока якоря и внешней цепи управления скоростью двигателя.

При нормальной работе в приводе измерительной насадки предусмотрено рекуперативное торможение. В случае аварийного отключения линейного контактора во время движения копья активируется динамическое торможение.

Особенностью Lanzenbewegungsantriebs является то, что статический крутящий момент, приложенный к валу двигателя, активен. В этом случае привод можно отключить только после того, как был установлен «ток удержания» сопла. Когда одно из реле скорости движения активировано или контакт реле управления тормозом от микропроцессорной системы датчиков замкнут, на вход блока управления интенсивностью блока управления подается сигнал, который обеспечивает ток якоря двигателя приблизительно 0,5А. После включения реле управления током якоря тормозной контактор активируется, и на вход регулятора интенсивности подается сигнал задания скорости. Тормоз срабатывает после выключения двигателя без сигнала заданного значения скорости. В аварийном режиме тормоз срабатывает одновременно с динамическим торможением.

Система КИПиА, разработанная Металлургавтоматикой УТРПКИ, Днепропетровск, контролирует технологические параметры охлаждающей воды и инертного газа. Результирующий контактный сигнал от опускания копья в преобразователе выводится из схемы системы управления в схему привода. Если указанный контакт размыкается или срабатывает концевой выключатель, который ограничивает самое нижнее положение форсунки, обеспечивается автоматическое аварийное удаление форсунки из преобразователя.

Положение измерительного сопла на главном посту управления отображается с помощью цифрового дисплея, который является частью микропроцессорной системы «выборки». На коробке локального управления приводом предусмотрены сигнальные лампы контроля обеспечения форсунки.Технические данные механизма подъёма фурмы приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Технические данные механизма подъёма измерительной фурмы

2.1.2 Аварийный привод перемещения измерительной фурмы

Аварийное срабатывание движения имеет два режима работы:

- автоматическая, зондовая микропроцессорная система;

- дистанционное и локальное руководство.

В автоматическом режиме контактный сигнал от системы Sonda выдает аварийный выход с земли преобразователя, когда главный инвертор отключен и датчик скорости выходит из строя.

В ручном режиме главная станция управления и коробка, расположенная рядом с механизмом, снабжены клавишами для управления движением туй аварийным устройством.

2.1.3Приводы насосов гидросистемы

Управление рабочим и резервным насосами гидросистемы осуществляется кнопками главной станции управления преобразователем и тремя коробками, расположенными в механизмах. Кроме того, в каждом из ящиков предусмотрен избиратель для контроля местоположения, который при повороте в положение «Вкл.» Управляет насосами этой рабочей станции, если аналогичные клавиши в двух других полях находятся в положении «Выкл.» ,

2.2 Требования, предъявляемые к электроприводумехатронной системы измерительной фурмы

К электроприводу механической мехатронной измерительной системы предъявляются следующие основные требования:

- высокая надежность и бесперебойная работа механизма в условиях высокой температуры (до + 40 ° С) и низкой (до -30 ° С) и высокой запыленности;

- обеспечить работу механизма в условиях повышенной вибрации (1-35 Гц);

- обеспечить работу механизма подъема стрелы на двух скоростях: работа 3.6

м / с и низкая 00,12 м / с;

- просадка статического тока не должна превышать 5%;

- большая перегрузка по току и импульс привода (?1 = 2,5);

- допустимое относительное увеличение тока якоря ограничено до 200 · В / с;

- допустимый динамический ток не должен превышать 1,5 · В;

- снижение статической скорости не должно превышать 5%;

- обеспечить заданные значения предельного ускорения и замедления (1,2 м / с2);

- точность остановки пучка в зоне позиционирования не более 0,1 м;

- прерывистая работа привода;

- обратный режим работы;

- подключение высокочастотного преобразователя в час (до 10000);

- Должны быть предусмотрены механические и электрические ограничители максимальных перемещений фурмы;

- в случае отказа электродвигателя необходимо предусмотреть ручной режим для подъема фурмы.

3 ВЫБОР И ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ

3.1 Расчёт статических моментов

Необходимо рассчитать статический момент, приведённый к валу двигателя для наиболее сложного режима работы электропривода. Таким режимом является подъём фурмы.

Статический момент при подъёме фурмы рассчитывается по формуле (3.1):

М_под= ; (3.1)

М_под

Угловая скорость вращения двигателя при работе на рабочей скорости находится по формуле (3.2):

; ;   (3.2)

c^-1.

Скорость вращения двигателя при работе на рабочей скорости находится по формуле (3.3):

; (3.3)

= 492,7 об/мин.

Необходимая мощность электродвигателя для статического момента М_под, приведённого к валу двигателя находится по формуле (3.4):

Р_необ? (1,2:1,4)_{· ·} ;   (3.4)

Р_необ= 1,4· · 51,6 = 85012,03 Вт.

3.2 Предварительный выбор двигателя

Необходимо выбрать электродвигатель с номинальной скоростью вращения ?н>?_двр и мощностью Рнеоб. Следует иметь в виду, что двигатель должен иметь запас хода для обеспечения пускового и тормозного режимов работы механизма подъема измерительного люка.

D814U2 - независимый от металлургического возбуждения электродвигатель с номинальной мощностью 110 кВт, с низкой скоростью [2] выбран для привода подъемного механизма измерительной головки. Этот мотор специально сделан для работы в металлургических цехах при высоких температурах и повышенной пыли. Двигатель имеет естественную вентиляцию. Технические данные выбранного двигателя приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Технические данные двигателя Д814У2

Сопротивления всех обмоток возбуждения даны при 20°С.

3.3 Расчёт и построение тахограммы и нагрузочной диаграммы

Чтобы проверить выбранный двигатель на предмет перегрузки и перегрева, необходимо рассчитать диаграмму нагрузки и тахограф привода.

Для первоначального времени выводы фурмы в крайнем вертикальном положении принять. Затем копье опускается со скоростью 3,6 м / с на высоту 5 м над уровнем металла. После этого скорость опускания снижается до 0,12 м / с, и происходит дальнейшее снижение до уровня металла. Общая высота опускания сопла составляет 24,83 м. После измерения фурма снимается с кессона на пониженной скорости и затем возвращается в исходное рабочее положение на рабочей скорости.   Рассчитаем тахограмму для опускания и подъёма измерительной фурмы в начале и конце плавки соответственно.

Номинальный момент двигателя находится по формуле (3.5):

М_н =I_н·kФ_н;   (3.5)

М_н = 274·8,047 = 2205 Н м.

Моментный коэффициент двигателянаходится по формуле (3.6):

kФ_н= ; (3.6)

kФ_н= 8,047 В·с.

Номинальная угловая скорость вращения двигателянаходится по формуле (3.7):w_н= ;   (3.7)

w_н = 52,36 с^-1

Сопротивление якорной цепи при рабочей температуре 85°Снаходится по формуле (3.8):

R_я=?·(г_я +г_дп);   (3.8)

R_я = 1,35·(0,0325+ 0,018)= 0,068 Ом.

где ? - температурный коэффициент изменения сопротивления двигателей серии Д

Динамический момент при пусках и торможениях:

=

М_дин = 125,25•52,3/2,7 = 2429 Н·м.

Статический момент при опускании фурмы (двигатель работает в рекуперативном режиме)  находится по формуле (3.9):

М_с1 = М_опуск= ; (3.9)

М_с1 = М_опуск  · 0,96  0,84 = 1912,8 Н·м.

Пусковой момент двигателя при опускании фурмы находится по формуле (3.10):

М_п1 = - М_дин + М_опуск;   (3.10)

М_п1= -2429 + 1913=-516 Н·м.

Тормозной момент двигателя при опускании фурмы находится по формуле (3.11):

М_т1 = М_дин - М_опуск;   (3.11)

М_т1=2429-1913 = 516Н·м.

Суммарный момент инерции электропривода находится по формуле (3.12):

J_? = J_мex + J_я; (3.12)

J_?=115 + 10,25 = 125,25 кг·м².

Время разгона (торможения) до рабочей скорости находится по формуле (3.13):

t_п1= t_t1=w_двр · ;   (3.13)

t_п1= t_t1= 51,6·  = 2,6 с.

Угловая скорость вращения двигателя при работе на установочной скорости находится по формуле (3.14):

w_дву= ; (3.14)

w_дву= =1,72 с^-1

Время разгона (торможения) до установочной скорости находится по формуле (3.15):

t_п2 = t_т2 = w_дву· ; (3.15)

t_п2 = t_т2 = 1,72· = 0,089 с.

Время торможения с рабочей до установочной скорости (время разгона с установочной до рабочей скорости) находится по формуле (3.16):

T_т3=t_п3=(w_двр-w_дву)· ;   (3.16)

T_т3=t_п3 = (51,6-1,72)· = 2,5 с.

Путь, пройденный за время разгона (торможения до рабочей скорости) находится по формуле (3.17):

S_п1= S_т1= ;   (3.17)

S_п1= S_т1= = 4,6 м.

Время опускания фурмы на рабочей скорости 3,6 м/с до высоты 5 м от уровня металла при статическом моменте M_ci находится по формуле (3.18):

t_p1= ;   (3.18)

t_p1=  =4,2c.

Пути, пройденные за время разгона (торможения) до установочной скорости и с установоч­ной до рабочей скорости соответственно находятся по формулам (3.19) и (3.20) :

S_п2= S_т2= ;   (3.19)

S_п2= S_т2= = 0,005 м;

S_п3= S_т3= ; (3.20)

S_п3= S_т3= = 4,3 м.

Время опускания на установочной скорости (5 м от уровня металла) находится по формуле (3.21):

t_y1= ; (3.21)

t_y1 =  = 5,8с.

Пауза между полным подъёмом и опусканием фурмы принимается равной 1 мин. Затем фур­ма выводится из конвертера на скорости 0,12 м/с (до высоты 3,8 м над уровнем металла).

Пусковой момент двигателя при подъёме фурмынаходится по формуле (3.22):

М_п2 = М_дин + М_под; (3.22)

М_п2= 2429 + 2942 = 5371 Н · м.

Тормозной момент двигателя при подъёме фурмы находится по формуле (3.23):

М_т2 =-М_дин+М_под;   (3.23)

М_т2= -2429 + 2942 = -512 Н·м.

Время подъёма на установочной скорости (при статическом моменте М_с2 = М_под= 2942 Н·м) находится по формуле (3.24):

t_y2= ;  (3.24)

t_y2=  = 1,6с

Время подъёма на рабочей скорости до крайнего верхнего положения находится по формуле (3.25):

t_р2= ;   (3.25)

t_р2=  = 5,6с.

Зависимости момента двигателя (нагрузочная диаграмма) и скорости перемещения фурмы (тахограмма) представлены на рисунке 3.1.

Время полного цикла находится по формуле (3.26):

Т_ц= 2 t_п1+ tpi + 2•t_п2+t_y1 + 2•t_n3 + t_p2 + t_y2 + t_паузы;   (3.26)

Т_ц= 2·2,6 + 4,2 + 2·0,089 + 5,8 + 2·2,5 + 5,6 + 1,6 + 6 = 34 c.

Рисунок 3.1 - Нагрузочная диаграмма и тахограмма работы механизма подъём фурмы при полном подъёме и опускании

3.4 Проверка двигателя по нагреву и перегрузочной способности

Проверка по перегреву ведётся методом эквивалентного момента. Необходимо вычислить эквивалентный момент за время работы электропривода ?t_p. Эквивалентный момент равен:

М_э= =2202 Н·м

?₀:=0,25

?:= ?=0,625

Фактическая продолжительность включения электропривода:

?_ф=  =0,94

где,?t_p - время цикла фактической работы привода (время общего цикла без пауз в работе).

Так как М_н= 2205, а М_э= 2202 Н м ,то выбранный двигатель проходит по нагреву, поскольку соблюдается условие М_н? М_э, с учетом фактической продолжительности работы.

 Проверка двигателя по перегрузочной способности

Двигатель проходит по перегрузке, если выполняется условие :

М_п??  М_н;

где, М_п– пусковой момент двигателя при подъёме фурмы.

Так как ?  М_н = 5212, а М_п= 5371 Н м ,то выбранный двигатель проходит по нагреву, поскольку соблюдается условие.

4 ВЫБОР И ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНОГО СИЛОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

4.1 Выбор и характеристика тиристорного преобразователя

Для электродвигателя мощностью Р_н = 110 кВт, напряжением U_H = 440 В, номинальным то­ком I_н = 274 А, перегрузочной способностью по току ?_i=3,0 наиболее целесообразной схемой вы­прямления является мостовая трёхфазная с питанием от сети переменного тока 380 В.

При определении номинальных значений выпрямленного напряжения и тока тиристорного преобразователя необходимо обеспечить:

U_dн ? U_н =440 В, I­_dн= I_н· =274· =365,3 А,

где, ?тп - перегрузочная способность тиристорного преобразователя в течение 10с.

Этим условиям удовлетворяет тиристорный преобразователь серии KTE-320 / 440-131-23UHL4 для номинального тока IdH = 320 А и напряжения UdH = 440 В: одиночный электропривод с линейным контактором; реверсивный, с цепью якоря обратного тока; Версия Transformer; Скорость ACP для одной зоны; Встроенный источник питания возбуждения для двигателя, электромагнитный тормоз и динамическое торможение; для умеренно холодного климата 4 категории размещения. Схема обратного тиристорного преобразователя показана на рисунке 4.1.

Тиристорный преобразователь КХПП с раздельным управлением группами клапанов. Преимущество таких инверторов по сравнению с преобразователями общего управления заключается в отсутствии уравновешивающего тока, что повышает эффективность и надежность работы привода из-за уменьшенной вероятности «опрокидывания» инвертора.

Рисунок 4.1 –Силовая схема тиристорного преобразователя

4.2 Выбор и характеристика силового трансформатора

Так как в комплект выбранного КТЭ входит силовой трансформатор, то ниже приводится только его технические данные. Применяется трансформатор из серии сухих типа ТСЗП-250/0,7УЗ с техническими данными, приведенными в таблице 4.

Таблица 4 - Технические данные трансформатора ТСЗП-250/0,7УЗ

Максимальное значение выпрямленной ЭДС находится по формуле (4.1):

E_d0 =1,35·U_2л; (4.1)

E_d0 = 1,35·416 = 561,6 В.

Первичный линейный ток находится по формуле (4.2):

I_1л= ;    (4.2)

I_1л=  = 357 А.

где k_т - коэффициент трансформации.

Коэффициент трансформации находится по формуле (4.3):

k_т= ;   (4.3)

k_т=  = 0,913.

Полное сопротивление фазы трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке находится по формуле (4.4):

Z_т= ;   (4.4)

Z_т=  =0,06 Ом.

Активное сопротивление обмоток трансформатора (для вторичной обмотки соединённой в “треугольник”) находится по формуле (4.5):

R_T= (4.5)

R_T=  = 0,016 Ом.

Индуктивное сопротивление находится по формуле (4.6):

X_T= ; (4.6)

X_T= Ом

Индуктивность трансформатора находится по формуле (4.7):

L_T = ;   (4.7)

L_T=  = 0,18 мГн.

4.3 Выбор сглаживающих дросселей

Сглаживающий дроссель не выбирается, так как двигатель серии Д допускается к работе без дополнительного дросселя.

4.4 Выбор и характеристика источника питания для возбуждения двигателя

Обмотка возбуждения двигателя питается от встроенного в тиристор преобразователя возбудителя. Форсирование напряжения возбуждения не требуется, т.е. Необходимо выбрать источник тока с номинальным током не менее I = 5,5 А и напряжением 220 В.

Этим условиям отвечает возбудитель серии КТЕ-7 / 220-9-УХЛ4, встроенный в тиристорный преобразователь. Питание возбудителя осуществляется от сети переменного тока 220 В через ограничитель тока L (рисунок 1.3). Руководство по однофазному необратимому покрытию. Напряжение переменного тока 220 В снимается со вторичной обмотки вспомогательного трансформатора.

4.5 Расчёт и построение регулировочных характеристик преобразователя

Для преобразователей серии KTE в Sifu применяется линейный источник опорного напряжения. Расчетные свойства обратного тиристорного преобразователя SIFU с линейным опорным напряжением рассчитываются по формуле (знак «-» обозначает группу «Вперед», «+» - «Назад»):

E_d E_do · cos(?_нач  · ) = 561,6·cos(95  · ) .

где ?_нач - начальный угол согласования характеристик, принимается равным 95°;

U_on.м- максимальное значение опорного напряжения, равное 8 В.

Данные расчета представлены в таблице 5, а на рисунке 4.2 - регулировочные характери­стики E_d=f(U_y).

Таблица 5- Регулировочные характеристики СИФУ и реверсивного ТП

Номинальный угол регулирования находится по формуле (4.8):

?_н=arccos ;   (4.8)

?_н=arccos  = 33,575°.

Угол коммутации тиристоров при I_max=?_i·I_н находится по формуле (4.9):

?=arccos - ; (4.9)

? = arccos - =12°.

Максимальное значение угла регулирования находится по формуле (4.10):

?_max =180° - (?+ ? +?а); (4.10)

?_max= 180° -(l2°+3°+3°)=162°.

где, ??=3° - допустимая асимметрия импульсов,

? - угол восстановления запирающих свойств тиристора:

Максимальная ЭДС тиристорного преобразователя с точки зрения безопасного инвертирова­ния при ?_mах=155° находится по формуле (4.11):

E_dmax =E_doCOS?_max;   (4.11)

E_dmax= 561,6·cosl62° =-534.1В.

Рисунок 4.2 – Регулировочные характеристики тиристорного преобразователя

5 ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОПРИВОДА

5.1 Требования к защите электропривода

Инвертор защищен от внутренних и внешних аварийных ситуаций. Причинами внутренних аварий являются ошибки всех типов тиристоров. Это включает в себя: нехватку тиристоров на мосту, прямолинейное вращение на параллельных мостах для замены тиристорной линии различными группами управления. Внешние факторы, связанные с внешними факторами: перегруженность недопустима; Ток прямого и непрямого вращения; Версия с одной фазой и двумя инверторами.

Чрезвычайные ситуации могут возникать, например, из-за недопустимых значений и недопустимого времени, которое может быть вызвано клапанами при переключении клапана.

- короткие и внутренние колеса;

- преобразователи;

Ток больше ТП замкнут и нормален для тиристорных групп;

- Прекращение работы группы по безработице тиристоров (GroupGroupGroup). Задний ход и управление различными группами клапанов.

Кто. Учитывая, что тирист теряет свои качества, чтобы блокировать и структурировать pn (пробой тиристора).

Причинами выхода из строя тиристора могут быть: максимальное увеличение тока (более 20 20 200 А / мкс), повреждение механической целостности структуры pn при перегрузке по току, усталостная усталость при жестких нагрузках.

Инвертирующий инвертор - это повреждение правого переключателя с одного клапана на другой. В инверторном классе третьего класса вы можете работать с однофазными компонентами и двумя фазами. В первом случае аварийное питание протекает через два тиристора, которые подключены к одной фазе трансформатора, что в этом случае не рекомендуется. Во втором случае теперь есть два тиристора и две фазы трансформатора. На стороне альтернативы по току ток короткого замыкания быстро увеличивается, когда напряжение трансформатора трансформатора соответствует напряжению источника постоянного тока.

Инверсия инвертора происходит путем прыжка, чтобы открыть другой тиристор (в трехфазной фазе, которая вызывает две фазы, а затем одну фазу). Испытание переменным током уменьшается, что приводит к увеличению тока инвертора и переключателя, который может вызвать взаимодействие инвертора.

Причиной отклоняющего преобразователя может быть увеличение управляющего напряжения путем управления фазой в направлении увеличенного угла подачи и поворота тиристора под воздействием контроля, перенапряжения или высокого уровня тиристора при воздействии паразитических патогенов. Фронт Направление.

Цикл горизонтального вращения происходит в общих кнопках управления из-за повреждения ?1 + ?2 ? 180 °, которое вызывает постоянное появление текущих измерений измерения при симметричном измерении и быстрое увеличение скорости для аварийного питания.

Открытие тиристоров в группе безработных (группа открытых групп) в преобразователях и контроллерах группы клапанов происходит, когда они получают регулирующие раны, связанные с различными ошибками управления или временным исчезновением, и восстанавливают требуемое напряжение.

Требования к защите

Защита инвертора должна осуществляться от КЗ, в то время как между тиристорными группами и когда инвертор выключен, имеется сбой тока. С коротким внешним кругом. Защита инвертора должна отключить инвертор со стороны постоянного тока.

Также с внешним коротким замыканием. желаемое местоположение аварийного источника питания на месте (избегая прохождения аварийного питания к следующему в порядке переключения цепи клапана) и время (ограничение тока короткого замыкания первой полуволны), которое должно быть обеспечено с помощью управляющего устройства для управляющего электрода или снятых сдвигов на край от управляющих импульсов режима инвертора. Если инвертор опрокидывается, эта защита неэффективна.

5.2 Защита от коротких замыканий

Представители цепей представляют собой обычное защитное устройство для защиты клапана привода от внешних внешних цепей, что приводит к отключению питания инверторов и перегрузок. Переключатель находится на стороне переменного тока и подключен.

На переменном токе ножки тиристора переключитесь непосредственно на установленный QF1 (рис. 1.3) тип BA52--33-3 U3, трехмерную версию и теперь рассчитанный на напряжение 160 А, напряжение 380. для электричества меньше чем ?i · IH / kt = 2 5-274 / 0,913 = 750A.

Со стороны постоянного тока, циркуляция цепи QF2 (рисунок 1.3) биполярного BA52-37-2 ZZ для номинального напряжения 220 В и тока 400 A установленной скорости. Есть теплая поездка до нынешних 300 А; Значение тока короткого замыкания не менее ?i · IH = 3-274 = 810 А.

Тиристоры представляют собой плавкие предохранители F (рисунок 4.1 и рисунок 5.1) для формы PP57-3737, в настоящее время рассчитанные на напряжение 250 А, напряжение 220 В, в настоящее время испытанные предохранители не менее 315 А. Защищено

Современный KTE-16 / 220-9-UHL4 на стороне переменного тока защищен схемой цикла QF3 (рисунок 4.1). Тип Ak63-2M в настоящее время тестируется на 6 А, а текущий контроль на 8 А.

5.3 Защита от перенапряжений.

Для защиты клапанов от переключающих перенапряжений используются RC-цепи, которые подключаются параллельно тиристорам (см. Рисунок 5.1).

Рисунок 5.1- Схема включения RC– цепочки

Устройства накопления энергии часто используются для ограничения перенапряжений на трансформаторе - конденсаторах, которые являются частью цепей RC. Для защиты от переключения перенапряжений от сети при переключении трансформаторов и цепей нагрузки цепи RC на вторичной стороне трансформатора переключаются в соответствии со схемой на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - Схемы включения RC– цепочек

5.4 Защита от обрыва поля

Реле минимального тока RM подключено последовательно с обмоткой возбуждения двигателя REV830 (рисунок 4.1) для номинального тока 6А. Установленный ток отключения составляет не менее 0,85 · I? = 0,85-5,5 = 4,6 А. Контакты этого реле воздействуют на магнитную цепь линейного контактора KL, установленного в цепи якоря двигателя.

5.5 Контроль изоляции

Изолирующий блок управления цепи выпрямленного тока к массе установлен на стороне постоянного тока привода (Рисунок 5.3). Управление осуществляется с помощью реле с двумя обмотками типа KV1 PH-55/200, катушки которого соединены последовательно и последовательно с резисторами R1, R2 для напряжения моста и центр которых соединен через миллиметр PA2 с землей.

Рисунок 5.3- Контроль изоляции

6 АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

6.1 Выбор структуры САР и разработка основных параметров

В соответствии с технологическими требованиями САР электропривода должно обеспечивать точное управление скоростью опускания и подъемом измерительной насадки.

Точность остановки форсунки и время опускания или увеличения скорости подъема (опускания) форсунки достигаются с помощью ограничительных ключей, установленных вдоль пути перемещения форсунки. Управляющий сигнал того или другого концевого выключателя поступает в схему обработки сигнала задания, а затем на вход автоматического управления для электропривода измерительной насадки.

Электропривод электрически защищен концевыми выключателями от недопустимо больших перемещений. В последнем изломе металлические упоры прикрепляются к направляющим снизу и сверху.

Ручной подъем измерительной насадки в аварийной ситуации осуществляется с помощью специальной храповой лебедки, которая установлена на той же платформе 5, что и электропривод насадки.

Скорость АТС состоит из регулятора скорости и регулятора тока.

Сигнал задания на увеличение или уменьшение скорости формируется системой цеха автоматического управления технологическими режимами работы, а также концевыми выключателями, установленными вдоль пути сопла.

Опорный сигнал подается на вход устройства управления интенсивностью скорости ЗИ, на котором формируется необходимая скорость ускорения привода (ускорение). Напряжение обратной связи по скорости двигателя обеспечивается импульсным датчиком (энкодером), установленным соосно с валом двигателя. Разница между заданным напряжением скорости и обратным напряжением задается на входе ПК контроллера скорости.

Чтобы ограничить максимальное значение тока якоря двигателя, мощность регулятора скорости ограничена.

Внутренней цепью управления является цепь управления током якоря двигателя. Когда необходимо ограничить скорость изменения тока якоря (для облегчения переключения двигателя), регулятор тока также устанавливается на входе регулятора тока.

Вход регулятора тока подается разность текущего опорного напряжения и тока обратной связи. Последнее напряжение генерируется датчиком тока якоря в цепи якоря двигателя.

Следующая реализация такого функционального графа возможна с модулями управления SINAMICS DCM. Корпус содержит микропроцессорную цифровую систему управления SINAMICS DCM от Siemens. Функциональная схема электрического измерительного сопла показана на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Функциональная схема электропривода измерительной фурмы.

6.2 Расчёт структурной схемы САР и выбор параметров регуляторов

  Динамический коэффициент усиления ТП находится по формуле (6.1):

(6.1)

Постоянная времени ТП принимается   Т_? = 0,0033 с.

Эквивалентная индуктивность цепи выпрямления находится по формуле (6.1):

  (6.2)

Эквивалентное сопротивление якорной цепи двигателя находится по формуле (6.3):

  (6.3)

гдеR_я – сопротивление якорной цепи при рабочей температуре 85?С.

Сопротивление якорной цепи при рабочей температуре 85?С находится по формуле (6.4):

(6.4)

где ? – температурный коэффициент изменения сопротивления двигателей серии Д.

Эквивалентная электромагнитная постоянная времени цепи выпрямления находится по формуле (6.5):

  (6.5)

Электромеханическая постоянная времени электропривода находится по формуле (6.6):

(6.6)

6.2.1 Расчет контура регулирования якорного тока

В электроприводах КТЭ используется ПИ-регулятор тока. Структурная схема контура регулирования якорного тока представлена на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2 – Контур регулирования якорного тока

Сигнал по току снимается с датчиков тока . Коэффициент передачи цепи обратной   связи по току находится по формуле (6.7):

(6.7)

где, I_max – максимальный ток электродвигателя.

Передаточная функция регулятора тока находится по формуле (6.8):

(6.8)

6.2.2 Оценка влияния ЭДС двигателя

При учёте ЭДС двигателя просадка тока _?I в установившихся режимах работы привода находится по формуле (6.9):

(6.9)

Так как по требованиям допустимая просадка тока составляет 5%, то в компенсации влияния ЭДС двигателя нет необходимости.

6.2.3 Задатчик интенсивности якорного тока

Скорость увеличения тока якоря влияет на операцию переключения двигателя. Поэтому для качественного переключения величина производной тока в цепи якоря должна быть ограничена. Величина производной тока якоря оценивается по формуле (6.10).

(6.10)

Так как по заданию на проект производная якорного тока ограничивается величиной равной 200 I_н/с, то на вход регулятора тока необходимо ставить задатчик интенсивности тока, структурная схема которого представлена на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 – Задатчик интенсивности якорного тока

Напряжение ограничения U_о задатчика интенсивности тока составляет 8 В, тогда постоянная времени ЗИТ находится по следующей формуле (6.11)

(6.11)

где(di_а^*/dt)_доп – допустимая величина скорости нарастания якорного тока.

6.2.4 Регулятор тока

Просадка скорости для П–РС для статического тока, равного номинальному току двигателя, находится по формуле (6.12):

(6.12)

Поскольку это значение не превышает допустимого значения, достаточно использовать регулятор скорости P.

Блок-схема контура управления скоростью с P-регулятором скорости показана на рисунке 6.4. Контур управления скоростью содержит замкнутый внутренний контур, который контролирует ток якоря LCTR.

Рисунок 6.4 – Контур регулирования скорости с П-регулятором

Коэффициент обратной связи по скорости находится по формуле (6.13):

(6.13)

где, U_зс– максимальное значение напряжения задания на скорость.

Коэффициент регулятора скорости к_рснаходится по формуле (6.14):

(6.14)

6.2.5 Задатчик интенсивности скорости

Для ограничения максимального значения ускорения привода, перед регулятором скорости устанавливается задатчик интенсивности скорости (ЗИС), структурная схема которого представлена на рисунке 6.5.

Рисунок 6.5 – Задатчик интенсивности скорости

Допустимый динамический ток, согласно требованиям, не должен превышать величину равную 1,5·I_н, тогда максимальное ускорение привода  находится по формуле (6.15):

(6.15)

Постоянная времени задатчика интенсивности скорости найдётся по формуле (6.16):

 (6.16)

где U₀ = 8 В – напряжение ограничения ЗИС.

Общая структурная схема САР электропривода представлена на рисунке 6.6.

Рисунок 6.6 – САР электропривода подъема измерительной фурмы

6.3 Реализация схемы САР электропривода

6.3.1 Задатчик интенсивности скорости

Регулятор интенсивности установлен на входе регулятора скорости и служит для ограничения крутящего момента в переходных режимах и для обеспечения необходимого времени разгона привода. Скорость отображения интенсивности задается временем ускорения и замедления.

Регулятор интенсивности скорости преобразует входную задачу с резким изменением сигнала задачи, который непрерывно изменяется с течением времени. Время ускорения и замедления может быть установлено независимо. Все времена регулировки интенсивности устанавливаются независимо. Для времени установки интенсивности доступны три блока параметров, которые могут быть выбраны через входы двоичного выбора или через последовательный интерфейс (через бинектор). Кроме того, выход регулятора интенсивности сглаживается в начале и в конце ускорения.

Переключение параметров датчика ускорения может происходить во время работы. Параметры настройки интенсивности режима работы устанавливаются таким образом, чтобы не задерживать передачу стандартного значения на вход регулятора скорости. Если вы вводите время датчика ускорения, равное нулю, заданное значение скорости передается непосредственно в регулятор скорости. Функциональная схема регулятора интенсивности показана на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Функциональная схема задатчика интенсивности

6.3.2 Регулятор скорости

Регулятор скорости сравнивает заданное значение и текущее значение скорости и, в случае отклонения, выдает текущему контроллеру соответствующее заданное значение тока (принцип: управление скоростью через вспомогательный регулятор тока). Регулятор скорости выполнен в виде P-регулятора. Все параметры контроллера могут быть настроены независимо. Значение Kp (усиление) можно регулировать в зависимости от сигнала подключения (внешнего или внутреннего). В этом случае P-усиление регулятора скорости может быть установлено в соответствии с текущим значением скорости, текущим значением, разницей между установленным значением и текущим значением.

Это управляемо для высокой динамики контура управления. Для этого, ток опорное значение добавляется, например, в зависимости от трения и инерции привода в соответствии с регулятором скорости. Определение компенсации трения и инерции может быть выполнено как часть автоматической оптимизации. Выходное значение регулятора скорости можно настроить сразу после разблокировки регулятора через параметры.

В зависимости от параметризации вы можете снять регулятор скорости и настроить инвертор в соответствии с крутящим моментом или током. Кроме того, можно переключать управление скоростью и управление крутящим моментом во время работы с помощью функции выбора главного / подчиненного. Функция выбирается как бинектор через клемму двоичного выбора или через последовательный интерфейс. Текущее задание вводится через выбираемый порт и может быть получено через аналоговый терминал или аналоговый интерфейс.

В подчиненном режиме (режим управления крутящим моментом или током) действует ограничение контроллера. В этом случае, в зависимости от ограничения скорости, установленного в параметрах, на контроллер можно воздействовать, чтобы избежать недопустимых расстояний движения. Привод ограничивается отклонением скорости. Функциональная схема регулятора скорости приведена на рис. 6.2, 6.3.

Рисунок 6.2 - Функциональная схема регулятора скорости

Рисунок 6.3 - Функциональная схема регулятора скорости

6.3.4 Регулятор тока

Текущий контроллер создан как контролер ПИ и пособий по самовосстановлению и своевременного контроля. В этом случае компоненты P и I могут отключиться (управление P или I). Текущее значение определяется трансформатором тока и нагрузкой на стороне переменного тока и используется для преобразования A / D. Разрешение АЦП в настоящее время проверяется на изменение в 10 бит. Текущий ограничитель используется в качестве текущей работы.

Выход контроллера тока поступает на вход блока управления, который создает угол управления, а второй центр управления выполняет ту же функцию, что и этот центр («управление с двумя преимуществами»).

«DoubleGainControl» в текущей линии управления улучшает динамику управления. Это позволяет установить время таймера от 6 до 9 мс. Двойной контроль доступа работает в соответствии с током и напряжением электромобилей и, благодаря этому контролю, обеспечивает короткий и непрерывный контроль и, даже если время меняется, введите желаемый угол управления в блок управления.

Блок управления вырабатывает регуляторные язвы для тиристоров силового агрегата, синхронно и напряжения сети. Взаимодействие не зависит от окружающего поля и источника энергии и проявляется по мощности. Угол контрольной точки для времени зависит от значения управления регулятором тока и управления двумя преимуществами. Контроль снизился по параметру. Блок управления переключается на частоту вращения 45 ... 65 Гц. После запроса вы можете установить максимальную скорость вращения сети от 23 до 110 Гц через параметры. Текущий рабочий лист контроллера показан на диаграмме. 6.4, 6.5.

Рисунок 6.4 – Функциональная схема регулятора тока

Рисунок 6.5 - Функциональная схема регулятора тока

6.3.5 Аналоговые входы

После преобразования в цифровое значение значение аналогового входа можно гибко настраивать с помощью параметров для нормализации, фильтрации, выбора математического символа и назначения смещения. Поскольку значение доступно в качестве порта, аналоговый вход может использоваться как основной эталон, а также как значение для вспомогательного эталона и для ограничения.

Используемые аналоговые входы показаны на рисунке 6.6.

Рисунок 6.6- Функциональная схема аналоговые входы

6.3.6 Аналоговые выходы

Текущее значение тока выводится в виде реального значения на клемме 12. Вывод возможен в виде биполярного или абсолютного значения, кроме того, можно выбрать полярность.

Выбираемые аналоговые выходы доступны для вывода других аналоговых сигналов. Выход может быть биполярным или абсолютным. В этом случае можно задать параметры масштабирования, смещения, полярности и интервала фильтра. Требуемые выходные значения выбираются в точке воздействия путем ввода номера разъема. Возможными выходными значениями являются, например, текущее значение скорости, выходной сигнал датчика ускорения, опорная мощность, напряжение сети и т. Д.

Используемый аналоговый выход показан на рисунке 6.7.

Рисунок 6.7 -  Функциональная схема аналоговые выходы

6.3.7 Процесс оптимизации

Преобразователь доступен в состоянии заводской настройки. Настройка регулятора при помощи выбора автоматического процесса оптимизации. Выбор режима при помощи специального цифрового ключа.

Перечисленные ниже функции регулирования могут быть настроены при помощи автоматической оптимизации:

- оптимизация регулятора тока для настройки регулятора и управления;

- оптимизация регулятора скорости для настройки его характеристик;

- автоматическая запись отпуска утравления

регулятором скорости;

Кроме того, можно вручную настроить все параметры.

6.3.8 Контроль и диагностика

Параметр G000 указывает рабочее состояние преобразователя. Для отображения результатов измерений доступно около 50 параметров. Кроме того, рабочие значения сигналов (соединений) контроллера 300 могут отображаться на дисплее программным обеспечением. Примеры результатов измерений, отображаемых на дисплее: заданное значение, текущее значение, состояние двоичных входов / выходов, напряжение сети, частота сети, угол управления, входы / выходы аналоговых клемм, входы и выходы контроллера, отображение предельных значений.

6.4 Расчет динамических характеристик САР

Для расчета переходных процессов и оценки статических и динамических свойств проектируемой системы управления электроприводом подъемного механизма измерительного механизма разработана математическая модель системы автоматического управления на основе упрощенной блок-схемы (рисунок 6.9) и реализована в программе MATLAB Simulink. Используя эту модель, получены кривые перехода f = f (t) и I = f (t), а динамические и статические свойства системы проанализированы для различных условий перехода.

На фигурах переходные процессы I = f (t) и ? = f (t) при ускорении до рабочей скорости при опускании сопла и I = f (t) и ? = f (t) при ускорении до рабочей скорости при опускании Сопло показано 6.11, 6.12. Установившееся значение динамического тока составляет 775 А, максимальное значение тока - 830 А, а выброс тока соответствует формуле (6.20):

  (6.20)

Математическая модель САР представлены на рисунках 6.9, 6.10.

Рисунок 6.8 – Структурная схема САР электропривода механизма подъема измерительной фурмы

Рисунок 6.9 - Математическая модель САР электропривода подъема измерительной фурмы.

Рисунок 6.11 – Графики I = f(t) и w = f(t) во время разгона до рабочей скорости при опускании фурмы.

Рисунок 6.12 - Графики I = f(t) и w = f(t) во время торможения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной выпускной квалификационной работе электропривод измерительной трубки был разработан ОАО «ККЦ ММК».

При анализе технологических условий сформулированы основные требования к электроприводу подъемника.

На основании требований технологии был выбран двигатель постоянного тока D814U2 для номинального напряжения 440 В.

С учетом номинальных данных двигателя и требований технологического процесса был выбран комплектный тиристорный электропривод КТЭ-320 / 440-131-23УХЛ4. Тиристорный преобразователь, используемый для питания цепи якоря двигателя, подключается к сети 380 В переменного тока через трансформатор серии ТСЗП-250 / 0,7 УЗ.

Для питания обмотки возбуждения двигателя и других внутренних требований был выбран преобразователь KTE-10 / 220-9-UHL4, работающий от реактора с ограничением тока 220 В переменного тока.

Управляющие характеристики силового преобразователя были установлены.

Рассматривает базовую защиту накопителя и рассчитывает его настройки.

Управление осуществляется на основе модуля управления SINAMICS DCM.

Разработана структурная схема автоматической системы управления электроприводом. Рассчитаны основные параметры системы TP-D и все необходимые параметры контура управления, коэффициенты обратной связи и датчики.

Функциональные возможности функциональных блоков SINAMICS DCM Control Module принимаются во внимание.

Предложена автоматизированная измерительная система.

Расчетное управление электроприводом обеспечивает отображаемые параметры настройки электропривода фурмы.

СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННЫХИСТОЧНИКОВ

1 Косматов В.И. Проектирование электроприводов металлургического производства. Учеб­ное пособие. Магнитогорск: МГТУ, 2000. - 244 с.

2 Справочник по электрическим машинам: В 2т. Т.2/ Под общ. Ред. И. П. Копылова. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 688с.: ил.

3 Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник/ И. X. Евзеров, А. С. Горобец, Б. И. Мошкович и др.; Под ред. канд. техн. наук В. М. Перельмутера. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 319с.

4 Замятин В. Я., Кондратьев Б. В., Петухов В. М. Мощные полупроводниковые приборы. Тиристоры: Справочник. М.: радио и связь, 1988. 576 с.

 5 Бычков В.П. Электропривод и автоматизация металлургического производства. М.: Выс­шая школа, 1997. 391 с.

6 Ильинский Н.Ф. Основы электропривода. Учебное пособие. – М.:Издательство МЭИ, 2003. – 224 с.

7Фомин Н.В. Системы управления электроприводов. Учебное пособие. Магнитогорск: МГТУ, 2012.- 293с.

8 Анучин А.С. Системы управления электроприводов. Учебник для вызов. М.: Издательский дом МЭИ, 2015. – 373с.

9 Белов М.П., Новиков В.А., Рассудов Л.Н. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов. М.: Издательский центр «Академия», 2007.– 576 с.

10Васильев В.В., Симак Л.А., Рыбникова А.М. Математическое и компьютерное моделирование процессов и систем в среде MATLAB/SIMULINK. Учебное пособие. 2008.- 91 с.