Электропривод ротора фильтрующей подвесной центрифуги

Поскольку применяется двухзонное регулирование  скорости ДПТ, то при ослаблении магнитного потока двигателя нарушается прямая пропорциональность между моментом и током якоря. Поэтому, кроме упрощенной нагрузочной диаграммы М(t), необходимо построить упрощенную токовую диаграмму I(t). При скорости, равной или меньшей номинальной (ω ≤ ω_н), ток якоря двигателя определяется соотношением:

     (4.19) 

Конструктивный  коэффициент kФ = М /I     (4.20)

При скорости, выше номинальной, ток двигателя  определяется по формуле:

    (4.21) 

 

Определяем значения ω_н и k∙Ф_н:

Теперь, используя формулы (4.19) и (4.21), определяем значение тока на каждом участке  рабочего цикла. Нагрузочная диаграмма I(t) представлена на чертеже СУ81.6.050201.ТЧ4.1

 

    А

   А

    А

    А

    А

     А

     А

     А

     А

    А

    А

    А

     А

 

 

 

4.8 Проверка двигателя  по перегрузке и по условиям  пуска

На основании построенных нагрузочных  диаграмм производится проверка двигателя на перегрузку. Двигатель проходит по перегрузочной способности, если выполняются условия:

М ≤ М_доп     (4.22)

и

         I ≤ I_доп            (4.23)

на протяжении всего рабочего цикла  работы ЭП. Здесь М и I – значения момента и тока из нагрузочных диаграмм; М_доп и I_доп – максимально допустимые значения момента и тока выбранного двигателя.

В качестве М берем максимальный момент за время работы в рабочем цикле.

М = М8 =

Для ДПТ известна перегрузочная  способность по току, поэтому:

I_доп = λ_I ∙ I_н     (4.24) 

I_доп = 2,0 ∙ 280 = 560 А

В качестве I берем максимальный ток за время работы в рабочем цикле.

I = I₈=

Двигатель проходит по перегрузочной способности, т.к. выполняются условия (4.22) и (4.23).

Проверка по пусковому моменту

Смысл этой проверки состоит в том, что проверяется физическая реализуемость  процесса пуска ЭП из неподвижного состояния. Необходимо проверить выполнение условия:

М_П > М_С.ТР     (4.25) 

где  М_П – пусковой момент двигателя;

М_С.ТР – значение статического момента при трогании механизма из неподвижного состояния (момент трогания).

 

Так как пуск двигателя совершается  на холостом ходу, то момент М_С.ТР имеет малое значение, т.е. можно сделать вывод, что М_П > М_С.ТР. По пусковому моменту двигатель проходит. Теперь двигатель нужно проверить по условиям нагревания (по температурному режиму). 

4.9 Проверка двигателя  по нагреву

В практике проектирования ЭП из всех методов проверки двигателей на нагрев наибольшее распространение получили методы эквивалентного момента –  для случая однозонного регулирования скорости и эквивалентного тока – для случая двухзонного регулирования скорости.

Значения  этих эквивалентных величин находят  по формулам:

   (4.26) 

 

   (4.27) 

 

где М₁, М₂, …, М_n, I₁, I₂, …, I_n – значения моментов и токов на участках нагрузочных диаграмм М(t) и I(t) длительностью t₁, t₂, …, t_n, причем сумма длительностей этих участков равна времени цикла

.     (4.28) 

Формулы (4.26) и (4.27) справедливы лишь в случаях, когда условия охлаждения на всех участках работы не отличаются от расчетных, принятых при проектировании двигателя. Для самовентилируемых двигателей, теплоотдача которых зависит от частоты вращения, в эти формулы следует вводить поправочные коэффициенты для участков, где скорость двигателя меньше номинальной. При этом формула эквивалентного тока приобретает вид:

 

   (4.29) 

где t_п, t_торм, t_уст – продолжительность режимов пуска, торможения, работы

с установившейся скоростью  в течение цикла; α и β – коэффициенты, учитывающие ухудшение условий охлаждения при работе со скоростью, ниже номинальной, в процессах пуска ( ) и во время паузы (β). Обычно принимают = 0,75 и β = 0,5. Так как, выбран двигатель крановометалургической серии, то в формуле не учитывается время паузы t₀ и коэффициент β.

 t_п = t₁ + t₃+ t₈ + t₁₀ = 48 c

t_торм = t₅ + t₇+ t₁₂ = 34 с

t_уст = t₂ + t₄+ t₆ + t₉ + t₁₁ = 83 с

t₀ = t₁₃ = 25с

Ухудшение условий теплоотдачи  учитывается при определении  расчетной продолжительности включения:

Подставляя полученные значения в  формулу (4.29) имеем:

I_Э =78,2 А

Так как расчетная продолжительность  отличается от стандартной, то сделаем  перерасчет эквивалентного тока по формуле:

А

Для приводов центрифуг считается  обязательным запас по току  20-25%, поэтому условиями пригодности двигателя по тепловому режиму будет соотношение:    

 (0,75*280=210)         (4.30) 

Двигатель проходит по нагреву, т.к. выполняются условия (4.30):

83,563≤ 210 (А)

 

5 ВЫБОР ЭЛЕТРООБОРУДОВАНИЯ СИЛОВОЙ

ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

5.1 Выбор комплектного электропривода

Наиболее современным видом  регулируемого ЭП является ЭП ПТ, в  котором регулирование осуществляется изменением среднего значения напряжения приложенного к якорю электродвигателя постоянного тока и его обмотки  возбуждения. В последнее время  в качестве источника регулируемого  напряжения постоянного тока используют ТП. Такие электроприводы называются тиристорными.

Исходя из номинального тока и номинального напряжения, выбираем комплектный тиристорный  ЭП унифицированной серии КТЭУ: КТЭУ-500/380-1212 УХЛ4.

Технические данные:

I_Н = 500 А

U_Н = 3800 В

1. Однодвигательный.

2. Реверсивный с изменением напряжения  тока в цепи обмотки возбуждения  без режима рекуперации.

3. ТП связан с сетью посредством   реактора.

4. Основной регулируемый параметр  – скорость.

5.2. Состав тиристорного электропривода

В состав комплектного электропривода входят:

1. Электродвигатель постоянного тока с тахогенератором;
2. Тиристорный преобразователь для питания якоря электродвигателя;
3. Тиристорный преобразователь для питания обмотки возбуждения;
4. Анодный реактор;
5. Коммутационная и защитная аппаратура;

 

 

 

 

6. Сглаживающий реактор в цепи постоянного тока;
7. Устройство динамического торможения;
8. Система управления электроприводом;
9. Комплект аппаратов, приборов и устройств, обеспечивающих оперативное управление, контроль и сигнализацию;
10. Узлы питания обмотки возбуждения тахогенератора и электромеханического тормоза;
11. Контрольно-испытательные стенды;
12. Датчики, устанавливаемые на механизмы.

5.3. Описание функциональной схемы тиристорного электропривода

На чертеже СУ81.6.050201.Э изображена функциональная схема электропривода серии КТЭУ с номинальным током 320 /500  А.

ТП состоит из двух встречено  включенных мостов VSF,VSB, получает питание от сети 380 В через автоматический выключатель QF1 и анодный реактор LF. На стороне постоянного тока защита осуществляется автоматическим выключателем QF2. Линейный контактор КМ служит для частой коммутации якорной цепи (при необходимости), динамическое торможение электродвигателя М осуществляется через контактор KV и резисторы RV1, RV2. Для возбуждения двигателя применяется тиристорный возбудитель ТПВ (нереверсивный при реверсивном якоре). Напряжение управления для СИФУ возбудителя вырабатывается в СУ ЭП. Тахогенератор BR возбуждается от отдельного узла A–BR; имеется также узел питания электромагнитного тормоза YB. СУ по сигналам оператора с пульта управления ПУ, сигналам о состоянии коммутационных и защитных аппаратов, получаемым из УУКиС, сигналам из общей СУТА, сигналам о токе якоря двигателя и токе возбуждения, получаемые с шунтов RS, RS2, сигналам о напряжении на якоре электродвигателя, снимаемым с

 

 

потенциометра RP, сигналам о скорости, формируемым тахогенератором BR, выдает сигналы управления в СИФУ, УУКиС и на ПУ. УУКиС по командам оператора и сигналам из СУ включает или выключает аппараты QF1 – QF3, KM, KV, а также осуществляет сигнализацию о состоянии этих и других защитных аппаратов.

Сигналы задания и обратных связей в СУ гальванически разделяются  от внешних цепей с высоким  потенциалом. Система управления через  гальваническую развязку выдает в СУТА значения необходимых регулируемых параметров. Устройства УУКиС получает сигнал от пульта управления, датчиков, СУТА, через двухпозиционные гальванические разделители, используемые в системе. Устройства УУКиС выдает на пульт  управление и в СУТА двухпозиционные  логические или контактные сигналы: готовность электропривода к работе, состояние аварийной и предупреждающей  сигнализации, нулевой скорости или  достижения некоторой заданной скорости. Логические сигналы подаются через  гальваническую развязку и преобразователи  напряжения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СИЛОВОЙ

ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

На основании расчетной схемы  запишем систему электрических  и механических уравнений для  двухмассовой упругой системы.

   – оператор дифференцирования.

Определим параметры системы

– Сопротивление якорной цепи R_я = 0.14 Ом

– ЭДС, возникающая при вращении двигателя, В

е_я = U_н – I_н∙R_я

 

– Конструктивный коэффициент, КФ = 9,107 В∙с

 

– Индуктивность цепи якоря, Гн

р_n = 4 – число пар полюсов

С_м = 120 (Н∙м/рад)

На основании полученной системы  уравнений составим структурную  схему силовой части ЭП (чертеж СУ81.6.050201.ТЧ5.1).

 

 

 

 

 

 

7 РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

В РАЗОМКНУТОЙ  СИСТЕМЕ ЭП

Произведем расчет переходных процессов  для режима пуска (0 – t₁) и торможения (t₁₁ – t₁₂).

В общем виде формулы для расчета  переходных процессов имеют вид:

Листинг программы для расчета приведен в Приложении А. Графики переходных процессов приведены в Приложении Б (режим пуска) и Приложении В (режим торможения).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В ходе выполнения курсовой работы были рассмотрены вопросы  проектирования электропривода ротора фильтрующей подвесной центрифуги. Для ротора центрифуги была рассчитана мощность приводного двигателя, произведен выбор двигателя, силового оборудования. Построены переходные процессы в  режимах пуска и торможения электропривода. Получено математическое описание силовой  части электропривода как объекта  управления.

Данная  задача курсовой работы позволила решить вопросы теории электропривода в  неразрывной связи с виртуальными условиями работы технологических  агрегатов, что способствовало глубокому  осмыслению основных теоретических  положений изучаемой дисциплины и показало теоретическую связь  этих положений с технологическими требованиями исполнительных механизмов.

 

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ

 

1. Методические указания по курсовому проектированию «Проектирование электроприводов центрифуг». Часть 1. Часть 2. Сумы: СумГУ, 1996 г.
2. Лукьяненко В.М., Таранец А.В. Центрифуги. Справочник. Изд. – М.: Химия 1988.
3. Справочник по электрическим машинам. – М.: Енергоатомиздат, том 1, том 2, 1989 г.
4. Справочник по автоматизированному электроприводу. В.А. Елисеев. – М.: 1983 г.
5. Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник, по ред. В.М. Перельмутера – М.: Енергоатомиздат, 1988 г.

 

Приложение А – Листинг программы расчета переходных процессов

Рассмотрим процесс пуска в  момент времени от 0 до t1

     

     

     

    

   

    

     

     

  

  

 

Рассмотрим процесс  динамического торможения от t11 до t12

 

     

     

     

    

     

    

     

     

     

  

  

 

Приложение  Б – Переходные процессы при пуске

 

 

Приложение В – Переходные процессы при торможении

 

Приложение Г – Конструкторская документация

 

СУ81.6.050201.Д – Ротор центрифуги.

СУ81.6.050201.ТЧ1.1 – Нагрузочная диаграмма М_С(t).

СУ81.6.050201.ТЧ2.1 – Схема кинематическая механической части ЭП.

СУ81.6.050201.ТЧ3.1 – Нагрузочная диаграмма М(t).

СУ81.6.050201.ТЧ4.1 – Нагрузочная диаграмма I(t).

СУ81.6.050201.ТЧ5.1 – Схема структурная силовой части ЭП.

СУ81.6.050201.Э – Схема электрическая функциональная.