Проектирование системы электропривода прокатного стана. Кинематическая схема привода рабочих валков клети

Найдём перемещения заготовки и время при третьем проходе:

1)

2)  

3)  , т. е. это говорит о том, что при третьем проходе двигатель набирает скорость υ=3 м/с и подходит нашему процессу прокатки.

3. Выбор системы электропривода и предварительный выбор электродвигателя.

Найдём рабочее время при первом проходе заготовки:

Найдём рабочее время при втором проходе заготовки:

.

Найдём рабочее время при втором проходе заготовки:

.

Найдём средний момент по формуле:

, где

;

;

;

.

Т. о. .

Предварительно двигатель выбираем из условия:

Нашему условию удовлетворяет двигатель:

П2 – 630 – 214 – 6С                                                           [5. стр. 437]

Мощность 2500 кВт

Ток 2870 А

Частота вращения  125/315 об/мин

Момент 191 кН∙м

Динамический момент инерции 9,85∙10³ кг∙м²

Масса 48.8∙10³ кг

КПД 93,3 %

U_ном=930 В

4. Скоростная и упрощённая нагрузочные диаграммы электропривода.

Рис. 4.1. Скоростная и упрощённая нагрузочные диаграммы электропривода:

а) – график изменения частоты вращения (предварительный);

б) – статическая нагрузка электропривода.

Найдём результирующие моменты за один цикл:

, где

,

,

.

, где

.

.

.

.

.

.

.

.

.

==.

, откуда

.

5. Проверка электродвигателя по нагреву и перегрузочной способности.

Проверку произведём по эквивалентному моменту:

где

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Тогда:

, а

,

Проверка электродвигателя производится по условию М_Н≥М_Э. Как видно 191∙10³>179.8∙10³ , то есть условие выполняется. Проверка выполняется, следовательно, предварительно двигатель выбран верно.

6. Выбор силового оборудования и расчёт параметров

электропривода.

Выбираем трансформатор ТМП –6300/10У2.

Сетевая обмотка: мощность S=5090 кВ∙А; напряжение U=10 кВ;

Вентильная обмотка: U_2Н=900 В; I_2Н=3270 А;

Преобразователь: U_П=1050 В; I_П=4000 А;

Потери: ΔP_ХХ=9400 Вт; ΔP_КЗ=30000 Вт; I_{ХХ, %}=1.%;

Напряжение к. з. 6.5 В

;

;

;

;

;

;

;

;

, где .

Электрическая постоянная времени: .

Выбираем электропривод серии КТЭУ.

Рис. 6.1. Силовая часть реверсивного электропривода при 12 – пульсной

схеме включения.

На рис. 6.1 приведена силовая схема реверсивного электропривода серии КТЭУ, преобразователи которого выполнены по 12 – пульсной схеме. Выпрямители ТП1, ТП2 питаются от сдвинутых на 30^o трёхфазных напряжений, формируемых трансформаторами ТМ1, ТМ2. Параллельная работа ТП обеспечивается реакторами L1, L2.

7. Статические характеристики.

Рассчитаем статические характеристики для основных режимов:

1) ,откуда ;

,где

;  ;

2) ;

где ;  ;

3) ;

где ;   .

Естественная характеристика двигателя при номинальных параметрах:

;

.

Определим статизм системы:

;

;

.

Так как S_пр, S_зах, S_выб > 10%, то необходимо ввести обратную связь по скорости.

Диапазон регулирования скорости двигателя:

Жёсткость естественной механической характеристики ЭД:

.

Модуль жёсткости искусственной механической характеристики системы:

.

Для осуществления обратной связи по скорости выбираем тахогенератор:

ПТ – 42                  частота вращения – 100 об/мин;

U=230 В;      R_я=380 Ом;

I_я=0,1 А;       R_в=41,6 Ом;

I_возб=1,1 А.

       ;

.

Произведём расчет коэффициентов обратных связей системы:

Примем: ; ; ; ; .

Исходное уравнение механической характеристики замкнутой системы электропривода:

;

.

При отсутствии отсечек и отсутствии обратной связи по току для замкнутой системы с линейной обратной связью по скорости:        

;     ;    .

Коэффициент усиления системы при размыкании обратной связи:

;

;    .       

Для ω_н:

;

;

;

;

.

;

;

;

;

;              .

Найдём коэффициент передачи обратной связи по току (К_от):

, т. к.  и , получим

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

8. Расчёт и анализ переходных процессов.

     Расчёт переходных процессов произведём по структурной схеме указанной на рис.8.1.

      Расчёт произведём в программе SMED, графики переходных процессов привидины дальше.

Рис.8.1. Структурная схема привода.

Рис.8.2. Дополнение к структурной схеме привода.

9. Окончательная проверка электродвигателя.

      Для окончательной проверки двигателя по нагреву и перегрузочной способности анализируется уточнённая нагрузочная диаграмма с учётом переходных процессов.

     Для определения  к основной структурной схеме (Рис.8.1.)  в SMEDе соответствующих звеньев (Рис.8.2.)

 , или      Проверка выполняется.

     Проверка двигателя по нагреву:

     Необходимым условием по нагреву является:   , где

, условие выполняется, следовательно, двигатель не перегревается.

    Проверяем ЭД по перегрузочной способности:   

 , следовательно  , проверка выполняется.

   В  динамических режимах из-за магнитной инерционности вихревых токов в дополнительных полюсах воздействие на реакцию якоря опаздывает, поэтому накладывается ограничение на темп изменения тока.

, следовательно  условие выполняется.

     Кроме проверке ЭД по нагреву и перегрузочной способности необходимо проверить ЭП назначения ускорений.

      Для этого участки кривой скорости ω(t) дифференцируются:

 и сравнивают максимальное значение ускорения с допустимым . Необходимо выполнение условия:  .

       Анализируя переходные процессы видно, что самое максимальное ускорение будет до . , а , получаем что 26 > 4, условие не выполняется, рекомендации по этому