Разработка электропривода прокатного стана холодной прокатки (стр. 3 из 6)

li= 4 - i-я характеристика системы имеет очень большое, но не определяющее значение;

3 - i-я характеристика системы имеет важное значение;

2 - данную характеристику желательно учесть;

Полученные оценки приведены ниже:

1. S1= 75 (пунктирная линия);

2. S2 = 77 (сплошная линия);

3. S3= 71 (точечная линия);

4. S1= 65 (штрих-пунктирная линия).

Исходя из результатов расчета, выбираем вариант S2, т.е. управляемый выпрямитель - двигатель постоянного тока.

4. Расчет силового электропривода

4.1 Расчет параметров и выбор электродвигателя

Расчет мощности двигателя производят, как правило, по следующим критериям:

- по нагреву;

- по перегрузочной способности;

Расчет мощности двигателя по нагреву должен производится путем определения наибольшей температуры перегрева его изоляции t_maxи сравнение ее с допустимой t_доп :

(4.1)

где: τ = Θ - Θохл

Θ – температура нагрева обмоток, ˚С;

Θохл – температура окружающей среды ( по ГОСТ8865-87 принято унифицировать значение, равное 40˚С).

Этот метод для практических расчетов затруднен поскольку возникают определенные сложности построения кривой нагрева двигателя.

Для предварительных расчётов мощности обычно используется метод эквивалентного момента, а проверку двигателя по нагреву осуществляют методом средних потерь или методом эквивалентного тока.

Выражение метода эквивалентного момента:

; (4.3)

Интеграл можно заменить суммой:

; (4.4)

Воспользовавшись рисунком 1.4, запишем выражение для

:

(Н*м)

Поскольку двигатель работает в длительном режиме с переменной нагрузкой (колебания момента на вагу двигателя более 8% от его среднего значения), мощность двигателя выбираем по формуле

Р_н.дв³М_э *w_н. ; (4.6)

Вт

При расчете эквивалентного момента не учитывалось ухудшение охлаждения двигателя при работе на пониженных скоростях в связи с тем, что двигатели такой мощности оснащаются независимым вентилятором типа «наездник».

Для прокатного стана с мощностью двигателя более 200 кВт можно выбрать двигатели серии: МП,2МП,П,2П,ПП,ПБК,2ПБ.

Исходя из вышесказанного, принимаем двух двигательный привод. Двигатели работают на общий вал, и включены в цепь последовательно для обтекания одним током и, соответственно, для одинаковой загрузки.

Выбираем двигатели постоянного тока МПЭ 450-900 У3. Основные требуемые для расчета данные электродвигателя следующие:

– Номинальная мощность электродвигателя:

Вт;

– Номинальное напряжение питания якоря:

–

В;

– Коэффициент перегрузки по току:

;

– Номинальная скорость вращения:

об/мин; тогда соответственно:

рад/с.

– Номинальный ток якоря:

А;

– Сопротивления обмотки якоря (все сопротивления даны для температуры 15⁰ С):

Ом;

– Сопротивление обмотки дополнительных полюсов:

Ом;

– Сопротивление компенсационной обмотки:

Ом;

– Сопротивление обмотки возбуждения:

Ом;

– Напряжение обмотки возбуждения:

В;

– Количество пар полюсов:

;

– Момент инерции якоря

кг*м²;

– Падение напряжения на щетках одного двигателя:

В;

По перегрузочной способности двигатель подходит.

4.2 Расчет параметров и выбор силовых преобразователей

Исходя из требуемого напряжения питания двигателей (напряжение удвоенное в связи с последовательным соединением якорных обмоток) и расчетной мощности выбираем трансформатор: ТМНПД-5000/10 У2; исполнение 5, соединение обмоток

.

Паспортные данные трансформатора:

– Номинальная полная мощность трансформатора:

ВА;

– Потери холостого хода:

Вт;

– Потери короткого замыкания:

Вт;

– Напряжение первичной обмотки:

В;

– Напряжение вторичной обмотки:

В;

– Напряжение короткого замыкания:

%;

– Номинальная частота сети:

Гц, рад/с.

Рассчитаем параметры трансформатора:

Номинальный фазный ток вторичной обмотки:

А; (4.7)

Активное сопротивление фазы вторичной обмотки:

Ом; (4.8)

Полное сопротивление фазы вторичной обмотки трансформатора:

Ом; (4.9)

Индуктивное сопротивление фазы вторичной обмотки:

Ом; (4.10)

Индуктивность фазы вторичной обмотки:

Гн; (4.11)

Так же, исходя из вышеописанных соображений, выбираем тиристорный преобразователь ТПП1.

Паспортные данные преобразователя и некоторые данные для дальнейшего расчета:

– Реверсивный;

– Изготовлен по мостовой 6-ти пульсной схеме

;

– Номинальное выпрямленное напряжение преобразователя:

В;

– Номинальный выпрямленный ток:

А;

– Падение напряжения на вентилях:

В;

– Коэффициент запаса по току:

;

– Коэффициент схемы по току:

;

5. Расчет статических механических и электромеханических характеристик двигателя и привода

Все расчеты будут проведены для одного двигателя исходя их тех предположений, что напряжение распределяется по якорным обмоткам равномерно, ток общий, момент– одинаковый. Нагрузка на один двигатель принимается половиной от общей.

Приведем сопротивления к рабочей температуре:

Коэффициент приведения равен:

; (5.1)

;

где

⁰ С– температура, при которой дано сопротивление обмоток двигателя в паспортных данных;

⁰ С– рабочая температура двигателя с классом изоляции В.

Сопротивление якорной обмотки без учета падения напряжения на щетках:

; (5.2)

Ом;

Полное сопротивление якорной цепи двигателя:

Ом; (5.3)

Индуктивность якорной цепи (по формуле Ленвиля-Уманского):

Гн, (5.4)

где

– эмпирический коэффициент (при наличии компенсационной обмотки).

Максимальная ЭДС преобразователя :

; (5.5)

;

Ориентировочно оценим минимальное требуемое значение ЭДС преобразователя, учитывая диапазон

,: