Расчет силового электропривода (стр. 3 из 5)
Так как листоправильный стан является агрегатом непрерывного действия и невынужденный простой его приводит к огромным убыткам, поэтому надежность и ресурс работы имеют определяющее значение.
Согласно заданию привод должен обеспечить относительно небольшой диапазон регулирования, поэтому этот показатель качества не имеет очень большого и определяющего значения и его можно охарактеризовать как важный.
Стоимость имеет очень большое значение. Однако, как известно, стоимость тесно связана с качеством, поэтому такой показатель как стоимость имеет большое, но не определяющее значение.
Обычно на металлургических предприятиях имеются помещения достаточные для размещения стана, поэтому массогабаритные показатели стана не имеет очень большого и определяющего значения. Однако с увеличение массы стана увеличивается и его стоимость, поэтому этот показатель можно охарактеризовать как важный.
Оценочная диаграмма представлена на рисунке 7.
Рисунок 7 – Оценочная диаграмма (показатели качества: 1 - диапазон регулирования; 2 – КПД электропривода; 3 - коэффициент мощности; 4 - массогабаритные показатели; 5 - стоимость электропривода; 6 - надежность электропривода; 7 - ресурс работы; 8 - затраты на эксплуатацию; 9 - точность регулирования)
Выбор наилучшего решения производится определением взвешенной суммы, (лучший вариант имеет большую сумму) по формуле:
(20)где
- показатель качества; 
- весовой коэффициент; 
- взвешенная сумма.Определим взвешенные суммы:
; 
; 
;В результате получаем, что максимальную взвешенную сумму имеет следующий привод: преобразователь частоты – асинхронный двигатель.
Следовательно, данный привод и подлежит дальнейшему расчету.
4. Расчет силового электропривода
4.1 Расчет параметров и выбор двигателя
Расчетный режим работы двигателя – длительный с переменной нагрузкой, так как в процессе работы двигателя паузы отсутствуют, и нагрузка изменяется скачками (рисунок 5).
Так как необходимые исходные данные для расчета мощности двигателя методами средних потерь, эквивалентного тока отсутствуют, поэтому воспользуемся менее точным методом – методом эквивалентного момента, считая, что постоянные потери, сопротивления двигателя в процессе работы не изменяются, а также, что момент, развиваемый двигателем, пропорционален току.
Согласно нагрузочной диаграмме и механической характеристике рабочей машины момент эквивалентный равен:
(21)где
- коэффициент ухудшения охлаждения машины при работе со скоростью 
; 
- коэффициент ухудшения охлаждения при паузах, зависящий от вентиляции двигателя (для закрытых самовентилируемых двигателей =0,45-0,55 ) 
- диапазон регулирования при работе со скоростью .Дополнительную нагрузку, создаваемую динамическим моментом, будем учитывать коэффициентом запаса
.Рассчитаем момент эквивалентный без учета коэффициента ухудшения охлаждения машины при работе со скоростью отличной от номинальной для двух предельных режимов работы привода:
1)прогонка максимальной длины листа с минимальной скоростью:
;2) прогонка минимальной длины листа с максимальной скоростью:
.Примем момент наибольший из двух приведенных случаев:
.По заданию проекта требуется обеспечить работу в диапазоне скоростей, следовательно, частоты вращения двигателя:
рад/с; 
об/мин;(22) 
рад/с; 
об/мин;(23)Минимальная частота вращения двигателя - nдв=500 об/мин, она меньше требуемой. Поэтому регулировать приводом мы будем в 1-ой зоне.
Применяя частотно регулируемый привод, мы сможем обеспечить требуемую частоту вращения.
Оценим необходимую мощность двигателя:
. (24)Критерии выбора двигателя следующие:
(25) 
.При выборе необходимо выбирать двигатель с
, чтобы более полно использовать двигатель по мощности.Однако промышленностью выпускаются двигатели (стандартной серии 4А) мощностью больше 197,3 кВт (200кВт) только на обороты свыше 1000 об/мин (104,6 рад/с) и выше, причем при увеличении мощности увеличивается номинальная скорость двигателей.
Так же при увеличении номинальной скорости двигателя уменьшается номинальный момент, согласно формуле
,откуда следует, что для того чтобы двигатель не перегревался в процессе работы необходимо завысить мощность двигателя.
Таким образом, необходимо выбирать двигатель мощностью
и 
об/мин. Однако стандартного двигателя (серии 4А) с такими параметрами нет.Из-за невозможности выполнения привода большой мощности с одним двигателем будем строить электропривод, состоящий из двух машин. Взаимосвязный электропривод в установках большой мощности позволяет уменьшить нагрузку каждого привода и тем самым облегчить передачу к рабочему органу, уменьшить суммарный момент инерции роторов двигателей.
Таким образом, из справочника выбираем двигатели (серии 4А) с идентичными параметрами (поэтому далее все расчеты будем производить для одного двигателя):
4А355M12У3(IP44),
Рн = 110кВт – номинальная мощность,
n = 500 об/мин – синхронная частота вращения,
sн = 0,02 – номинальное скольжение,
- номинальный КПД, 
, 
- момент инерции ротора, 
- кратность критического момента, 
- кратность пускового момента, 
о.е.; 
о.е.; 
о.е.; 
о.е.; 
о.е. – параметры схемы замещения в о.е.Номинальная скорость двигателя равна:
(26) 
(27)Номинальный момент двигателя:
(28)Для того чтобы двигатель не перегревался, необходимо, чтобы момент допустимый по нагреву двигателя (равный моменту номинальному двигателя) был больше либо равен моменту эквивалентному:
(29)Таким образом, выбранный двигатель проходит по нагреву.
Проверяем правильность выбора двигателя по перегрузочной способности и по условиям пуска.
Привод пускается на холостом ходу, тогда:
(30)По перегрузочной способности:
(31)где U = 0.9Uн – учитываем возможное снижение питающего напряжения на 10%.
4.2 Расчет параметров и выбор силового преобразователя