Разработка автоматизированного электропривода барабана закалочной машины (стр. 2 из 4)
Участок объемной закалки рельсов входит в состав рельсобалочного цеха. Участок предназначен для осуществления объемной закалки производимых в цехе рельсов с целью обеспечения им заданных технологическими процессами качеств. Закаливание осуществляется посредством погружения нагретых рельсов в масло в барабане закалочной машины.
В состав участка входит ряд механизмов и устройств, перечень которых приведен ниже:
- механизм перемещения шлеппера выдачи;
- механизм подъема дорожек шлеппера выдачи;
- охлаждающее устройство дорожек шлеппера выдачи;
- кантователь рельсов;
- рольганг перед закалочной машиной;
- устройство водовоздушной смеси;
- механизм центрирования;
- исчезающий упор перед закалочной машиной;
- гибочные машины;
- клеймитель рельсов;
- механизм вращения задающих роликов;
- механизм прижима задающих роликов;
- доталкиватель рельсов;
- механизм вращения барабана закалочной машины;
- выталкиватель;
- механизм вращения выдающих роликов; - механизм прижима выдающих роликов;
- скребковый транспортер;
- элеватор;
- устройство уборки окалины;
- устройство сброса масла;
- рольганг за закалочной машиной;
- кантователь рельсов за закалочной машиной;
- исчезающий упор за БЗМ.
Механизмы объединены в систему автоматизации, которая позволяет управлять механизмами участка в автоматическом режиме.
1.4 Требования, предъявляемые ТП к ЭП
К приводу БЗМ предъявляются следующие требования:
- система управления должна обеспечить точность останова барабана, равную ±15' (минут), на валу барабана.
- на валу барабана ускорение при пуске и торможении не должно превышать 1,8 рад/сек на тихоходном валу редуктора;
- время перемещения барабана на 30° (разгон, установившееся движение, торможение) не должно превышать 4 сек.
1.5 Обзор систем ЭП механизма по теме проекта
КТЭ выполняются на номинальные токи от 10 до 5000 А и напряжения 220(230), 440(460), 600(660), 750(825), 930(1050) В. Напряжения питающей сети 0.38, 6, 10 кВ. Номинальный ток возбуждения встроенного возбудителя до 63 А, комплектного – до 1000 А. Номинальное напряжение возбудителя 220, 440 В, коэффициент мощности 0,79-0,86, КПД = 89-97% КТЭ на токи от 10 до 800 А выполняются с естественным воздушным охлаждением. КТЭ на токи от 800 до 4000 А могут выполняться как с естественным, так и с дополнительным воздушным охлаждением (обдуванием). КТЭ на ток 5000 А выполняется с внешним обдуванием.
Состав КТЭ может быть различным и зависеть от типа исполнения и перечня встроенных устройств. КТЭ может состоять из одного или нескольких ТП со встроенными устройствами, расположенными в одном или нескольких шкафах с общим питанием.
В состав КТЭ на токи от 200 до 500 А входит один или два шкафа (шкаф силовой ШС и шкаф встроенных устройств ШВУ) и силовой трансформатор, В случае наличия в составе КТЭ сетевого реактора он устанавливается внутрь одного из шкафов. Шкаф КТЭ и силовой трансформатор монтируются на общей раме. В шкафах, входящих в состав КТЭ, устанавливаются встроенные устройства: САР, контактор, возбудитель, УПТ, УДТ, УВТ. На дверцах шкафов КТЭ размещены приборы, кнопки и переключатели оперативного управления, лампы сигнализации.
КТЭ на токи от 200 до 630 А
а) реакторное исполнение с УДТ б) трансформаторное исполнение в) возбудитель
Рисунок 2 -
СЧП - силовая часть ТП; СУ - система управления; СЗС - система защиты и сигнализации; БУ- блок управления; БП - блок питания; БР - блок регулирования; УЗП узел защиты от перенапряжения; УДТ - узел динамического торможения; УНТ - устройство питания электромагнитного тормоза; УВТ - устройство питания ОВ тахогенератора; БВ - возбудитель.
1.6 Разработка функциональной схемы САУ ЭП
Весь рабочий цикл барабана закалочной машины делится на три этапа;
а) разгон до установившейся скорости и движение на этой скорости;
б) торможение и точная остановка барабана в заданном положении;
в) пауза.
В исходном состоянии системы подано напряжение на обмотку возбуждения двигателя, источники питания включены, главные цепи замкнуты.
Сельсин находится в нулевом положении, выходное напряжение задатчика интенсивности 13И равно нулю.
Соответственно регуляторы тока, ЭДС и положения имеют нулевые сигналы на выходе. Привод неподвижен.
При команде на запуск барабана включается реле КЗ (ЯР1) и подает напряжение на вход 13И. Появляется ток в цепи якоря двигателя, который через датчик тока сравнивается с изменяющимся выходом регулятора ЭДС и обеспечивает разгон привода. Разгон продолжается до установившейся скорости, пока сигнал обратной связи по ЭДС на входе РЭ не станет равным сигналу с 13И. Выход РЭ уменьшается до величины, которая обеспечит ток двигателя, равный статической нагрузке.
На этом завершается разгон, и привод движется на установившейся скорости. После того, как узел вычисления начала торможения УВНТ подаст сигнал на торможение, снимается напряжение задания, и замыкается контур положения (обесточивается реле КЗ (ЯР1). Выход фазовыпрямительного устройства ФВУ-1 подключается к 13И. Начинается торможение барабана с заданной интенсивностью и установка в исходном положении. При точной установке барабана в исходном положении, выходное напряжение ФВУ-1 должно быть равно 0±03в» Тормоз накладывается после того, как барабан находится в зоне исходного положения не менее 0.5 сек. Эта выдержка предотвращает преждевременное затормаживание до полного окончания переходных процессов. После этого происходит закорачивание РТ и РЭ.
Функциональная схема системы изображена на рисунке 3:
Рисунок 3 – Функциональная схема системы
Раздел 2. ВЫБОР СИЛОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
2.1 Исходные данные к расчету нагрузок и режимов работы
Данные для расчета статических нагрузок
Для упрощения расчетов будем рассматривать статический момент при установившемся режиме работы барабана загруженного рельсами Р-75, т.к. он является основным.
Диаграмма предоставлена на рисунке 4.
Данные для расчета динамических нагрузок
Приведенный к валу двигателя момент инерции системы
J∑ПР = 9,809 кгм2 .
Допустимое ускорение барабана
εбар.доп 
0,3 с-1
Данные для расчета тахограммы
Зададимся величиной ускорения барабана εбар (удовлетворяющего требованию εбар.
εбар.доп) рассчитаем ωбар (t)
Рисунок 4 - График изменения статического момента Мс в зависимости от времени.
2.2 Расчет статических и динамических нагрузок
1. Определимся с ускорением барабана. По техническим требованиям необходимо выполнение условия εбар.доп 0,3 с-1.
Выбираем εбар.доп = 0,3 с-1 что удовлетворяет техническим требованиям.
2. Рассчитываем время разгона барабана
3. Разбиваем весь цикл движения на участки и описываем каждый участок. Для расчета используются следующие формулы:
РРисунок 4 – Диаграмма зависимостей ωдв(t), Мс.пр(t), Mдин.пр.(t), ά(t).
Рисунок 5 – диаграммы зависимостей ωдв(t), Мс.пр(t).
2.2 Проверка двигателя
Паспортные данные используемого двигателя с независимым возбуждением (Д812) приведены в таблице 3:
Таблица 3. Паспортные данные двигателя типа Д812
| Номинальное линейное напряжение, В | 440 |
| Номинальная активная мощность, кВт | 70 |
| Номинальный ток, А | 176 |
| Номинальная скорость, об/мин | 520 |
| Номинальная продолжительность включения, % | 40 |
| Момент инерции, кг м2 | 7 |
| Напряжение возбуждения, В | 220 |
| Кратность максимального тока | 2,1 |
| Максимальный момент, Нм | 2750 |
Считая, что двигатель, рассчитанный на ПВ=40%, работает именно в таком режиме, проверим двигатель на нагрев:
Раздел 3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РЕГУЛЯТОРОВ САУ.
3.1 Расчет параметров регуляторов САУЭП
Контур регулирования тока
Контур регулирования тока предназначен для Формирования тока в переходных и установившихся режимах. Контур тока включат в себя цепь якоря электродвигателя Д, тиристорный преобразователь ТП, шунт Ш, датчик тока ДТ и регулятор тока РТ. На вход РТ поступает сигнал, соответствующий действительному значению тока якоря от датчика тока и сигнал, соответствующий заданному значению тока, от регулятора ЭДС. Величина выходного напряжения РТ определяет угол открывания тиристоров преобразователя и, соответственно, величину напряжения якоря. Контур тока является внутренним (подчиненным) контуром по отношению к контуру ЭДС. Структурная схема изображена на рис.6.
