Автоматизированный электропривод многоканатной подъемной установки
Проектирование электропривода шахтной подъемной установки (ШПУ) по таким величинам: оптимальная масса поднимаемого груза, диаметр головных и хвостовых канатов, оптимальные скорость, ускорение и замедление движения, эффективная мощность подъема.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 26.07.2008 |
Размер файла | 327,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
2
3
- 1.РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 3
- 1.1. Исходные данные для проектирования многоканатной ШПУ 3
- 1.2.Выбор скипа 3
- 1.3.Выбор подъемных канатов 5
- 1.4.Выбор многоканатной подъемной машины 6
- 1.5.Условие нескольжения шкива по ведущему валу 7
- 1.6.Продолжительность подъемной операции 8
- 1.7.Кинематика подъемной установки 9
- 1.8. Динамика подъемной установки 11
- 2. СИЛОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 16
- 2.1. Исходные данные для расчета динамики электропривода 16
- 2.2. Выбор тиристорного преобразователя 17
- 2.3. Выбор силового трансформатора 18
- 2.4. Расчет сглаживающего реактора 18
- 2.5. Расчет автоматического выключателя в якорной цепи 21
- 2.6.Выбор тиристорного возбудителя 21
- 2.7. Выбор тахогенератора в цепи ОС по скорости 23
- 3. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ 24
- 3.1. Расчет системы подчиненного регулирования координат электропривода 25
- 3.2.Расчет контура регулирования тока возбуждения 25
- 3.3. Расчет контура регулирования тока якорной цепи 27
- 3.4. Расчет контура регулирования скорости 30
- 4. Список используемой литературы 35
1.РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Основными параметрами механической части шахтной подъемной установки (ШПУ) являются такие величины, как оптимальная масса поднимаемого груза, диаметр головных и хвостовых канатов, оптимальные скорость, ускорение и замедление движения, эффективная мощность подъема. Расчет этих параметров и выбор соответствующих изделий - задача проектирования механической части ШПУ.
Технические решения, принятые по механической части ШПУ, служат основой для выбора той или иной системы электропривода. Этим завершается первый этап проектирования автоматизированного электропривода. Основная задача второго этапа проектирования - выбор комплектного тиристорного электропривода из серии КТЭУ для ШПУ, принятой на первом этапе проектирования. На основе технических решений, принятых на первом и втором этапах проектирования, выбирают регуляторы тока, скорости и другие технические средства, составляющие систему автоматического управления электроприводом «управляемый выпрямитель - двигатель» (УВ-Д).
1.1. Исходные данные для проектирования многоканатной ШПУ
Годовая проектная
производительность подъема: Аг=2345тыс.т/год
Глубина вертикального
ствола: Нст=1000м
Число рабочих дней в году: 300
Число часов работы в сутки: 18
Коэффициент резерва: 1,5
Диаграмма скорости: семипериодная.
1.2.Выбор скипа
1.2.1. Расчетная высота подъема с учетом расположения скипов в копре и нижней части ствола:
Нр=Нст+hзагр+hразгр+2=1000+30+35+20,35=1066 м, (1.1)
где Нст - глубина вертикального ствола;
hзагр - расстояние по вертикали от отметки откаточного горизонта до нижней кромки загрузочного бункера;
hразгр - расстояние по вертикали от «нулевой» отметки до верхней кромки приемного бункера.
1.2.2. Часовая производительность ШПУ:
(1.2)
где Ач - часовая производительность ШПУ, т/ч;
Аг - годовая производительность ШПУ, т/год;
с - коэффициент резерва производительности (с=1,5);
nд - число рабочих дней в году;
t - время работы подъемной установки в сутки, ч.
1.2.3. Оптимальная грузоподъемность Qопт, кг, при которой суммарные годовые эксплуатационные затраты на подъемной установке будут минимальными, определяем по формуле для многоканатных двухскиповых подъемов:
(1.3)
где Ач - часовая производительность, кг;
Нп - высота подъема, м;
tп - продолжительность паузы, с.
Выбираем стандартный скип 2СН11-2 грузоподъемностью Qп=25т, массой Qс=24,4 т, путем разгрузки h=2,4 м [1].
1.2.4. Высота подъема с учетом высоты скипа hс=13 м:
Н=Нр+hс=1066+13=1079 м. (1.4)
1.2.5. Расстояние от нижней приемной площадки до оси шкива трения:
Нк=Н+lк=1066+13+18=1097 м, (1.5)
где Н - высота подъема, м;
lк=hск+18 - длина отвесов подъемных канатов в копре, м (рис.1.1.).
1.3.Выбор подъемных канатов
1.3.1. Линейную массу каната Pк, кг/м, определим по формуле:
(1.6)
где Qп и Qс - масса полезного за один раз поднимаемого груза и собственная масса скипа, кг;
в - временное сопротивление разрыву проволок каната Н/м2;
g=9,81м/с2;
zmin=4,5 - коэффициент запаса прочности;
о - условная плотность каната, кг/м3;
Нк - расстояние от нижней приемной площадки до оси шкива трения, м.
1.3.2. Число подъемных канатов nк многоканатного подъема определили по формуле:
(1.7)
где Рк - линейная масса канатов, кг/м;
Dшт - диаметр шкива трения, м;
к - коэффициент, зависящий от конструкции каната;
- отношение Dшт к диаметру каната dк, по ПБ для системы с отклоняющими канатами 95.
Предварительно применим четыре каната nк=4, диаметром dк=46,5 мм, линейной массой каната Рк=8,4кг/м, разрывным усилием Qр=1330103 Н [1].
1.3.3. Линейную массу gк уравновешивающих канатов определили по формуле:
(1.8)
где nк - количество подъемных канатов;
Рк - линейная масса подъемного каната, кг/м;
nук - количество уравновешивающих канатов, которых по ПБ должно быть не менее двух.
Применили три стандартных плоских каната с размерами 17027,5 мм расчетной массой gк=11,5 кг/м [1].
1.3.4. Разность линейных масс:
nкРк=nукgк 48,4-311,2=0,9 кг/м; (1.9)
Считаем предварительно выбранную систему уравновешенной.
1.4.Выбор многоканатной подъемной машины
Наметим к применению многоканатную подъемную машину ЦШ-54 со следующими техническими характеристиками:
Диаметром канатоведущего шкива D=5 м;
Количеством подъемных канатов n=4;
Статическим натяжением канатов 1450 кН;
Разностью статических натяжений канатов 350 кН;
Маховым моментом машины 6250 кНм2;
Маховым моментом отклоняющих шкивов 500 кНм2.
1.4.1. Фактические значения статических натяжений канатов и разности статических натяжений канатов рассчитаем по формулам:
Тст max=(Qп+Qс+РкНк)g=(25103+24,4103+48,41097)9,81=846103 Н;
Тст=846103 Н(факт)1450103Н(норма); (1.10)
Fст=Qп+(Рк-q)Нg=25103+(48,4-311,5)10799,81=236103Н;
Fст=236103Н(факт)350103Н(норма). (1.11)
1.4.2. Коэффициенты запаса прочности Zо и Zmin, рассчитаем по формулам:
(1.12) =
=
=6,3(факт)4,5(нор), (1.13)
где Zо, Zmin - фактические значения коэффициентов запаса прочности;
Qп, Qс - масса полезного груза и масса сосуда, кг;
nк, nук - количество подъемных и уравновешивающих канатов;
Qр - суммарное разрывное усилие всех проволок каната, Н;
Рк, qк - линейная масса подъемного и уравновешивающего канатов, кг/м;
Нк - расстояние от нижней приемной площадки до оси канатов ведущего шкива, м;
lз - отвес уравновешивающих канатов в зумпфе, м.
Окончательно применим многоканатную машину типоразмера ЦШ-54, четыре подъемных каната типа ЛК-РО маркировочной группы 1568 диаметром 46,5 мм и три уравновешивающих каната размером 17027,5 мм [1].
Техническая характеристика машины ЦШ-54:
Диаметр канатоведущего шкива Dш=5 м;
Количество подъемных канатов nк=4;
Маховый момент машины GD2м=6250 кНм2;
Маховый момент отклоняющих шкивов GD2ош=500 кНм2;
1.5.Условие нескольжения шкива по ведущему валу
1.5.1. Статический коэффициент безопасности Ксб рассчитываем по
формуле :
(1.14)
3,3(факт)2(норма),
где Fст max=(Qп+Qс+pH+c)g - наибольшее возможное натяжение одной ветви каната, охватывающего ведущий шкив, Н;
Fст min=(Qс+qH-c)g - наименьшее натяжение другой ветви каната;
е - основание натурального логарифма;
f - коэффициент трения между канатами и футеровкой ведущего шкива;
- угол охвата ведущего шкива, рад;
с= - сопротивление движению одной ветви каната;
к=1,1 - для скипового подъема [1].
1.5.2. Максимально допустимые ускорение и замедление
(а1 max, а3 max) определяем по формулам :
(1.15)
2,28(факт)2(норма)
(1.16)
где m1=Qc+qH=24,4103+311,51079=61,6103 кг;
m2=Qп+Qс+PH=25103+244103+48,41079=85,7103 кг;
А=РLвш=48,444=1478,4 кгм;
- приведенная масса всех отклоняющих шкивов, кг;
Lвш - длина подъемного каната от уровня верхней приемной площадки до соприкосновения его с ведущим шкивом трения, м.
Примем семипериодную диаграмму скорости со значениями ускорения и замедления а1=а3=0,6м/с2, а=а=0,3м/с2, что составляет менее 80% от максимально допустимых значений по правилам безопасности, и значениями скоростей V=V=0,8м/с2.
1.6.Продолжительность подъемной операции
1.6.1. Число подъемных операций в час nпч определили по формуле:
nпч=Ач/Qп=651103/24,4103=26. (1.17)
1.6.2. Расчетная продолжительность подъемной операции Трп определим по формуле:
Трп=3600/nпч=3600/26=139 с. (1.18)
1.6.3. Продолжительность движения подъемных сосудов Тр рассчитаем по формуле:
Тр=Трп-tп=139-11=128с, (1.19)
где tп - продолжительность паузы, с.
1.6.4. Среднюю скорость подъема Vср определяем по формуле :
Vср=Н/Тр=1079/128=8,4 м/с, (1.20)
где Н - высота подъема, м.
1.6.5. Ориентировочную максимальную скорость подъема Vmax рассчитаем по формуле:
Vmax=acVср=1,358,4=11,4м/с, (1.21)
где ас - множитель скорости , принимаемый 1,151,35 [1].
1.6.6. Требуемую частоту вращения nктш рассчитаем по формуле:
nктш=60Vmax/Dктш=6011,4/(3,145)=44 об/мин. (1.22)
1.6.7. Ориентировочная мощность приводного двигателя:
(1.23)
где к - коэффициент, учитывающий сопротивление воздуха при движении подъемных сосудов, трение в подшипниках направляющих шкивов, жесткость канатов (к=1,1) [1];
Qп - масса полезного груза, кг;
Н - высота подъема, м;
g=9,81 м/с2 - ускорение силы тяжести;
Тр - продолжительность движения подъемных сосудов, с;
п=0,93 - КПД подъемной установки;
=1,3 - коэффициент динамического режима установки, учитывающий динамическую нагрузку, для скиповых многоканатных установок.
Наметим к применению двигатель типа П2-800-255-КУ4, мощностью 4000 кВт, с частотой вращения 50 об/мин [1].
1.7.Кинематика подъемной установки
1.7.1. Основание трапецеидальной диаграммы скорости То , соответствующий путь Но и модуль ускорения ам определим по формулам:
То=Тр-t-t1-t1-t+=128-3-2-2-3+=121 c, (1.24)
где Тр - продолжительность движения, с;
t, t1, t, t1 -продолжительность движения скипа при ходе по разгрузочным кривым, с;
V и V - скорость выхода из разгрузочных кривых и входа в них, м/с;
а1 и а3 - ускорение и замедление, м/с2.
(1.25)
где Н - высота подъема, м;
hр - путь движения скипа в разгрузочных кривых, м.
ам=а1а3/(а1+а3)=0,60,6/(0,6+0,6)=0,3 м/с.
Причем продолжительность t, t1 движения порожнего скипа при ходе ролика его по разгрузочным кривым, продолжительность t, t1 движения груженого скипа при ходе ролика по разгрузочным кривым определим по формулам:
t=t=V/а=V/a=0,8/0,3=3 с; (1.26)
(1.27)
1.7.2. Продолжительность t1,t3 и путь h1,h3 движения скипа с ускорением а1 и замедлением а3 найдем по формулам:
(1.28)
(1.29)
1.7.3. Путь h2 и продолжительность t2 равномерного движения определим по формулам:
h2=Н-2hp-h1-h3=1079-22,4-122-122=830 м; (1.30)
t2=h2/Vmax=830/11,4=69 с. (1.31)
1.7.4. Расчетную максимальную скорость подъема Vmax определим по Формуле:
(1.32)
1.7.5. Требуемая частота вращения:
(1.33)
1.7.6. Продолжительность движения Т подъемных сосудов определили по формуле:
Т=t+t1+t1+t2+t3+t1+t=3+2+19+69+19+2+3=117 с. (1.34)
7.7. Фактический коэффициент резерва производительности Сф нашли по формуле:
(1.35)
где С=1,5 - коэффициент резерва производительности [1].
Окончательно примем параметры диаграммы скоростей и ускорений:
V=V=0,8м/с; t=t=3с; hp=2,6м; Vmax=12м/с;
t1=t3=19с; h1=h3=122м; h2=830м; t2=69с;
a=a=0,3м/с2; a1=a3=0,6м/с2; Т=117с; Н=1079м;
t1=t1=2c .
1.8. Динамика подъемной установки
1.8.1. Масса машины типа ЦШ-54 mм , отклоняющих шкивов mош и двигателя типа П2-800-255-8КУ4 mд , рассчитаем по формулам:
mм=GD2м/gD2шт=6250103/(9,8152)=25,5103кг; (1.36)
mош=GD2ош/gD2шт=500103/(9,8152)=2039кг; (1.37)
mд=GD2д/gD2шт=2400103/(9,8152)=9786кг, (1.38)
где GD2м, GD2ош, GD2д - маховые моменты машины, отклоняющих шкивов и якоря двигателя, Нм2.
1.8.2. Длину подъемных канатов Lпк определяем по формуле:
Lпк=Н+2hвк+Dшт/2=1079+235+3,145/2=1157м, (1.39)
где Н - высота подъема, м;
hвк - расстояние от верхней приемной площадки до оси шкива трения, м;
Dшт - диаметр шкива трения, м.
1.8.3. Длину уравновешивающих канатов Lук определяем по формуле:
Lук=Н+30=1079+30=1109 м, (1.40)
где 30 - ориентировочная длина каната на образование петли в зумпфе ствола и закрепление каната к подъемным сосудам, м.
1.8.4. Массу mп всех движущихся частей подъемной установки приведенную к окружности шкива трения, определим по формуле:
mп=Qп+2Qc+LпкР+Lукq+mош+mм+mд=
=25103+224,4103+115748,4+1109311,5+25,5103+2039+9786=
=188103кг, (1.41)
где Qп и Qc - масса полезного груза и масса скипа, кг;
P и q - линейная масса подъемного и уравновешивающего канатов, кг;
Lпк и Lук - длина подъемных и уравновешивающих канатов, кг;
mош, mм, mд - масса отклоняющего шкива, машины и якоря двигателя, кг.
1.8.5. Движущие усилия F получаем из основного динамического уравнения академика М.М. Федорова (таблица1.1):
F=1,1Qп+(Н-2hx)(q-P)g mпа=
=1,125103+(1079-2hx)(311,5-48,4)9,81 188103а=
=283103-23,5hx 188103a. (1.42)
1.8.6. Эквивалентное усилие Fэк рассчитываем по формуле:
Fэк=, (1.43)
где Тп=куд(t+t1+t1+t3+t+t1)+t2+kпtп=0,5(32+22+192)+69+0,2511=96 с;
куд=0,5, кп=0,25 - коэффициенты, учитывающие ухудшение условий охлаждения во время соответственно ускоренного и замедленного движения;
F и t - усилие и продолжительность элементарного участка на диаграмме усилий.
=(3394002+3393812)+(2829812+282981282943+2829432)+
+(3957442+3928742)+(2800742+280074260552+2605522)+
+(1477522+1448832)+(2576832+257683257254+2572542)+
+(2012542+2012212)=9,158103Н; (1.44)
=308862Н.
Таблица 1.1
h,м |
а,м/с2 |
F,Н |
||
1 |
0 |
0,3 |
339400 |
|
2 |
0,8 |
0,3 |
339381,184 |
|
3 |
0,8 |
0 |
282981,184 |
|
4 |
2,4 |
0 |
282943,552 |
|
5 |
2,4 |
0,6 |
395743,552 |
|
6 |
124,4 |
0,6 |
392874,112 |
|
7 |
124,4 |
0 |
280074,112 |
|
8 |
954,4 |
0 |
260552,512 |
|
9 |
954,4 |
0,6 |
147752,512 |
|
10 |
1076,4 |
0,6 |
144883,072 |
|
11 |
1076,4 |
0 |
257683,072 |
|
12 |
1077,6 |
0 |
257654,848 |
|
13 |
1077,6 |
0,3 |
201254,848 |
|
14 |
1079 |
0,3 |
201221,92 |
1.8.7. Коэффициент перегрузки при подъеме:
(1.45)
где Fmax-максимальное движущее усилие при подъеме груза, Н.
1.8.8. Номинальную мощность двигателя Рд выбираем из условия:
(1.46)
Диаграммы движущих усилий приведены на рис.1.1.
Окончательно примем двигатель П2-800-255-8КУ4 номинальной мощностью Рном=5000 кВт, частотой вращения nном=63 об/мин, так как разность между эквивалентной мощностью и номинальной превышает 5%, т.е. [1]:
а перегрузка в период разгона составит:
дв= , (1.47)
где дв - перегрузочная способность выбранного двигателя.
2. СИЛОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Основная задача второго этапа проектирования - выбор комплектного тиристорного электропривода из серии КТЭУ для подъемной установки, принятой на первом этапе проектирования.
2.1. Исходные данные для расчета динамики электропривода
Двигатель
Тип П2-800-255-8КУ4
Номинальная мощность Рном=5000кВт
Номинальная частота вращения nном=63об/мин
Номинальное напряжение Uном=930В
Номинальный ток Iном=5740А
Номинальный момент Мном=774кНм
Номинальный поток возбуждения Фном=0,375Вб
Коэффициент полезного действия ном=90,5%
Ток возбуждения Iв=145А
Напряжение обмотки возбуждения Uв=200В
Число полюсов 2р=16
Число параллельных ветвей якоря 2а=16
Сопротивление обмотки якоря Rя20=0,00348Ом
Сопротивление дополнительных полюсов Rд20=0,000631Ом
Сопротивление компенсационной обмотки Rк20=0,00235Ом
Сопротивление обмотки возбуждения Rв20=0,87Ом
Перегрузочная способность (рабочая) р=1,6
Перегрузочная способность (выключающая) в=1,8
Число витков якоря Wяд=1080/16
Число витков главного полюса Wпд=84
Число витков добавочного полюса Wдд=2
Число витков компенсационной обмотки на полюс Wкд=3
Питающая сеть
Номинальное напряжение Uс=6000В
Частота fс=50Гц
Мощность короткого замыкания Sк=15000МВА
Подъемная машина
Тип ЦШ54
Эффективная мощность подъема Рэф=4317кВт
Максимальная скорость подъема Vmax=16м/с
Средняя скорость Vср=8,4м/с
Множитель скорости =1,35
Радиус шкива трения Dшт=5м
Максимальное усилие Fmax=395743Н
2.2. Выбор тиристорного преобразователя
Наметим к применению силовую 12-пульсную схему тиристорного электропривода с реверсом в цепи возбуждения двигателя и последовательным соединением выпрямительных мостов. После выбора тиристорного преобразователя силовую схему уточним.
2.2.1. Активное сопротивление якорной цепи Rяц определяем по формуле:
Rяц=к1к2(Rя20+Rд20+Rк20+Rщ)=
1,151,1(0,00348+0,000631+0,00235+0,0005)=0,00880566 Ом, (2.1)
где к1=1,15 - коэффициент приведения к рабочей температуре 60С [2];
к2=1,1 - коэффициент, учитывающий сопротивление соединительных
проводов [2];
Rя20, Rд20, Rк20, Rщ - сопротивление обмотки якоря, дополнительных полюсов, компенсационной обмотки и щеточного контакта, Ом
2.2.2. Коэффициент пропорциональности между ЭДС двигателя и линейной скоростью определим по формуле:
(2.2)
где Uном и Iном - номинальные напряжение и ток двигателя;
Rяц - сопротивление якорной цепи, Ом;
Vmax - максимальная скорость подъема, м/с.
2.2.3. Коммутационное снижение выпрямленного напряжения определяем по формуле:
Uк ср=0,5eккvVmax=0,50,065516=26,4 В, (2.3)
где ек - напряжение короткого замыкания трансформатора, отн.ед..
2.2.4. Эффективный ток за цикл работы подъемной установки определяем по формуле:
Iэф=Рэф/(Vmaxкv)=4317103/(1655)=4906 А,
где Рэф - эффективная мощность подъема, Вт.
Выбор тиристорного преобразователя произведем по двум параметрам - выпрямленному току Id ном и выпрямленному напряжению Ud ном при соблюдении условий:
Id ном Iэф и Ud ном Uном . (2.4)
Применим комплектный тиристорный электропривод КТЭУ-6300/ 1050-1249314-200Т-УХЛ4. Тиристорный агрегат типа ТП3-6300/1050Т-10/ОУ4 с последовательным соединением мостов [2].
2.2.5. КПД тиристорного преобразователя, рассчитываем по формуле:
, (2.5)
где Udo - максимальное выпрямленное напряжение (угол управления =0), В;
Uк ср - коммутационное снижение выпрямленного напряжения, В;
Uт=0,96 В - среднестатистическое падение напряжения на тиристоре [2].
2.2.6. Передаточный коэффициент ктп тиристорного преобразователя определим по формуле:
ктп=Ud ном/Uвх тп=1050/8=131,25 В, (2.6)
где Ud ном - номинальное выпрямленное напряжение, В;
Uвх тп=8 В - входное напряжение управления.
2.3. Выбор силового трансформатора
2.3.1. Полную мощность силового трансформатора Sт определим по формуле:
(2.7)
где км ср вз=0,575 - средневзвешенный коэффициент
мощности[2].
Рном - номинальная мощность двигателя, кВт.
2.3.2. Линейное напряжение вторичной обмотки, необходимое для выбора трансформатора, определим по формуле:
U2=(кз/ксх)(Vmaxкv+Uкср+IэфRяц)=
=(1,1/1,35)(1655+26,4+49060,00881)=773 В, (2.8)
где кз=1,1 - коэффициент запаса 2;
ксх=1,35 - коэффициент схемы выпрямления 2;
кu - коэффициент пропорциональности, В/(м/с);
Uк ср - коммутационное снижение напряжения, В;
Iэф - эффективный ток, А;
Rяц - сопротивление якорной цепи, Ом;
Vmax - максимальная скорость, м/с.
Выбор трансформатора производится по двум параметрам - полной мощности Sт ном и напряжению на вторичной обмотке U2ном при соблюдении условий:
Sт нои Sт и U2ном U2. (2.9)
Для комплектной поставки в составе преобразовательного агрегата типа ТП3-6300/1050-10/ОУ4 применим масляный двухобмоточный с двумя активными частями в одном баке трансформатор типа
ТДНПД-12000/10У2 2.
2.4. Расчет сглаживающего реактора
Сглаживающую индуктивность определяем из условия непрерывности выпрямленного тока. При этом принимается, что при угле отпирания тиристоров =80 и токе нагрузки 10% от номинального (0,1Id ном) режим прерывистого тока должен быть исключен.
2.4.1. Суммарное сопротивление цепи выпрямленного тока Rs рассчитываем по формуле:
(2.10)
2.4.2. Базовый ток определим по формуле:
(2.11)
где U2 - максимальное значение напряжения на вентильной обмотке силового трансформатора.
2.4.3. Номинальный ток в относительных единицах:
; (2.12)
Базовый параметр нагрузки определяется по графику рис.2.1.[2] для значений 150, mб=6 и iдв=0,076 и составляет tgQб=7.
2.4.4. Требуемый параметр нагрузки, обеспечивающий допустимый коэффициент пульсации тока в выпрямленной цепи:
(2.13)
2.4.5. Суммарная индуктивность цепи выпрямленного тока.
(2.14)
где 2f - угловая частота питающей сети;
2.4.6. Индуктивность активной части трансформатора.
(2.15)
где ек - напряжение короткого замыкания, отн.ед.;
U2 ном - фазное напряжение вентильной обмотки, В;
I2 ном - ток вентильной обмотки, А;
f - частота питающей сети,Гц.
2.4.7. Индуктивность якоря двигателя Lд определяем по формуле Лиумвиля-Уманского:
(2.16)
где с1=0,1 - коэффициент для компенсированных электродвигателей;
2р=16 - число пар полюсов;
nном - номинальная частота вращения двигателя, об/мин;
Uном - номинальное напряжение двигателя, В;
Iном - номинальный ток двигателя, А.
2.4.8. Индуктивность сглаживающего реактора определяем по формуле [4]:
(2.17)
где Uном - номинальное напряжение двигателя, В;
Iном - номинальный ток двигателя, А.
Применим реактор типа СРОС3-3200МУХЛ4 на номинальный ток
3200А и с индуктивностью 0,5 мГн 2.
2.5. Расчет автоматического выключателя в якорной цепи
2.5.1. Коэффициент пропорциональности между движущим усилием и током якоря двигателя кf определим по формуле:
(2.18)
где Мном - номинальный момент двигателя, Нм;
Rшт - радиус шкива трения, м;
Iном - номинальный ток двигателя, А.
2.5.2. Максимальный ток двигателя Imax рассчитаем по формуле:
(2.19)
2.5.3. Ток уставки Iуст срабатывания реле максимальной защиты определим по формуле:
Iуст=кнImax=1,17329=8062 А, (2.20)
где кн=1,1 - коэффициент надежности 2.
Применим автоматический выключатель ВАТ-42-1000/10-Л-У4 с реле защиты РДШ-6000 и диапазоном тока уставки
600012000 А 1.
2.6.Выбор тиристорного возбудителя
2.6.1. Индуктивность обмотки возбуждения двигателя определим по формуле:
(2.21)
где L - индуктивность, обусловленная полезным потоком, Гн;
Lр - индуктивность от полей рассеивания, Гн;
2р - число пар полюсов;
Wв=84 - число витков на полюс;
ном=1,1 - коэффициент рассеивания при номинальном потоке [2];
Ф - изменение потока, вызванное соответствующим изменением ампер-витков (IвWв), Вб (рис.2.2.).
2.6.2. Постоянную времени цепи возбуждения Тв определим по формуле:
(2.22)
где Lов - индуктивность обмотки возбуждения, Гн;
Rов - сопротивление обмотки возбуждения, Ом.
2.6.3. Время рывка tр при высоте подъема Н=1079 м согласно графику 2:
tр=2с. (2.23)
2.6.4. Требуемое значение коэффициента форсировки кф определим по формуле:
(2.24)
(2.25)
где Тв - постоянная времени возбуждения, с.
2.6.5. Максимальное значение выпрямленного напряжения Umax определим по формуле:
Ud max=КфUв ном=3,06145=443,7 В, (2.26)
где Uв ном - номинальное напряжение возбуждения при параллельном соединении полуобмоток возбуждения, В.
Применим тиристорный возбудитель ТПР9-320/460Р-31У4 с номинальным током 320 А и номинальным напряжением 460 В 2.
2.6.6. Передаточный коэффициент ктв тиристорного возбудителя определим по формуле:
Ктв=Ud ном/Uвх тв=460/8=57,5, (2.27)
где Ud ном - номинальное выпрямленное напряжение, В;
Uвх тв=8 В - выходное напряжение управления.
2.7. Выбор тахогенератора в цепи ОС по скорости
Применяем тахогенератор типа ПТ-42 с номинальной частотой вращения nтг ном=100 об/мин и номинальным напряжением Uтг ном=230В 2.
2.7.1. Максимальное напряжение на выходе тахогенератора Uтг max определим по формуле:
Uтг=Uтг ном(nдв ном/nтг ном)=230(63/100)=145, (2.28)
где Uтг ном - номинальное напряжение тахогенератора, В;
nдв ном - номинальная частота вращения двигателя, об/мин;
nтг ном - номинальная частота вращения тахогенератора, об/мин.
2.7.2. Передаточный коэффициент ктг рассчитаем по формуле:
ктг=Uтг max/nдв ном=145/63=2,3 В/(об/мин). (2.29)
3. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
На основе технических решений принятых на первом [1] и втором [2] этапах проектирования, выбирают регуляторы тока, скорости и другие технические средства, составляющие систему автоматического управления электроприводом.
Таблица 3.1.
Наименование величин. |
Обозначение. |
|
Подъёмная машина |
||
Суммарный маховый момент |
GD2=9150 кгм2 |
|
Нормальное ускорение и замедление |
а 1 = а 3 =0,6 м/с2 |
|
Максимальная скорость |
v max=16 м/с |
|
Диаметр шкива трения |
D шт =5 м |
|
Двигатель |
||
Номинальный момент |
М ном = 774 кНм |
|
Номинальная частота вращения |
n ном = 63 об/мин |
|
Суммарное сопротивление якорной цепи |
R я = 0,00348 Ом |
|
Суммарная индуктивность якорной цепи |
L я = 0,08 мГн |
|
Индуктивность сглаживающего дросселя |
L р = 0,5 мГн |
|
Номинальный ток |
I я ном = 5740 А |
|
Эффективный ток |
I эф = 4906 А |
|
Максимальный ток |
I я max = 7610 А |
|
Номинальное напряжение |
U ном = 930 В |
|
Номинальная мощность |
P ном = 5000 кВт |
|
Число полюсов обмотки якоря |
2р = 16 |
|
Число параллельных ветвей обмотки якоря |
2а = 16 |
|
Число активных проводников обмотки якоря |
N = |
|
Номинальный магнитный поток |
Ф ном = 37,5 Вб |
|
Номинальное напряжение возбуждения |
U в.ном = 200 В |
|
Номинальный ток возбуждения |
I в.ном = 145 А |
|
Сопротивление обмотки возбуждения |
r в = 0,87 Ом |
|
Индуктивность обмотки возбуждения |
L в = 3,1 Гн |
|
Передаточный коэффициент тахогенератора |
К тг = 2,3 В/об/мин |
|
Постоянная времени обмотки возбуждения |
Т в = 3,06 с |
|
Номинальный ток шунта |
I ш = 200 А |
|
Тиристорный преобразователь |
||
Постоянная времени |
Т м = 0,02 с |
|
Максимальное выпрямленное напряжение |
U d max = 660 В |
|
Коэффициент передачи |
К тп = 82,5 |
|
Тиристорный возбудитель |
||
Постоянная времени |
Т вм = 0,02 с |
|
Максимальное выпрямленное напряжение |
U d max = 1050 В |
|
Коэффициент передачи |
К тв = 131,25 |
|
Коэффициент форсировки |
К ф = 3,06 |
|
Система электропривода |
||
Коэффициент пропорциональности между эдс и скоростью |
К v = 55 В/(м/с) |
|
Коэффициент пропорциональности между усилием и током якоря |
К F = 52 Н/А |
|
Суммарная приведенная масса |
m п = 188103 кг |
3.1. Расчет системы подчиненного регулирования координат
электропривода
Рассчитаем параметры САУ на основе элементов УБСР-АИ, входящих в состав комплектного электропривода КТЭУ.
Система построена по принципу подчиненного регулирования с зависимым регулированием тока возбуждения от тока якорной цепи при значениях тока якорной цепи менее 0,5Iдв ном .
Расчет конкретных параметров САУ произведем, используя структурную схему, построенную по математическому описанию электромеханических процессов в абсолютных единицах.[3]
При расчете принимаем следующие допущения:
- механическая система представляется в виде одномассовой системы;
- демпфирующее действие вихревых токов в шихтованной станине электродвигателя не учитывается.
3.2.Расчет контура регулирования тока возбуждения
Структурная и функциональная схемы контура регулирования тока возбуждения представлены на рис.3.1.
3.2.l. Постоянная времени фильтра Тфв рассчитывается по формуле:
(3.1)
где к=56 - коэффициент, учитывающий уменьшение уровня пульсаций [3];
m=6 - пульсация сигнала за период для мостовой схемы;
f=50 Гц - частота питающей сети.
3.2.2. Постоянная времени контура тока возбуждения Т в:
Тв=Тв+Тфв=0,02+0,0025=0,0225 с, (3.2)
где Т в - постоянная времени тиристорного возбудителя, с;
Тфв - постоянная времени фильтра, с.
Подобные документы
Проектирование системы автоматического регулирования скорости электропривода шахтной подъемной установки. Применение для установки тиристорного параметрически регулируемого привода с комбинированным управлением асинхронным двигателем с фазным ротором.
курсовая работа [244,6 K], добавлен 24.06.2011Расчетная часовая производительность подъемной установки. Эквивалентное движущее усилие на окружности органа навивки. Характерные моменты движения, мощность на валу барабана и потребляемая из сети. Расход электроэнергии и КПД подъемной установки.
контрольная работа [129,7 K], добавлен 02.05.2012Горно-геологическая характеристика предприятия. Проектные решения по модернизации подъемной установки ствола. Расчет емкости подъемного сосуда и уравновешивающих канатов. Выбор основных размеров органа навивки. Определение мощности приводного двигателя.
дипломная работа [322,7 K], добавлен 24.09.2015Выбор скипа и его обоснование. Ориентировочная максимальная скорость подъема. Определение главных параметров каната. Приводной двигатель и редуктор. Расчет графика скорости, движущих усилий, электрической энергии, а также КПД подъемной установки.
контрольная работа [259,5 K], добавлен 11.12.2013Выбор системы электропривода и автоматизации промышленной установки. Расчет нагрузок, построение нагрузочной диаграммы механизма. Анализ динамических и статических характеристик электропривода. Проектирование схемы электроснабжения и защиты установки.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 18.10.2013Горно-геологические условия рудника. Проектирование скиповой подъемной электрической установки СС-2. Выбор подъемных сосудов и определение концевой нагрузки. Расчет подъемных канатов. Экономические показатели и организация труда на участке подъема.
дипломная работа [233,9 K], добавлен 15.09.2013Расчет тахограммы подъемной установки, ее часовая производительность и грузоподъемность сосуда. Выбор объема и типа скипа, головного каната подъемной машины и подъемной машины. Предварительный выбор редуктора, расчет емкости бункера разгрузки скипа.
курсовая работа [213,6 K], добавлен 24.06.2011Предварительный выбор мощности и типа электродвигателя. Расчет и построение статических естественных механических характеристик электродвигатели для различных режимов его работы. Выбор электрической схемы электропривода и ее элементов, проверка двигателя.
курсовая работа [426,9 K], добавлен 17.10.2011Определение параметров и проектирование расчетной схемы механической части электропривода. Выбор комплектного преобразователя и датчика координат электропривода. Разработка программного обеспечения для компьютерного моделирования электропривода.
курсовая работа [845,8 K], добавлен 25.04.2012Выбор электродвигателя, расчет перегрузок и тахограммы. Кинематика подъема. Расчет движущих усилий. Определение эквивалентного усилия. Проверка двигателя по условиям нагрева. Выбор силового оборудования и элементов системы автоматического регулирования.
учебное пособие [75,5 K], добавлен 13.12.2012