Розрахунок потужності і вибір двигунів натискного пристрою

Зміст

1. Розрахунок потужності і вибір електродвигунів натискного пристрою

2. Вибір перетворювача
3. Методика налагодження електропривода
4. Кошторис на придбання електрообладнання проектованого електроприводу

1. Розрахунок потужності і вибір електродвигунів натискного пристрою

Для натискних пристроїв з великою частотою включень на годину, тобто на обтискних реверсивних товстолистових і середньолистовий станах гарячої прокатки застосовуються електродвигуни постійного струму. Для цих натискних гвинтів застосовується, як правило, двома двигунами привід, причому кінематична схема передбачає можливість роздільної роботи гвинтів. Застосування дводвигунового приводу пояснюється прагненням зменшити момент інерції приводу, що особливо важливо при великій частоті включень. З цієї ж причини на обтискних станах існує тенденція до зниження передавального числа редуктора натискного пристрою з заміною черв'ячної передачі циліндричної та із застосуванням двигунів вертикального виконання. Крім того, двома двигунами електропривод виходить більш компактним і надійним, при виході з ладу одного електродвигуна можна продовжувати роботу з половинною потужністю. Муфти зчеплення дозволяють впливати двома електродвигунами на один нажимной гвинт, що іноді необхідно при його заклинювання.
Системи управління дводвигунових електроприводами повинні забезпечувати вирівнювання струмів окремих електродвигунів. Найбільш простим способом вирівнювання навантажень в многодвигательном приводі є послідовне з'єднання якорів двигунів. Це допустимо при наявності досить жорсткої механічного зв'язку між електродвигунами; крім того, ізоляція останніх повинна бути виконана на підвищену напругу, практично на повне напруга перетворювача. Як приводних двигунів натискного пристрою чорнової кліті встановлюємо два електродвигуни постійного струму концерну Siemens типу 1GH6 228-ONA46-1VV3 з технічними даними, наведеними в табл. 1.1 (Додаток А)

Таблиця 1.1 - Технічні дані електродвигунів постійного струму
типу 1GH6 228-ONA46-1VV3
Для перевірки вибраних електродвигунів по нагріванню використаний уточнений метод гранично-допустимого часу роботи механізму, розроблений к.т.н., доцентом кафедри АЕМС ДонДТУ Поліловим Є.В.
1. - Найбільша (стабільна) осьова швидкість переміщення натискних гвинтів:
;
2. Час відпрацювання критичного переміщення


де: - Максимальна потребная величина еквівалентного прискорення відповідно до Додаток Б
Таблиця 1.2 - Розрахунок величин еквівалентних прискорень

мм	з	мм / с	мм / с 2	мм / с 2	з
60	2	60	60	0	1,414
50	2	50	50	0	1,291
120	2	120	120	0	2
55	2	55	55	0	1,354
45	2	45	45	0	1,225

Вибираємо максимальну необхідну величину еквівалентного прискорення з урахуванням осьової швидкості переміщення натискних гвинтів
3. Розрахункова величина критичного переміщення виконавчого органу:

4. - Сумарний момент інерції, приведений до валу електродвигуна:

5. - Фактична тривалості включення двигуна (додаток Б):


- Для визначення враховуються тільки ті переміщення, для яких (M-кількість переміщень, великих критичного);
- Для визначення підсумовування виконується для переміщень ( -Кількість переміщень, менших критичного)
6. Перерахункових коефіцієнт (враховує постійні втрати в електродвигуні і погіршення умов охолодження в несталих процесах і в періоди пауз):

7. Розрахуємо середній статичний момент:

8. Номінальна необхідна потужність електроприводу, наведена до величини каталожної тривалості включення і величина кратності пуско-гальмівних струмів, що забезпечують роботу електродвигуна без перегріву для випадку стабілізації динамічного моменту електроприводу:


9. Коефіцієнт завантаження встановлених електродвигунів:

10. Перевантажувальна здатність:

Наведений розрахунок виконаний в прикладній програмі MathCad (додаток Б)

2. Вибір перетворювача

Для живлення якірних ланцюгів виберемо три перетворювачі, два робітників (по одному кожній машині) і один резервний.
Для живлення якірних ланцюгів, вибраних двигунів, з каталогу (додаток В) вибираємо перетворювач SIMOREG DC MASTER з вихідними даними табл. 2.1.
Таблиця 2.1 - Технічні дані перетворювача SIMOREG DC MASTER 6RA7087 - 6DV62

Найменування параметра	Значення
Номінальний вхідний струм, А	705
Живить 3ф напруга, В	400
Номінальна випрямлена напруга, В	420
Номінальний випрямлений струм, А	850
Номінальна потужність перетворювача, кВт	357
Номінальна напруга збудження, У	325
Номінальний струм збудження, А	30
Маса перетворювача, кг	45

SIMOREG Випрямлячі шафового виконання - це готові до підключення, випробувані випрямлячі для живлення електродвигунів постійного струму з регульованою швидкістю. Два мікропроцесора реалізують всі функції управління та регулювання, а також допоміжні функції контролю і спостереження. Пристрої шафового виконання містять усі компоненти, які потрібні для експлуатації електродвигуна постійного струму з регульованою швидкістю.


Малюнок 2 - Силова однолінійна схема
Перетворювачі шафового виконання можуть підключатися безпосередньо до мережі трифазного струму з номінальною напругою 3 АС 50 Гц 400 В, 500 В, 690 В, 830ВіЗ АС 60 Гц 460В.
Інші спільні напруги (від 90 вдо 830 В) при частоті мережі 60 Гц і 50 Гц.
Пристрої шафового виконання поставляються як:
· 1 - та 2 - квадрантні перетворювачі з повністю керованої 6-пульсная мостовий схемою випрямлення В6С (ном струми від 30 до 2000 А).
· 4-х - квадрантні перетворювачі із зустрічно-паралельним включенням 2х повністю керованих мостових 6-пульсних схем (В6) А (В6) С (номінальні постійні струми від 15 до 2000 А).
· Спеціального виконання для паралельного підключення декількох перетворювачів на одне навантаження, 12-ратора режиму роботи і для живлення обмотки збудження - за запитом.
Сімейство SIMOREG DC MASTER включає в себе всі можливі варіанти: від 6.3 кВт до 1900 кВт, для живлення якоря і обмотки збудження і для одно / двох або чотирьох квадрантний роботи. Особливість SIMOREG DC MASTER - це високі динамічні характеристики: час наростання струму або моменту значно менше 10 мс. Ви завжди зможете підібрати варіант виконання для вашого завдання. Перерахуємо найбільш важливі характеристики:
· Повна інтеграція в будь-яку систему автоматизації
· Можливість модульного розширення
· Від типових застосувань до високопродуктивних рішень
· Відмовостійкі конфігурації до 12.000 А завдяки інтелектуальному паралельному підключенню
· Діапазон живлячих напруг від 400 В до 830 В
· Швидкий і легкий запуск системи завдяки електронній налаштування всіх параметрів
· Єдина філософія управління
Не слід забувати, що SIMOREG DC MASTER підтримує унікальну властивість продуктів Сіменс - TIA (Totally Integrated Automation) Комплексне Рішення для Автоматизації. При використанні продуктів Сіменс ви виграєте при розробці проекту і програмуванні, застосовуючи єдину базу даних і використовуючи взаємодію з широким спектром систем.
Пристрої шафового виконання SIMOREG можуть модульно оснащуватися стандартизованими розширеннями управління та функціональними розширеннями (опціями) і цим пристосовуватися під особливості технології і для вирішення конкретної поставленої задачі.
При замовленні шафи перетворювача SIMOREG з розширеннями замовний номер відповідного перетворювача вказується з розпізнавальним знаком "-Z" і доповнюється короткими позначками бажаних опцій (в будь-якій черговості).
Додатково до опцій з короткими позначками пристрої шафового виконання SIMOREG можуть обладнуватися додатковими опціями, наприклад, паралельне підключення перетворювачів для підвищення потужності (максимум 6), 12-імпульсні виконання, адаптація дроселів, вимикачів і пускових апаратури до даних двигуна, згладжують дроселі на виході, адаптація перетворювача до трансформаторів, пристрої для живлення обмотки збудження, зміни ступеня захисту.
Шафа стандартно містить наступні компоненти:
Перетворювач SIMOREGDC-MASTER 6RA70 з цифровою мікропроцесорної системою регулювання для ланцюга якоря і ланцюга порушення
· Головний вимикач (= D3-Q11)
· Головний контактор (= D3-K11)
· Контактор збудження (= G1-K11)
· Автоматичний вимикач захисту двигуна
· Автомати захисту допоміжних ланцюгів
· Плавкі запобіжники
· Комутуючі дроселі
· Трансформатор напруги керування
· Елементи індикації і управління
· Сполучні клеми.
Компоненти готові до підключення і встановлені в шафі RittalTS8. Всі компоненти доступні з передньої сторони шафи, тобто перетворювач шафового виконання може встановлюватися зворотною стороною безпосередньо до стіни (перегородки).
SIMOREG DC MASTER 6RA70 повністю цифрові ведені мережею перетворювачі для підключення до мережі трифазного струму і служать для регульованого харчування ланцюга якоря і ланцюга порушення приводів постійного струму з регульованою швидкістю. Зазначений на заводській табличці номінальний постійний струм (= максимально допустимий тривалий постійний струм) може перевищуватися при експлуатації в1, 8 разів. Максимальна тривалість перевантаження залежить як від послідовності навантаження струмом перевантаження, так і від передісторії навантаження і типу перетворювача.
Пристрої можуть бути повністю налаштовані за допомогою стандартних, що поставляються в комплекті засобів і не потребують ніяких додаткових программаторах або у вимірювальних приладах для параметрування.
2 потужних 16-розрядних мікропроцесора здійснюють усі функції управління і регулювання для ланцюга якоря і ланцюга порушення.
Функції регулювання реалізовані як програмні модулі, які зв'язуються з допомогою установки відповідних параметрів. Як опція програмного забезпечення (коротке позначення SOO) можуть бути замовлені додаткові технологічні функції як, наприклад, технологічні регулятори, суматори, помножувачі і дільники, логічні блоки, елементи затримки, сигналізатори граничного значення й т.д. Для побудови більш складних технологічних функцій як, наприклад, управління моталках або синхронний рух може використовуватися технологічна платаТ400 (короткі позначення D30 ... D32). Пристрої шафового виконання мають більше 3-х послідовних інтерфейсів. Один служить для підключення панелі управління OP1S, інші можна використовувати вільно, наприклад, для зв'язку перетворювачів між собою за протоколом Peer-to-Peer або зв'язку з ПК або з системою автоматизації по USS-протоколу.
Пристрої шафового виконання можуть за допомогою інтерфейсної плати СВР2 (коротке позначення D36) підключатися до мережі PROFIBUS.
Стандартний шафа (При замовленні шафи без опцій необхідно звернути увагу на наступне):
· Кожен стандартний шафа має встановлений на дверях потенціометр заданого значення та перемикач, за допомогою якого подачаза даного значення може перемикатися між цим потенціометром та іншим входом.

· Для двигуна вентилятора (ів) двигуна передбачається виведення з автоматом захисту двигуна, який вказаний на сторінках 31 і 32. При двигунах вентилятора з відмінному від 400 В напругою живлення, необхідну напругу двигуна вентилятора потрібно вказати (опціяY01), передбачається за замовчуванням 400 В.
· У пристроях шафового виконання для напруги мережі більше 415 В необхідно передбачити харчування схеми управління для порушення, вентилятора двигуна і внутрішніх ланцюгів шафи 3 АС 400 В. Необхідна сила струму цього харчування вказана на сторінках 18 і 19 для різних типів перетворювачів. Для шаф на напруги до включаючи 415 В це харчування береться від основних ланцюгів. Крім того, у перетворювачів починаючи з 1500 А, а також у перетворювачів для напруги мережі понад 415 В на дверях встановлений перемикач для подачі напруги керування.
· За замовчуванням "E-STOP" не являетсяфункціей аварійного відключення. Тільки харчування (якір і збудження) відключається від мережі і привід гальмується вибігу. Ланцюги управління залишаються під напругою.
· Перетворювач має 4 цифрових входів з розв'язують реле, з боку користувача за замовчуванням котушки виконують ся на 230 В (для котушок 24 В потрібно замовити опцію С51).
· Будь ласка проконтролюйте, що для стандартних шаф напруга мережі = ном. напрузі перетворювача вибирається з ряду 400 В, 460 В, 500 В, 690 В, 830 В. Відмінне напруга мережі та частоти повинно вказуватися з опцією V48.
Для гальванічної розв'язки перетворювача та мережі встановимо трансформатор типу ТСЗ 500/10 (табл. 2.2)

Таблиця 2.2 - Номінальні дані трансформатора ТСЗ 1000 / 6
Високовольтні траси прокладемо кабелем з нестекающей масою типу ААБлГ 3 * 70мм ^2. Призначений для прокладки в приміщеннях (тунелях, каналах, кабельних напівповерху, виробничих приміщеннях і ін) де існує небезпека механічного пошкодження при експлуатації.
Траси від перетворювача до двигуна натискного пристрою прокладемо кабелем типу АВВБбГ 3 * 50 мм ^2. Ізоляція і оболонка з полівінілхлоридного пластику, броня з профільованої сталевої стрічки. Застосовується для прокладки в пожежонебезпечних приміщеннях, в пожежонебезпечних каналах і тунелях. Цей кабель не рекомендується прокладати через повітряні проміжки більше 5м, так як він має слабке опірності розтягуючим зусиллям.
Кабельну продукцію вибираємо з [Л1, стор 290]
Роз'єднувачі, позначені на схемі рис.2 як QS1-QS3, вибираємо з [Л1, стор 751, табл. 23-36] П12, з номінальними даними ,
Автоматичний вимикач обираємо з [Л1, стор 748] типу АГП-750
Решта оперативні ланцюга прокладаються багатожильним мідним кабелем в подвійній полівінілхлоридної ізоляції ПВХ 2,5 мм ²

3. Методика налагодження електропривода

3.1 Праметрірованіе
Параметрування - це процес зміни установок значень (параметрів) за допомогою панелі оператора, активування функцій перетворювача або вiдтворення вимірюваних значень.
Параметри для основного перетворювача називаються P, r, U або n параметрами. Параметри для опціонної додаткової плати називаються H, d, L або c параметрами. Параметри основного блоку відображаються на PMU першими, потім - параметри технологічної плати (якщо така встановлена). Важливо не плутати параметри опціональною технологічної програми S00 основного модуля з параметрами опціональною додаткової плати (T100, T300 або T400). У залежності від того, як встановлено P052, показані деякі номери параметрів (див. Розділ 11, Список параметрів).
3.2 Запуск
1. Авторизація доступу
P051. . . Параметр ключа
0 Параметр не можна змінити
40 Параметр може бути змінений
P052. . . Вибір параметрів, що підлягають відображенню
0 Відображаються лише параметри, значення яких відрізняються від встановлених за замовчуванням
3 Відображаються всі параметри
2. Налаштування номінальних струмів перетворювача
Номінальний постійний струм якоря перетворювача необхідно налаштувати за допомогою установки параметра P076.001 (в_%), _еслі:

Номінальний постійний струм збудження перетворювача необхідно відрегулювати за допомогою параметра P076.002 (в_%), якщо:

3. Налаштування фактичної напруги живлення перетворювача
Р078. 001 Напруга харчування для ланцюга якоря (у вольтах)
Р078. 002 Напруга харчування для ланцюга збудження (у вольтах)
4. Введення даних двигуна
Наведені на табличці з номінальними параметрами двигуна дані повинні бути введені в параметрах P100, P101, P102 і P114.
P100_._._. Номінальний струм якоря (у Амперах)
P101_._._. Номінальна напруга якоря (у Вольтах)
P102_._._. Номінальний струм збудження (в Амперах)
P114_._._. Теплова постійна часу двигуна (у хвилинах).
5 Дані зчитування фактичної швидкості
5.1 Робота з аналоговим тахогенератором
P083 = 1: Фактична швидкість зчитується по каналу "Головне фактичне значення" (K0013)
P741 Напруга тахогенератора при максимальній швидкості (-270,00 В. .. +270,00 В)
5.2 Робота з імпульсним датчиком швидкості
P083 = 2: Фактична швидкість зчитується з імпульсного датчика швидкості (K0040)
P140 Вибір імпульсного датчика швидкості
Р141 Кількість імпульсів датчика за оборот
P142 Узгодження з напругою сигналів імпульсного датчика
0 Виходи імпульсного датчика - сигнали 5В
1 Виходи імпульсного датчика - сигнали 15В
P143 Установка максимальної швидкості для роботи імпульсного датчика (імпульс / оборот). Встановлена ​​в даному параметрі швидкість відповідає 100% від фактичної швидкості (K0040).
6 Дані порушення
6.1 Регулювання збудження
P082 = 0: Внутрішнє збудження не використовується (наприклад, для двигунів з постійним порушенням)
P082 = 1: Порушення включається разом з мережним контактором (імпульси збудження вирішуються / забороняються, коли мережевий контактор включається / вимикається)
P082 = 2: Автоматичне підключення установки порушення зупинки, встановленого через P257, після затримай, запараметрірованной в P258, після того, як досягнута стан управління o7 або вище
P082 = 3: Струм порушення підключений постійно
6.2 Ослаблення поля
P081 = 0: Ослаблення поля як функція швидкості або ЕРС відсутня
P081 = 1: Дія ослаблення поля як функції внутрішнього регулювання ЕРС таїмо чином, що в діапазоні ослаблення поля, тобто при швидкостях вище номінальної швидкості двигуна (= "порогова швидкість") ЕРС двигуна підтримується постійною на рівні завдання EMF стан (K289) = P101 - P100 * P110.
7 Вибір основних технологічних функцій
7.1 Межі струму
P171 Заводське обмеження струму в напрямку моменту I (у% от_P100)
P172 заводс обмеження тоа в напрямку моменту II (у% від P100)
7.2 Межі моменту
P180 Межа моменту 1 в напрямку моменту I (у% від номінального моменту двигуна)
P181 Межа моменту 1 в напрямку моменту II (у% від номінального моменту двигуна)
7.3 Формувач рампи
P303 Час розгону 1 (у секундах)
P304 Час уповільнення 1 (у секундах)
P305 Початкове закруглення 1 (у секундах)
P306 Кінцеве закруглення 1 (у секундах)
8. Виконання запуску оптимізації
8.1 Привід повинен знаходитися в стані управління o7.0 або o7.1 (введіть ВИМИКАННЯ!).
8.2 Виберіть один з наступних прогонів оптимізації в ключовому параметрі P051:
P051 = 25 Запуск оптимізації для предуправленія і регулятора струму якоря і збудження
P051 = 26 Запуск оптимізації регулятора швидкості
P051 = 27 Запуск оптимізації для ослаблення поля
P051 = 28 Запуск оптимізації для компенсації тертя і моменту інерції
8.3 Перетворювач SIMOREG перемикається в стан управління o7.4 на кілька секунд, а потім у o7.0 або o7.1 і очікує введення команди SWITCH-ON (ВКЛЮЧЕННЯ) і OPERATING ENABLE (ДОЗВІЛ КЕРУВАННЯ). Введіть команди SWITCH-ON (ВКЛЮЧЕННЯ) і OPERATING ENABLE (ДОЗВІЛ КЕРУВАННЯ). Миготіння десяткового дробу на індикаторі стану управління на PMU вказує, що запуск оптимізації буде виконаний після команди включення. Якщо команда включення не подається протягом 30 сек, стан очікування припиняється і відображається повідомлення про збій F052.
8.4 Як тільки перетворювач досягає стану управління <o1.0 (прогони), виконується запуск оптимізації. На PMU з'являється відображення виконання, що містить 2-х розрядні числа, розділені штрихом, який переміщається вгору і вниз. Ці 2 числа вказують (для персоналу SIEMENS) поточний стан виконання оптимізації.
8.5 У кінці виконання оптимізації на панелі оператора відображається P051 і привід перемикається в стан управління o7.2

4. Кошторис на придбання електрообладнання проектованого електроприводу