Пояснительная записка на 48 страницах 2 Графическая часть на 12 листах Руководитель к т. н., доц. Рыжков В. Г

• Название: Пояснительная записка на 48 страницах 2 Графическая часть на 12 листах Руководитель к т. н., доц. Рыжков В. Г
• Дата: 23.06.2022
• Размер: 2.09 Mb.
• Имя файла: VKR_Shuvatov_GOTOVYJ.docx
• Тип: Пояснительная записка; #612446
• страница: 5 из 6

4.1. Построение контура регулирования тока

При построении контура регулирования тока имеют место следующие допущения:

1.Параметры объекта стабильны и не зависят от температуры;

2. Влияние внутренней обратной связи по ЭДС не учитывается;

3. Не учитывается прерывистый режим работы преобразователя.

Общая формула оптимального регулятора i - го контура имеет вид

(4.1.1)

где i – номер контура регулирования;

W_Oi(p) – передаточная функция объекта регулирования i - го контура регулирования;

K_оi, K_oi–1 – коэффициенты обратных связей i - го и i – 1- го контура регулирования соответственно.

В соответствии с этой формулой и со структурной схемой на рисунок передаточная функция регулятора тока имеет вид
, (4.1.2)
где с – постоянная времени интегрирования регулятора тока. (4.1.3)

Тогда передаточная функция регулятора тока будет иметь следующий вид

(4.1.4)

Структурная схема САР имеет вид, показанный на рисунке 4.2

Структурная схема контура регулирования тока, разработанная в среде Simulink представлена на рисунке 4.1



Рисунок 4.1 – Структурная схема контура регулирования тока, разработанная в среде Simulink


Рисунок 4.2 - Структурная схема САР



Рисунок 4.3 – Осциллограмма тока в контуре регулирования тока

4.2 Оценка нарастания скорости якорного тока. Задатчик интенсивности

Одним из параметров требующих ограничения быстродействия системы регулирования, является предельная скорость нарастания якорного тока Этоограничение накладывается условиями коммутации двигателя постоянного тока и особенностями механического оборудования исполнительного механизма (ограничение скорости нарастания момента).

Скорость нарастания якорного тока определяется из выражения:

, (4.2.1)

где - относительное значение заданного тока в контуре;

, (4.2.2)

Допустимая скорость нарастания якорного тока в соответствии с заданием на курсовой проект составляет , поэтому необходимы дополнительные меры по ограничению скорости нарастания якорного тока.

Для ограничения скорости нарастания якорного тока используется задатчик интенсивности тока (ЗИТ) с постоянной времени .
, (4.2.3)

где - напряжение нелинейного элемента.

Структурная схема ЗИТ представлена на рисунке 4.4

Структурная схема контура регулирования тока с ЗИТ, разработанная в среде Simulink,представлена на рисунке 4.5

Осциллограмма тока в контуре регулирования тока с использованием ЗИТ, представлена на рисунке 4.6



Рисунок 4.4 - Структурная схема ЗИТ

4.3 Контур регулирования скорости

Рассчитаем статическую просадку скорости при номинальной нагрузке и сделаем вывод о необходимом типе регулятора скорости.

В системе регулирования с П-регулятором скорости статический момент приводит к просадке скорости, равной

(4.2.4)

Статическая ошибка по положению

(4.2.5)

Такая статическая просадка по положению с точки зрения технологии не допустимо большая, поэтому применим двухкратно-интегрирующую систему регулирования скорости, структурная схема которой приведена на рисунке 4.5. Где контур регулирования тока является внутренним по отношению к контуру регулирования скорости. Передаточная функция замкнутого контура тока имеет вид оптимальной передаточной функции второго порядка.

Коэффициент регулятора скорости
(4.2.5)

Передаточная функция регулятора скорости
(4.2.6)


Рисунок 4.5 - Структурная схема контура регулирования тока с ЗИТ, разработанная в среде Simulink



Рисунок 4.6 – Осциллограмма тока в контуре регулирования тока с ЗИТ



Рисунок 4.7 – Структурная схема контура регулирования скорости, разработанная в среде Simulink



Рисунок 4.8 – Осциллограмма скорости и тока в двукратно-интегрирующем контуререгулирования скорости

5 ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОПРИВОДА

В состав тиристорного электропривода наряду с тиристорными преобразователями для питания цепей якоря, возбуждения и системы регулирования электропривода входят узлы защиты и сигнализации.

В тиристорном электроприводе используют следующие виды защит: от аварийных режимов в тиристорном преобразователе, от сверх токов в цепи якоря двигателя и перегрузки его обмотки возбуждения, от исчезновения тока возбуждения двигателя, от превышения частоты вращения двигателя, от снижения уровня изоляции силовых цепей.

Для уменьшения последствий и прекращения аварийного режима используют установку индивидуальных предохранителей к тиристорам, быстродействующим автоматическим выключателей.

Для защиты тиристорного агрегата от перенапряжений применяются демпфирующие R-С цепочки с блоками защиты от перенапряжений (БЗП).

Максимальная токовая защита исключает ток, превышающий максимально допустимые значение. Для этого в цепи выпрямленного тока устанавливается шунт, сигнал с которого преобразуется датчиком тока в напряжение пропорциональное току в якорной цепи. При превышении уставки сигнал аварии через узлы ускоренного отключения воздействует на цепи отключения автоматических выключателей. Так же необходима защита от недопустимо большой интенсивности изменения тока в силовой цепи. Эта защита выполняется с помощью специальных реле РДШ (реле «динамический шунт»).

Защита от превышения скорости вращения выполняется с помощью центробежного реле, которое устанавливается на валу двигателя. При превышении уставки под действием центробежных сил контакты реле замыкаются, что приводит к появлению аварийного сигнала.

Защита обмотки возбуждения выполняется с помощью установки шунта в цепи обмотки возбуждения. Принцип как у максимальной токовой защиты.

Защита предотвращающая включение и работу двигателя при отсутствии тока возбуждения, а также исключающая его работу при чрезмерном ослаблении потока выполнена с помощью реле, контролирующих минимально допустимый ток.

Система аварийной сигнализации электропривода предназначена для контроля аварийных ситуаций, при которых электропривод не может находиться в работе и должен быть отключен. Одновременно запоминается сигнал первой аварии, обеспечивается световая сигнализация аварийного состояния и передается сигнал в схему внешней диагностики.

К аварийным ситуациям, приводящим к срабатыванию аварийной сигнализации, относятся:

• 
  исчезновение силового напряжения;
  
• 
  недопустимое превышение скорости двигателя;
  
• 
  недопустимое превышение ЭДС двигателя;
  
• 
  недопустимая перегрузка обмотки возбуждения;
  
• 
  отключение возбудителя двигателя;
  
• 
  сгорание двух или более предохранителей в одном плече ТП;
  
• 
  сгорание предохранителей узла защиты от перенапряжений.
  

В проектируемом электроприводе предусмотрены следующие защиты:

• 
  Максимальная токовая (РДШ);
  
• 
  От снижения тока возбуждения - 0,85 от минимального тока возбуждения;
  
• 
  От повышенного напряжения (РВН) - 1,15 от номинального напряжения;
  
• 
  От повышенной скорости вращения (центробежная)-1,1÷1,5 от максимальнойскорости вращения;
  

• 
  От перегрузки обмотки возбуждения двигателя (токовое реле) - 1,3 от токавозбуждения двигателя;
  
• 
  От замыкания на землю сопротивление изоляции полюса - 50 кОм.
  

5.1 Защита от перегрузки и коротких замыканий

Для защиты силовых вентилей полупроводниковых преобразователей средней и большой мощности при внешних и внутренних коротких замыканий широко применяются быстродействующие предохранители плавкие, которые являются самыми дешевыми средствами защиты.

Основными показателями предохранителей, характеризующими его защитные свойства, являются номинальное напряжение , номинальный ток плавкой вставки, тепловые эквиваленты плавления и отключения .

Предохранитель плавкий характеризуется действующими значениями напряжения и тока, и выбор его производится из следующих условий:

Номинальное напряжение применяемого предохранителя (5.1.1)

. (5.1.2)

Номинальный ток основания предохранителя при установке предохранителя последовательно с вентилем

, (5.1.3)

где n=7– число параллельно включенных вентилей.

Этим условиям удовлетворяет предохранитель плавкий ПП57-39-6-7-1-У3. В структурном условном обозначении предохранителя буквы и цифры означают:

ПП – предохранитель плавкий;

57 – номер серии;

39 – номинальный ток основания предохранителя (Iпр.ном=400А);

9 – номинальное напряжение основания предохранителя (Uпр.ном.=660В);

7 – способ монтажа;

1 – с указателем срабатывания, со свободным контактом;

У3 – климатическое исполнение и категория размещения.

Номинальный ток плавкой вставки

, (5.1.4)

где – коэффициент запаса по току, не менее 1,2.

5.2 Защита автоматическими выключателями

Автоматические выключатели являются защитными аппаратами многократного действия и предназначены для защиты вентильных преобразователей от внешних коротких замыканий, опрокидывания инвертора и перегрузок по току. Выключатели устанавливаются на стороне переменного и выпрямленного тока.

Выбирается автоматический выключатель ВА 53-41.Используются для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при коротких замыканиях, перегрузках и недопустимых снижениях напряжения.

Автоматический выключатель ВА 53-41 применяются при нечастых (до 6 в сутки) оперативных включений и отключений электрических цепей и рассчитаны для эксплуатации в электрических установках с номинальным напряжением до 660 В переменного тока частоты 50 и 60 Гц и до 440 В постоянного тока.

Таблица 5.1 - Технические характеристики автоматических выключателей ВА 53-41

Номинальный ток, А			1000
Номинальное напряжение, В	Постоянное	440
	Переменное	660
Предельная отключающая способность, кА	При U = 440 В	160
	При U = 380 В, f = 50 Гц	135
	При U = 660, f = 50 Гц	47,5
Исполнение по способу установки	Стационарное; выдвижное
Исполнение по виду защиты	Токоограничивающий
Исполнение по виду максимального расцепителя тока	Электромагнитный;  полупроводниковый
Номинальные токи максимальных расцепителей, А	250; 400; 630; 800; 1000
Вид привода	Ручной; ручной дистанционный; электромагнитный
Исполнение по виду дополнительных расцепителей	Независимый; нулевой
Износостойкость циклов ВО:	Общая			10000
	Коммутационная			2000
Климатическое исполнение	УЗ			от -40° С до +55° С
	ХЛЗ			от -50° С до +55° С
	ТЗ			от -10° С до +55° С
Габариты, мм	253x360x160
Объем, дм3	12,96
Масса, кг	27,0...49,6

Защита вентильного преобразователя, а также якорного двигателя от аварийных режимов на стороне постоянного тока (короткое замыкание, круговой огонь на коллекторе, перегрузка) осуществляется быстродействующими выключателями серии ВА-53, ВАТ – 42,46,48.

На стороне постоянного тока устанавливаются автоматические выключатели ВАТ – 42 – 2000/10 (SF1-SF2).

Для коммутации якорной цепи при кратковременных остановках электропривода предусматриваются контакты линейных контакторов КМ1, КМ2.

Контакторы однополюсные постоянного тока типа КП207 предназначены для коммутирования силовых электрических цепей генераторов и электродвигателей постоянного тока при номинальном напряжении 600В.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной выпускной квалификационной работе был разработанэлектропривод обжимной клети №6 прокатного цеха ОАО “БМК”.

При проектировании исследовался наиболее тяжелый режим прокатки – максимальная ширина и длина прокатываемого листа, принятая марка прокатываемой стали (17Г1С – низколегированная конструкционная сталь) считается тяжелой, выбран максимальный по времени темп работы клети.

Расчет статических моментов при прокатке производился по широко известным формулам А.И.Целикова [2] и по методике, изложенной в [1], из расчета которых построена нагрузочная диаграмма прокатки. По каталогу был выбран двигатель независимого возбуждения серии 4П – машин постоянного тока.

Проверка по нагреву двигателя с учетом режима прокатки показал, что выбранная машина проходит по нагреву, проведен расчет на стандартный ПВ, построена упрощенная токовая диаграмма прокатки.

Разработан тиристорный преобразователь серии ТПЧ. С учетом мощности питаемого двигателя группа “Вперед” преобразователя выполнена по шестипульсной схеме выпрямления.

Предусмотрена комплексная защита всего привода, которая включает в себя: защиту от аварийных режимов в тиристорном преобразователе, от сверхтоков в цепи якоря двигателя и перегрузки его обмотки возбуждения, от исчезновения тока возбуждения двигателя, от превышения частоты вращения двигателя, от снижения уровня изоляции силовых цепей.

Для уменьшения последствий и прекращения аварийного режима использованы установки индивидуальных предохранителей к тиристорам и защита быстродействующими автоматическими выключателями в цепи выпрямленного напряжения.