Электрооборудование вращающегося распределителя шихты доменной печи Система ТП-Д

Lc=0,06-2*0.00032-0.014=0,045

значит требуется  сглаживающий реактор  СРОСЗ-800МУХЛ4

 

Выбор силового трансформатора

Характеристики	Трансформатор ТСП-16/0,7-УХЛ4;
Номинальная мощность, кВ*А	12
Номинальное напряжение сетевой обмотки, В	220
Номинальный ток, А	100
Напряжение КЗ, %	4,7
Потери холостого хода, Вт	120
Потери короткого замыкания, Вт	550
Ток холостого хода, %	8

 

Расчет параметров силовой части электропривода в абсолютных единицах

 

Рис. 5. Схема замещения главной цепи

где Rγ — фиктивное сопротивление преобразователя, обусловленное коммутацией тиристоров, Ом

Rэ = Rя + Rс + Rγ + 2Rт ,

где Rэ — эквивалентное сопротивление главной цепи, Ом

Rэ = 0,65 + 0 + 0,5 +2 * 0,0005 =1,15 Ом

Lэ = Lя + Lс + 2Lт ,

где Lэ — эквивалентная индуктивность главной цепи, Гн

Lэ = 0,014 + 0 + 2 * 0,0016 = 0,017 Гн

,

где Тэ — электромагнитная постоянная времени главной цепи, cек.

сек.

 

Рис.6. Эквивалентная схема замещения главной цепи

сек.,

где Тя — электромагнитная постоянная времени цепи якоря, сек

сек,

где Кп — коэффициент передачи преобразователя;

Uy(max) – напряжение на  входе системы импульсно-фазного  управления тиристорного преобразователя (напряжение управления), при котором угол управления равен нулю и ЭДС преобразователя в режиме непрерывного тока максимальна, Uy(max) = 10 В

 

 Выбор базисных  величин системы относительных  единиц

Принимаем следующие основные базисные величины силовой части электропривода:

Базисное напряжение: Uб = ЕяN =220 В.,

Базисный ток: Iб = IяN = 390 А.,

Базисная скорость: Ωб = ΩN = 53,55 рад/с.,

Базисный момент: Мб = МN = 1307 Нм.,

Принимаем следующие основные базисные ток и напряжения регулирующей части электропривода:

Базисное напряжение системы регулирования:

Uбр = 10 В

Базисный ток системы регулирования:

Iбр = 1 мА.

Ом,

где Rб — базисное сопротивление для силовых цепей, Ом

кОм,

где RБР — базисное сопротивление для системы регулирования, Ом

сек,

где ТJ — механическая постоянная времени электропривода, сек..

 

Рис. 7. Структурная схема силовой части электропривода

 

Расчет параметров силовой части электропривода в относительных единицах

где kП — коэффициент передачи преобразователя,

Ом.,

где rэ — эквивалентное сопротивление главной цепи, Ом

Ом.,

где rЯ — сопротивление цепи якоря электродвигателя, Ом

Определяем магнитный поток электродвигателя:

 

Расчет коэффициентов передачи датчиков

Рассчитываем коэффициенты передачи датчиков в абсолютных единицах:

М=С*Фn*I

С*Фn=М/In=1307/390=3,35

Mmax=2,5*1307=3,268

А.,

где Iя(max) — максимальный ток якоря, А

где КДТ — коэффициент передачи датчика тока

где КДН — коэффициент передачи датчика напряжения

где КДС — коэффициент передачи датчика скорости

Рассчитываем коэффициенты передачи датчиков в относительных единицах:

где kДТ— коэффициент передачи датчика тока

где kДН— коэффициент передачи датчика напряжения

где kДС— коэффициент передачи датчика скорости.

 

Разработка системы управления электроприводом.

Выбор типа системы управления электроприводом.

Рассмотрим функциональную схему системы управления электроприводом. Система управления электроприводом представляет собой двухконтурную систему автоматического регулирования (САР) скорости. Внутренним контуром системы является контур регулирования тока якоря, внешним и главным контуром – контур регулирования скорости.

Для проектируемого электропривода выбираем однократную систему регулирования скорости. Однократная САР скорости по сравнению с двукратной не обладает астатизмом по возмущающему воздействию (моменту сопротивления), однако для проектируемой системы обеспечение такого астатизма не требуется. Однократная САР скорости обладает лучшими динамическими свойствами по сравнению с двукратной САР. Для контуров регулирования тока якоря и скорости применяется настройка на модульный оптимум. Данную настройку обеспечивают пропорционально-интегральный регулятор тока (РТ) и пропорциональный регулятор скорости (РС). Плавное ускорение и замедление привода обеспечиваются с помощью задатчика интенсивности (ЗИ). Для разгона или торможения привода задатчик интенсивности формирует линейно изменяющийся во времени сигнал задания на скорость.

Сигналы обратных связей поступают в систему регулирования от датчиков тока якоря (ДТ), напряжения якоря (ДН) и скорости (ДС). Датчики состоят из измерительного элемента и устройства согласования. Измерительным элементом для датчика тока якоря является шунт в цепи якоря Rш , для датчика напряжения – делитель напряжения Rд, для датчика скорости – тахогенератор (ТГ). Устройство согласования обеспечивает необходимый коэффициент передачи датчика и гальваническую развязку силовых цепей от цепей управления. Косвенный датчик ЭДС (ДЭ) вычисляет ЭДС якоря по сигналам датчиков тока и напряжения.

Сигнал ЭДС через звено компенсации (ЗК) подается на вход регулятора тока, что требуется для компенсации отрицательного влияния ЭДС якоря на процессы в контуре тока.

Некомпенсируемая постоянная времени Тμ закладывается в фильтрах Ф1 и Ф2. Эти фильтры обеспечивают защиту объекта управления от высокочастотных помех. Величина Тμ , принятая при проектировании системы, определяет быстродействие контура регулирования тока и всей системы в целом.

Управляющим воздействием на объект управления (силовую часть электропривода) является напряжение управления Uy. Напряжение управления подается на вход системы импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя, которая регулирует угол управления, т.е. фазу подачи управляющих импульсов на тиристоры.

Нелинейные элементы НЭ1 и НЭ2 предназначены для ограничения координат системы. Элемент НЭ1 ограничивает выходной сигнал регулятора тока, а следовательно, напряжение управления преобразователя и его выходную ЭДС. Элемент НЭ2 ограничивает выходной сигнал регулятора скорости, тем самым ограничивается сигнал задания тока и сам ток якоря.

 

Конструктивный расчет датчика ЭДС и звена компенсации:

В аналоговых системах автоматического управления электроприводами реализация регуляторов и других преобразователей сигналов осуществляется на базе операционных усилителей.

Принципиальная схема датчика ЭДС и звена компенсации показана на рис.8. Фильтр в канале напряжения реализуется на элементах R12, R13, C6. Форсирующее звено в канале тока реализуется на элементах R10, R11, С5. Операционный усилитель DАЗ предназначен для суммирования сигналов в датчике ЭДС, что осуществляется путем суммирования токов I1, и I2. Звено компенсации выполнено на операционном усилителе DА2. Элементы входной цепи и цепи обратной связи усилителя DА2 R8, R7, С4 обеспечивают реализацию свойств реального дифференцирующего звена.

Рис. 8. Принципиальная схема датчика ЭДС и звена компенсации

кОм

кОм

R9 = R7 = Rбр= 100 Ом

мкФ

мкФ

кОм.

 

Конструктивный расчет регулятора тока:

На рис.9. показана принципиальная схема регулятора тока и его входных цепей. Регулятор тока выполнен на операционном усилителе DА1. Последовательное включение в цепь обратной связи усилителя DА1 сопротивления R1 и емкости С1 обеспечивает пропорционально-интегральный тип регулятора. На входе усилителя DА1 суммируются три сигнала, приходящие по каналам задания на ток, обратной связи по току и по каналу компенсации ЭДС, путем суммирования токов I1, I2 и I3. В цепи задания на ток и в цепи обратной связи по току установлены фильтры на элементах R2, R3, С2 и R4, R5, С3 соответственно. Нелинейный элемент НЭ1 реализуется на стабилитронах VD1 и VD2.

Рис.9. Принципиальная схема регулятора тока и его входных цепей

R6 = RБР = 10 кОм

кОм

кОм

мкФ

мкФ

мкФ

кОм

 

Расчет регулирующей части контура скорости

Расчет параметров математической модели контура скорости:

Рис. 10. Структурная схема контура регулирования скорости

где kрс — коэффициент передачи регулятора скорости

рад/с.

где ∆ωс(max) — величину максимальной статической ошибки по скорости, рад/с

mс(max) – Максимальный по  модулю статический момент на  валу двигателя (смотри нагрузочную  диаграмму двигателя М4 =174,5 Н∙м),

mс(max) = 174,5

Конструктивный расчет регулирующей части контура скорости:

Принципиальная схема регулирующей части контура скорости представлена на рис.11. Регулятор скорости выполнен на операционном усилителе DА4. Суммирование сигнала задания на скорость и сигнала обратной связи по скорости осуществляется путем суммирования токов I1 и I2. Включение в цепь обратной связи усилителя DА4 сопротивления R16 обеспечивает пропорциональный тип регулятора. Стабилитроны VDЗ, VD4 реализуют нелинейный элемент НЭ2.

Рис. 11. Принципиальная схема регулирующей части контура скорости

R14 = Rбр= 10 кОм

R15 = kдс * Rбр ,

R15 = 1* 10000 = 10 кОм

R16 = kрс * Rбр ,

R16 = 48,5 * 10000 = 485 кОм

 

Расчет задатчика интенсивности

Расчет параметров математической модели задатчика интенсивности:

Задатчик интенсивности предназначен для формирования линейно изменяющегося во времени сигнала задания на скорость с определенным темпом. Структурная схема задатчика представлена на рис.12. Темп изменения выходного сигнала задатчика определяется уровнем ограничения Q нелинейного элемента (НЭ) и постоянной времени ТИ интегратора (И).

сек.,

где А — темп задатчика, сек

Рис. 12. Структурная схема задатчика интенсивности

сек.,

где Ти— постоянная времени интегрирующего звена ЗИ, сек

Q – Уровень ограничения  нелинейного элемента, Q = 0,9

Конструктивный расчет задатчика интенсивности:

Принципиальная схема задатчика интенсивности представлена на рис.13. Нелинейный элемент реализуется на операционном усилителе DА7. Ограничение выходного сигнала обеспечивается за счет включения в цепь обратной связи усилителя DА7 стабилитронов VD5 и VD6. Интегратор реализуется на операционном усилителе DА6. Емкость С7 в цепи обратной связи усилителя DА6 определяет постоянную времени интегратора. Усилитель DА5 предназначен для инвертирования сигнала, чтобы обеспечить отрицательную обратную связь, охватывающую нелинейный элемент и интегратор.

мкФ

Рис. 13. Принципиальная схема задатчика интенсивности

R20 = Кл . Rбр,

где Кл – Коэффициент передачи в линейной зоне нелинейного элемента,

Кл = 100;

R20 = 100 * 10000 =1 МОм

R17 = R18 = R19 = R21 = R22 = Rбр = 10 кОм.

 

3.5 Расчет и  выбор аппаратуры управления

Выбор автоматического выключателя

Из условия:

Uна>Uc

Iна>Iн

Выбираю автоматический выключатель типа «Compact NS100» 
Номинальный ток 100 А

Номинальное напряжение изоляции 750 В

Номинальное рабочее напряжение 500 В

 

Выбор контактора

Из условия:

Uна>Uc

Iна>Iн

Выбираю контактор типа «МК1-10Б»

Номинальный ток 100 А

Номинальное напряжение 220 В

 

3.6 Обоснование  и выбор программируемого контроллера

Программи́руемыйлоги́ческийконтро́ллер(ПЛК) (англ. ProgrammableLogicController, PLC) или программируемый контроллер — электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного (компьютеризированного) устройства, используемого для автоматизации технологических процессов. В качестве основного режима длительной работы ПЛК, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, выступает его автономное использование, без серьёзного обслуживания и практически без вмешательства человека.

В отличие от:

• микроконтроллера (однокристального компьютера), микросхемы предназначенной для управления электронными устройствами, областью применения ПЛК обычно являются автоматизированные процессы промышленного производства, в контексте производственного предприятия;
• компьютеров, ПЛК ориентированы на работу с машинами и имеют развитый 'машинный' ввод-вывод сигналов датчиков и исполнительных механизмов в противовес возможностям компьютера, ориентированного на человека (клавиатура, мышь, монитор и т. п.);
• встраиваемых систем — ПЛК изготавливается как самостоятельное изделие, отдельно от управляемого при его помощи оборудования.

При выборе програмируемого логического контроллера необходимо учитывать следующие основные факторы:

1. Характер применения (автономно, в качестве станции в распределенной сети, в качестве удаленной станции)
2. Функциональное назначение (ПИД-регулирование, управление системами тепло- и водоснабжения, измерение и счет данных, терморегулирование, аварийная защита и блокировка и т.д.)
3. Количество входов/выходов (цифровых и аналоговых)
4. Требуемая скорость передачи данных
5. Наличие автономного счетчика времени
6. Условия регистрации и хранения данных
7. Возможность самодиагностики
8. Требования к панели оператора
9. Язык программирования