Содержание1. Расчет мощности и выбор электродвигателей нажимногоустройства
2. Выборпреобразователя
3. Методика наладкиэлектропривода
4. Смета наприобретение электрооборудования проектируемого электропривода
1. Расчет мощности и выборэлектродвигателей нажимного устройства
Для нажимных устройств сбольшой частотой включений в час, т.е. на обжимных реверсивных толстолистовых исреднелистовых станах горячей прокатки применяются электродвигатели постоянноготока. Для этих нажимных винтов применяется, как правило, двухдвигательныйпривод, причём кинематическая схема предусматривает возможность раздельнойработы винтов. Применение двухдвигательного привода объясняется стремлениемуменьшить момент инерции привода, что особенно важно при большой частотевключений. По этой же причине на обжимных станах существует тенденция кснижению передаточного числа редуктора нажимного устройства с заменой червячнойпередачи цилиндрической и с применением двигателей вертикального исполнения.Кроме того, двухдвигательный электропривод получается более компактным инадёжным, при выходе из строя одного электродвигателя можно продолжать работу споловинной мощностью. Муфты сцепления позволяют воздействовать двумя электродвигателямина один нажимной винт, что иногда необходимо при его заклинивании.
Системы управлениядвухдвигательными электроприводами должны обеспечивать выравнивание токовотдельных электродвигателей. Наиболее простым способом выравнивания нагрузок вмногодвигательном приводе является последовательное соединение якорейдвигателей. Это допустимо при наличии достаточно жёсткой механической связимежду электродвигателями; кроме того, изоляция последних должна быть выполненана повышенное напряжение, практически на полное напряжение преобразователя. Вкачестве приводных двигателей нажимного устройства черновой клети устанавливаемдва электродвигателя постоянного тока концерна Siemens типа 1GH6 228-ONA46-1VV3 с техническими данными, приведенными в табл. 1.1(Приложение А)
Таблица 1.1 — Техническиеданные электродвигателей постоянного тока
типа 1GH6 228-ONA46-1VV3Наименование параметра
Численное
значение Номинальная мощность, кВт 94.5 Номинальное напряжение, В 420 Номинальный ток якоря, А 264 Номинальная частота вращения, об/мин 585
Сопротивление обмотки якоря, обмоток дополнительных
полюсов и компенсационной обмотки при 120 ºС, Ом 0,206 Индуктивность обмотки якоря, мГн 5,83 Максимально допустимая частота вращения при снижении потока возбуждения, об/мин 1740
Момент инерции якоря, кгм2 2,5 Мощность возбуждения, кВт 3,5 Напряжение возбуждения, В 310 Масса двигателя, кг 950 К.П.Д. % 83
Для проверки выбранныхэлектродвигателей по нагреву использован уточнённый метод предельно-допустимоговремени работы механизма, разработанный к.т.н., доцентом кафедры АЭМС ДонГТУПолиловым Е.В.
1. - Наибольшая(установившаяся) осевая скорость перемещения нажимных винтов:
/>;
2. Время отработкикритического перемещения
/>
где: /> — максимальная потребнаявеличина эквивалентного ускорения в соответствии с Приложение Б
Таблица 1.2 – Расчётвеличин эквивалентных ускорений
/>
мм
/>
с
/>
мм/с
/>
мм/с2
/>
мм/с2
/>
с 60 2 60 60 1,414 50 2 50 50 1,291 120 2 120 120 2 55 2 55 55 1,354 45 2 45 45 1,225
Выбираем максимальнуютребуемую величину эквивалентного ускорения с учетом осевой скоростиперемещения нажимных винтов
3. Расчётнаявеличина критического перемещения исполнительного органа:
/>
4. - Суммарныймомент инерции, приведенный к валу электродвигателя:
/>
5. - Фактическаяпродолжительности включения двигателя (приложение Б):
/>
/> - для определения /> учитываются только теперемещения, для которых /> (m- количество перемещений, большихкритического);
/> — для определения /> суммирование производитсядля перемещений /> (/>-количество перемещений,меньших критического)
6. Пересчетныйкоэффициент (учитывающий постоянные потери /> вэлектродвигателе и ухудшение условий охлаждения /> внеустановившихся процессах и в периоды пауз):
/>
7. Рассчитаемсредний статический момент:
/>
8. Номинальнаятребуемая мощность электропривода, приведенная к величине каталожнойпродолжительности включения /> ивеличина кратности пуско-тормозных токов, обеспечивающие работуэлектродвигателя без перегрева для случая стабилизации динамического моментаэлектропривода:
/>
9. Коэффициентзагрузки установленных электродвигателей:
/>
10. Перегрузочнаяспособность:
/>
Приведенный расчетвыполнен в прикладной программе MathCad(приложение Б)
2. Выбор преобразователя
Для питания якорных цепейвыберем три преобразователя, два рабочих (по одному каждой машине) и одинрезервный.
Для питания якорныхцепей, выбранных двигателей, из каталога (приложение В) выбираемпреобразователь SIMOREG DC MASTER с исходными данными табл. 2.1.
Таблица 2.1 – Техническиеданные преобразователя SIMOREG DC MASTER 6RA7087 – 6DV62Наименование параметра Значение Номинальный входной ток, А 705 Питающее 3ф напряжение, В 400 Номинальное выпрямленное напряжение, В 420 Номинальный выпрямленный ток, А 850 Номинальная мощность преобразователя, кВт 357 Номинальное напряжение возбуждения, В 325 Номинальный ток возбуждения, А 30 Масса преобразователя, кг 45
SIMOREG Выпрямители шкафногоисполнения — это готовые к подключению, испытанные выпрямители для питанияэлектродвигателей постоянного тока с регулируемой скоростью. Двамикропроцессора реализуют все функции управления и регулирования, а также вспомогательныефункции контроля и наблюдения. Устройства шкафного исполнения содержат всекомпоненты, которые требуются для эксплуатации электродвигателя постоянноготока с регулируемой скоростью.
/>
Рисунок 2 – Силовая однолинейнаясхема
Преобразователи шкафного исполнениямогут подключаться непосредственно к сети трехфазного тока с номинальнымнапряжением 3 АС 50 Гц 400 В, 500 В, 690 В, 830ВиЗ АС 60 Гц 460В.
Другие подключаемые напряжения (от90 Вдо 830 В) при частоте сети 60 Гц и 50 Гц.
Устройства шкафного исполненияпоставляются как:
· 1 — и 2-квадрантные преобразователи с полностью управляемой 6-пульсной мостовой схемойвыпрямления В6С (ном. токи от 30 до 2000 А).
· 4-х — квадрантныепреобразователи со встречно-параллельным включением 2х полностью управляемыхмостовых 6-пульсных схем (В6)А (В6)С (номинальные постоянные токи от 15 до 2000А).
· Специальногоисполнения для параллельного подключения нескольких преобразователей на однунагрузку, 12-пульсного режима работы и для питания обмотки возбуждения — позапросу.
Семейство SIMOREG DCMASTER включает в себя все возможные варианты: от 6.3 кВт до 1900 кВт, дляпитания якоря и обмотки возбуждения и для одно/двух или четырёх квадрантнойработы. Особенность SIMOREG DC MASTER – это высокие динамическиехарактеристики: время нарастания тока или момента значительно менее 10 мс. Вывсегда сможете подобрать вариант исполнения для вашей задачи. Перечислимнаиболее важные характеристики:
· Полная интеграцияв любую систему автоматизации
· Возможностьмодульного расширения
· От типовыхприменений до высокопроизводительных решений
· Отказоустойчивыеконфигурации до 12.000 А благодаря интеллектуальному параллельному подключению
· Диапазон питающихнапряжений от 400 В до 830 В
· Быстрый и лёгкийзапуск системы благодаря электронной настройке всех параметров
· Единая философияуправления
Не следует забывать, что SIMOREG DCMASTER поддерживает уникальное свойство продуктов Сименс — TIA (TotallyIntegrated Automation) Комплексное Решение для Автоматизации. Прииспользовании продуктов Сименс вы выигрываете при разработке проекта ипрограммировании, применяя единую базу данных и используя взаимодействие сшироким спектром систем.
Устройства шкафного исполненияSIMOREG могут модульно оснащаться стандартизованными расширениями управления ифункциональными расширениями (опциями) и этим приспосабливаться под особенноститехнологии и для решения конкретной поставленной задачи.
При заказе шкафа преобразователяSIMOREG с расширениями заказной номер соответствующего преобразователяуказывается с опознавательным знаком"-Z" и дополняется краткимиобозначениями желаемых опций (в любой очередности).
Дополнительно к опциям с краткимиобозначениями устройства шкафного исполнения SIMOREG могут оборудоватьсядополнительными опциями, например, параллельное подключение преобразователейдля повышения мощности (максимум 6), 12-пульсное исполнения, адаптациядросселей, выключателей и пусковых аппаратуры к данным двигателя, сглаживающиедроссели на выходе, адаптация преобразователя к трансформаторам, устройства дляпитания обмотки возбуждения, изменение степени защиты.
Шкаф стандартно содержит следующиекомпоненты:
Преобразователь SIMOREGDC-MASTER6RA70 с цифровой микропроцессорной системой регулирования для цепи якоря и цепивозбуждения
· Главныйвыключатель (=D3-Q11)
· Главный контактор(=D3-K11)
· Контакторвозбуждения (=G1-K11)
· Автоматическийвыключатель защиты двигателя
· Автоматы защитывспомогательных цепей
· Плавкиепредохранители
· Коммутирующиедроссели
· Трансформаторнапряжения управления
· Элементыиндикации и управления
· Соединительныеклеммы.
Компоненты готовы к подключению иустановлены в шкафу RittalTS8. Все компоненты доступные с передней сторонышкафа, т.е. преобразователь шкафного исполнения может устанавливаться обратнойстороной непосредственно к стене (перегородке).
SIMOREG DC MASTER 6RA70 полностьюцифровые ведомые сетью преобразователи для подключения к сети трехфазного токаи служат для регулируемого питания цепи якоря и цепи возбуждения приводовпостоянного тока с регулируемой скоростью. Указанный на заводской табличкеноминальный постоянный ток (=максимально допустимый длительный постоянный ток)может превышаться при эксплуатации в1,8 раз. Максимальная длительностьперегрузки зависит как от последовательности нагружения током перегрузки, так иот предыстории нагрузки и типа преобразователя.
Устройства могут быть полностьюнастроены с помощью стандартных, поставляемых в комплекте средств и ненуждаются ни в каких дополнительных программаторах или в измерительных приборахдля параметрирования.
2 мощных 16-разрядныхмикропроцессора осуществляют все функции управления и регулирования для цепиякоря и цепи возбуждения.
Функции регулирования реализованыкак программные модули, которые связываются с помощью установки соответствующихпараметров. Как опция программного обеспечения (краткое обозначение SOO) могутбыть заказаны дополнительные технологические функции как, например, технологическиерегуляторы, сумматоры, умножители и делители, логические блоки, элементызадержки, сигнализаторы предельного значения и т.д. Для построения болеесложных технологических функций как, например, управление моталкой илисинхронное движение может использоваться технологическая платаТ400 (краткиеобозначения D30… D32). Устройства шкафного исполнения имеют более 3-хпоследовательных интерфейсов. Один служит для подключения панели управленияOP1S, остальные можно использовать свободно, например, для связи преобразователеймежду собой по протоколу Peer-to-Peer или связи с ПК или с системой автоматизациипо USS-протоколу.
Устройства шкафного исполнениямогут с помощью интерфейсной платы СВР2 (краткое обозначение D36) подключатьсяк сети PROFIBUS.
Стандартный шкаф (При заказе шкафабез опций необходимо обратить внимание на следующее):
· Каждыйстандартный шкаф имеет установленный на двери потенциометр заданного значения ипереключатель, с помощью которого подачаза данного значения может переключатьсямежду этим потенциометром и другим входом.
· Для двигателявентилятора(ов) двигателя предусматривается вывод с автоматом защиты двигателя,который указан на страницах 31 и 32. При двигателях вентилятора с отличающемсяот 400 В напряжением питания, требуемое напряжение двигателя вентилятора нужноуказать (опцияY01), предполагается по умолчанию 400 В.
· В устройствахшкафного исполнения для напряжения сети больше 415 В необходимо предусмотретьпитание схемы управления для возбуждения, вентилятора двигателя и внутреннихцепей шкафа 3 АС 400 В. Необходимая сила тока этого питания указана настраницах 18 и 19 для различных типов преобразователей. Для шкафов нанапряжения до включая 415 В это питание берется от основных цепей. Кроме того,у преобразователей начиная с 1500 А, а также у преобразователей для напряжениясети более 415 В на двери установлен переключатель для подачи напряженияуправления.
· По умолчанию«E-STOP» не являетсяфункцией аварийного отключения. Только питание(якорь и возбуждение) отключается от сети и привод тормозится выбегом. Цепиуправления остаются под напряжением.
· Преобразовательимеет 4 цифровых входов с развязывающими реле, со стороны пользователя поумолчанию катушки выполняют ся на 230 В (для катушек 24 В нужно заказать опциюС51).
· Пожалуйстапроконтролируйте, что для стандартных шкафов напряжение сети = ном. напряжениюпреобразователя выбирается из ряда 400 В, 460 В, 500 В, 690 В, 830 В.Отличающееся напряжение сети и частоты должно указываться с опцией V48.
Для гальванической развязкипреобразователя и сети установим трансформатор типа ТСЗ 500/10 (табл. 2.2)
Таблица 2.2 – Номинальныеданные трансформатора ТСЗ 1000/6Наименование параметра Значение Номинальное первичное напряжение, кВ 6,3 Номинальное вторичное напряжение, кВ 0,69 Номинальная мощность, кВт 1000 Напряжение короткого замыкания, % 8 Мощность короткого замыкания, кВт 12,2 Мощность холостого хода, кВт 2,55 Ток холостого хода, % 1,5
Высоковольтные трассыпроложим кабелем с нестекающей массой типа ААБлГ 3*70мм2.Предназначен для прокладки в помещениях (туннелях, каналах, кабельныхполуэтажах, производственных помещениях и др.) где существует опасностьмеханического повреждения при эксплуатации.
Трассы от преобразователядо двигателя нажимного устройства проложим кабелем типа АВВБбГ 3*50 мм2. Изоляция и оболочка из поливинилхлоридного пластика, броня из профилированнойстальной ленты. Применяется для прокладки в пожароопасных помещениях, впожароопасных каналах и туннелях. Этот кабель не рекомендуется прокладыватьчерез воздушные промежутки более 5м, так как он имеет слабое сопротивляемостирастягивающим усилиям.
Кабельную продукциювыбираем из [Л1, стр. 290]
Разъединители,обозначенные на схеме рис.2 как QS1-QS3, выбираем из [Л1, стр. 751, табл.23-36] П12, с номинальными данными/>, />
Автоматическийвыключатель выбираем из [Л1, стр. 748] типа АГП-750
Остальные оперативныецепи прокладываются многожильным медным кабелем в двойной поливинилхлориднойизоляции ПВХ 2,5мм2
3. Методика наладки электропривода
3.1 Праметрирование
Параметрирование- это процесс изменения установок значений (параметров) с помощью панелиоператора, активирование функций преобразователя или отображение измеренных значений.
Параметры для основного преобразователя называются P, r, U или n параметрами. Параметрыдля опционной дополнительной платы называются H, d, L или c параметрами.Параметры основного блока отображаются на PMU первыми, затем — параметрытехнологической платы (если таковая установлена). Важно не путать параметрыопциональной технологической программы S00 основного модуля с параметрамиопциональной дополнительной платы (T100, T300 или T400). В зависимости от того,как установлен P052, отображаются только некоторые номера параметров (см. Раздел11, Список параметров).
3.2Запуск
1.Авторизация доступа
P051.… Параметр ключа
0Параметр нельзя изменить
40Параметр может быть изменен
P052… Выбор параметров, подлежащих отображению
0Отображаются лишь параметры, значения которых отличаются от установленных поумолчанию
3Отображаются все параметры
2.Настройка номинальных токов преобразователя
Номинальныйпостоянный ток якоря преобразователя необходимо настроить с помощью установкипараметра P076.001(в_%),_если:
/>
Номинальныйпостоянный ток возбуждения преобразователя необходимо отрегулировать с помощьюпараметра P076.002 (в_%), если:
/>
3.Настройка фактического напряжения питания преобразователя
Р078.001 Напряжение питания для цепи якоря (в вольтах)
Р078.002 Напряжение питания для цепи возбуждения (в вольтах)
4.Ввод данных двигателя
Приведенныена табличке с номинальными параметрами двигателя данные должны быть введены впараметрах P100, P101, P102 и P114.
P100_._._.Номинальный ток якоря (в Амперах)
P101_._._.Номинальное напряжение якоря (в Вольтах)
P102_._._.Номинальный ток возбуждения (в Амперах)
P114_._._.Тепловая постоянная времени двигателя (в минутах).
5Данные считывания фактической скорости
5.1Работа с аналоговым тахогенератором
P083= 1: Фактическая скорость считывается по каналу “Главное фактическое значение”(K0013)
P741Напряжение тахогенератора при максимальной скорости (–270,00 В… +270,00 В)
5.2Работа с импульсным датчиком скорости
P083= 2: Фактическая скорость считывается с импульсного датчика скорости (K0040)
P140Выбор импульсного датчика скорости
Р141 Количество импульсовдатчика за оборот
P142Согласование с напряжением сигналов импульсного датчика
0 Выходыимпульсного датчика – сигналы 5В
1 Выходыимпульсного датчика – сигналы 15В
P143Установка максимальной скорости для работы импульсного датчика(импульс/оборот). Установленная в данном параметре скорость соответствует 100 %фактической скорости (K0040).
6 Данные возбуждения
6.1Регулировка возбуждения
P082= 0: Внутреннее возбуждение не используется (например, для двигателей спостоянным возбуждением)
P082= 1: Возбуждение включается вместе с сетевым контактором (импульсы возбужденияразрешаются/запрещаются, когда сетевой контактор включается/отключается)
P082= 2: Автоматическое подключение установки возбуждения останова, установленногочерез P257, после задержи, запараметрированной в P258, после того, какдостигнуто состояние управления o7 или выше
P082= 3: Ток возбуждения подключен постоянно
6.2Ослабление поля
P081= 0: Ослабление поля как функция скорости или ЭДС отсутствует
P081= 1: Действие ослабления поля как функции внутреннего регулирования ЭДС таимобразом, что в диапазоне ослабления поля, т.е. при скоростях выше номинальнойскорости двигателя (= «пороговая скорость») ЭДС двигателяподдерживается постоянной на уровне задания EMF стан (K289) = P101 – P100 *P110.
7Выбор основных технологических функций
7.1Пределы тока
P171Заводское ограничение тока в направлении момента I (в % от_P100)
P172Заводсое ограничение тоа в направлении момента II (в % от P100)
7.2Пределы момента
P180Предел момента 1 в направлении момента I (в % от номинального моментадвигателя)
P181Предел момента 1 в направлении момента II (в % от номинального моментадвигателя)
7.3Формирователь рампы
P303Время разгона 1 (в секундах)
P304Время замедления 1 (в секундах)
P305Начальное закругление 1 (в секундах)
P306Конечное закругление 1 (в секундах)
8.Выполнение запуска оптимизации
8.1Привод должен находиться в состоянии управления o7.0 или o7.1 (введитеВЫКЛЮЧЕНИЕ!).
8.2Выберите один из следующих прогонов оптимизации в ключевом параметре P051:
P051= 25 Запуск оптимизации для предуправления и регулятора тока якоря ивозбуждения
P051= 26 Запуск оптимизации регулятора скорости
P051= 27 Запуск оптимизации для ослабления поля
P051= 28 Запуск оптимизации для компенсации трения и момента инерции
8.3Преобразователь SIMOREG переключается в состояние управления o7.4 на несколькосекунд, а затем в o7.0 или o7.1 и ожидает ввода команды SWITCH-ON (ВКЛЮЧЕНИЕ) иOPERATING ENABLE (РАЗРЕШЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ).Введите команды SWITCH-ON (ВКЛЮЧЕНИЕ)и OPERATING ENABLE (РАЗРЕШЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ). Мигание десятичной точки наиндикаторе состояния управления на PMU указывает, что запуск оптимизации будетвыполнен после команды включения. Если команда включения не подается в течение30 сек, состояние ожидания прекращается и отображается сообщение о сбое F052.
8.4Как только преобразователь достигает состояния управления
8.5 Вконце выполнения оптимизации на панели оператора отображается P051 и приводпереключается в состояние управления o7.2
4. Смета на приобретение электрооборудования проектируемогоэлектроприводаОбозначение на схеме Описание продукта Кол.
Цена,
€ М1, М2 Двигатель постоянного тока концерна Siemens 1GH6 228-ONA46-1VV3-H54-z 2 7560 UV1, UV2,UV3 Преобразователь SIMOREG DC MASTER 6RA7087 – 6DV62-0 3 29130 Программное обеспечение 3000 QS1, QS2, QS3 Силовые рубильники 3 190 TV1 Трансформатор ТС3 1000/6 1 8500 Кабель 10 кВ ААБлГ 60м 300
Кабель АВВБбГ 3*50 мм2 200м 800 Монтажный инструмент 1 комп. 100 Стоимость монтажных работ в человеко-часах 100 5000 Итоговая стоимость оборудования 54580