Проектирование автоматизированного электропривода кристаллизатора МНЛЗ

 

2.4.3. Расчет параметров задатчика интенсивности

Под расчетом параметров задатчика интенсивности понимается выбор резисторов и емкостей для обеспечения заданного темпа нарастания напряжения, согласования входного и выходного напряжения и обеспечения автоматического перехода на заданный уровень скорости.

2.4.3.1.Определяем темп  задатчика интенсивности на всех  участках токограммы:

2.4.3.2.Определяем параметры интегратора приняв напряжение ограничения компаратора 5 В и сопротивления резистора Rз=50 кОм.

2.4.3.3.Определяем   величины   входного   сопротивления   и   сопротивления обратной  связи приняв сопротивление резистора R2=20 кОм:

 

Принимаем ближайшее большее сопротивление R6=22 кОм.

 

2.5. Выбор схемы управления электроприводом

При выборе релейной схемы мы должны предусмотреть в ней:

1)3ащиту электропривода; обязательным являются максимально  токовая защита, защита от перенапряжения, контроль тока возбуждения, контроль э.д.с. преобразователя и двигателя;

2)Блокировки, определяющие  готовность привода к работе (контроль  сборки всех элементов схемы, блокировки с другими приводами, отсутствие запрета на работу участка;

3) Включение электропривода и реализацию заданной токограммы работы; 4)Сигнализацию о режимах работы электропривода.

На релейной схеме, представленной на листе 1, представлены следующие элементы:

QF1 - автоматический выключатель, выбираемый по номинальному току двигателя;

KV1 - реле защиты от превышения напряжения;

KV2 - реле э.д.с. преобразователя;

RS1 - шунт;

КА - реле максимального тока двигателя;

KV3 - реле э.д.с. двигателя;

R1-R5 - резисторы, обеспечивающие настройку реле,

QF2 - автоматический выключатель, выбираемый по номинальному току оперативных целей;

КМ1 - силовой контактор сборки схемы ТП-Д;

KL1 - промежуточное реле для контроля защит;

KL2 - контроль нажатия кнопок аварийного отключения;

KL3     -     промежуточное     реле     управление     с     пульта     управления сталеразливщика;

KL4 - промежуточное реле управления с главного пульта управления,

КМ2 - реле максимальной скорости;

SAL - переключатель перехода на малую скорость;

КМЗ - реле минимальной скорости;

КМ4 - реле максимальной скорости при управлении с главного пульта управления,

КМ5,КМ7    -    реле    максимальной    скорости    при    управлении    через программируемый логический контроллер PLC;

КМ6,КМ8 - реле минимальной скорости при управлении через PLC;

SA1 - переключатель выбора типа управления;

МL1 - HL 10 - лампы сигнализации;

QF3 - автоматический выключатель, выбираемый по номинальному току обмотки возбуждения;

КА1 - реле контроля тока возбуждения;

RS2 - шунт.

 

2.5.1. Расчет и выбор аппаратов управления и защиты

Выбор максимального токового реле.

Выбор максимального токового реле осуществляется исходя из номинального тока привода с учетом уставки срабатывания.

Уставка срабатывания максимального реле принимается на 10% выше установленного в приводе тока ограничения.

Исходя из номинального тока двигателя выбираем реле:

РЭВ 570 на ток 400 А с коэффициентом запаса К3 равным 0,65÷З.[4],стр.76.

2.5.1.1.Определяем ток  уставки реле:

Поскольку значение коэффициента запаса вписывается в диапазон 0,65÷3, то реле выбрано правильно.

Выбор минимального токового реле.

Уставка реле принимается равной половине тока возбуждения на отпадание.

Исходя из номинального тока возбуждения двигателя выбираем реле: РЭВ 312 на ток 10 А с коэффициентом запаса К3 равным 0,3÷0,65. [4],стр.75.

2.5.1.3.Определяем ток  уставки реле:

2.5.1.5.Определяем ток  отпадания реле:

2.5.1.4.Приняв коэффициент запаса равным 0,6 определяем ток втягивания реле:

Что примерно соответствует току уставки на отпадание.

Роль защиты от превышения напряжения:

В задачу расчета входит выбор реле и токоограничивающего резистора. Напряжение срабатывания реле принимается, как правило, на 10% выше максимального напряжения в приводе.

2.5.1.6.Определяем напряжение  срабатывания реле:

 

Выбираем реле: РЭВ 821 с номинальным напряжением UH=220 В, номинальной мощностью Рн=20 Вт и напряжением втягивания UBT=110 В. [4],стр.140.

2.5.1.7.Определяем номинальный  ток реле:

Выбираем резистор марки ПЭВР - 15 на 3,3 кОм.

Реле э.д.с. тиристорного преобразователя и двигателя:

Для установки в качестве реле э.д.с. принимаем реле: РЭВ 821 с номинальным напряжением UH=48 В, номинальной мощностью Рн=5 Вт, напряжением втягивания UBT=20 В, коэффициентом возврата Кв=0,3.[4],стр. 140.

Исходя из опыта эксплуатации напряжений срабатывания реле принимаем Ucp=40 В, напряжение отпадания Uопт =30В.

2.5.1.12.Определяем номинальный  ток реле:

 

 

 

Таблица 2.5.1.

2.5.1.22.Определяем сопротивление  токоограничивающего резистора:

Где    U n - напряжение питания оперативных цепей;

 

 

 

2.6. Расчет и выбор питающих линий

2.6.1. Осуществляем выбор  кабеля, питающего тиристорный преобразователь. 2.6.1.1. Определяем расчетный ток:

2. Выбираем кабель 3-95 с IДОП=255 А с алюминиевыми жилами, поскольку Iр<Iдоп, то кабель не перегреется выше.
3. Проверяем выбранный кабель на падение напряжения исходя из условия < ,

Где    - расчетное падение напряжения;

- допустимое падение напряжения; =5%

2.6.1.4. Определяем расчетное падение напряжения:

2.6.2. Осуществляем выбор  кабеля, питающего двигатель. Выбор осуществляется исходя из условия:

Iр<Iдоп

Iр = Iдоп =326 А

2.6.2.1. Выбираем кабель 2-150 с IДОП=390 А с алюминиевыми жилами. Т.к. Ip=326 A < Iдоп~390 А, то кабель выбран правильно.

 

2.7. Вопросы наладки электропривода. Расчет динамических параметров

2.7.1. Расчет динамических параметров и наладка контура

тока

Наладка является завершающим этапом монтажных работ и включает в себя испытания и проверку электрооборудования в соответствии с ПУЭ и обеспечения гехнических характеристик электропривода в соответствии с проектом.

То. в объем наладочных работ входит весь комплекс работ по испытанию, проверке отдельных элементов и комплексного опробования электропривода.

Одним из основных этапов наладочных работ является наладка контуров регулирования. Наладка контуров регулирования в рассматриваемом электроприводе осуществляется на технический оптимум. Перед практической настройкой контуров регулирования осуществляется расчет динамических параметров привода.

 

 

 

Наладка контура тока происходит в несколько этапов.

1. Подготовительные работы.

Двигатель затормаживают, отключают связь между выходом регулятора скорости и входом регулятора тока и на его вход подключают многоканальный источник сигнала (МИС). Разрывают связь от датчика тока на регулятор тока. Шунтируют емкость в цепи обратной связи регулятора тока. Вместо резистора R2 включают магазин сопротивлений.

2. Проверяется полярность сигнала обратной связи.

Для этого устанавливается низкий коэффициент передачи регулятора тока (порядка 0,3-0,5). Задаваясь одной из полярности сигнала задания проверяют полярность сигнала с датчика тока. Если обратная связь положительна, то на шунте меняют положение проводов и полярность сигнала проверяют вновь. После того, как убедились, что обратная связь отрицательная подключаем вход датчика тока.

3. Выбор резистора R2.

Выбор начинают с малых значений. От одного канала МИСа подается сигнал с тем чтобы получить гранично-непрерывный режим тока. Вторым каналом МИСа сигнал увеличивают до значения тока не более 20% от номинального. Отключая и включая второй канал МИСа анализируем форму переходного процесса.

При малых коэффициентах передачи переходный процесс будет носить апериодический характер. Увеличивая значение R2 добиваются получения кривой соответствующей техническому оптимуму.

Переходный процесс для выходной величины датчика тока при:

 

Следует помнить, что при увеличении коэффициента передачи необходимо уменьшать величину задания как по 1 и 2 каналу МИС.

После определения оптимальной величины сопротивления отключают магазин сопротивлений, запаивают полученное значение сопротивления и вновь проверяют форму переходного процесса.

4. Емкость расшунтируют и вместо емкости включают магазин емкостей. 
   Настройку начинают с большой емкости (25 мкФ) при этом переходный процесс 
   вновь   апериодический.   Далее   емкость   уменьшают   с   тем   чтобы   получить 
   технический оптимум. Полученную емкость запаивают и вновь проверяют форму 
   переходного процесса.
5. Сравнивают полученные при наладке параметры регулятора с расчетными 
   и, если разница превышает 50% необходимо проверить расчет, а если ошибок не 
   обнаружено, то производят переналадку оборудования.
6. Схему полностью восстанавливают, обеспечивая ее готовность к работе.

2.7.2. Расчет динамических параметров и наладка контура

скорости

 

Структура контура скорости

 

1. Подготовительные работы.

Двигатель растормаживают, вход регулятора скорости отключают от задатчика интенсивности и на вход регулятора скорости включают МИС. Вместо резистора R4 включают магазин сопротивлений. На вход регулятора тока запаивают резистор Rдоб по величине равный резистору R3. К резистору Rдоб подключают канал МИСа, выполняющий функции задатчика интенсивности.

2. Проверяется полярность обратной связи.

Для этого устанавливается низкий коэффициент передачи регулятора скорости (порядка 1). От МИСа задается сигнал на вход регулятора скорости, определенной полярности, двигатель начинает вращаться и применяется полярность сигнала с датчика скорости.

Если обратная связь положительна, то меняют концы на выходе тахогенератора, проверяют вновь и убедившись, что обратная связь отрицательная подключают датчик скорости ко входу регулятора скорости.

3. Т.к. настройка контура должна производится в режиме непрерывного тока, 
то как правило, настройку контура скорости осуществляют при разгоне двигателя. 
Для этого на канале МИСа, выполняющего функции задатчика интенсивности 
устанавливают малый темп разгона, включают канал, двигатель начинает разгон и 
в это время от канала МИСа с постоянным сигналом дается наброс задания на 
скорость.  С помощью осцилографа, включенного на выход датчика скорости 
оценивают форму кривой переходного процесса.

При малых коэффициентах переходный процесс будет носить апериодический характер. Увеличивая коэффициент передачи регулятора скорости добиваются технического оптимума.

Переходный процесс для выходной величины датчика скорости при:

 

4. Вместо магазина сопротивлений запаивают постоянное сопротивление, 
полученного значения и вновь осуществляют проверку переходного процесса.

5. Схему полностью восстанавливают и проверяют на функционирование.

 

2.8. Схемы блоков преобразователя 2.8.1. Ячейка задатчика интенсивности

Ячейка задатчика интенсивности, именуемая в дальнейшем «ячейка №504», предназначена для ограничения первой производной входного сигнала в функции управляющего сигнала с возможностью запоминания промежуточного значения выходного сигнала в любой момент времени. Схема задатчика интенсивности представлена на листе 4 графической части.

Технические данные

Ячейка №504 имеет следующие технические данные:

1. Напряжение питания, В, 12-15

минус 12-15

2. Входное напряжение, В, 10
3. Выходное напряжение, В, 10
4. Напряжение управления, В, 0-10
5. Диапазон изменения производной выходного сигнала 1-20

6. Ток потребления от источников питания, мА, не более 45 
   Функционально схема ячейки №504 состоит из:

 

1. Преобразователя напряжение-частота;
2. Двоичного двенадцатиразрядного реверсивного счетчика;
3. Преобразователя код-аналог;
4. Схемы управления направления счета;

5. Схемы начального установки. 
   6.

Преобразователь напряжение-частота, выполненный на микросхемах А1, A3, генерирует импульсы, частота которых пропорциональна входному напряжению Uf. Импульсы поступают на вход реверсивного счетчика D6-D8. Управление направлением счета осуществляется компоратором А через регистр синхронизации D3. Выходы десяти старших разрядов счетчика поступают на преобразователь код-аналог, выполненный на микросхемах D9, А5.

Соединенные последовательно преобразователь напряжение-частота, счетчик и преобразователь код-аналог являются цифроаналоговым интегратором, скорость изменения выходного напряжения которого пропорциональна частоте преобразователя напряжение-частота.

Для работы ячейки №504 в режиме задатчика интенсивности необходимо выход преобразователя код-аналог подать на вход инвертирующего компаратора А1. Максимальная скорость изменения входного напряжения будет пропорциональна напряжению управления.