Разработка автоматизированного электропривода барабана закалочной машины

-        механизм перемещения шлеппера выдачи;

-        механизм подъема дорожек шлеппера выдачи;

-    охлаждающее устройство дорожек шлеппера выдачи;

-        кантователь рельсов;

-        рольганг перед закалочной машиной;

-        устройство водовоздушной смеси;

-        механизм центрирования;

-        исчезающий упор перед закалочной машиной;

-        гибочные машины;

-        клеймитель рельсов;

-        механизм вращения задающих роликов;

-        механизм прижима задающих роликов;

-        доталкиватель рельсов;

-        механизм вращения барабана закалочной машины;

-        выталкиватель;

-   механизм вращения выдающих роликов;
-   механизм прижима выдающих роликов;

-        скребковый транспортер;

-        элеватор;

-        устройство уборки окалины;

-        устройство сброса масла;

-        рольганг за закалочной машиной;

-        кантователь рельсов за закалочной машиной;

-        исчезающий упор за БЗМ.

Механизмы объединены в систему автоматизации, которая позволяет управлять механизмами участка в автоматическом режиме.

1.4 Требования, предъявляемые ТП к ЭП

К приводу БЗМ предъявляются следующие требования:

-         система управления должна обеспечить точность останова барабана, равную ±15' (минут), на валу барабана.

-         на валу барабана ускорение   при пуске и торможении не должно превышать 1,8 рад/сек на тихоходном валу редуктора;

-         время перемещения барабана на 30° (разгон, установившееся движение, торможение) не должно превышать 4 сек.

1.5 Обзор систем ЭП механизма по теме проекта.

КТЭ выполняются на номинальные токи от 10 до 5000 А и напряжения 220(230), 440(460), 600(660), 750(825), 930(1050) В. Напряжения питающей сети 0.38, 6, 10 кВ. Номинальный ток возбуждения встроенного возбудителя до 63 А, комплектного – до 1000 А. Номинальное напряжение возбудителя 220, 440 В, коэффициент мощности 0,79-0,86, КПД = 89-97%а КТЭ на токи от 10 до 800 А выполняются с естественным воздушным охлаждением. КТЭ на токи от 800 до 4000 А могут выполняться как с естественным, так и с дополнительным воздушным охлаждением (обдуванием). КТЭ на ток 5000 А выполняется с внешним обдуванием.

Состав КТЭ может быть различным и зависеть от типа исполнения и перечня встроенных устройств. КТЭ может состоять из одного или нескольких ТП со встроенными устройствами, расположенными в одном или нескольких шкафах с общим питанием.

В состав КТЭ на токи от 200 до 500 А входит один или два шкафа (шкаф  силовой  ШС   и  шкаф  встроенных  устройств  ШВУ) и силовой трансформатор, В случае наличия в составе КТЭ сетевого реактора он устанавливается внутрь одного из шкафов. Шкаф КТЭ и силовой трансформатор монтируются на общей раме. В шкафах, входящих в состав КТЭ, устанавливаются встроенные устройства: САР, контактор, возбудитель, УПТ, УДТ, УВТ. На дверцах шкафов КТЭ размещены приборы, кнопки и переключатели оперативного управления, лампы сигнализации.

КТЭ на токи от 200 до 630 А

а) реакторное исполнение с УДТ б) трансформаторное исполнение в) возбудитель

Рисунок 2 -

СЧП - силовая часть ТП; СУ - система управления; СЗС - система защиты и сигнализации; БУ- блок управления; БП - блок питания; БР - блок регулирования; УЗП узел защиты от перенапряжения;   УДТ - узел динамического торможения; УНТ - устройство питания электромагнитного тормоза; УВТ - устройство питания ОВ тахогенератора; БВ - возбудитель.

1.6 Разработка функциональной схемы САУ ЭП

Весь рабочий цикл барабана закалочной машины делится на три этапа;

а)              разгон до установившейся скорости и движение на этой скорости;

б)              торможение и точная остановка барабана в заданном положении;

в)              пауза.

В исходном состоянии системы подано напряжение на обмотку возбуждения двигателя, источники питания включены, главные цепи замкнуты.

Сельсин находится в нулевом положении, выходное напряжение задатчика интенсивности 13И равно нулю.

Соответственно регуляторы тока, ЭДС и положения имеют нулевые  сигналы на выходе. Привод неподвижен.

При команде на запуск барабана включается реле КЗ (ЯР1) и подает напряжение на вход 13И. Появляется ток в цепи якоря двигателя, который через датчик тока сравнивается с изменяющимся выходом регулятора ЭДС и обеспечивает разгон привода. Разгон продолжается до установившейся скорости, пока сигнал обратной связи по ЭДС на входе РЭ не станет равным сигналу с 13И. Выход РЭ уменьшается до величины, которая обеспечит ток двигателя, равный статической нагрузке.

На этом завершается разгон, и привод движется на установившейся скорости. После того, как узел вычисления начала торможения УВНТ подаст сигнал на торможение, снимается напряжение задания, и замыкается контур положения (обесточивается реле КЗ (ЯР1). Выход фазовыпрямительного устройства ФВУ-1 подключается к 13И. Начинается торможение барабана с заданной интенсивностью и установка в исходном положении. При точной  установке барабана в исходном положении, выходное напряжение ФВУ-1 должно быть равно 0±03в» Тормоз накладывается после того, как барабан находится в зоне исходного положения не менее 0.5 сек. Эта выдержка предотвращает преждевременное затормаживание до полного окончания переходных процессов. После этого происходит закорачивание РТ и РЭ.

Функциональная схема системы изображена на рисунке 3:

Рисунок 3 – Функциональная схема системы

Раздел 2. ВЫБОР СИЛОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

2.1     Исходные данные к расчету нагрузок и режимов работы

Данные для расчета статических нагрузок

Для упрощения расчетов будем рассматривать статический момент при установившемся режиме работы барабана загруженного рельсами Р-75, т.к. он является основным.

Диаграмма предоставлена на рисунке 4.

Данные для расчета динамических нагрузок

Приведенный к валу двигателя момент инерции системы

J∑ПР = 9,809 кгм2 .

Допустимое ускорение барабана

εбар.доп 0,3 с-1

Данные для расчета тахограммы

Зададимся величиной ускорения барабана εбар (удовлетворяющего требованию εбар. εбар.доп) рассчитаем ωбар (t)

Рисунок 4 - График изменения статического момента Мс в зависимости от времени.

2.2 Расчет статических и динамических нагрузок

1. Определимся с ускорением  барабана. По техническим требованиям необходимо выполнение условия εбар.доп 0,3 с-1.

Выбираем εбар.доп = 0,3 с-1 что удовлетворяет техническим требованиям.

2. Рассчитываем время разгона барабана

3. Разбиваем весь цикл движения на участки и описываем каждый участок. Для расчета используются следующие формулы:

Рисунок 4 – Диаграмма зависимостей ωдв(t), Мс.пр(t), Mдин.пр.(t), ά(t).

Рисунок 5 – диаграммы зависимостей ωдв(t), Мс.пр(t).

2.2     Проверка двигателя

Паспортные данные используемого двигателя с независимым возбуждением (Д812) приведены в таблице 3:

Таблица 3. Паспортные данные двигателя типа Д812