1.4 Короткий опис схеми керування електроприводом волочильного стана магазинного типу

Схема керування ЕП волочильного стана магазинного типу наведена на рисунку 1.2 Схема забезпечує замикання непарних контактів вибірників керування SA та пуск двигуна кожного блоку поштовховим натисканням кожної кнопки заправної швидкості SB1 через повністю ввімкнений опір в коло ротора.

При натисканні кнопки SB2 на останньому блоці вмикається реле KV1 та KT. Реле KV1 самоблокується, а КТ1 по черзі з витримкою часу, замикає контактори прискорення KM1, KM2, KM3, КМ4, які, вмикаючись, блокуються контактами реле KV2 та розривають коло реле часу KT. Одночасно з цим, повністю відмикається опір в колі ротора, що замикає останній накоротко, та двигун починає працювати у природній механічній характеристиці, забезпечуючи робочу швидкість стану. Коли вмикається на останнім блоці контактор прискорення KM1, він своїми замикаючими блок-контактами KM1 ввімкнув реле KV1, та KT попереднього середнього блоку, який в тій же послідовності що і останній блок автоматично переходить на робочу швидкість.

Таким чином виникає послідовний автоматичний пуск на робочу швидкість кожного наступного середнього блока, закінчуючи першим, який вмикається замиканням блок-контактів KM1 контактора другого блоку.

Пуск на робочу швидкість сигналізуються лампами HL, які вмикаються при замиканні контактів реле KSR на кожному блоці. Контроль навантаження виконується амперметром, ввімкненим в коло двигуна послідовного блока. Напруга мережі вимірюється вольтметром.

При необхідності, і безступеневе регулювання швидкості окремих блоків в час роботи стана на робочій швидкості може виконуватись вручну варіатором клиноремінної передачі. Автоматична зупинка стана виконується внаслідок обриву дроту дією штанги на відповідний бар’єрний вимикач SQ1, при цьому той блок, перед яким виник обрив дроту, зупиняється у режимі гальмування противмиканням, так як замикаючі контакти SQ1 цього блока вмикають контактор гальмування KM4. При заплутуванні дроту на розмикачі двигуна першого блока зупиняється в режимі гальмування проти вмиканням при допомозі останнього вимикача SQ2.

Автоматична зупинка стана без гальмування противовмиканням відбувається у випадках спрацювання теплових реле KK при перевантаженнях, а також при досяганні заданого числа метрів дроту лічильником SQ3 та при перегоранні запобіжників від коротких замикань.

Ручна зупинка стана, чи окремого блоку може бути виконана натисканням кнопки SB3 на одному із блоків, натисканням на бар’єрний вимикач, при цьому у випадку необхідності натискання на бар’єрний вимикач можливо виконати до замикання другої пари контактів, яка вмикає контактор гальмування KM4.[1]

2 Спеціальна частина

2.1 Розрахунок струмів пускового резистора електропривода волочильного стану

В станах з високими значеннями потужностей необхідно для волочіння дуже товстого та тонкого дроту з різних марок сталей використовують АД з фазним ротором, які забезпечують кращі механічні характеристики в режимі заправлення, плавного перехіду на робочу швидкість волочіння та гальмування.

За рахунок увімкнення в коло ротора різних за величиною додаткових опорів можливо досягнути необхідного значення частоти обертання ротора і шляхом поступового вимкнення додаткових опорів досягнути плавного переходу на робочу швидкість волочіння.

Необхідні величини пускових опорів визначаються за даними необхідних статичних потужностей для волочіння дроту та параметрами двигуна, який було обрано для привода даного стану.

Розрахунок опорів для отримання штучних характеристик, що забезпечують пуск стана при його заправленні і повільний перехід на робочу швидкість при волочінні виконують графічним способом.

При цьому використовується лише лінійна частина механічної характеристики (дільниця х-М_мах) на якій протікає робота ЕП стану в сталому режимі без близького наближення до дільниці М_мах (точка, що відповідає критичному ковзанню), на якій виникає нестійка робота двигуна. Природну механічну характеристику будуємо за каталожними даними двигуна (дивись таблицю 1.1). А саме за трьома точками:

• точка «х», точка холостого ходу. Ця точка характеризується параметрами: синхронною частотою обертання поля ω₀, s = 1, _, та М = 0.

(2.1)

де f – частота живлячої мережі, f =50 Гц,

ρ – кількість пар полюсів ,

ω₁ = 2 × 3,14 × 50 / 2 = 157,1 ¹/_с.

• точка «н», точка номінального режиму роботи ЕД, яка характеризується параметрами М_ном, ω_ном, S_ном,

ω_ном = ω₁ (1- ), ¹/_с (2.2)

ω_ном = 157,1(1- ) = 151,6 ¹/_с.

М_ном = P_ном × 10 ³ / ω_ном, Нм (2.3)

М_ном = 45×10 ³ /151,6 = 297 Нм.

• точка «к», точка критичного моменту, яка характеризується параметрами ω_кр, S_кр, М_max

ω_кр = ω₁ (1- S_кр) , ¹/_с (2.4)

де S_кр – критичне ковзання:

S_кр = × (λ + √ λ² - 1), (2.5)

S_кр = × (3+√3²-1) = 0,2,

ω_кр = 157,1(1-0,2) = 125,68 ¹/_с.

Визначаємо М_max максимальний критичний момент:

М_max = λ × М_ном , (2.6)

М_max = 3×297 = 891 Нм.

Дві точки природної механічної характеристики «х» та «н» відповідно отриманим даним відкладаємо на діаграмі у масштабі (рисунок 2.1).

Через них прокладаємо лінію х – н. Точку номінального режиму роботи ЕД поєднуємо лінію з точкою «к», що відповідає критичному моменту.

Побудову штучних механічних характеристик і визначення за ними додаткових опорів, що вмикається в коло ротора виконують у наступному порядку:

- для забезпечення повільного розбігу двигуна необхідно зменшити М_max та вести процес пуску при моменті М₁ < М_max. Для забезпечення цієї умови приймаємо:

М₁ = 0,85М_max , Нм (2.7)

М₁ = 0,85  891 = 753,35 Нм.

• мінімальний момент двигуна М₂ , при якому здійснюється перемикання ступенів опорів повинен бути більше М_с . Виходячи з цього приймаємо:

М₂ = 1,1 М_с, (2.8)

де М_с – момент статичного навантаження, Нм

М_с = 1000 × , Нм (2.9)

де P_с - найбільша статична потужність волочіння (згідно КП таблиці 1.1)

М_с = 1000 × Нм,

М₂ = 1,1  259,23 = 285,3 Нм.

• для отримання заправної швидкості початковий обертальний момент приймаємо за формулою:

М`_п = 1,4 М_ном , Нм (2.10)

М`_п = 1,4 × 297= 415,62 Нм.

Отримані при розрахунках моменти М₁, М₂, М_с та Мʼ_п наносимо на діаграму у масштабі (рисунок 2.1).

Находження значень опорів пускового реостату із графічно побудованої пускової діаграми засновується на пропорційній залежності частоти обертання двигуна (ковзання) від опору роторного кола при визначеному моменті і відповідній силі струму.

Для визначення масштабу опорів використовують величину опору роторної обмотки:

R_р = R_ном × , кВт (2.11)

де R_ном - номінальний опір ротора, Ом

R_ном = , Ом (2.12)

R_ном = Ом.

R_р = 1,77 × 3,5 / 100 = 0,062 Ом.

Масштаб опору визначається за виразом:

m_R = R_p / l_n-н, Ом/мм (2.13)

m_R = 0,062/5 = 0,0124 Ом/мм.

Опір першого ступеня визначається довжиною відрізка 1-2 на даний момент М_ном

R₁ = m_R × l_1-2 , Ом (2.14)

R₁ = 0,062 × 61 = 3,782 Ом.

Опір другого ступеня визначається довжиною відрізка 2-3

R₂ = m_R × l_2-3, Ом (2.15)

R₂ = 0,062 × 23 = 1,426 Ом.

Опір третього ступеня визначається довжиною відрізка 3-4

R₃ = m_R × l_3-4, Ом (2.16)

R₃ = 0,0062 × 9 = 0,558 Ом.

R₄ = m_R × l_4-н, Ом (2.17)

R₄ = 0,062 × 5 = 0,31 Ом.