Автоматизированный электропривод многоканатной подъемной установки

Окончательно примем параметры диаграммы скоростей и ускорений:

V=V=0,8м/с; t=t=3с; hp=2,6м; Vmax=12м/с;

t1=t3=19с; h1=h3=122м; h2=830м; t2=69с;

a=a=0,3м/с2; a1=a3=0,6м/с2; Т=117с; Н=1079м;

t1=t1=2c .

1.8. Динамика подъемной установки

1.8.1. Масса машины типа ЦШ-54 mм , отклоняющих шкивов mош и двигателя типа П2-800-255-8КУ4 mд , рассчитаем по формулам:

mм=GD2м/gD2шт=6250103/(9,8152)=25,5103кг; (1.36)

mош=GD2ош/gD2шт=500103/(9,8152)=2039кг; (1.37)

mд=GD2д/gD2шт=2400103/(9,8152)=9786кг, (1.38)

где GD2м, GD2ош, GD2д - маховые моменты машины, отклоняющих шкивов и якоря двигателя, Нм2.

1.8.2. Длину подъемных канатов Lпк определяем по формуле:

Lпк=Н+2hвк+Dшт/2=1079+235+3,145/2=1157м, (1.39)

где Н - высота подъема, м;

hвк - расстояние от верхней приемной площадки до оси шкива трения, м;

Dшт - диаметр шкива трения, м.

1.8.3. Длину уравновешивающих канатов Lук определяем по формуле:

Lук=Н+30=1079+30=1109 м, (1.40)

где 30 - ориентировочная длина каната на образование петли в зумпфе ствола и закрепление каната к подъемным сосудам, м.

1.8.4. Массу mп всех движущихся частей подъемной установки приведенную к окружности шкива трения, определим по формуле:

mп=Qп+2Qc+LпкР+Lукq+mош+mм+mд=

=25103+224,4103+115748,4+1109311,5+25,5103+2039+9786=

=188103кг, (1.41)

где Qп и Qc - масса полезного груза и масса скипа, кг;

P и q - линейная масса подъемного и уравновешивающего канатов, кг;

Lпк и Lук - длина подъемных и уравновешивающих канатов, кг;

mош, mм, mд - масса отклоняющего шкива, машины и якоря двигателя, кг.

1.8.5. Движущие усилия F получаем из основного динамического уравнения академика М.М. Федорова (таблица1.1):

F=1,1Qп+(Н-2hx)(q-P)g mпа=

=1,125103+(1079-2hx)(311,5-48,4)9,81 188103а=

=283103-23,5hx 188103a. (1.42)

1.8.6. Эквивалентное усилие Fэк рассчитываем по формуле:

Fэк=, (1.43)

где Тп=куд(t+t1+t1+t3+t+t1)+t2+kпtп=0,5(32+22+192)+69+0,2511=96 с;

куд=0,5, кп=0,25 - коэффициенты, учитывающие ухудшение условий охлаждения во время соответственно ускоренного и замедленного движения;

F и t - усилие и продолжительность элементарного участка на диаграмме усилий.

=(3394002+3393812)+(2829812+282981282943+2829432)+

+(3957442+3928742)+(2800742+280074260552+2605522)+

+(1477522+1448832)+(2576832+257683257254+2572542)+

+(2012542+2012212)=9,158103Н; (1.44)

=308862Н.

Таблица 1.1

	h,м	а,м/с2	F,Н
1	0	0,3	339400
2	0,8	0,3	339381,184
3	0,8	0	282981,184
4	2,4	0	282943,552
5	2,4	0,6	395743,552
6	124,4	0,6	392874,112
7	124,4	0	280074,112
8	954,4	0	260552,512
9	954,4	0,6	147752,512
10	1076,4	0,6	144883,072
11	1076,4	0	257683,072
12	1077,6	0	257654,848
13	1077,6	0,3	201254,848
14	1079	0,3	201221,92

1.8.7. Коэффициент перегрузки при подъеме:

(1.45)

где Fmax-максимальное движущее усилие при подъеме груза, Н.

1.8.8. Номинальную мощность двигателя Рд выбираем из условия:

(1.46)

Диаграммы движущих усилий приведены на рис.1.1.



Окончательно примем двигатель П2-800-255-8КУ4 номинальной мощностью Рном=5000 кВт, частотой вращения nном=63 об/мин, так как разность между эквивалентной мощностью и номинальной превышает 5%, т.е. [1]:

а перегрузка в период разгона составит:

дв= , (1.47)

где дв - перегрузочная способность выбранного двигателя.

2. СИЛОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Основная задача второго этапа проектирования - выбор комплектного тиристорного электропривода из серии КТЭУ для подъемной установки, принятой на первом этапе проектирования.

2.1. Исходные данные для расчета динамики электропривода

Двигатель

Тип П2-800-255-8КУ4

Номинальная мощность Рном=5000кВт

Номинальная частота вращения nном=63об/мин

Номинальное напряжение Uном=930В

Номинальный ток Iном=5740А

Номинальный момент Мном=774кНм

Номинальный поток возбуждения Фном=0,375Вб

Коэффициент полезного действия ном=90,5%

Ток возбуждения Iв=145А

Напряжение обмотки возбуждения Uв=200В

Число полюсов 2р=16

Число параллельных ветвей якоря 2а=16

Сопротивление обмотки якоря Rя20=0,00348Ом

Сопротивление дополнительных полюсов Rд20=0,000631Ом

Сопротивление компенсационной обмотки Rк20=0,00235Ом

Сопротивление обмотки возбуждения Rв20=0,87Ом

Перегрузочная способность (рабочая) р=1,6

Перегрузочная способность (выключающая) в=1,8

Число витков якоря Wяд=1080/16

Число витков главного полюса Wпд=84

Число витков добавочного полюса Wдд=2

Число витков компенсационной обмотки на полюс Wкд=3

Питающая сеть

Номинальное напряжение Uс=6000В

Частота fс=50Гц

Мощность короткого замыкания Sк=15000МВА

Подъемная машина

Тип ЦШ54

Эффективная мощность подъема Рэф=4317кВт

Максимальная скорость подъема Vmax=16м/с

Средняя скорость Vср=8,4м/с

Множитель скорости =1,35

Радиус шкива трения Dшт=5м

Максимальное усилие Fmax=395743Н

2.2. Выбор тиристорного преобразователя

Наметим к применению силовую 12-пульсную схему тиристорного электропривода с реверсом в цепи возбуждения двигателя и последовательным соединением выпрямительных мостов. После выбора тиристорного преобразователя силовую схему уточним.

2.2.1. Активное сопротивление якорной цепи Rяц определяем по формуле:

Rяц=к1к2(Rя20+Rд20+Rк20+Rщ)=

1,151,1(0,00348+0,000631+0,00235+0,0005)=0,00880566 Ом, (2.1)

где к1=1,15 - коэффициент приведения к рабочей температуре 60С [2];

к2=1,1 - коэффициент, учитывающий сопротивление соединительных

проводов [2];

Rя20, Rд20, Rк20, Rщ - сопротивление обмотки якоря, дополнительных полюсов, компенсационной обмотки и щеточного контакта, Ом

2.2.2. Коэффициент пропорциональности между ЭДС двигателя и линейной скоростью определим по формуле:

(2.2)

где Uном и Iном - номинальные напряжение и ток двигателя;

Rяц - сопротивление якорной цепи, Ом;

Vmax - максимальная скорость подъема, м/с.

2.2.3. Коммутационное снижение выпрямленного напряжения определяем по формуле:

Uк ср=0,5eккvVmax=0,50,065516=26,4 В, (2.3)

где ек - напряжение короткого замыкания трансформатора, отн.ед..

2.2.4. Эффективный ток за цикл работы подъемной установки определяем по формуле:

Iэф=Рэф/(Vmaxкv)=4317103/(1655)=4906 А,

где Рэф - эффективная мощность подъема, Вт.

Выбор тиристорного преобразователя произведем по двум параметрам - выпрямленному току Id ном и выпрямленному напряжению Ud ном при соблюдении условий:

Id ном Iэф и Ud ном Uном . (2.4)

Применим комплектный тиристорный электропривод КТЭУ-6300/ 1050-1249314-200Т-УХЛ4. Тиристорный агрегат типа ТП3-6300/1050Т-10/ОУ4 с последовательным соединением мостов [2].

2.2.5. КПД тиристорного преобразователя, рассчитываем по формуле:

, (2.5)

где Udo - максимальное выпрямленное напряжение (угол управления =0), В;

Uк ср - коммутационное снижение выпрямленного напряжения, В;

Uт=0,96 В - среднестатистическое падение напряжения на тиристоре [2].

2.2.6. Передаточный коэффициент ктп тиристорного преобразователя определим по формуле:

ктп=Ud ном/Uвх тп=1050/8=131,25 В, (2.6)

где Ud ном - номинальное выпрямленное напряжение, В;

Uвх тп=8 В - входное напряжение управления.

2.3. Выбор силового трансформатора

2.3.1. Полную мощность силового трансформатора Sт определим по формуле:

(2.7)

где км ср вз=0,575 - средневзвешенный коэффициент

мощности[2].

Рном - номинальная мощность двигателя, кВт.

2.3.2. Линейное напряжение вторичной обмотки, необходимое для выбора трансформатора, определим по формуле:

U2=(кз/ксх)(Vmaxкv+Uкср+IэфRяц)=

=(1,1/1,35)(1655+26,4+49060,00881)=773 В, (2.8)

где кз=1,1 - коэффициент запаса 2;

ксх=1,35 - коэффициент схемы выпрямления 2;

кu - коэффициент пропорциональности, В/(м/с);

Uк ср - коммутационное снижение напряжения, В;

Iэф - эффективный ток, А;

Rяц - сопротивление якорной цепи, Ом;

Vmax - максимальная скорость, м/с.

Выбор трансформатора производится по двум параметрам - полной мощности Sт ном и напряжению на вторичной обмотке U2ном при соблюдении условий:

Sт нои Sт и U2ном U2. (2.9)

Для комплектной поставки в составе преобразовательного агрегата типа ТП3-6300/1050-10/ОУ4 применим масляный двухобмоточный с двумя активными частями в одном баке трансформатор типа

ТДНПД-12000/10У2 2.

2.4. Расчет сглаживающего реактора

Сглаживающую индуктивность определяем из условия непрерывности выпрямленного тока. При этом принимается, что при угле отпирания тиристоров =80 и токе нагрузки 10% от номинального (0,1Id ном) режим прерывистого тока должен быть исключен.

2.4.1. Суммарное сопротивление цепи выпрямленного тока Rs рассчитываем по формуле:

(2.10)

2.4.2. Базовый ток определим по формуле:

(2.11)

где U2 - максимальное значение напряжения на вентильной обмотке силового трансформатора.

2.4.3. Номинальный ток в относительных единицах:

; (2.12)

Базовый параметр нагрузки определяется по графику рис.2.1.[2] для значений 150, mб=6 и iдв=0,076 и составляет tgQб=7.

2.4.4. Требуемый параметр нагрузки, обеспечивающий допустимый коэффициент пульсации тока в выпрямленной цепи:

(2.13)

2.4.5. Суммарная индуктивность цепи выпрямленного тока.

(2.14)

Страницы: 1, 2, 3