Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЗМІСТ
Вступ ……………………………………………………………………
1 Загальна частина ....................................................................................
1.1 Призначення, будова, принцип дії волочильного стану магазинного типу 2500/8 ..............................................
1.2 Вимоги до електроприводу волочильного стану .................
1.3 Розрахунок потужності двигуна ..............................................
1.4 Короткий опис схеми керування електроприводом волочильного стану магазинного типу ....................................
2 Спеціальна частина ................................................................................
2.1 Розрахунок струмів пускового резистора електропривода волочильного стана ....................................................................
2.2 Розрахунок перехідних процесів ................................................
3 Технiка безпеки
3.1 Техніка безпеки при експлуатації та ремонті електроустаткування волочильного стану .............................................................................
Перелік посилань ...................................................................................
Додаток А ..............................................................................................
Додаток В ..............................................................................................
1 ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА
1.1 Призначення, будова, принцип дії волочильного стана магазинного типу 2500/8
Стани магазинного типу 2500/8 застосовують при волочінні низко-, середньо- і високовуглецевого дроту із заготівлі діаметром до 12 мм.
На рис. 1.1, приведена схема найбільш поширена конструкція волочильних машин магазинного типу. Дріт при переробці на цих машинах простягається через волоку і намотується на барабан, на якому створюється певний запас витків дроту (до 1/3 барабана). Далі через повідковий пристрій, верхній і нижній направляючi ролики дріт поступає у волоку слідуючего барабана; потім те ж саме повторюється на наступних барабанах.
Рисунок 1.1 – Схема стану магазинного типа
На рисунку 1.1 показана схема стану магазинного типа з верхнім зніманням.
Переваги станів магазинного типу - відносно проста конструкція приводу; хороше охолодження дроту на барабанах, особливо при примусовому повітряному охолодженні; досить гнучкий кінематичний зв'язок між блоками, що виключає часту зміну волок; незначні простої стану при обриві дроту і заміні волок.
1.2 Вимоги до електроприводу волочильного стану
1.В період заправки стану, пов'язаного з первинними операціями простягання дроту через отвір волоки і намотування її на барабани, швидкість має бути значно нижча робочої швидкості і не перевищувати 30-50 м/мін з тим, щоб уникнути можливих обривів дроту, обривів витяжних кліщів.
2.Перехід на робочу швидкість волочіння повинен здійснюватися плавно, щоб уникнути можливого обриву дроту і необхідної при цьому трудомісткої перезаправки стану і зниження його продуктивності за рахунок втрати часу.
3.Зупинка стану, викликана закінченням заданої програми волочіння, повинна здійснюватися автоматично за допомогою лічильника заданої довжини або вимикача наповнення намотувальної котушки дротом.
1.3 Розрахунок потужності двигуна
Правильний вибір потужності приводних двигунів є необхідною умовою надійної та економічної роботи електропривода.
Для забезпечення нормальної роботи електродвигунів необхідно, щоб їх потужність відповідала вимогам, що визначаються на підставі оптимальних технологічних параметрів волочіння, що забезпечують високу продуктивність стану при найвигідніших коефіцієнтах навантаження двигунів за потужністю та використовування їх за часом. В умовах постійного зростання потреб у виробах волочильного виробництва та необхідності, у зв’язку з цим, встановлення великої кількості різних волочильних станів, потужність яких досягає декілька сот тисяч кіловат, питання раціонального вибору потужності двигунів станів приймає важливе практичне значення.
Потужність, що необхідна для приводу волочильних станів без ковзання складається з:
а) потужності, що витрачається на деформацію заготівки, що протягується через отвір волоки під дією сили волочіння;
б) потужності, що необхідна для здолання сил тертя, що виникають при волочінні в отворах волоки;
в) потужності, що витрачається в період холостого ходу.
Для визначення сили волочіння застосовуємо формулу Р.Б. Красильщикова, яка виведена на основі великого числа дослідів.
(1.1)
де 0,6 – постійний коефіцієнт,
dn-1 – діаметр дроту до протягання,
ср.од – середнє одиничне обтискання (мм),
ср.n – середнє значення межі міцності деформації МПа.
(1.2)
де dn –діаметр дроту після протягання (мм).
(1.3)
де n-1 –межа міцності дроту до волочіння, МПа,
n – межа міцності дроту після волочіння, МПа.
Межу міцності дроту після протягання визначаємо за експериментальною
формулою:
де 3,16 – множник, що враховує вираз межі міцності у МПа ,
n – номер протягання, після якої визначається n.
(1.5)
де d0 – початковий діаметр дроту до протягання, мм.
Необхідна для приводу кожного блоку потужності, кВт:
(1.6)
де Vn – швидкість протягання (м/с) на n - ому барабані,
- ККД передавального пристрою від двигуна до барабану, що тягне, =0,84.
Швидкість дроту на виході із останньої волоки с вихідної величини. Для визначення швидкостей кожного із попередніх барабанів скористаємося законом рівності об’ємів металу, що протягнемо через будь-яку волоку багатократного волочильного стану за рівні проміжки часу:
Sn-1Vn-1=S1V1=…=SnVn, (1.7)
З цього випливає, що швидкість кожного попереднього барабана:
(1.8)
Для порівняння отриманих результатів проведемо розрахунок потужності що необхідна для приводу барабанів волочильного стану (кВт) методом питомої витрати електроенергії, при якому :
Pn=mWn10-3, (1.9)
де m –маса дроту, що протягується через волоку за секунду ,кг/с :
Wn –питома витрата електроенергії .
Масу дроту визначаємо з виразу:
m= 6,1V1d1210-3 , (1.10)
m= 6,10,718,45210-3=0,31 кг/с.
Питому витрату електроенергії визначаємо з виразу:
(1.11)
де в – коефіцієнт корисної дії процесу волочіння залежних від одиничних стискань : визначаємо за кривими.
.
Pn=0,3150167,510-3=15,6 кВт.
Оскільки розрахунки для всіх протягань аналогічні, то весь розрахунок виконуємо на персональному комп’ютері за допомогою програмного забезпечення ElRashet. Отримані данні за допомогою роздруку на принтері наводимо у додатку А «Результати розрахунків потужності двигуна волочильного барабану».
Злічуємо отримані двома методами результати (додаток А графи 11,12) та визначаємо найбільшу потужність волочіння Pmax. Виходячи з цього обираємо для приводу кожного блоку асинхронний двигун з фазним ротором серії 4А за каталогом виходячи із умови Рmax≤Рn, з синхронною частотою обертання n=1500 об/хв., частотою живлячої мережі f=50 Гц та напругою U=380В. Технічні данні обраного двигуна наводимо у таблиці 1.2 «Технічні дані двигуна».
Таблиця 1.2 – Технічні дані двигуна.
|
Типорозмір Двигуна |
Р, кВт |
|
cos |
S ном, % |
|
Ір, А |
Uр, В |
J, м кг2 |
р |
|
4АНК 200L4У3 |
45 |
0,90 |
0,88 |
3,5 |
3 |
75 |
250 |
4.5 |
2 |
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-Ммах) на якій протікає робота ЕП стану в сталому режимі без близького наближення до дільниці Ммах (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:
(2.1)
де f – частота живлячої мережі, f =50 Гц,
ρ – кількість пар полюсів ,
ω1 = 2 × 3,14 × 50 / 2 = 157,1 1/с.
ωном = ω1 (1-), 1/с (2.2)
ωном = 157,1(1-) = 151,6 1/с.
Мном = Pном × 10 3 / ωном, Нм (2.3)
Мном = 45×10 3 /151,6 = 297 Нм.
ωкр = ω1 (1- Sкр) , 1/с (2.4)
де Sкр – критичне ковзання:
Sкр = × (λ + √ λ² - 1), (2.5)
Sкр = × (3+√3²-1) = 0,2,
ωкр = 157,1(1-0,2) = 125,68 1/с.
Визначаємо Мmax максимальний критичний момент:
Мmax = λ × Мном , (2.6)
Мmax = 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 Мmax та вести процес пуску при моменті М1 < Мmax. Для забезпечення цієї умови приймаємо:
М1 = 0,85Мmax , Нм (2.7)
М1 = 0,85 891 = 753,35 Нм.
М2 = 1,1 Мс, (2.8)
де Мс – момент статичного навантаження, Нм
Мс = 1000 × , Нм (2.9)
де Pс - найбільша статична потужність волочіння (згідно КП таблиці 1.1)
Мс = 1000 × Нм,
М2 = 1,1 259,23 = 285,3 Нм.
М`п = 1,4 Мном , Нм (2.10)
М`п = 1,4 × 297= 415,62 Нм.
Отримані при розрахунках моменти М1, М2, Мс та Мʼп 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:
Rр = Rном × , кВт (2.11)
де Rном - номінальний опір ротора, Ом
Rном = , Ом (2.12)
Rном = Ом.
Rр = 1,77 × 3,5 / 100 = 0,062 Ом.
Масштаб опору визначається за виразом:
mR = Rp / ln-н, Ом/мм (2.13)
mR = 0,062/5 = 0,0124 Ом/мм.
Опір першого ступеня визначається довжиною відрізка 1-2 на даний момент Мном
R1 = mR × l1-2 , Ом (2.14)
R1 = 0,062 × 61 = 3,782 Ом.
Опір другого ступеня визначається довжиною відрізка 2-3
R2 = mR × l2-3, Ом (2.15)
R2 = 0,062 × 23 = 1,426 Ом.
Опір третього ступеня визначається довжиною відрізка 3-4
R3 = mR × l3-4, Ом (2.16)
R3 = 0,0062 × 9 = 0,558 Ом.
R4 = mR × l4-н, Ом (2.17)
R4 = 0,062 × 5 = 0,31 Ом.
2.2 Розрахунок перехідних процесів
Послідовність моменту переходу з однієї характеристики на другу встановлюється в залежності від часу розбігу двигуна на кожному ступені і здійснюється автоматично за допомогою реле часу.
Змінювання моменту і швидкості обертання двигуна під час пуску стана відбувається відповідно до таких виразів :
М = Мс (1- е-t/Tmi) + Мпоч × е-t/Tmi , (2.18)
ω = ωсі (1- е-t/Tmi) +ωli × е-t/Tmi , (2.19)
де Мс – стале значення моменту навантаження (формула 2.9), Нм, однакове для усіх пускових характеристик;
Мпоч – початковий пусковий момент двигуна: на першій характеристиці;
Мпоч = Мп (значення обирається пусковою діаграмою); для решти Мпоч = М1 (пускова діаграма);
ωсі – стале значення швидкості двигуна, 1/с, визначається для кожної характеристики за пусковою діаграмою Мс, значення приведені у таблиці 2.1;
ωlі – початкове значення швидкості двигуна, 1/с, для кожної характеристики визначається на лінії М1, (пускова діаграма) і значення заносимо до таблиці 2.1;
Постійну часу для кожної характеристики, визначаємо за формулою:
Tmi = JΣ (ωсі – ωIі ) / (Мпоч - Мс ), (2.20)
де JΣ – сумарний момент інерції системи привода, приведений до валу двигуна
JΣ = a (Jд + Jш), кгм² (2.21)
де а – коефіцієнт, що враховує момент інерції елементів приводу, які обертаються не зі швидкість двигуна, приймається а = 1,5...1,6; [1];
Jш – момент інерції пасового шківа, розташованого на валу двигуна.
Jш = 0,3 × Jд, кгм² (2.22)
Час розбігу двигуна на кожній характеристиці
Tроз = Tmi × Іn ((Мпоч – Мc)/( М2 –Мc )), (2.23)
де М2 - момент перемикання, Нм, значення за пусковою діаграмою.
Таблиця 2.1 – початкові данні до розрахунку залежностей М=f(t)
|
Характеристики |
Мс,Нм |
М2, Нм |
Мпоч, Нм |
сі, 1/с |
н, 1/с |
|
Природна |
259,23 |
285,3 |
757,35 |
151,6 |
142 |
|
Третя |
757,35 |
143,5 |
117,5 |
||
|
Друга |
757,35 |
121 |
50,4 |
||
|
Перша |
415,62 |
60 |
0 |
Розрахунок залежностей виконують за допомогою комп’ютера з використанням відповідної прикладної програми та наводимо у додатку Б.
За даними таблиці будуємо графіки залежностей М=f(t) і =f(t) та наводимо на рисунку 2.2.
3 Техніка безпеки при експлуатації та ремонті електроустаткування волочильного стану
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ:
1. Зудкин С.М., Пужан А.Г., Алалыкин Г. С. Электропривод и автоматика волочильных станов. – М.: Металлургия, 1977.
2. Технология сталепроволочного производства: Підручник / Ю.І Коковихин. – К., 1995. – 608 с.
3. Маскаленко В.В Электрический привод.-М.: Мастерство, 2000
4. Ганнель В. Я. Электропривод волочильных станов и канатных машин. – М.: Металлургия, 1962;
5. Когос А.М. Механическое оборудование волочильных и лентопрокатных цехов. – М.: Металлургия,1980
6. Кравчик А.Э, Шлаф М.М., Афонин В.И., Соболенская Е.А. Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник А 90. – М.: Энергоиздат, 1982. – 504 стр.ил.
7. Короткие методические указания по выполнению курсового проекта на тему «Электрооборудование волочильного стана магазинного типа»
8. Правила технічної експлуатації електроустановок спожива чів і правила техніки безпеки при експлуатації електроустановок споживачів, М. Энергоатомиздат, 2004.