Разработка электропривода прокатного стана холодной прокатки (стр. 2 из 6)
(кг*м2); 
(кг*м2); 
(кг*м2); 
(кг*м2)В схеме упругими элементами являются муфты. Поэтому первоначально механическую часть привода представим 3- х массовой расчётной схемой:
Рисунок 3 - Расчётная схема привода
Дальнейший расчет приведен в разделе 6.
1.4 Построение нагрузочной диаграммы и механической характеристики рабочей машины
В соответствии с заданием привод осуществляет работу по следующему алгоритму : разгон на холостом ходу , выход на рабочую скорость , наброс момента , работа под нагрузкой , сброс момента , работа на рабочей скорости на холостом ходу , переход на повышенную скорость . В соответствии с вышеописанным алгоритмом привод работает на четырёх различных скоростях в течении цикла .
Нагрузочная диаграмма механизма представляет собой зависимость приведенного к валу двигателя момента (или мощности, если известно передаточное число редуктора) в функции времени за цикл работы.
На данном этапе проектирования имеется возможность рассчитать и построить только упрощенную нагрузочную диаграмму – зависимость статических моментов в функции времени, т.е. без учета динамических нагрузок. Упрощенная нагрузочная диаграмма рабочей машины (механизма), построенная по рассчитанным для каждого участка цикла работы статическим нагрузкам, приведена на рисунке 4.
Нагрузочная диаграмма по расчётным данным имеет вид :
Рисунок 4 - Нагрузочная диаграмма
По виду нагрузочной диаграммы можно определить, что данный привод работает в длительном режиме с переменной нагрузкой, поэтому tp – время разгона в цикл не входит.
Механическая характеристика рабочей машины приведена в графическом материале курсового проекта.
2 Анализ и описание системы “ЭП-сеть” и “ЭП-оператор”
Электропривод подключается к трёхфазной сети переменного тока, напряжением 6,3 кВ, частотой 50 Гц через трансформатор. Двигатель питается через вентильный преобразователь, собранный по мостовой схеме. Влияние на работу привода могут оказывать колебания напряжения и частоты питающей сети. В свою очередь привод может оказывать влияние на сеть, потребляя из сети реактивную мощность и «засоряя» её высшими гармониками.
Анализ “ЭП-оператор” необходим для проектирования схемы управления электроприводом. В результате проектирования необходимо получить автоматическую схему, которая обеспечит требования охраны труда, соблюдая качество технологического процесса, выполнение производительности рабочей машины средствами автоматизированного электропривода.
3. Выбор принципиальных решений
Цель анализа – создание исходной базы данных для проектирования оптимальной системы привода за счет более точной и полной формулировки предъявляемых к электроприводу требований. Эти данные получают в результате анализа и количественного описания систем.
Полученная количественная и полная качественная оценка условий работы электропривода является основой выбора возможных решений, как по силовому электроприводу, так и по схемам управления.
3.1 Построение механической части ЭП
В соответствии с заданием на курсовое проектирование для понижения угловой скорости, применим силовой редуктор. Передаточное отношение задано I = 4,25. Следовательно, выбор типа передачи значения не имеет.
3.2 Выбор типа привода
При определении возможных принципиальных решений выбирается несколько (обычно 2-3) вариантов электропривода, удовлетворяющих в той или иной степени требованию задания на проектирование. Выбор вариантов привода осуществляется на основе изучения существующих типовых электроприводов для данного класса рабочих машин, определяя конструкцию механической части привода, возможные типы двигателей и способы регулирования координат.
настоящее время 80 % применяемых двигателей - это двигатели переменного тока. Главный привод прокатного стана является регулируемым электроприводом, кроме того, необходимо учитывать, что приводной двигатель будет обладать достаточно большой мощностью.
При анализе литературных источников удалось установить, что в главных электроприводах прокатных станов холодной прокатки применяются две системы:
а) УВ – ДПТ;
б) Г – Д;
Можно также рассмотреть варианты применения следующих систем:
в) АД с частотным управлением;
г) Каскадная система;
д) Двигатель постоянного тока с реостатом (ДПТ−Р);
е) Асинхронный двигатель с фазным ротором и реостатом (АДФ−Р).
В связи с тем, что мощность двигателя достаточно велика, то при введении добавочных сопротивлений в силовую цепь будут значительные Джоулевы потери, следовательно, варианты д) и е) рассматриваться не будут. Оставшиеся варианты рассмотрим более подробно при помощи оценочной диаграммы, представленной на рисунке6.
3.3 Выбор способа регулирования координат
В электроприводе существует два способа регулирования координат:
А) полноценное;
Б) не полноценное.
В данном случае применяем полноценное регулирования координат, то есть при изменении скорости вращения вала электродвигателя изменяется
. Необходимо получить стабильную скорость привода для обеспечения необходимого качества прокатки. Различают также автоматическое и ручное регулирование координат. Ручное регулирование предполагает изменение скорости привода с участием оператора. В данном случае применяем автоматическое регулирование координат. Оператор необходим только для запуска привода.3.3 Выбор способа регулирования координат
В электроприводе существует два способа регулирования координат:
А) полноценное;
Б) не полноценное.
В данном случае применяем полноценное регулирования координат, то есть при изменении скорости вращения вала электродвигателя изменяется
. Необходимо получить стабильную скорость привода для обеспечения необходимого качества прокатки. Различают также автоматическое и ручное регулирование координат. Ручное регулирование предполагает изменение скорости привода с участием оператора. В данном случае применяем автоматическое регулирование координат. Оператор необходим только для запуска привода.3.4 Оценка и сравнение выбранных вариантов
На данном этапе необходимо добиться выбора наиболее приемлемого варианта решения задачи, т.е. построения оптимального электропривода для механизма прокатного стана.
При выборе желаемых вариантов систем ЭП проведение строгих техника – экономических расчётов не представляется возможным из-за отсутствия требуемых исходных данных. Поэтому здесь можно воспользоваться так называемым «методом экспертных оценок» /6/ . Сравнение предварительных результатов или вариантов решения производиться относительно n – характеристик системы, важных с точки зрения цели проектирования, путём сравнения определённых значения соответствующих показателей качества qi.
При выборе будем учитывать следующие условия:
– Продолжительный режим работы установки;
– Ударная нагрузка;
– Соответствие двигателя найденному эквивалентному моменту;
– Значительная мощность привода.
Принципиальные варианты решений следующие:
а) АД с частотным управлением;
б) система Г-Д;
в) ДПТ – УВ;
г) каскадная система.
Оценку системы будем проводить по следующим характеристикам:
–масса;
–надёжность;
–расход энергии за цикл;
–габариты;
–к.п.д. системы;
–стоимость;
– эксплуатационная стоимость;
– ремонтопригодность
– перспективность
Рисунок 5 - Оценочная диаграмма
Выбор наилучшего решения производится определением взвешенной суммы (лучший вариант имеет большую сумму) :
(3.1)где
− суммарная оценка; 
− весовой коэффициент; 
− показателей качества.Показатели качества
служат для количественной характеристики степени выполнения требований задания на проектирование ЭП, а также других требований рабочей машины (технологические, эксплуатационные и т.д.) и определяется например, следующим образом: 
5 – требования к i-ой характеристике системы выполнены очень хорошо;qi= 4 -требования к i-ой характеристике системы выполнены хорошо;
3 - требования выполнены удовлетворительно;
2 - требования выполнены неудовлетворительно
Определение лучшего варианта решения, зависит от того, являются ли все характеристики системы равноправными или их значимость для достижения цели проектирования различна. Для этого вводиться весовой коэффициент l, который можно определить следующим образом:
5 – i-я характеристика системы имеет определяющее значение для цели разработки;