Электропривод и автоматизация главного привода специального вальцетокарного станка модели IK (стр. 3 из 10)

x = 1; y = 0.75; n = 0 — эмпирические коэффициенты.

Кp — поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

Kp = Kmp * K?p * K?p * Krp * K?p; (2.7)

где K?p, K?p, Krp, K?p — поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания (резец из быстрорежущей стали марки Т14К8);

K?p = 1.15 — передний угол в плане ? = 12-15?;

K?p = 1 — угол наклона главного лезвия ? = 15?;

Krp = 0.93 — радиус при вершине r = 1 мм;

K?p = 1 — главный угол в плане ? = 45?;

Kmp — поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости.

, (2.8)

где ?В = 1100 МПа — предел прочности обрабатываемого материала;

n = 0.75 — показатель степени, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости.

Тогда, подставив (2.8) в (2.7), получим:

Kp = 1.33 * 1.15 * 1 * 0.93 * 1 = 1.425. (2.9)

Подставив (2.1) — (2.5), (2.7) — (2.9) в (2.6), получим:

Fz = 10 * 200 * 121 * 340.75 * 8.660 * 1.425 = 481670 кН. (2.10)

Тогда, зная скорость резания V и тангенциальную составляющую силы резания Fz, определим требуемую мощность резания (с учетом коэффициента полезного действия системы равного 0.9):

кВт. (2.11)

Поскольку расчет велся для самого тяжелого варианта, то можно выбирать двигатель, который проходит по мощности для этого варианта.

Выбираем двигатель [6] серии 4ПН 400 - 22 МУ3 со следующими параметрами:

номинальная мощность двигателя Рн = 70 кВт;

номинальный ток двигателя Iн = 350 А;

номинальное напряжение питания Uн = 220 В;

момент инерции двигателя Jдв = 8.25 кг*м2;

минимальная скорость вращения nmin = 250 об/мин;

номинальная скорость вращения nн = 750 об/мин;

максимальная скорость вращения nmax = 1500 об/мин;

пусковая перегрузочная способность ?п = 2;

номинальный коэффициент полезного действия ?н = 93%.

Произведем проверку выбранного двигателя по нагреву согласно тахограммы и нагрузочной диаграммы, приведенных на Рис. 2.1, где:

t1 = 1 с — время разгона электродвигателя;

t2 = t4 = 2 с — время работы электродвигателя на холостом ходу;

t3 = 3000 с — время работы электродвигателя с номинальной нагрузкой;

t5 = 1 с — время торможения электродвигателя;

I1 = 2Iн = 700 А — пусковой ток двигателя

I2 = 0.1Iн = 35 А — ток холостого хода электродвигателя;

I3 = 0.95Iн = 332 А — номинальный рабочий ток двигателя;

I4 = 0.1Iн = 35 А — ток холостого хода электродвигателя;

I5 = 1.9Iн = 665 А — тормозной ток электродвигателя.

Тогда:

(2.12)

Поскольку полученный эквивалентный ток меньше номинального тока двигателя, следовательно по нагреву данный двигатель подходит и выбран верно.

Для питания двигателя выбираем комплектный тиристорный преобразователь [2] серии ЭПУ1-2-4347 DУХЛ4 со следующими параметрами:

Рн = 92 кВт — номинальная мощность преобразователя;

Uн = 230 В — номинальное выходное напряжение ТП;

Iн = 400 А — номинальный выходной ток преобразователя.

Для питания тиристорного преобразователя выбираем вводной трансформатор [2] ТСЗП - 160 / 0.743 со следующими параметрами:

Рн = 143 кВА — номинальная потребляемая мощность трансформатора;

U1 = 380 В — напряжение первичной обмотки трансформатора;

U2ф = 230 В — напряжение вторичной обмотки трансформатора;

I2ф = 500 А — ток вторичной обмотки трансформатора;

?Рхх = 795 Вт — потери холостого хода в трансформаторе;

?Ркз = 2400 Вт — потери при коротком замыкании в трансформаторе;

Uкз = 4.5% — напряжение короткого замыкания трансформатора;

Iхх = 5.2% — ток холостого хода трансформатора.

Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения выбираем сглаживающий реактор [5] ФРОС - 125 / 0.5 У3 со следующими параметрами:

Iн = 500 — номинальный ток сглаживающего реактора;

Lн = 0.75 мГн — номинальная индуктивность сглаживающего реактора;

Rн = 3 мОм — номинальное сопротивление реактора.

СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ СТАНКА

Характеристика системы электропитания вальцетокарного калибровочного станка модели IК 825 Ф2 приведена в табл. 3.1.

Таблица 3.1 — Характеристика системы электропитания станка вальцетокарного калибровочного модели IК 825 Ф2.

Назначение цепей	Источник питания	U, f
Питание электрооборудования станка	сеть	380В, 50Гц
Питание УЦИ	Трансформатор Т22	220В, 50Гц
Питание ЦУ постоянного тока напряжением 110В (станция НКУ 2090)	Трансформатор Т10 с выпрямительным мостом V20 — V25	110В
Питание ЦУ постоянного тока стабилизированным напряжением 110В (станция НКУ 2090)	Стабилизатор G2, трансформатор Т7 с выпрямительным мостом V8 — V11	110В
Питание ЦУ постоянного тока напряжением 24В (станция НКУ 2090)	Трансформатор Т8 с выпрямительным мостом V12 — V17	24В
Питание ЦУ постоянного тока напряжением 24В (станция НКУ 2090)	Трансформатор Т11 с выпрямительным мостом V26 — V31	24В
Питание ЦУ постоянного тока напряжением 110В (станция НКУ 3090)	Трансформатор Т20 с выпрямительным мостом V89	110В
Питание ЦУ постоянного тока напряжением 24В (станция НКУ 3090)	Трансформатор Т23 с выпрямительным мостом V90	24В
Питание двигателей вентиляторов комплектных устройств НКУ	Трансформатор Т12	220В, 50Гц
Питание цепей освещения	Трансформатор Т4	24В,16А,50Гц
Питание местного освещения (станция НКУ 2090)	Трансформатор Т6	24В, 50Гц
Питание ЦУ напряжением 110В (станция НКУ 2090)	Трансформатор Т6	110В, 50Гц
Для нужд потребления (станция НКУ 2090)	Трансформатор Т5	220В,2А,50Гц

4. РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ

На Рис. 4.1 приведена структурная схема системы тиристорный преобразователь — двигатель. Математическая модель проектируемой системы приведена на Рис. 4.2.

Определим по эмпирическим формулам согласно [5] недостающие данные.

Номинальная угловая скорость вращения двигателя:

1/с, (4.1)

Суммарное активное сопротивления якорной цепи электродвигателя определим из условия распределения потерь, считая, что половина потерь в двигателе идет на нагрев обмоток. Тогда:

Ом (4.2)

Определим значение номинального магнитного потока:

В*с (4.3)

Время регулирования, то есть время, за которое завершиться переходный процесс, составит:

с (4.4)

Определим коэффициент усиления тиристорного преобразователя как отношение среднего значения выпрямленного напряжения Ud0 к максимальному напряжению управления Uум (поскольку планируется использование стандартной блочной системы регуляторов, то максимально допустимое напряжение Uум составляет 8 В):

(4.5)

(4.6)

где Кu = 0.428 — коэффициент схемы выпрямления.

Постоянную времени тиристорного преобразователя принимаем равной 0.007 с — время, достаточное для восстановления запирающих свойств тиристоров после прохождения полуволны напряжения через 0.

Определим активное сопротивление фазы трансформатора:

Ом (4.7)

где

В (4.8)

Тогда полное сопротивление фазы трансформатора составит:

Ом, (4.9)

а индуктивное сопротивление фазы трансформатора составит:

Ом (4.10)

Тогда индуктивность фазы трансформатора составит:

Гн (4.11)

Определим индуктивность якоря двигателя по эмпирической формуле:

Гн (4.12)

где p = 2 — число пар полюсов двигателя.

Определим суммарную индуктивность якорной цепи двигателя:

L? = Lср + 2Lтр + Lяд = 0.75 + 2 * 0.02892 + 2 = 2.808 мГн (4.13)

Определим суммарное активное сопротивление якорной цепи двигателя:

R? = Rяд + rср + a * rд + b * rтр + c * rур + rк (4.14)

где rср — активное сопротивление сглаживающего реактора;

rд — динамическое сопротивление тиристоров;

rур — активное сопротивление уравнительного реактора;

rк — коммутационное сопротивление;

a = 2, b = 2, c = 1 — коэффициенты, зависящие от схемы

выпрямления напряжения.

Ом (4.15)

Ом (4.16)

rд = 0.45 * 10-3 Ом — по паспортным данным (4.17)

Подставив (4.15) — (4.17) в (4.14), получим:

R? = (21.5 + 0.062 + 2 * 0.45 + 2 * 0.186 + 1 * 0.62 + 8.68) * * 10-3 = 31.576 * 10-3 Ом (4.18)

Определим граничный угол отпирания тиристоров:

(4.19)

где Се’ — коэффициент пропорциональности между скоростью и ЭДС двигателя.

(4.20)

Тогда, подставив (4.20) в (4.19), получим граничный угол отпирания тиристоров равным:

(4.21)

Определим постоянные времени полученной системы.

Электромагнитная постоянная якорной цепи двигателя: