Электропривод вращателя бурового станка СБШ-320

Управление, защиты и блокировки:

AI – задатчик интенсивности;

AR - регулятор скорости;

AA – регулятор тока;

UM – блок управления тиристорами (СИФУ);

UA –обратная связь по току;

UV –обратная связь по скорости.

В качестве датчиков тока якоря для обратной связи используются шунты RS1. В качестве датчиков скорости применяется датчик напряжения преобразователя выполненный на потенциометре R1.

При включении масляного  выключателя QF1 подается питание на обмотки высшего напряжения трансформатора TV1 и в цепь питания возбуждения. При включении выключателя QF2 подается напряжение через трансформатор TV2 и выпрямительный мост VD3-VD6 на обмотку возбуждения и обмотку реле КА1, которое, включаясь, замыкает контакты КА1.1 в цепи защит и управления и размыкает контакты КА1.2 в цепях сигнализации отсутствия возбуждения. При включении выключателя SF1 подается питание в цепи управления и защит. При нажатии на пускатель SB1 происходит включение реле КМ1, которое своим контактом КМ1.2 самозапитывается, и при отпускании пускателя питание в обмотке реле остается. Управление скоростью электродвигателем производится посредством командоконтроллера SA.

Нулевое положение командоконтроллера фиксируется контактами микровыключателей, установленных в блоке командоконтроллера.

При повороте командоконтроллера в положение «1» происходит пуск двигателя, в положение «0» – останов, в положение «-1» - реверс.

 

В приводе применены  следующие виды защиты:

• максимальная токовая защита;
• защита от пробоя изоляции;
• защита от потери возбуждения;

Для защиты двигателя от больших токов, возникших в цепи якоря по какой либо причине, применяется максимальная токовая защита. Максимальная токовая защита двигателя М осуществляется при помощи реле КА3, которое включено на падение напряжения на обмотках вспомогательных полюсов двигателя. При превышении тока якоря на 40-50% от стопорного - реле срабатывает и своим размыкающим контактом – КА3.1 обесточивает катушку контактора КМ1. Это приводит к снятию напряжения с цепей управления, и обесточиванию блока тиристоров и  электродвигателя механизма (контакт КМ1.1). Также своим замыкающим контактом КА3.2 реле включает красную сигнальную лампу HL5 на пульте управления.

При нарушении изоляции в якорной цепи двигателя М через обмотку реле КV1 начинает протекать ток и оно срабатывает размыкая свой контакт KV1.1 в цепи реле КМ1, отключая его, и замыкает контакт КV1.2, в результате чего загорается красная сигнальная лампа HL1 на пульте управления. Также при нарушении изоляции в якорной цепи М1 размыкаются контакты КМ1.3 и КМ1.4, в результате чего задание на АI перестаёт поступать – двигатель останавливается.

Защита от потери возбуждения двигателя М осуществляется при помощи реле КА1, включенных в цепи обмоток возбуждения. При падении напряжения в цепи возбуждения хотя на 10-20% или при полном его исчезновении реле размыкает контакт КА1.1, который размыкает цепь питания реле КМ1. При этом также замыкается контакт КА1.2 и в результате происходит загорание красной сигнальной лампы HL3 на пульте управления.

Отключение контактора КМ1 происходит также при отключении автоматов вентиляторов двигателей главных приводов, масляных выключателей QF1, QF2 и QF3, автомата SF1, кнопки стоп (SB3), перегорании защитных плавких предохранителей FU1 и FU2, которые служат для защиты цепей управления от больших токов. В любом случае при отключении реле КМ1 происходит останов вращателя. Также при нарушении изоляции в якорной цепи М размыкаются контакты КМ1.3 и КМ1.4,в результате чего задание на АI перестаёт поступать – двигатель останавливается.

 

Для курсового проекта  принимаю именно эту схему управления двигателем. Но кроме этой схемы  в практике принимают и другие схемы, который подходят для данного  привода. К ним относят унифицированный  электропривод таких буровых  станков, как 3СБШ-200-60, СБШ-250-55 [4].

 

Унифицированный тиристорный электропривод выполнен по системе ТП — Д с реверсированием тока в обмотке возбуждения ОВМ двигателя М типа ДЭВ-808 мощностью 68 кВт при ПВ = 100%.

 

 Тиристорный преобразователь ТП выполнен на тиристорах Т-630 с естественным охлаждением по трехфазной мостовой симметричной схеме выпрямления. Система управления и регулирования тиристорным преобразователем, конструктивно оформленная в виде блока БСУ типа

 

 БРГЗ, включает в  себя задатчик интенсивности ЗИ, регуляторы напряжения РН и тока РТ, систему фазово-импульсного управления СИФУ, источник стабилизированного напряжения ИСН, фильтры Ф.

Задающий сигнал в БСУ подается от задатчика ЗС — многопозиционного переключателя с набором резисторов. Напряжение к нему подводится от статического выпрямителя ВУ1, подключенного к понижающему однофазному трансформатору TV2. Питание блока БСУ осуществляется от понижающего трансформатора TV].

От СИФУ управляющие импульсы поступают к блокам импульсных трансформаторов (БИТ), выход с которых подключен непосредственно к управляющим электродам тиристоров. В систему управления напряжение 380 В подается через автоматический выключатель SF1, а в силовую цепь тиристорного преобразователя — через автоматический выключатель QF1 и реакторы L1 — L3. Якорь электродвигателя М подключен к преобразователю ТП через шунт RS1 амперметра РА1 и реле максимального тока Л7.

Характеристика  электропривода, близкая по форме  к экскаваторной, формируется путем введения обратных связей по напряжению ' (от делителя, образованного резисторами R8, R9 и R10, через цепь гальванической развязки ГР) и току (от трансформаторов тока 7"Л7 — ТАЗ через выпрямитель ВУ2) ,к регуляторам напряжения РН и тока РТ соответственно. Система регулирования — двухконтурная, с внешним контуром напряжения и внутренним контуром тока. Регулятор напряжения РН — пропорциональный, а регулятор тока — пропорционально-интегральный.

Напряжение  в цепь возбуждения двигателя  подается от трех фазной сети 220 В через автоматический выключатель SF3, полууправляемый тиристорный мост, выполненный на оптронных тиристорах VS8— VS10 и диодах VD4— VD3. Реверсирование тока в обмотке возбуждения обеспечивают контакторы КМ1 — КМ2. Система управления оптронными тиристорами включает в себя диоды VD1 — VD3 и согласующий резистор R1.

При реверсе  привода с помощью контактов  реле К4 осуществляется запирание тиристорного моста, а с помощью К5 — ослабление поля возбуждения и превышение частотой вращения двигателя номинального значения. Реле обрыва поля К2 обеспечивает защиту двигателя от подачи напряжения в цепь якоря при отсутствии тока в обмотке возбуждения. Реле КЗ предотвращает переключение контактов КМ1, КМ2 в цепи обмотки возбуждения при наличии напряжения в цепи якоря.

С помощью вольтметра PV2 и амперметра РА2 осуществляют контроль за напряжением и током возбуждения. Система возбуждения дает возможность плавного изменения напряжения в обмотке возбуждения от 20 до 100% максимального значения.

Тиристорная система электропривода вращателя обеспечивает диапазон регулирования частоты вращения при номинальной нагрузке за счет регулирования напряжения якоря около 1:100. Номинальная частота вращения якоря электродвигателя— 126 с^-1, а максимальная частота вращения при ослабленном поле возбуждения — 174 c^-1.

 

 Привод допускает двукратную (с продолжительностью до 10 с) перегрузку.

Схема унифицированного электропривода вращателя станка СБШ-250-55, 3СБШ-200-60 представлена на рис. 13.

 

 

 

Рис.13 Схема унифицированного тиристорного привода буровых станков.

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В курсовом проекте произведено  описание вращателя бурового става станка СБШ-320 и сформулированы особенности работы механизма; сделан обзор и анализ наиболее перспективных и рациональных систем электропривода, и принято решения применить систему ТП-Д, которая в данном случае является наиболее уместной. После этого был выбран двигатель постоянного тока из серии ДПВ, и тиристорный преобразователь типа КТЭУ, отвечающие условиям работы механизма.

На следующем этапе был сделан расчет в абсолютных и относительных единицах передаточных функций объекта регулирования на основании параметров выбранного двигателя и иристорного преобразователя, а также произведен синтез регулятора скорости, введение которого позволило получить желаемые статические и динамические характеристики проектируемого привода. Затем с использованием инструмента визуального моделирования Simulink пакета MatLab построены графики переходных процессов в приводе, которые удовлетворяют требованиям к настройке на «модульный оптимум».

На последнем этапе  работы разработана принципиальная схема электропривода и выбраны элементы системы управления.

Графическая часть работы выполнена на листе формата А1 и содержит кинематическую схему механизма, структурную схему электропривода в абсолютных и относительных единицах, принципиальную электрическую схему электропривода, графики переходных процессов в приводе при пуске и статическую механическую характеристику привода.

Таким образом, результатом  работы стал проект системы управления электроприводом вращателя бурового става станка СБШ-320, отвечающей условиям и особенностям его работы, а также современным тенденциям развития электропривода.

Список используемых источников

1. Елисеев В.В. Автоматизированных электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 140604 – «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов». Екатеринбург. Изд-во УГГУ, 2007.
2. Чулков Н.Н. Расчет приводов карьерных машин. – М.: Недра, 1987. - 196с
3. Справочник по электрическим машинам. Под ред. Копылова И.П., Клокова Б.К. – М.: Энергоатомиздат, 1989. (Таблица с данными по ДПТ. Елисеев В.В.,2001)
4. Жуковский А.А., Нанкин Ю.А., Сушинский В.А. Привод и системы управления буровых станков на карьерах. - М.: Недра, 1990. – 223 с.: - ил.
5. Комплектные тиристорные электроприводы. Справочник. Под. ред. Перельмутера В.М. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 319с.
6. Конспект лекций по электроснабжению (преп. Старков В.В.), 2007
7. Оборудование для механизации производственных процессов на карьерах. Под ред. В.С. Виноградова. М., Недра, 1974, с. 376
8. Методические указания к лабораторной работе «Расчет, наладка и исследование тиристорного электропривода постоянного тока с подчиненным регулированием координат»./В.В.Елисеев, УГГГА, 2001. – 28с.
9. Конспект лекций по автоматизированному электроприводу (преп. Елисеев В.В.), 2008.