3.2 Предварительный выбор двигателя

Необходимо выбрать электродвигатель с номинальной скоростью вращения ωн> ω_двр и мощностью Рнеоб. Следует иметь в виду, что двигатель должен иметь запас хода для обеспечения пускового и тормозного режимов работы механизма подъема измерительного люка.

D814U2 - независимый от металлургического возбуждения электродвигатель с номинальной мощностью 110 кВт, с низкой скоростью [2] выбран для привода подъемного механизма измерительной головки. Этот мотор специально сделан для работы в металлургических цехах при высоких температурах и повышенной пыли. Двигатель имеет естественную вентиляцию. Технические данные выбранного двигателя приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Технические данные двигателя Д814У2

Параметр и обозначение	Единицы измерения	Значение
Номинальная мощность, Рн	кВт	110
Номинальное напряжение, UH	В	440
Номинальный якорный ток, ін	А	274
Номинальная частота вращения,	об/мин	500
Номинальное напряжение возбуждения, UBH	В	220
Номинальный ток возбуждения, івн	А	5,5
Число полюсов (главных, добавочных), 2р	-	4
Число параллельных ветвей якоря, 2а	-	2
Сопротивление обмотки якоря, rя	Ом	0,0325
Число витков на добавочный полюс, содп	-	22
Сопротивление обмотки добавочных полюсов, rдп	Ом	0,018
Число витков на полюс обмотки возбуждения, сов	-	1400
Сопротивление обмотки возбуждения, гв	Ом	36,0
Перегрузочная способность по якорному току, ^	-	2,5
Максимальная частота вращения, nmax	об/мин	1770
Максимальный вращающий момент, Мmах	Нм	5212
Момент инерции якоря,	кг-м2	10,25
Магнитный поток на полюс, Фн	Вб	8,МО-2

Сопротивления всех обмоток возбуждения даны при 20°С.

3.3 Расчёт и построение тахограммы и нагрузочной диаграммы

Чтобы проверить выбранный двигатель на предмет перегрузки и перегрева, необходимо рассчитать диаграмму нагрузки и тахограф привода.

Для первоначального времени выводы фурмы в крайнем вертикальном положении принять. Затем копье опускается со скоростью 3,6 м / с на высоту 5 м над уровнем металла. После этого скорость опускания снижается до 0,12 м / с, и происходит дальнейшее снижение до уровня металла. Общая высота опускания сопла составляет 24,83 м. После измерения фурма снимается с кессона на пониженной скорости и затем возвращается в исходное рабочее положение на рабочей скорости. Рассчитаем тахограмму для опускания и подъёма измерительной фурмы в начале и конце плавки соответственно.

Номинальный момент двигателя находится по формуле (3.5):

М_н =I_н·kФ_н; (3.5)

М_н = 274·8,047 = 2205 Н м.

Моментный коэффициент двигателя находится по формуле (3.6):

kФ_н = ; (3.6)

kФ_н = 8,047 В·с.

Номинальная угловая скорость вращения двигателя находится по формуле (3.7): w_н= ; (3.7)

w_н = 52,36 с^-1

Сопротивление якорной цепи при рабочей температуре 85°С находится по формуле (3.8):

R_я=β·(г_я +г_дп); (3.8)

R_я = 1,35·(0,0325+ 0,018)= 0,068 Ом.

где β - температурный коэффициент изменения сопротивления двигателей серии Д

Динамический момент при пусках и торможениях:

=

М_дин = 125,25∙52,3/2,7 = 2429 Н·м.

Статический момент при опускании фурмы (двигатель работает в рекуперативном режиме) находится по формуле (3.9):

М_с1 = М_опуск = ; (3.9)

М_с1 = М_опуск · 0,96 0,84 = 1912,8 Н·м.

Пусковой момент двигателя при опускании фурмы находится по формуле (3.10):

М_п1 = - М_дин + М_опуск; (3.10)

М_п1= -2429 + 1913= -516 Н·м.

Тормозной момент двигателя при опускании фурмы находится по формуле (3.11):

М_т1 = М_дин - М_опуск; (3.11)

М_т1=2429-1913 = 516 Н·м.

Суммарный момент инерции электропривода находится по формуле (3.12):

J_∑ = J_мex + J_я; (3.12)

J_∑=115 + 10,25 = 125,25 кг·м².

Время разгона (торможения) до рабочей скорости находится по формуле (3.13):

t_п1= t_t1=w_двр · ; (3.13)

t_п1= t_t1= 51,6· = 2,6 с.

Угловая скорость вращения двигателя при работе на установочной скорости находится по формуле (3.14):

w_дву= ; (3.14)

w_дву = =1,72 с^-1

Время разгона (торможения) до установочной скорости находится по формуле (3.15):

t_п2 = t_т2 = w_дву· ; (3.15)

t_п2 = t_т2 = 1,72· = 0,089 с.

Время торможения с рабочей до установочной скорости (время разгона с установочной до рабочей скорости) находится по формуле (3.16):

T_т3=t_п3=(w_двр-w_дву)· ; (3.16)

T_т3=t_п3 = (51,6-1,72)· = 2,5 с.

Путь, пройденный за время разгона (торможения до рабочей скорости) находится по формуле (3.17):

S_п1= S_т1= ; (3.17)

S_п1= S_т1= = 4,6 м.

Время опускания фурмы на рабочей скорости 3,6 м/с до высоты 5 м от уровня металла при статическом моменте M_ci находится по формуле (3.18):

t_p1= ; (3.18)

t_p1= = 4,2c.

Пути, пройденные за время разгона (торможения) до установочной скорости и с установоч­ной до рабочей скорости соответственно находятся по формулам (3.19) и (3.20) :

S_п2= S_т2= ; (3.19)

S_п2= S_т2= = 0,005 м;

S_п3= S_т3= ; (3.20)

S_п3= S_т3= = 4,3 м.

Время опускания на установочной скорости (5 м от уровня металла) находится по формуле (3.21):

t_y1 = ; (3.21)

t_y1 = = 5,8с.

Пауза между полным подъёмом и опусканием фурмы принимается равной 1 мин. Затем фур­ма выводится из конвертера на скорости 0,12 м/с (до высоты 3,8 м над уровнем металла).

Пусковой момент двигателя при подъёме фурмы находится по формуле (3.22):

М_п2 = М_дин + М_под; (3.22)

М_п2 = 2429 + 2942 = 5371 Н · м.

Тормозной момент двигателя при подъёме фурмы находится по формуле (3.23):

М_т2 = -М_дин + М_под; (3.23)

М_т2= -2429 + 2942 = -512 Н·м.

Время подъёма на установочной скорости (при статическом моменте М_с2 = М_под= 2942 Н·м) находится по формуле (3.24):

t_y2= ; (3.24)

t_y2= = 1,6