ACTIONARI ELECTROMECANICE

 

ACTIONARI ELECTROMECANICE

 

Actionarea electrica cu motor asincron cu rotor bobinat cu recuperarea energiei de alunecare printr-o cascada subsincrona cu tiristoare a unui transportor cu banda de mare capacitate utilizat la transportul minereurilor complexe.

MEMORIU TEHNIC

Sistemele de actionare electrica realizeaza conversia energiei electrice in energie mecanica: motorul electric de actionare absoarbe energia electrica de la retea si o transforma in energie mecanica, pe care o cedeaza, pe la arbore, masinii de lucru. Diferenta dintre energia electrica consumata si energia electrica utila reprezinta pierderile electrice si mecanice, care se transforma ireversibil in caldura.

Datorita marii diversitati a proceselor tehnologice deservite de masini de lucru actionate electric, sistemelor de actionare li se impun cerinte dintre cele mai variate privind turatia, cuplul dezvoltat la arbore, domeniul de modificare a turatiei si a cuplului, precizia in mentinerea constanta a vitezei unghiulare de rotatie, rapiditatea atingerii valorilor de regim stationar, calitatile dinamice, stabilitatea in functionare, etc.

Pentru ca parametrii energiei mecanice (cuplu, viteza unghiulara) sa poata fi controlati pe cale electrica, este necesar ca intre motor si sursa de alimentare sa existe dispozitive de dozare a energiei electrice, prin modificarea parametrilor sai (tensiune, curent, frecventa).

Controlul parametrilor mecanici pe cale mecanica, cu ajutorul reductoarelor de turatie, cutiilor de viteza sau variatoarelor mecanice de turatie este caracterizat de randamente scazute, fiabilitate redusa, cost ridicat si puteri unitare limitate din considerente constructive.

Utilizarea masinilor electrice (grupuri motor - generator) sau a amplificatoarelor magnetice la modificarea parametrilor energiei electrice absorbite de motor este legata de costuri mari de

investitii, consum mare de cupru (material deficitar), randamente scazute (in cazul grupurilor de masini) si inertie electromagnetica mare, care afecteaza rapiditatea si stabilitatea sistemelor de actionare prevazute cu reglare automata.

Sistemele de actionare electrica au evoluat de la forma simpla, la care motorul este legat direct la retea si este cuplat nemijlocit cu masina de lucru, eventual printr-un organ de transmisie cu roti dintate sau cu curele, la formele dintre cele mai complexe, cu un inalt grad de automatizare, in scopul satisfacerii cerintelor tot mai mari impuse de productia de bunuri materiale : marirea productivitatii prin marirea vitezei de actionare si reducerea timpilor de pornire si franare, fara solicitari inadmisibile ale motorului electric ; reducerea consumului de energie prin marirea randamentului si a factorului de putere.

Datorita avantajelor pe care le prezinta, transportoarele cu banda se utilizeaza foarte mult in industrie deoarece au greutate proprie redusa, constructie simpla, cost de productie redus si posibilitati totale de automatizare.

Organul de tractiune al transportorului este banda ghidata la capete pe tamburul de antrenare si cel de intindere, iar pe traseu sprijinita de rolele superioare si inferioare, dispunerea acestora facandu-se in functie de capacitatea de transport si de tipul de banda utilizata.

Ansamblul este sustinut de un schelet metalic, pe ramura superioara activa, banda putand avea forma plata sau jgheab. Insertia de material plastic sau textil din corpul benzii

ii asigura o rezistenta buna la tractiune, iar invelisul din cauciuc o protejeaza, asigurandu-i elasticitatea si rezistenta la uzura.

Mecanismul de actionare al transportorului este format din grupul motor - reductor pe al carui ax de iesire este montat tamburul de antrenare care transmite forta de tractiune datorita frecarii dintre tambur si banda. Banda se infasoara pe un tambur sub un unghi de 180 de grade sau mai mare. Unghiul de infasurare mai mare asigura o aderenta mai mare dintre banda si tambur si deci realizeaza o forta de tractiune mai mare.

Mecanismul de intindere tensioneaza banda cu o forta suficienta pentru a asigura aderenta ei pe tamburul de actionare. Aceste mecanisme pot fi actionate cu surub sau cu o contragreutate.

Cele mai importante dispozitive ale transportoarelor cu banda sunt cele de incarcare si cele de descarcare. Alimentarea transportoarelor se face de obicei din buncare sau de pe alte transportoare prin intermediul palniilor de incarcare iar descarcarea la capat prin palnii de descarcare.

Cele mai importante caracteristici ale transportoarelor cu banda sunt : latimea benzii, numarul de insertii si inclinarea transportorului; caracteristicile de functionare sunt : viteza de deplasare a benzii, productivitatea si puterea motorului de antrenare.

Puterea de actionare a transportorului cu organ flexibil de tractiune se poate determina prin 2 cai :

Tehnologic - bazat numai pe caracteristicile functionale ale utilajului :

productivitatea si distanta de transport

Tensional - bazat pe tensiunile ce apar in organele de lucru.

BREVIAR DE CALCUL

DATE CONSTRUCTIVE

• Lungimea totala a transportorului : L = 150 + 10 [m]
• Lungimea portiunii orizontale : L₁ = 50 + 5 [m]
• Inclinarea transportorului : a = 10 + 0.25
• Productivitatea volumetrica : Q = 4000 - 100 [t / h]
• Granulatia minereurilor : q = 100 + 5 [mm]
• Densitatea minereurilor : r [t / m³]
• Numarul de ordine : n = 7

Astfel, rezulta :

L = 220 [m]

L₁ = 85 [m]

a

Q = 3300 [t / h]

q = 135 [mm]

r = 1.4 [t / m³]

Viteza benzii :

Se alege conform tabelului 3.1 pagina 58 .

[m / s]

Unghiurile limita recomandate de inclinare a transportoarelor in functie de granulatia si caracterul materialului transportat se dau in tabelul 3.2 . Pentru minereu cu granulatia cuprinsa intre 0 si 350 mm , unghiul limita al transportorului este de 16 grade.

Latimea benzii :

Pentru calculul latimii benzii, sa alege in prealabil viteza v a benzii si se determina apoi debitul volumetric conventional al transportorului la o viteza a benzii de 1 m / s cu formula :

V_o = = = 1240.60 [m³ / h]

In functie de valoarea lui V_o , latimea benzii poate fi determinata conform datelor din anexa 1.

Se alege B = 2000 [mm]

Se alege banda tip jgheab cu 2 role .

B

B_o

Valorile V_o date in anexa 1 s-au determinat prin calcularea ariei sectiunii transversale a materialului de pe benzile de diverse latimi avandu-se in vedere configuratia trenurilor de role de tip jgheab, adoptate in URSS.

Calculul puterii de actionare al transportorului

Puterea absorbita la arborele tobei motoare in cazul deplasarii in regim stabilizat a benzii se determina cu formula :

unde : - P₁ - puterea absorbita la mersul in gol al benzii [kW]

- P₂ - puterea absorbita la deplasarea materialului in directie orizontala [kW]

- P₃ - puterea absorbita la ridicarea materialului cu benzi inclinate si cand exista cand

exista calareti de descarcare [kW]

- k₁ - coeficient ce depinde de lungimea benzii ; k₁ = 1

- k₂ - coeficient ce depinde de configuratia transportorului ; k₂ = 1.1

- k₃ - coeficient adoptat in conditii dezavantajoase de lucru ; k₃ = 1.1

- k₄ - coeficient adoptat cand pe transportor exista calareti de descarcare ; k₄ = 1

- P_pl - puterea suplimentara cand este montat un plug pentru descarcare [kW]

= = 55 [kW]

unde : k₀ - coeficient ce depinde de latimea benzii conform tab. 3.3 din [1] pag. 60

k₀ = 1250 [mm]

= = 33.66 [kW]

unde : - H₀ = 0

- H = = = 28.75

= 258.06 [kW]

P_pl = = = 52.8 [kW]

= = 472.33 [kW]

Calculul si alegerea transportorului

Pentru benzi din straturi (din tesatura sintetica belting) succesiunea calculului este urmatoarea :

1. Se determina efortul tangential la arborele tobei motoare :

= = 24088.8912 [kgf]

2. Se determina tensiunea maxima in banda (tensiunea in banda care se infasoara pe toba motoare)

= = 33242.66 [kgf]

unde : n - coeficient determinat din anexa 1; n = 1.38

3. Se determina tensiunea admisibila in banda raportata la 1 cm latime a unui singur strat :

= = 30 [kgf]

unde : - k_p - rezistenta de calcul a 1 cm latime a unui singur strat al benzii, k_p = 300

- m - coeficient de siguranta, m = 10

4. Se determina numarul de straturi din conditia de rezistenta a benzii

= = 5.54044 straturi

Numarul teoretic de straturi al benzii se corecteaza dupa aceea din considerente constructive in functie de latimea benzii si de materialul transportat. Astfel, se aleg 8 straturi din anexa 4, din tabelul 4.1 pagina 230, [1] si rezulta a = 8 straturi 6/2 mm cu

q_b = 56 [kgf / m].

Calculul de tractiune al transportorului

Determinam in prealabil valoarea urmatoarelor marimi :

= = 458.333 [kgf]

= = 164.1666 [kgf]

unde : - l - greutatea trenului de role superior a partilor in rotatie, l = 12.5 [kg]

- l_p - pasul rolelor mediu de pe ramura superioara ; l_p = 1.2 [m]

- q_r1 - greutatea pe un metru a partilor in rotatie ale trenului de role superior

= = 34.3333 [kgf]

unde : - l - greutatea trenului de role inferior a partilor in rotatie

- l_x - pasul rolelor de pe ramura inferioara ; l_x = 3 [m]

- q_r2 - greutatea pe 1 metru a partilor in rotatie ale trenului de role inferior

Pentru determinarea valorii lui q_b se afla in prealabil tipul de banda si numarul de straturi ale acesteia, in baza calculului efectuat prin metoda aproximativa pentru puterea transportorului (anexa 1). Calculul arata ca pentru cazul prezentat trebuie folosita o banda anidica in 8 straturi (din anexa 4) :

q_b = 56 [kgf / m]

Pentru simplificarea in continuare a calculului, se introduc notatii suplimentare pentru expresiile cele mai utilizate si definim valorile lor :

w - coeficient de rezistenta ce poate fi adoptat intre 0.03 si 0.04; se adopta w = 0.03

= = 20.35 [kg]

= = 2.71 [kg]

= = 514.33 [kg]

S₁ = S_df = t

S₂ = S₁ + = =

=

S₂ = t + =

3) S₃ = S₂ + W₂₃

= = - 905 [kgf]

unde : - l₄ = 99

- H - h = 20.76

- cosa

S₃ =

4) S₄ = S₃ + W₃₄

= = - 277.27 [kgf]

unde : l₅ = 63

S₄ = =

5) S₅ = S₄ + W₄₅

= = 157.18 [kgf]

S₅ = =

6) S₆ = S₅ + W₅₆

S₆ = = =

7) S₇ = S₆ + W₆₇

S₇ = = =

8) S₈ = S₇ + W₇₈ + W_inc

= = 366.66 [kgf]

= = 1180.59 [kgf]

S₈ = =

9) S₉ = S₈ + W₈₉

= = 5397.031[kgf]

S₉ = =

10) S₁₀ = S₉ + W₉₁₀

=

= 12610.0992 [kgf]

S₁₀ = =

Pentru cazul dat : - m = 0.35 (toba captusita)

- a = 210 grade = 3.66 rad

Pe de alta parte :

=

=

t = = 7145.8 [kgf]

10

1

2

R = 300 [m]

H-h

H

9

3

7 8 h

6 5 4

l₁ l₂ l₃ l₄

l₅

l₆

unde : - l₁ = 58 [m]

- l₂ = 27 [m]

- l₃ = 36 [m]

- l₄ = 99 [m]

- l₅ = 63 [m]

- h = 8 [m]

- H = 28.76 [m]

- l₆ = 220 [m]

Verificarea razei

Raza portiunii curbilinii se determina cu relatia :

R = = = 300 [m]

Pentru verificarea razei de curbura se utilizeaza relatia :

unde : - k - are valoarea 1.25 pentru dispozitivele de intindere obisnuite cu contragreutati

- S - tensiunea benzii in punctul final al curbei

S = = 8191.71+864.115 = 9055.83

unde : W^'_8-9 - rezistenta pe portiunea curbilinie a transportorului cand banda este goala

W^'_8-9 = = = 864.115

Þ 300 ≥ = 202.139

Cu formulele urmatoare determinam randamentul tobei motoare si efortul tangential :

n_t - coeficient de rezistenta al tobei; se ia n_t = 0.04

Randamentul :

= = 0.93423

Efortul tangential la obada tobei motoare :

N = = =20395.515 [kgf]

Puterea la arborele tobei motoare :

P_t = = = 399.93 [kW]

Puterea motorului electric :

P_e = , unde : - k = 1.2 (coeficient de siguranta la pornire)

- h_red = 0.94 (randamentul reductorului)

P_e = = 510.55 [kW]

Calculul benzii transportoare

Din tabelul 3.7 [1], rezulta tensiunea maxima in banda :

T = S₁₀ = 26200.845

Numarul de straturi ale benzii :

= = 30 [kgf]

a = = = 4.3566

Conform anexei 4 [1], numarul minim de straturi pentru latimea data a benzii este 8. Asadar banda se ia constructiv cu 8 straturi, adica numarul de straturi se adopta ca si in cazul preliminar.

a = 8 straturi

Diametrul tobelor

Diametrul tobelor se stabileste in functie de numarul de straturi ale benzii

• Pentru toba motoare

D_tm = = 1.32 [m]

• Pentru toba de capat (de intindere)

D_tc = = 1000 [mm]

Viteza periferica a tobei motoare ( v_tm ) :

v_tm = , unde : n_tm = = 28.951 [rot / min]

v_tm = = 2 [m/s]

Alegerea motorului de actionare

Motorul de actionare se alege pe baza calculului efectuat anterior in care s-a stabilit necesarul de putere al motorului de antrenare al transportorului. Astfel se alege un motor asincron cu rotorul bobinat, care poate efectua o pornire lina a transportorului si realizarea unei accelerari intre 0.02 . 0.03 [m/s] conform [3] pagina 335.

Parametrii nominali ai motorului sunt :

Motor asincron cu rotor bobinat tip : MIP2 500V 120 - 6 , cod : 26140

1. Puterea nominala : P_n = 500 [kW]
2. Turatia nominala : n_n = 987 [rot/min]
3. Tensiunea nominala : U_n = 6000 [V]
4. Curentul nominal : I_n = 58.5 [A]
5. Tensiunea U₂ : U₂ = 755 [V]
6. Curentul I₂ : I₂ = 409 [A]
7. Randamentul :    h
8. Factorul de putere : cos(j
9. Raportul cuplurilor : M_k/M_n = 3
10. Momentul de giratie : J_g = 157 []
11. Alunecarea nominala : s_n = 0.012

12. Masa : m = 3850 [kg]

13. Aparataj de pornire : PRUm5/500

Alegerea reductorului :

Alegerea reductorului se face in functie de raportul de transmisie, conform relatiei :

i = = = 34.1428

In STAS - ul pentru reductoare [Antal - Reductoare], raportul de transmisie imediat superior este i = 40 .

Se recalculeaza diametrul tobei motoare :

D_tm = = = 1.548 [m]

Calculul rezistentelor de pornire ale motorului

Procesul de pornire al motorului de actionare decurge intre 2 valori ale cuplului de pornire, una maxima M_max si una minima M_min , atingerea cuplului minim de pornire

determinand scoaterea din circuitul rotoric a unei trepte din reostatul de pornire, treapta avand o asemenea valoare incat cuplul sa creasca la valoarea M_max . Acest lucru se repeta pe un numar de Z trepte de pornire ale reostatului, pana cand se trece pe caracteristica naturala de functionare a motorului.

Valoarea cuplului maxim de pornire se stabileste in functie de cuplul maxim al motorului cu relatia :

• cuplul maxim = M₁

M₁ = = = 10485.359 [Nm]

• cuplul minim = M₂

M₂ = = 5805.04 [Nm]

M_n = = = 4837.536 [Nm]

W_n = = = 103.358 [rad/s]

Viteza unghiulara a tobei motoare :

w_toba = = = 2.583 [rad/s]

Pentru determinarea numarului de trepte ale reostatului de pornire se calculeaza valorile alunecarilor s_k , s_z , s_x , (s_x = s_z + 1), folosind formula simplificata a lui Kloss, astfel :

• Alunecarea critica s_k :

l = = 3 ; s_n = = = 0.013

s_k = = = 0.0757

a = = = 1.384

s_z = = = 0.03236

b = = = 2.5

s_x = = = 0.01581

Numarul de trepte este dat de relatia :

Z = = = 4.789

Se alege numarul de trepte : Z = 5

Se recalculeaza coeficientul s_x ,γ si M_min de pornire :

s_x = = = 0.01629 ; γ = = = 1.986

M_min = = = 5966.94

Calculul alunecarilor corespunzatoare treptelor de rezistenta

Calculul alunecarilor corespunzatoare treptelor de rezistenta se realizeaza cu relatia :

s_i = , pentru i = 1 . Z

s₁ = = 0.5035 s₄ = = 0.06427

s₂ = = 0.2535 s₅ = = 0.03236

s₃ = = 0.1276

Pentru actionarea prin cascada subsincrona din considerente economice, reglajul turatiei se face pana la o alunecare maxima de s = 0.3 . 0.5 .

S-a ales alunecarea maxima :

s = 0.4

Calculul rezistentei treptelor introduse in circuitul rotoric

Calculul rezistentei nominale a rotorului se face cu relatia :

R_r = = = 0.013855 [W

R_ti+1 = , i = 0 . Z-1 ; Z = 5

R_t1 = = = 0.428067 [W

R_t2 = = = 0.215541 [W

R_t3 = = = 0.108530 [W

R_t4 = = = 0.054647 [W

R_t5 = = = 0.027516 [W

R_t6 = = = 0.013855 [W

Valorile rezistoarelor pe fiecare treapta :

R₁ = R_t1 - R_t2 = = 0.212526 [W

R₂ = R_t2 - R_t3 = = 0.1070117 [W

R₃ = R_t3 - R_t4 = = 0.0538828 [W

R₄ = R_t4 - R_t5 = = 0.0271312 [W

R₅ = R_t5 - R_t6 = = 0.0136612 [W

Calculul turatiei treptelor

i = 1 . Z ; n_i =

n₁ = = = 496.465 [rot / min]

n₂ = = = 746.456 [rot / min]

n₃ = = = 872.339 [rot / min]

n₄ = = =935.720 [rot / min]

n₅ = = = 967.633 [rot / min]

Calculul timpilor de accelerare in trepte

Pentru determinarea timpilor de accelerare in trepte este necesar calcularea momentului de giratie GD² al transportorului la pornire. Acesta se va calcula cu formula :

GD²_tr =

unde : - GD²_tr - momentul de giratie conventional, raportat, al transportorului, []

- GD²_m - momentul de giratie al rotorului motorului, []

- v - viteza de deplasare a benzii, [m / s]

- Q - greutatea benzii si a sarcinii de pe aceasta, [kgf]

k = 1.2 . 1.25 - coeficient ce tine cont de momentul de giratie al reductorului;

k = 1.2

- n_m - viteza de rotatie a arborelui motorului

- h_trs - randamentul general al transportorului

Greutatea benzii si a sarcinii de pe aceasta :

Q = =

= 253715 [kgf]

Randamentul transportorului :

h_trs = = = 0.7901

Momentul de giratie al transportorului :

GD²_tr = = = 429.012[]

Timpii de pornire pentru trepte sunt :

T_i = , i = 1 . Z ; Z = 5.

T₁ = = = 119.078 [s]

T₂ = = = 59.958 [s]

T₃ = = = 30.190 [s]

T₄ = = = 15.016 [s]

T₅ = = = 7.654 [s]

M_sa = = =154774.719 []

M_sm = = = 4116.348 []

t₁ = = =205.521 [s]

t₂ = = = 103.484 [s]

t₃ = = = 52.106 [s]

t₄ = = = 26.237 [s]

t₅ = = = 13.210 [s]

Calculul cascadei subsincrone

Puterea de alunecare () poate fi recuperata in 2 moduri :

1. Prin redresarea in putere de curent continuu si apoi transformare in putere mecanica, care este retransmisa arborelui motorului asincron cu ajutorul unui motor de curent continuu, cunoscuta sub numele de cascada Kramer;
2. Prin redresare in putere de curent continuu si apoi restituirea acestei puteri inapoi in retea cu ajutorul unui convertor de frecventa, cunoscuta sub numele de cascada Scherbius.

Puterea redresoarelor sau a masinilor auxiliare este determinata de relatia : P = , P_EM fiind puterea electromagnetica transmisa prin intrefier, iar alunecarea s fiind intre 0.2 . 0.5

Conectarea in cascada in apropiere de s = 1 nu este economica, deoarece masinile auxiliare se apropie ca putere de masina principala. Astfel, pornirea se realizeaza cu rezistenta si numai dupa atingerea lui s_max se conecteaza in cascada, situatie recomandata la actionarile de puteri mari.

Dimensionarea redresorului conectat la inelele rotorului

Redresorul se dimensioneaza pentru curentul maxim si tensiunea maxima din circuitul de curent continuu . Deoarece o dioda cu siliciu are o capacitate termica foarte mica, valoarea medie admisibila a curentului prin dioda scade odata cu scaderea frecventei. In cazul nostru, alunecarea nominala este :

a_n [%] = = 1.2 % , ceea ce corespunde la 0.60 Hz. Deci, conform fig. 14.1 curentul mediu admisibil la aceasta frecventa este mai mic cu circa 20% decat

curentul mediu admisibil la 50 Hz . Valoarea maxima a curentului in circuitul de curent continuu, tinand seama de o limitare la 150% , este :

I_Cmax = = = 751.380 [A]

Pentru alegerea diodelor este necesar curentul raportat la 50 Hz :

I_C50Hz = = = 901.657 [A]

Curentul mediu printr-o dioda de 50 Hz va fi :

= = 300.55 [A]

Tensiunea maxima inversa pentru care se dimensioneaza diodele este egala cu tensiunea maxima intre doua inele :

U_imax = = = 739.74 [V]

In consecinta se aleg diode cu siliciu tip DS 20 - 400 - 08 , care au urmatoarele caracteristici :

• I_favm = 400 [A]
• U_rm = 800 [V]

Protectia la scurtcircuit a diodelor se realizeaza prin sigurante ultrarapide tip URG 600.

Dimensionarea elementelor invertorului

Deoarece unghiul maxim de comanda al invertorului este de , tensiunea din secundarul transformatorului intre faze va fi :

U_2t = = = 604 [V]

Valoarea eficace nominala a curentului din secundarul transformatorului este egala cu curentul nominal din rotor :

I_2t = I_2n = 409 [A]

Rezulta puterea transformatorului (transformatorul avand o inertie termica mare nu se dimensioneaza pentru curentul limita) :

P_t = = = 43.07 [kVA]

Raportul ideal de transformare al transformatorului va fi :

K = = = 9.9337

Curentul din primar :

I_1t = = = 41.172 [A]

Se alege un transformator tip TTU - NL , avand urmatoarele caracteristici:

P_nt = 40 [kVA]; U_1t = 6000 [V] 5 % ; U_2t = 558 [V]; u_sc = 4 %

Transformatorul se protejeaza in primar prin sigurante fuzibile monopolare de interior tip Fin6 pentru 6 kV si 40 A.

Tensiunea maxima care se aplica tiristoarelor este :

U_imax = = = 854.184 [V]

Luand un coeficient de siguranta de 2.5, rezulta o tensiune inversa maxima :

U_imax = = 2135.46 [V]

In consecinta se aleg tiristoare de tip T 20 - 450 - 22 - 524 , avand urmatoarele caracteristici :

• I_n = 450 [A] la un interval de conductie de electrice
• U_imax = 2200 [V]

Tiristoarele se protejeaza la scurtcircuit prin sigurante tip URG 650. Protectia la supratensiuni, conform catalogului, se realizeaza prin montarea in paralel pe fiecare tiristor, intre anod si catod, a unui grup RC compus dintr-un condensator de 1mF / 640 V c.a. si dintr-o rezistenta slab inductiva de 47 W / 55 W.

La functionarea in regim de invertor apar salturi de tensiune aplicate tiristorului, care pot provoca prin efect capacitiv du / dt aprinderea intempestiva a tiristorului. Valoarea maxima apare la un unghi de si are valoarea de :

Du_max = = = 739.745 [V]

Pentru variatii rapide ala tensiunii, capacitatea in paralel cu tiristorul constituie un scurtcircuit, curentul fiind limitat de rezistenta in serie cu capacitatea :

= =

unde s-a notat prin L inductanta ce trebuie inseriata cu fiecare tiristor; rezulta relatia :

= = 34.768 [mH]

Inductanta se realizeaza cu miezuri de ferita, montate pe barele conductoare de curent, izolate in mod corespunzator sau prin bobine in aer.

Dimensionarea bobinei de filtrare din circuitul de curent continuu

Bobina de filtrare se dimensioneaza astfel incat componenta alternativa a curentului din circuitul de curent continuu, data de componentele alternative ale tensiunii redresorului si invertorului, sa nu depaseasca un procent dat din curentul nominal. Calculul se face acoperitor, neglijand inductantele motorului.

Prima armonica de frecventa 6f = 300 Hz a tensiunii invertorului este maxima cand a = (a = 0) si are valoarea :

U₆ = = = 174.835 [V]

Curentul dat de aceasta armonica este :

I₆ =

Prima armonica de frecventa 6af a tensiunii redresorului are amplitudinea .

Deoarece amplitudinea acestei armonici variaza proportional cu frecventa, valoarea curentului I_6a care rezulta nu depinde de alunecare :

I_6a =

Deoarece curentii I₆ si I_6a au frecvente diferite, amplitudinea maxima posibila a componentei alternative a curentului va fi :

I_6max =

In cazul nostru :

I₆ = =

I_6a = =

Se admite ca I_6max = 7.5 % I_cn = 67.623 [A], rezulta :

= 3.053 [mH] la I_cn = 901.65 [A]

Schema de alimentare si automatizare. Alegerea protectiilor

Alimentarea cu energie electrica a transportorului se face din reteaua de medie tensiune aflata in apropiere, printr-o cabina electrica in care se monteaza doua celule conform schemei din Anexa 1, care cuprind :

• Separatoare tip STIPin 10 kV 630 A
• Intreruptoare de M.T. de tip SF6 cu urmatoarele caracteristici :

- celula inchisa de interior cu intreruptor cu hexafluorura de sulf CII - 1 SF6

- intreruptor tip FG 3 - 25 kV / 630 A + GMH, U_n = 24 kV, I_n = 630 A, I_r = 25 kA,

I_st = 25 kA, I_sd = 50 kA, nivel izolatie 50 kV la t = 1s, dispozitiv de actionare GMH

- Transformatoare de curent tip CIRSO - 24 kV, I_n = 200 / 5 / 5 A, I_t = 20 kA la 1s,

I_d = 50 kA

- Transformatoare de tensiune tip TIRMI - C 24 kV, 6 / 0.1 kV

Racordarea la bare se face prin separator tip STIPin 10 kV (separator tripolar de interior cu cutite de punere la pamant pe partea contactelor mobile) cu I_n = 630 A.

Ca aparate de masura se monteaza un ampermetru electrodinamic de tablou, un voltmetru si un grup de masura a puterii active si a puterii reactive (CA 32 B 100 V / 5 A, CR 32 B 100 V / 5 A).

Protectia motorului

Curentul de pornire al motorului :

t = = = 1.667

I_pmot = = = 97.5 [A]

Protectia minimala de tensiune protejeaza motorul la scaderea pronuntata a tensiunii de alimentare (de obicei sub 70 - 80 % din tensiunea nominala). Protectia se realizeaza cu relee de tensiune tip RT - 3S RS 72627 A, 30 / 100 V, t_a = 30 ms, alimentate de la secundarul transformatorului de tensiune TT - 6000 / 100 V.

Protectia maximala de curent temporizata - realizata cu relee tip RC - 2 RS 71900 A cu urmatoarele caracteristici : I_n = 200 A, I_r = , I_t = 300 A, alimentate de la secundarul transformatorului de curent TC - 200 / 5 / 5 A. Curentul de actionare a protectiei este :

I_a = = =117 [A].

Timpul reglat pentru actionarea protectiei este t = 0.5 s, realizat cu releul de timp din schema de protectie. Protectia actioneaza impotriva suprasarcinilor, scurtcircuitelor polifazate si impotriva punerilor la pamant. Protectia prin legare la nul si protectia prin legare la pamant protejeaza motorul la defecte cu pamantul cu ajutorul protectiei maximale, precum si realizarea protectiei personalului muncitor care deserveste instalatia. In componenta acestor scheme de protectie mai intra :

• Relee de timp RT_pa - 5, RS 71805, cu temporizare la inchidere
• Relee intermediare tip RI - 10, RS 72810 A, cu indicator de pozitie
• Relee de semnalizare tip R_dsS - 2, RS 70363 A, lucreaza la actionare

Protectia redresorului - invertorului

Se realizeaza cu sigurante ultrarapide tip UGR 600 pentru redresor si tip UGR 650 pentru invertor, sigurante ce lucreaza in timp de 1 - 2 ms, protejand astfel cu succes diodele si tiristoarele.

Protectia transformatorului

Transformatorul se protejeaza pe ambele infasurari prin sigurante fuzibile.

pe partea de inalta tensiune se aleg sigurante tip Fin6 6 kV si I_n = 40 A

pe partea de joasa tensiune se aleg sigurante tip MPR - 425 A cu I_n = 425 A

Calculul sectiunii conductoarelor

• Cablul care alimenteaza motorul de la retea

Se foloseste un cablu cu sectiunea conductoarelor care satisface urmatoarea relatie :

I_Cadm = = = 91.635 [A]

Se alege un cablu trifazat cu conductoare de cupru de medie tensiune cu izolatie si manta de PVC tip CYY cu sectiunea S = 35 mm² .Verificarea sectiunii se face in functie de densitatea de curent la pornire :

J_P = = = 2.785 [A / mm²] < 35 [A / mm²]

• Cablul din circuitul rotoric

Se foloseste un cablu cu sectiunea conductoarelor care satisface urmatoarea relatie :

I_Cadm = = = 384.398 [A]

Se alege un cablu trifazat cu conductoare de cupru de medie tensiune cu izolatie si manta de PVC tip CYY cu sectiunea S = 240 mm² .

• Cablul din primarul transformatorului

Se foloseste un cablu cu sectiunea conductoarelor care satisface urmatoarea relatie :

I_Cadm = = = 38.696 [A]

Se alege un cablu trifazat cu conductoare de cupru de medie tensiune cu izolatie si manta de PVC tip CYY cu sectiunea S = 6 mm² .

Schema electrica de principiu pentru protectia unui motor asincron de MT

BIBLIOGRAFIE

1. Ostrovski . Actionarea electrica a benzilor transportoare, Bucuresti, Ed. Tehnica 1968
2. Raduti . Masini electrice rotative fabricate in Romania
3. Novac, Micu etc. Masini si actionari electrice
4. Catalog de diode si tiristoare.