Разработка регулируемого электропривода механизма с заданным рабочим циклом
Исходные данные
сеть />, />;
тип исполнительного органа – привод подачи станка;
масса – />;
параметры рабочего цикла, отнесенные к рабочему органу:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Введение
Среди большого разнообразия производственных электрифицированных агрегатов механизмы циклического действия относятся к числу основных в современных системах автоматического управления технологическими процессами. Отличительной особенность названных механизмов является режим работы, состоящий из ряда повторяющихся циклов. Каждый рабочий цикл включает, кроме участков установившейся работы или паузы, участки пуска, торможения и реверса. К этой группе относятся также и позиционные механизмы, рабочий орган которых должен в определённые моменты времени занимать строго определённые положения.
Требования к электроприводу названных механизмов продиктованы напряжённым пуско-тормозным режимом работы с большим числом включений в час, необходимостью регулирования скорости в широком диапазоне, надёжностью и экономичностью. В большой степени это относится к металлургическому производству, так как обработка металла связана с выполнением многочисленных циклических операций. Эти механизмы часто играют первостепенную роль в повышении производительности труда и эффективности производства, что подтверждает большую значимость рассматриваемых систем электропривода. Кроме того, общая мощность двигателей механизмов циклического действия составляет значительную часть мощности всех установленных двигателей.
1. Выбор рациональной схемы электропривода с учетом дополнительных требований
Автоматизированные электроприводы, и в особенности электроприводы с полупроводниковыми преобразователями, получают в последние годы всё большее практическое применение. Технические средства, используемые при создании автоматизированных электроприводов с полупроводниковыми преобразователями, непрерывно совершенствуются, а технико-экономические требования к таким электроприводам, всё более повышаются. Одним из наиболее перспективных направлений в создании высококачественных и надёжных автоматизированных электроприводов явилось в последние годы широкое применение в них микропроцессоров, микро-ЭВМ, элементов и устройств цифровой техники.
Указанному перспективному направлению в развитии автоматизированного электропривода в значительной мере отвечают цифровые электроприводы с силовыми транзисторными ключами (например, на IGBT-транзисторах). Как известно, подобные электроприводы отличаются весьма существенными достоинствами, в частности высокими энергетическими показателями – КПД и коэффициентом мощности, малыми габаритами и массой, стабильностью характеристик и их слабой зависимость от параметров силовых транзисторов, работающих в ключевом режиме, высоким быстродействием, возможность оптимизации параметров электроприводов с помощью микропроцессоров и микро-ЭВМ.
Выбор системы электропривода возможен на основе сравнительного анализа технических данных, приведенных в табл. 1, и исходных данных на проектирование электропривода с учетом изложенных выше особенностей применения наиболее распространенных систем электропривода постоянного тока.
Таблица 1. Технические показатели систем электропривода
Наименование
показателей
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Источник
питания
~
~/=
~/=
~
~
~
Регулирование скорости
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Диапазон
мощностей
/>
/>
/>/>
/>/>--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Переходный процесс по циклу №1:
/>/>/>/>/>/>/>
Рис. 4. Расчётная кривая переходного процесса
/>/>/>/>/>/>/>
Рис. 5. Экспериментальная кривая переходного процесса
Переходный процесс по циклу №2
/>/>/>/>/>/>/>
Рис. 6. Расчётная кривая переходного процесса
/>/>/>/>/>/>/>
Рис. 7. Экспериментальная кривая переходного процесса
Переходный процесс по циклу №3
/>/>/>/>/>/>
Рис. 8. Расчётная кривая переходного процесса
/>/>/>/>/>/>
Рис. 9. Экспериментальная кривая переходного процесса
Переходный процесс по циклу №4
/>/>/>/>/>/>/>
Рис. 10. Расчётная кривая переходного процесса
/>/>/>/>/>/>/>
Рис. 11. Экспериментальная кривая переходного процесса
Переходный процесс по циклу №5
/>/>/>/>/>/>/>
Рис. 12. Расчётная кривая переходного процесса
/>/>/>/>/>/>/>
Рис. 13. Экспериментальная кривая переходного процесса
Переходный процесс по циклу №6
/>/>/>/>/>/>
Рис. 14. Расчётная кривая переходного процесса
/>/>/>/>/>/>
Рис. 15. Экспериментальная кривая переходного процесса продолжение
--PAGE_BREAK--
7. Произвести проверку выбранного двигателя по нагреву
Проверка выбранного двигателя по нагреву.
Для анализа правильности выбора мощности двигателя необходимо по кривым переходных процессов, полученным в п. 4 определить среднеквадратичный ток двигателя и сравнить его с длительным током.
/>,
где b– коэффициент, учитывающий охлаждение двигателя на разных скоростях вращения.
Зависимость b(w) имеет линейный характер (рис. 16).
/>
Рис. 16. Зависимость b(w)
С учетом этой зависимости и реального времени действия статических токов IЭКВ=40 А, что на 20% меньше номинального тока двигателя, равного IНОМ=50 А.
Дальнейшей оценкой правильности выбора двигателя служит оценка перегрева его частей.
/>
Коэффициент теплоотдачи:
/>
Среднеквадратичное отклонение потерь:
/>
По графикам переходных процессов средние потери:
/>
Тогда
/>
Т.к. длительность цикла значительно меньше постоянной времени двигателя по нагреву (1.5 часа), то достаточно определить второе слагаемое неравенства для перегрева:
/>
Как видно из расчетов температура двигателя за цикл работы остается практически неизменной. Следовательно, оценка правильности выбора двигателя по эквивалентному току является достаточной.
Список литературы
Елисеев В.А. Справочник по автоматизированному электроприводу, Москва, Энергоатомиздат, 1983.
Справочник по электрическим машинам под ред. Копылова И.П., Т.2. – М.: Энергоатомиздат, 1988.
Перельмутер В.М. Комплектные тиристорные электроприводы. – М.: Энергоатомиздат, 1988.
Чебовский О.Г. Силовые полупроводниковые приборы. – М.: Энергоатомиздат, 1975.
Справочник разработчика РЭА.
Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. – Л.: Энергоатомиздат, 1982.