Автоматизированный электропривод конвейеров

 

Особенности статики и динамики электропривода.

 

Наличие упругих механических связей способствует возникновению колебаний, которые при неблагоприятных условиях существенно увеличивают динамические нагрузки рабочего оборудования. Движение системы с распределенными параметрами описывается дифференциальными уравнениями в частных производных, решение которых в общем виде математически трудно. Однако для рассмотрения физических процессов, возникающих в пусковых режимах конвейеров, реальная механическая система может быть представлена упрощенной динамической моделью, в которой распределенные массы, упругости и силы заменены эквивалентными сосредоточенными.

Колебательный характер процесса пуска обусловливает динамические перегрузки тягового элемента. Возникшие при пуске колебания демпфируются за счет вязкого трения во всей подвижной части привода и главным образом внутри тягового элемента. В конце процесса пуска, когда работа двигателя соответствует жесткой механической характеристике, колебания эффективно демпфируются самим приводом.

Для конвейеров характерны короткие подвески и большие частоты свободных колебаний груза. Интервал продолжительного пуска конвейера включает в себя несколько периодов таких колебаний, что позволяет в ряде случаев для устранения раскачивания груза использовать метод интерференции противофазных колебаний.

Пуск выполняется в  две ступени: сначала к механизму  прикладывается половина пускового момента, а через полпериода свободных колебаний момент увеличивается до полного значения. В результате средние ускорения от двух слагаемых пускового момента суммируются, а периодические слагаемые ускорения компенсируются. В конце процесса пуска момент привода снимается также ступенчато. При этом основная часть процесса пуска проходит с постоянным допустимым ускорением без колебаний [1].

 

 

 

 

 

 

4. Перспективы развития систем электроприводов и автоматизации объекта

 

 

Анализ продукции ведущих  мировых производителей систем привода  и материалов опубликованных научных  исследований в этой области позволяет отметить следующую ярко выраженную тенденцию развития электропривода: неуклонно снижается доля систем привода с двигателями постоянного тока и увеличивается доля систем привода с двигателями переменного тока. Это связано с низкой надежностью механического коллектора и более высокой стоимостью коллекторных двигателей постоянного тока по сравнению с двигателями переменного тока [9].

 

Растут требования надсистемы по диапазону и плавности регулирования частоты вращения (скорости перемещения) рабочего органа электропривода. Это привело к другому внешнему согласованию. Частоту вращения можно регулировать изменением параметров питающего двигатель напряжения, а поскольку параметры сети постоянны, то для их изменения в систему электропривода была введена новая подсистема – преобразовательное устройство (Рис. 7), ставшее и новым объектом воздействия для системы управления (управляющим устройством).

 

 

Рис. 7

 

Перспективные системы  управления электроприводами разрабатываются  с ориентацией на комплексную  автоматизацию технологических  процессов и согласованную работу нескольких приводов в составе промышленной сети.

Развитие асинхронного ЭП идёт как по пути развития его  основных элементов: асинхронного электродвигателя, передаточного и преобразовательного  устройств, так и развития электропривода в целом.

 

Анализ дерева эволюции асинхронного электродвигателя (Рис. 8) показывает, что геометрические преобразования с появлением линейного двигателя только начинаются. Добавляя к этому двигателю динамичность вторичного элемента: один шарнир, много шарниров, гибкие связи, можно получить двигатель со сложной траекторией движения первичного элемента (статора). Причём эта сложная траектория может меняться, сначала вручную, а затем, по мере увеличения управляемости, и автоматически [10].

Основное же направление  эволюции асинхронного электропривода – это свёртывание подсистем электропривода к логическому центру, электродвигателю, с передачей ему функций преобразовательного и передаточного устройств [9].

 

Особенности общепромышленного  частотно-регулируемого электропривода.

С ходом технического прогресса все большую остроту приобретает глобальная проблема энергосбережения, обусловленная не только ростом потребления электроэнергии в промышленности и в быту и связанной с ним необходимостью строительства и ввода в эксплуатацию новых энергетических мощностей, но и ограниченностью мировых запасов природных ресурсов.

Наибольшее распространение  в практике построения САУ асинхронным  электроприводом, реализующих заданные статические показатели, на раннем этапе получил простейший пропорциональный закон управления амплитудой напряжения статора в функции его частоты вида U/f = const. При таком законе управления невозможно одновременно обеспечить удовлетворительные механические и энергетические характеристики ЭП в широком диапазоне изменений частоты вращения и нагрузки вследствие влияния активного сопротивления и индуктивности рассеяния статора АД.

Наиболее перспективным  в настоящее время является принцип  векторного управления асинхронным  ЭП, позволяющий рассматривать АД как двухканальный объект (аналог двигателя постоянного тока с независимым возбуждением) в координатной системе, ориентированной по одному из векторов потокосцеплений, и независимо воздействовать на продольную (намагничивающую) и поперечную (моментообразующую) составляющие вектора токов статора для управления магнитным состоянием машины и электромагнитным моментом соответственно. Это принципиально важно для ЭП подъемно-транспортных механизмов, предъявляющих повышенные требования к динамичности САУ по возмущающему воздействию [11].

 

Развитие силовой части общепромышленного ЭП и алгоритмов управления ПЧ идет в направлении улучшения электромагнитной совместимости электроприводов с питающей сетью. В скором времени следует ожидать, что для ЭП среднего диапазона мощностей непременными станут требования качественного потребления и рекуперации энергии.

Все более прочные  позиции завоёвывают «бездатчиковые» системы, основанные на автоматическом определении параметров двигателя как объекта управления и адаптивной текущей идентификации координат состояния ЭП.

При построении цифровых алгоритмов управления общепромышленных электроприводов все более широкое применение будут находить современные методы идентификации, адаптации и методы синтеза САУ, малочувствительных к изменениям параметров [11].

 

 

 

 

 

Рис. 8

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: Учебник для вузов / М. П. Белов, В. А. Новиков, Л. Н. Рассудов. – М: Издательский центр “Академия”, 2004. – 576 с.
2. Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / [М. П. Белов, О. И. Зементов, А. Е. Козярук и др.] ; под ред. В. А. Новикова, Л. М. Чернигова. – М. : Издательский центра “Академия”, 2006. – 368 с.
3. ООО «СпектраСорт» – конвейеры и конвейерные системы, линии по сортировке ТБО и первичной обработки отходов бытовых пластиков.

http://spectrasort.ru/produktsiya/konveyery.html

4. Конвейеры: Справочник/Р. А. Волков, А. Н. Гнутов, В. К. Дьячков и др. Под общ. ред. Ю. А. Пертена. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. 367 с., с ил.
5. Строительные машины и оборудование: Справочное пособие для производственников-механизаторов, инженерно-технических работников строительных организаций, а также студентов строительных вузов, факультетов и техникумов. / Белецкий Б. Ф., Булгакова И. Г. Изд. второе, переработ. и дополн. – Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 608 с.
6. ООО «Подъеммехмаш» – Производитель грузовых подъемников.

http://www.podyemnik.ru/conveyer.html

7. АВОК – некоммерческое партнерство. Инженеры по отоплению вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике. Форум: Диалог специалистов АВОК.

http://www.forum.abok.ru/.html

8. Шеховцов В.П. Электрическое и электромеханическое оборудование: Учебник. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М. 2004. – 407 с.: ил. – (Профессиональное образование).
9. Принцип действия устройств. Основные тенденции развития АЭП.

http://principact.ru/content/view/30/35/

10. В.Д. Бердоносов. Развитие электропривода (проявление законов развития технических систем в электроприводе).

http://www.metodolog.ru/01204/01204.html

11. Силовая Интеллектуальная Электроника. №2. 2005. Панкратов В.В. Тенденции развития общепромышленных электроприводов переменного тока на основе современных устройств силовой электроники.
12. НПФ "РАКУРС" Департамент электропривода. Документация.

http://www.inverter.ru/?id=145