Введение к работе
Актуальность темы. Существует много механизмов, работающих в циклических режимах: лифты, краны, штабелеры, прессы п др. В большинстве случаев для этих механизмов применяют редукторнып электропривод на основе нерегулируемых асинхронных короткозамкнутых двигателей. Для уменьшения потерь энергии в переходных процессах поминальные скорости этих двигателей не превышают 1000 об/мин. С уменьшением номинальной скорости двигателя при одной и той же мощности возрастает его масса и стоимость. Кроме того, потери энергии в переходных процессах ограничивают частоту включений двигателей, а следовательно, производительность механизма.
С целью уменьшения массогабаритных показателей
редукторного электропривода и повышения частоты включений
двигателя представляется целесообразным исследовать
возможность применения высокоскоростных двигателей в электроприводах циклического действия. Для уменьшения потерь энергии в переходных процессах вследствие повышенных скоростей двигателей намечается использовать частотное регулирование скорости. В результате масса двигателей уменьшается, возрастает допустимое число включении, однако при этом увеличивается масса редуктора и добавляется преобразователь, влияющий положительно на надежность и срок службы асинхронного двигателя.
Сопоставление существующих и предлагаемых редукторных электроприводов по технико-экономическим показателям и составляет сущность работы.
Связь работы с крупными научными программами,
темами. Работа выполнялась в соответствии с темой научно-
исследовательских работ кафедры "Электропривод и
автоматизация промышленных установок и технологических
комплексов" БГПА ГБ —91-22 "Разработать высокоэффективные
асинхронные электроприводы с полупроводниковыми
преобразователями для автоматизации производственных процессов, обеспечивающих повышение производительности труда".
Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы заключается в разработке комплексных подходов н методах для
2 проектирования электроприводов механизмов циклического действия, мощность приводного двигателя которых не превышает 30 кВт, что составляет примерно 80% от общего числа асинхронных двигателей.
Для достижения указанной цели в работе решаются следующие задачи:
\. Анализ состояния электроприводов, работающих в циклических режимах.
-
Анализ показателен качества асинхронных злектроприводої механизмов циклического действия.
-
Исследование влияния передаточного числа редуктора ш массогабаритные показатели комплекса "двигатель-редуктор".
-
Исследование влияния передаточного числа редуктора н; стоимостные показатели комплекса "двигатель-редуктор".
-
Исследование влияния передаточного числа редуктора н; переходные процессы электропривода.
-
Разработка рационального построения электроприводов работающих в циклических режимах.
-
Разработка математической модели трехфазного асинхронноп двигателя в неподвижных осях координат а, Д у, на базе закон частотного управления у/т - const, и линейного задани: частоты.
-
Анализ энергетических показателей электроприводо механизмов циклического действия.
-
Расчет и сравнение экономической эффективности различны вариантов электроприводов, работающих в циклически режимах.
Методы исследования. При аналитических исследования
электроприводов использовались методы интегрс
дифференциального исчисления, теории автоматическог управления, электрических машин и электропривода, численнь! методы решения дифференциальных и алгебраических уравнениі методы аппроксимации. Проверка результатов теоретически исследований осуществлялась с помощью нмитационної моделирования, а также практическим применением на объектг Концерна "Белэнерго" и производственных установках МП1 "Химволокно".
Научная новизна полученных результатов.
Сформулированы требования по критериям качества к двигателям
механизмов циклического действия. Теоретически и
экспериментально определены оптимальные передаточные числа редукторов, в зависимости от числа ступеней, обеспечивающих минимум массогабаритных и стоимостных показателей комплекса "двигатель - редуктор", а также определены оптимальные передаточные числа редукторов, позволяющие достичь максимальное быстродействие электропривода при минимальном нагреве двигателя. Разработана математическая модель трехфазного асинхронного двигателя в неподвижных осях координат a, J3, у, на базе закона частотного управления ц/т = const, и линейного задания частоты, позволяющая анализировать переходные процессы электропривода, а также определять потери мощности и энергии в электроприводе. Сформулированы и применены на практике приемы проектирования рациональных электроприводов механизмов циклического действия.
Практическая значимость полученных результатов. Предложен новый подход к выбору электродвигателей, предназначенных для работы в механизмах циклического действия, на базе критериев минимума массогабаритных и стоимостных показателей и максимума быстродействия. Разработана математическая модель трехфазного асинхронного двигателя в неподвижных осях координат а, Д у, для закона частотного управления щ„ = const, и линейного задания частоты. Разработано программное обеспечение для расчета переходных процессов электропривода и определения при этом потерь мощности и энергии.
Результаты работы использованы при модернизации объектов
Концерна "Белэнерго", штабелеров стеллажного склада
Могилевского Производственного Объединения "Химволокно", а
также используются при чтении курса "Теория электропривода"
для специальности ТІ 1.02 в БГПЛ. Кроме того, результаты
исследования могут найти применение при разработке и
проектировании механизмов циклического действия на базе
асинхронных электроприводов с повышенными
требованиями к надежности и экономичности в различных отраслях хозяйства Республик Беларусь и Туниса.
Экономическая значимость полученных результатов. Разработанные подходы, методики и программы i< проектированию рациональных электроприводов для механизмої циклического действия позволяют их рассматривать кар коммерческий продукт.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Анализ состояния электроприводов механизмов циклической действия.
-
Анализ показателей качества асинхронных трехфазньи электроприводов.
-
Методы определения оптимальных передаточных чисел определяющих минимум массогабарнтных н стонмостны: показателей, а также максимум быстродействш электропривода.
-
Результаты исследовании рационального построена электроприводов, работающих в циклических режимах. Личный вклад соискателя выразился в разработке идеи п<
совершенствованию подходов к проектированию электроприводе механизмов циклического действия, разработке математическо; модели и отладке программы имитационного моделировани: электропривода. Анализ результатов проведен под руководство] научного руководителя.
Апробация результатов диссертации. Материал! диссертации докладывались на:
международной 52-й научно-технической конференції профессоров, преподавателей, научных работников, аспирантов студентов Белорусской государственной политехническо академии (Минск, 1997г.);
второй Республиканской научно-технической конференції "Моделирование сельскохозяйственных процессов и машин Белорусского аграрного университета (Минск, 1996г.);
международном семинаре по электрическим приводам (3 -июня 1997, Острава, Чехия);
VII симпозиуме "Фундаментальные проблемы
энергоэлектроники и электромеханики" (17 - 20 марта 1997, У стронь, Польша);
VIII международной конференции но силовой электронике и управлению движением (8 - 10 сентября 1998, Прага) и опубликованы в журнале Электротехника № 4, 1998г.
Опубликованностъ результатов. Основные положения диссертации освещены в 5 статьях и 3 тезисах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложений, изложенных на 270 страницах машинописного текста, 15 рисунков, 24 таблицы, списка использованных источников, включающего 80 наименований и 8 приложении.
