Совершенствование электропривода бетоносмесителя СБ-138 А на основе вентильно-индукторных двигателей
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
РОСТОВСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт
строительных технологий и материалов
Специальность
«Механизация и автоматизация строительства»
Кафедра
«Электротехники и автоматики»
Курсовая
работа
Тема:
Совершенствование электропривода бетоносмесителя СБ-138 А на основе
вентильно-индукторных двигателей
Выполнил:
ст. гр. МАС-519
Щеглова О.Ю.
Проверил:
проф. каф. ЭЛА
Паршин Д.Я.
Содержание
электропривод бетоносмеситель
двигатель
Введение
Приготовление
бетонной смеси
Требования
к приготовлению бетонной смеси
Совершенствование
привода бетоносмесителя СБ-138 А
Устройство
управления вентильно-индукторным двигателем
Заключение
Список
используемых источников
Введение
Важные задачи в области улучшения качества
выпускаемых бетонных и железобетонных изделий, повышения уровня и темпов
развития промышленности ставят перед предприятиями серьезные требования в части
улучшения технико-экономических показателей работы, а также более четкой и
рациональной системы организации планирования производственных процессов при
эксплуатации оборудования.
В связи с этим особую важность приобретают
вопросы улучшения работы ремонтных служб по снижению стоимости ремонтных работ
и уменьшения расходов, связанных с эксплуатацией и ремонтом оборудования,
которые в значительной степени зависят от широко внедрения на предприятиях
стройиндустрии системы технического обслуживания и ремонта.
С другой стороны совершенствование и ускорение
процесса строительного производства, подъем его на новый уровень возможно
только при высокой производительности и надежности функционирования
соответствующих технологических линий. При возрастающих международных
требованиях к качеству производственных процессов возникает необходимость его
повышения и стабилизации.
Для этого в настоящее время применяются
высокопроизводительные строительные комплексы с требуемым уровнем качества
технологических операций, которые должны быть увязаны между собой как по
производительности, так и по надежности элементной базы. Исходя из этого
наличие слабого механизма (детали), чаще других выходящего из строя и снижая
тем самым надежность всей линии, недопустимо в таком комплексе операций.
В результате указанного, меры, направленные на
обеспечение надежности элементов механического оборудования технологических
линий по производству строительных материалов и изделий, имеют решающее
значение в данном вопросе.
В рамках настоящей работы предполагается
провести обзор по возможности применения вентильно-индукторных двигателей на
бетоносмесителях с целью повышения производительности и уменьшения затрат
энергии.
Приготовление бетонной смеси
На предприятиях сборного железобетона бетонные
смеси получают в бетоносмесительных цехах. Приготовление бетонной смеси
включает подготовку материалов, дозирование компонентов и перемешивание
бетонной смеси. Технологический процесс приготовления бетонных смесей показан
на рис. 1.
Рисунок 1 - Схема технологического процесса
приготовления бетонных смесей.
На рис. 2 показана схема инвентарной
бетоносмесительной установки цикличного действия. Установка состоит из
следующих укрупненных блоков: смесительного блока, силосов цемента, стрелового
скрепера и дозатора песка и щебня. Монтируют установку с помощью автомобильного
крана. На сварной раме смесительного блока установлены дозатор цемента, дозатор
воды, бетоносмеситель, кабина оператора с пультом управления, механизм подъема
ковша скипового подъемника.
Отсек склада песка и щебня в плане представляет
собой сектор, разделенный стенками на более мелкие секторы по фракциям каменных
материалов. Со склада материал подается стреловым скрепером в секторный
распределитель, оборудованный затворами. Под затворами расположен дозатор 8,
который поочередно взвешивает три фракции щебня и песок. Последовательность
подачи материала и его взвешивание осуществляются автоматически при
срабатывании преобразователей, установленных на циферблатном указателе
дозатора. Взвешенный материал из дозатора выгружается в ковш скипового
подъемника и подается вверх к бетоносмесителю. Одновременно дозируют цемент и
воду. В момент подъема ковша скипового подъемника к загрузочному отверстию
бетоносмесителя открывается затвор дозатора цемента и составляющие смеси
поступают в смеситель.
Рисунок 2 - Схема инвентарной бетоносмесительной
установки цикличного действия: 1 - разделительная стенка, 2 - стреловой
скрепер, 3- силосы цемента, 4 - дозатор цемента. 5 -кабина оператора, 6 -
бетоносмеситель, 7 - скиповой подъемник, 8 - дозатор песка и щебня, 9 - склад
песка и щебня
Подготовка материалов
Обычно большинство операций по подготовке
материалов, например, дробление заполнителей, удаление загрязняющих примесей и
другие подобные операции осуществляют на предприятиях, производящих материалы.
На заводах сборного железобетона или на стройках проводят, если имеется
необходимость, активацию цемента, приготовление растворов химических добавок,
оттаивание и подогрев заполнителя в зимнее время.
Активация цемента чаще всего заключается в его
дополнительном помоле. Увеличение удельной поверхности на 15…30 % повышает
активность цемента и ускоряет его твердение. В возрасте 1 суток прочность
бетона возрастает на 30 …100%. Домол проводят сухим или мокрым способом. Часто
домол цемента сочетают с применением химических добавок, что значительно
повышает активность цемента и обеспечивает получение высокопрочных и
быстротвердеющих бетонов. Однако активация цемента требует специального
оборудования и дополнительных затрат.
Подготовка растворов химических добавок включает
растворение в воде твердых, пастообразных или жидких продуктов добавок и
последующее доведение раствора до заданной концентрации. Приготовление добавок
осуществляют в специальных емкостях, снабженных системой трубопроводов для
перемешивания раствора сжатым воздухом, а при необходимости -паровыми
регистрами для подогрева. После приготовления добавки подают в расходную
емкость, снабженную датчиком уровня, и по мере необходимости - через дозатор в
бетоносмеситель.
Подогрев заполнителей обычно осуществляют в
бункерах, реже - непосредственно на крытых складах. Для подогрева используют
либо контактный способ подогрева заполнителей с помощью паровых труб и
гребенок, размещаемых в бункерах, либо непосредственно через заполнитель
пропускают горячий воздух или газ. Последний способ более экономичен по затрате
энергии, но требует специальных мероприятий по уменьшению потерь пара.
Перемешивание бетонной смеси
Качественно приготовленная бетонная смесь должна
обладать такой однородностью, при которой проба, взятая из любого места, имеет
один и тот же состав и равномерное распределение всех компонентов. Для
получения однородной бетонной смеси необходимо, чтобы не только отдельные
объемы перемешиваемых материалов, но и по возможности каждая частица смеси в
отдельности совершала многократные перемещения в смесителе по наиболее сложным,
часто пересекающимся траекториям.
При смешивании материалов приходится
преодолевать силы внутреннего трения, силы сцепления между частицами,
сопротивление смеси сдвигу, а также силы тяжести, поэтому смеси подвижные, с
повышенным содержанием воды (и вяжущего вещества) значительно легче смешиваются
до однородного состояния, нежели тощие и жесткие. Компоненты крупнозернистых
смесей перемешиваются легче, нежели мелкозернистых и тонкозернистых: мелкие
зерна при увлажнении легко комкуются и поэтому труднее обеспечить независимое
перемещение каждой частицы материала в отдельности. В современной технологии
имеется тенденция интенсифицировать процесс смешивания, повысить степень
однородности бетонной смеси не только в макро-, но и в микрообъемах, а в ряде
случаев сочетать процесс простого смешивания компонентов с механической активизацией
поверхности зерен и частиц составляющих материалов.
Применяют различные способы смешивания
материалов при приготовлении бетонных и растворных смесей в зависимости от их
вида и характеристики:
смешивание при свободном падении материалов в
смесителе в результате многократного подъема и падения с некоторой высоты
частиц смешиваемых материалов и погружением их при этом в основную массу смеси.
Этот способ применяется при приготовлении пластичных и подвижных смесей с
крупнозернистым заполнителем из плотных каменных пород;
смешивание с принудительным перемещением
материалов в смесителе по возможно более сложным траекториям. Применяется при
приготовлении малоподвижных, жестких, мелкозернистых смесей, а также смесей на
пористых легких заполнителях, т. е. в тех случаях, когда перемешивание при
свободном падении материалов не может обеспечить однородность смеси даже при
достаточной длительности процесса;
вибросмешивание, при котором частицы
составляющих материалов подвергаются интенсивному вибрированию в смесительном
барабане, одновременно с обычными способами принудительного перемешивания или
без таковых, в результате чего они равномерно смешиваются по всему объему
бетонной смеси. Этот способ смешивания особенно эффективен при приготовлении
бетонных и растворных смесей повышенной жесткости.
Большое влияние на качество перемешивания
оказывает его продолжительность, которая в смесителях циклического действия
определяется с момента загрузки всех материалов до начала выгрузки. При
недостаточной продолжительности перемешивания ухудшается однородность бетона и
понижается его прочность.
Бетоносмеситель СБ-138А
Рисунок 3 - Бетоносмеситель СБ-138А:
- чаша-корпус; 2 - ротор; 3 -редуктор; 4 -
лопастедержатель; 5 - крышка; 6 - электродвигатель; 7 - затвор пневмоцилиндра;
8 - блок электрооборудования; 9 - пневмоцилиндр; 10, 11 - концевой выключатель.
Бетоносмеситель СБ-138А относится к роторным
бетоносмесителям циклического действия с неподвижной смесительной чашей и
предназначена для приготовления жестких бетонных смесей, бетонов на легких
заполнителях, а также строительных растворов. Перемешивание материала
осуществляется вращающимся ротором с лопатками. Двигатель и редуктор
расположены в верхней части бетономешалки и это обеспечивает лёгкий доступ ко
всем основным узлам бетоносмесителя, что в свою очередь обеспечивает высокую
ремонтопригодность бетономешалки. Разгрузка смесительной емкости осуществляется
посредством секторного затвора (возможно изготовление двух затворных
бетоносмесителей).
Бетоносмеситель СБ-138А (на 1500 литров)
предназначен для приготовления бетонных смесей, строительных растворов, а также
перемешивания сухих компонентов в технологических линиях заводов сборного
железобетона, бетонных заводов, бетоносмесительных установок типа: БС750 (на
750 литров), БС1125 (на 1125 литров), БС 1500 (на 1500 литров) и других.
Устройство и принцип работы
Бетоносмеситель СБ-138А состоит из
неподвижного цилиндрического корпуса-чаши, ротора со смесительными лопастями,
редуктора, установки пневмоцилиндра, крышки, затвора и электродвигателя.
Кольцевое смесительное пространство чаши бетоносмесителя заключено между
днищем, наружной и внутренней цилиндрической обечайками и внутри защищено
сменной бронёй .В днище корпуса бетономешалки имеется секторное отверстие для
выгрузки смеси, закрываемое затвором.
Открытие и закрытие затвора производится пневмоцилиндром CAMOZZI
<#"700646.files/image005.gif">
Рисунок 3 - Структурная схема ВИД.
В ее состав входят: индукторная
машина (ИМ), преобразователь частоты, система управления и датчик положения
ротора (ДПР). Функциональное назначение этих элементов ВИД очевидно:
преобразователь частоты обеспечивает питание фаз ИМ однополярными импульсами
напряжения прямоугольной формы; ИМ осуществляет электромеханическое
преобразование энергии, система управления в соответствии с заложенным в нее
алгоритмом и сигналами обратной связи, поступающими от датчика положения
ротора, управляет данным процессом.
По своей структуре ВИД ничем не
отличается от классической системы регулируемого электропривода. Именно поэтому
он и обладает всеми ее свойствами. Однако в отличие от регулируемого
электропривода, например с асинхронным двигателем, ИМ в ВИД не является
самодостаточной. Она принципиально неспособна работать без преобразователя
частоты и системы управления. Преобразователь частоты и система управления
являются неотъемлемыми частями ИМ, необходимыми для осуществления
электромеханического преобразования энергии. Это дает право утверждать, что
совокупность структурных элементов, представленных на рис. 1, является не
только системой регулируемого электропривода, но и электромеханическим
преобразователем энергии.
Основные достоинства ВИД
простота конструкции: ротор и статор
выполнен в виде пакетов листового магнитомягкого материала
отсутствие обмоток на роторе:
обмотки располагаются только на статоре. Катушки изготавливаются отдельно, и устанавливаются
на полюса статора;
высокая ремонтопригодность;
отсутствие механического коммутатора
(коллектора, щеток)
ВИД/ВИГ не содержит постоянных
магнитов ни роторе, ни на статоре; высокие массогабаритные характеристики;
высокая надёжность ВИД;
бесконтактный, плавный, двухзонновый
способ регулирования ýчастоты
вращения в широком диапазоне более 100000 об/минý;
точность управления моментом.ý
высокий КПД в широком диапазоне
частот вращения более 92% ý(для крупных машин 97-98%) ý;
активный регулятор мощности;
отсутствие перегрузочных пусковых
моментов;
пуск электропривода без превышения
пусковых токов над номинальными;
реверсирование;
самоторможение для исключения
вращения нагруженного электропривода.
Электронная система управления
электрическим двигателем с обратной связью по скорости и нагрузке позволяет
получить механические характеристики любой заданной формы, включая абсолютно
жесткие (астатические) и это не ведет к усложнению системы управления, так как
ее процессор обладает большой избыточностью входов и выходов, быстродействием и
памятью. Поле доступных механических характеристик непрерывным образом
покрывает все четыре квадранта плоскости «момент - скорость» в пределах области
ограничений конкретного электропривода.
Особенности конструкции индукторной
машины
ИМ, входящая в состав ВИД, может
иметь различные конструктивные исполнения. На рис.4., для примера, приведено
поперечное сечение 4х-фазной ИМ конфигурации 8/6. При обозначении конфигурации
ИМ первая цифра указывает число полюсов статора, вторая - ротора.
Рисунок 4 - Поперечное сечение
4х-фазной ИМ конфигурации 8/6.
Анализ рис. 4. показывает, что ИМ
имеет следующие конструктивные особенности.
Сердечники статора и ротора имеют
явнополюсную структуру.
Число полюсов относительно невелико.
При этом число полюсов статора больше числа полюсов ротора.
Сердечники статора и ротора
выполняются шихтованными.
Обмотка статора - сосредоточенная
катушечная. Она может быть одно- или многофазной.
Фаза ИМ, как правило, состоит из
двух катушек, расположенных на диаметрально противоположных полюсах статора.
Известны ИМ с удвоенным числом полюсов статора и ротора. В 4х-фазном исполнении
они имеют конфигурацию 16/12. Фаза такой ИМ состоит из двух пар катушек,
которые располагаются на полюсах статора таким образом, что их оси
ортогональны.
Катушки фазы могут быть соединены в
электрическом отношении параллельно или последовательно; в магнитном - согласно
или встречно.
Обмотка на роторе ИМ отсутствует.
Конструктивные исполнения ВИД
Конструктивно ИМ, преобразователь
частоты и система управления в ВИД могут быть выполнены раздельно. При этом в
процессе работы они могут находиться на достаточно большом удалении друг от
друга.
В последние время в мире наблюдается
устойчивая тенденция выполнения преобразователя частоты и двигателя в системе
регулируемого электропривода в одном корпусе. Такое конструктивное исполнение в
англоязычной литературе получило название combimaster, что на русский язык
может быть переведено как электропривод интегрального исполнения.
В ВИД интегральное исполнение
преобразователя частоты и ИМ является более выгодным по сравнению с
частотно-управляемым асинхронным приводом. Дело в том, что в отличие от асинхронной,
фазы индукторной машины электрически не связаны между собой. Таким образом,
если для соединения 3х-фазного асинхронного двигателя с преобразователем
частоты требуется три провода, то для 3х-фазной индукторной машины - шесть.
Очевидно, что увеличение числа фаз ведет к увеличению числа соединительных
проводов. Следовательно, использование интегрального исполнения ВИД позволяет
существенно снизить расход соединительных проводов или кабелей.
Рисунок 5 - Схема соединения
электрической машины и преобразователя частоты: а) в частотно-регулируемом
асинхронном электроприводе; б) в ВИД.
Принцип действия ВИД
Принцип действия ВИД основан на
свойстве ферромагнитных тел ориентироваться во внешнем магнитном поле таким
образом, чтобы пронизывающий их магнитный поток принимал максимальное значение.
Рассмотрим принцип действия ВИД на
примере 4х-фазного двигателя c ИМ конфигурации 8/6. На рис. 6.а показано так
называемое рассогласованное взаимное положение сердечников статора и ротора для
фазы А этой машины.
Рисунок 6 - К пояснению принципа
действия ВИД:
а) рассогласованное положение
сердечников для фазы А;
б) промежуточное положение
сердечников для фазы А;
в) согласованное положение
сердечников для фазы А.
Рассогласованным положением
сердечников статора и ротора для некоторой фазы ИМ называется такое положение,
при котором ось каждой катушки этой фазы совпадает с одной из осей q ротора, то
есть зубцы фазы располагаются строго напротив пазов ротора. Это положение
характеризуется минимальным значением индуктивности фазы и магнитного потока,
сцепленного с ней, что объясняется максимальным значением магнитного
сопротивления зазора между сердечниками. В теории ВИД рассогласованное
положение одной из фаз принимается за начало отсчета углового положения
сердечников статора и ротора. В рамках данного пособия за начало отсчета
принято рассогласованное положение фазы А.
Предположим, что в этом положении по
сигналу системы управления произойдет коммутация ключей преобразователя частоты
и к фазе А будет приложено постоянное напряжение UА, тогда по катушкам фазы
потечет ток iA, который создаст МДС FA. Эта МДС, в свою очередь, возбудит в
машине магнитное поле.
В магнитном поле фазы А ротор будет
стремиться ориентироваться таким образом, чтобы магнитный поток, пронизывающий
его, принял максимальное значение. При этом на сердечники статора и ротора
будут действовать одинаковые по значению и обратные по направлению
пондеромоторные силы (ПС) тяжения. Очевидно, что силы, действующие на 1ый и 4ый
зубцы ротора, будут стремиться повернуть его по часовой стрелке, а силы,
действующие на 2ой и 5ыйзубцы - против. В силу того, что ротор в данном
положении симметричен относительно оси возбужденной фазы, равнодействующая азимутальной
составляющей этих сил будет равна нулю. Таким образом, в рассогласованном
положении ИМ и ВИД не развивают вращающего момента.
Рассогласованное положение
представляет собой точку неустойчивого равновесия. Действительно, если под
действием какого-либо внешнего воздействия ротор отклонится от
рассогласованного положения в том или ином направлении, то равнодействующая
азимутальных составляющих ПС сердечников уже не будет равна нулю.
Следовательно, возникнет вращающий момент, который будет стремиться повернуть
ротор в направлении от рассогласованного положения.
Возьмем другое положение ротора,
показанное на рис. 6.б. Здесь фаза А имеет большее потокосцепление и
индуктивность, чем в рассогласованном положении, что объясняется меньшей
величиной зазора между сердечниками. При этом равнодействующая азимутальных
составляющих ПС сердечников отлична от нуля, и созданный ею электромагнитный
момент стремиться повернуть ротор ИМ против часовой стрелки.
Вращение ротора будет продолжаться
до тех пор, пока он не займет положение, показанное на рис. 6.в Оно называется
согласованным положением фазы А.
Согласованным положением сердечников
статора и ротора ИМ для какой-либо фазы называется такое положение, при котором
ось каждой катушки этой фазы совпадает с одной из осей d ротора, то есть зубцы
фазы располагаются строго напротив полюсов ротора. Это положение
характеризуется максимальным значением индуктивности фазы и сцепленного с ней
магнитного потока, что объясняется минимальной величиной магнитного
сопротивления зазора между сердечниками.
В этом положении ПС притяжения
сердечников имеют только радиальные составляющие. В силу чего вращающий момент
ИМ в этом положении равен нулю.
Согласованное положение представляет
собой точку устойчивого равновесия. Действительно, если под действием
какой-либо внешней силы ротор отклонится от согласованного положения в ту или
иную сторону, то возникший электромагнитный момент будет стремиться вернуть его
в согласованное положение.
Для того чтобы продолжить
однонаправленное вращение ротора, необходимо еще до достижения согласованного
положения фазы А осуществить коммутацию ключей преобразователя частоты, в
результате которой фаза А должна быть отсоединена от источника питания, а фаза,
момент которой стремиться продолжить вращение ротора в прежнем направлении,
подключена к нему. В данном случае это фаза В.
Взаимное положение сердечников
статора и ротора, близкое к согласованному положению для фазы А, является для
фазы В близким к рассогласованному положению, то есть при подаче на нее
напряжения и протекании по ее катушкам тока возникнет отличный от нуля
вращающий момент, который будет стремиться повернуть ротор против часовой
стрелки.
г)
Рисунок 7 - Контуры замыкания тока в
фазе ВИД на интервале коммутации:
а) ключи SV1, SV2 - замкнуты;
б) ключ SV1 - разомкнут, SV2 -
замкнут;
в) ключи SV1, SV2 - разомкнуты; к
фазе приложено обратное напряжение;
и демонстрация работы инвертора (г).
Необходимость коммутации фаз еще до
достижения согласованного положения сердечников диктуется желанием получить как
можно меньшее значение тока в отключаемой фазе при достижении ее согласованного
положения. Дело в том, что после отключения фазы накопленная в ней энергия
магнитного поля не может исчезнуть мгновенно. Она расходуется на поддержание
постоянства потокосцепления фазы, в силу чего в ней возникает ЭДС самоиндукции,
и ток фазы остается отличным от нуля еще некоторое время после ее коммутации.
Он замыкается через встречно включенный диод D2, ключ SV2 преобразователя
частоты и питающую сеть (рис. 7.б). В конечном итоге ток достигнет нулевого
значения (энергия магнитного поля выделится в виде электрических потерь на
активных сопротивлениях фазы, встречно включенного диода D2 и ключа SV2). Однако
если этот ток будет отличен от нуля в согласованном положении фазы, то при
дальнейшем вращении ротора созданное им магнитное поле приведет к возникновению
тормозного электромагнитного момента. С целью более быстрого гашения поля в ИМ
после отключения фазы на нее подают напряжение обратной полярности (рис. 7.в).
Фаза В будет находиться под
напряжением до тех пор, пока ротор не достигнет положения, близкого к
согласованному. При достижении этого положения от ДПР в систему управления
поступит соответствующий сигнал, обработка которого приведет к выдаче
управляющего воздействия на преобразователь частоты и переключению фаз В и С.
Цикл повторится.
Таким образом, проводя
последовательную коммутацию фаз, можно осуществить однонаправленное вращение
ротора ИМ. Последовательность коммутации фаз определяется алгоритмом,
заложенным в систему управления. Исходными данными для ее работы являются
сигналы о положении ротора, поступающие от ДПР, что исключает возможность
неправильной коммутации фаз.
Области применения ВИД
Наиболее целесообразно использовать
ВИД в качестве электропривода механизмов, в которых по условиям работы
требуется осуществление регулирования в широком диапазоне частоты вращения.
Примером здесь могут быть электроприводы станков с числовым программным управлением
и промышленных роботов.
Эффективность использования ВИД
существенно повышается, если необходимость регулирования частоты вращения
сочетается с тяжелыми условиями работы, как это имеет место быть в
электроприводах для металлургии, горнодобывающей промышленности и подвижного
состава электрического транспорта.
В промышленности есть большой класс
устройств и механизмов, использующих нерегулируемый электропривод, где
энергетическая эффективность существенно возрастает при использовании
регулируемого электропривода. К таким устройствам, прежде всего, относятся
компрессоры, насосы и вентиляторы. Использование здесь ВИД является весьма
перспективным.
Не менее перспективно применение ВИД
в бытовой технике: стиральных машинах, пылесосах, кухонных комбайнах и
электроинструментах.
ВИД представляет собой относительно
новый тип электромеханического преобразователя энергии. Поэтому его продвижение
на рынке происходит достаточно медленно. Однако уже сейчас многие
электротехнические фирмы мира либо рассматривают возможность серийного выпуска
ВИД либо уже производят его. Так например,
английская фирма Allenwest
изготавливает общепромышленные электроприводы мощностью 7,5-22 кВт;
фирма Jeffery Diamond выпускает
электроприводы мощностью 35-200 кВт для горно-добывающей промышленности;
американская фирма Magna Physics
серийно производит электроприводы мощностью 10-1500 Вт;
итальянская фирма Sicme Motor
совместно с SRDL выпускает серию приводов RELU-SPEED мощностью 9-140 кВт с
частотой вращения 3000 об/мин;
Emerson Electric Co ежедневно
выпускает 2000 стиральных машин, в которых используются эти двигатели;
АМС совместно с NEC/Densai (Япония)
выпускает вентильно-индукторные двигатели для электрического транспорта.
Устройство управления
вентильно-индукторным двигателем
Выделим следующие задачи,
возникающие при управлении ВД:
) Пуск ВИД;
) Регулирование частоты вращения
(принудительный перевод ВИД на работу при другой частоте вращения);
) Стабилизация частоты вращения
(автоматическое поддержание частоты вращения ВИД на заданном уровне при
изменении момента нагрузки или незапланированном изменении напряжения источника
питания);
) Реверсирование (изменение
направления вращения);
) Торможение ВИД.
Пуск вентильного двигателя:
. Прямой пуск ВИД.
Прямой пуск ВИД - подключение при
пуске вентильного двигателя на полное напряжение.
В каких случаях осуществляют прямой
пуск:
) Когда требуется получить
максимальный пусковой момент (Мп=сФIп).
Это может быть необходимо, когда
малым частотам вращения соответствует большой момент сопротивления (работа на
низких температурах, использование механизмов с опорами скольжения и т.д.);
) Когда не накладываются ограничения
на величину тока источника питания.
) Если мощность двигателя не
превышает примерно 200 Вт.
Для большинства применений такой
пуск нецелесообразен.
. Регулируемый пуск ВИД
Применяют для предотвращения токовых
и тепловых перегрузок ВИД.
За время пуска к фазам двигателя
подается неполное напряжение. Например, напряжение за время пуска может
изменяться таким образом, чтобы ток двигателя не превышал (был равен) предельно
допустимому значению (току ограничения):
Iдоп = (U-cФn)/ Rф
Регулирование частоты вращения.
Приведенное математическое описание
<#"700646.files/image011.gif">
Рисунок 8 - Структурная схема
системы бездатчикового векторного управления ВИД в осях «d, q» (PTf - регулятор
тока возбуждения; PTd, PTq - регуляторы тока оси d и q)
Для исследования модели
<http://www.pandia.ru/212207/> бездатчикового векторного управления
средствами численного моделирования в среде MATLAB Simulink разработаны
специальные блоки. Для обеспечения высокой точности описания процессов происходящих
в системе «инвертор <http://www.pandia.ru/239658/> - двигатель»,
создана модель инвертора, на языке С. Модуль представляет собой *.dll файл в
котором содержится функция <http://www.pandia.ru/261072/> расчета
поведения силового инвертора для возможных состояний ключей. Для реализации
системы прямого токового управления на языке С разработан модуль
<http://www.pandia.ru/205490/> релейного регулятора тока. Остальные
модули системы векторного управления - модель ВИД, ПИ
<http://www.pandia.ru/181874/>-регуляторы тока и скорости,
координатные <http://www.pandia.ru/238615/> фазные преобразования
- созданы с использованием стандартных блоков Simulink. Выбрана система базовых
величин, являющаяся непротиворечивой по уравнениям электрического равновесия,
имеющая физический смысл <http://www.pandia.ru/290664/> и
позволяющая получить простое по форме математическое описание в относительных
единицах.
По результатам сравнительных
экспериментов сделан вывод <http://www.pandia.ru/164036/> об
адекватности математического представления всей моделируемой системы, а именно:
соответствие расчетного и промоделированного тока, момента, напряжения,
скорости, граничных характеристик ВИД как в реальных величинах, так и при
использовании описания в относительных единицах.
Результатом работы, описываемой в
первой главе, является подготовленная математическая модель
<http://www.pandia.ru/204410/> ВИД, удобная как для синтеза
улучшенных методов управления инвертором, так и для синтеза оптимальных
структур наблюдателей.
Одно из наиболее перспективных
применений ВИД связано с высокоскоростными (до 3000 об/мин) мощными (до 1.25
МВт) регулируемыми электроприводами (D=(5:10):1) насосов районных тепловых
станций. Они <http://www.pandia.ru/218561/> выполняются
многосекционными со значительным числом пар
<http://www.pandia.ru/180125/> полюсов (7,13 и более). При этом в
системах векторного управления возникают серьезные проблемы на высоких
скоростях за счет значительной частоты фазных токов (более 400 - 500 Гц).
Заключение
В данной курсовой работе проведен
анализ вентильно-индукторных двигателей. В ходе выполнения я показала
возможность применения ВИД на бетоносмесительных установках. ВИД новый вид
двигателей, которые обладают большим КПД и потребляют меньше энергии, поэтому,
я считаю, что применение вентильно-индукторного двигателя более выгодное, чем
применение других.
Список используемых источников
1.
Беляков Р.В., Ефимов Ю.К., Наранов К.М. АСУ ТП бетонного завода. Современные
технологии автоматизации, 2006. № 3, с.7-11.
.
Кононенко В.В. и др. Электротехника и электроника. - Ростов-н/Д: Феникс, 2005.
- 725 с.
.
Смирнов Ю.В. Система управления бетоносмесительной установкой. Современные
технологии автоматизации. 2004, № 3, с. 12-15.
.
Пахоменко Л.П., Починчук Н.Е., Шипинип С.Л. Автоматизированная система
управления технологическим процессом приготовления бетонных смесей. Современные
технологии автоматизации, 2005. № 1, с.15-21.
.
Баженов Ю.М., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных изделий. - М.:
Стройиздат, 1984. - 670 с.