Электорпривод ленточного конвейера

М_С – статический момент нагрузки;                                           W_МЕХ(р) – передаточная функция механической части двигателя;

β – жесткость механической характеристики;                                 - - передаточная функция механического звена;

ω(р) – регулируемая скорость.

 

 

3.1.1. Расчёт контура регулирования тока

Для того чтобы произвести расчёт регулятора, необходимо записать передаточные функции всех звеньев входящих в  контур.

3.1.1.1. Передаточная функция преобразователя частоты

Преобразователь частоты представляют в виде апериодического звена 1-го порядка, передаточная функция которого выглядит следующим образом:

Структурная схема преобразователя  будет иметь вид:

Рис. 3. Структурная схема преобразователя

Т_ПЧ = 0,001с – для преобразователя частоты.

, где

U_В.ном – номинальное напряжение преобразователя (паспортное)

U_У.ном – номинальное напряжение датчика

.

3.1.1.2. Передаточная функция асинхронного двигателя

Передаточная функция асинхронного двигателя имеет:

1. Электрическое звено
2. Механическое звено

Электрическое звено

Электрическая часть двигателя  представляется апериодическим звеном с передаточной функцией вида:

где:

k_a – коэффициент усиления

R_p – сопротивление ротора

- приведённое сопротивление  обмотки ротора

 s_н – номинальное скольжение двигателя

Из формулы замещения для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором:

М_П – пусковой момент двигателя, Н∙м

I_П – пусковой ток двигателя, А

ω₀ – угловая скорость магнитного поля, рад/с

Т_а – постоянная времени, c

J – момент инерции двигателя, кг∙м².    

Структурная схема электрического звена:

Рис. 4. Структурная схема электрического звена

Передаточная функция электрического звена:

Механическое звено

Для выведения передаточной функции механической части двигателя запишем уравнение движения:

М_Э – электромагнитный момент, Н∙м

М_С – статический момент нагрузки, Н∙м

J – момент инерции двигателя, кг∙м²

М_Э(р) – М_С(р) = Jp∙ω(р)

Передаточная функция механического звена имеет вид:

 

 

 

 

 

Структурная схема механического  звена:

Рис. 5. Структурная схема механического звена

Передаточная функция механического  звена:

3.1.1.3. Расчёт регулятора тока

Изобразим структурную схему внутреннего  контура – контура регулирования  тока (рис.6.5.).

Рис. 6. Структурная схема контура регулирования тока

Если не учитывать внутреннюю обратную связь по ЕДС двигателя, можно записать передаточную функцию разомкнутого контура тока:

,

где:

Внутренний контур регулирования  тока настраивается в режиме к.з. на технический оптимум (оптимум  по модулю). Желаемая передаточная функция должна иметь вид:

.

Приравнивая эти уравнения, имеем  передаточную функцию для регулятора тока:

.

Эта запись соответствует передаточной функции ПИ-регулятора.

.

3.1.2. Расчёт контура регулирования скорости

Для расчёта параметров внешнего контура  регулирования скорости, заменим  внутренний замкнутый контур регулирования  тока апериодическим звеном вида

.

Здесь –  эквивалентная постоянная времени.

При настройке внешнего контура  на технический оптимум принимаем 

. 

То есть формула примет вид: .

Изобразим структурную схему внешнего контура – контура, регулирования скорости вращения двигателя.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7. Структурная схема контура регулирования скорости

Расчёт внешнего контура регулирования  скорости проводим в режиме холостого  хода т.е. статический момент М_с = 0.

Механическую часть аппроксимируем в звено вида .

Т₀ = J = 18,3 с;

,

 –  коэффициент, учитывающий  влияние тока намагничивания  и сопротивления обмоток на  отношение  . В справочнике при cosφ_н =0,88, = 0,9.

При построении контура регулирования  скорости двигателя с ПИ-регулятором  РС - рис. 7.

параметры регулятора можно определить следующим образом:

 

3.1.3. Моделирование системы автоматического регулирования

Для моделирования системы электропривода мостового крана в приложении Simulink пакета MATLAB набирается составная структурная схема

 

Рис 8. Структурная схема, построенная в пакете MATLAB.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В результате моделирования были получены следующие графики:

 

Рис. 9. График изменения ускорения, угловой скорости, рывка асинхронного двигателя при пуске, работе и торможении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1.4 Выбор аналогичного типа электропривода и сравнение.

 

Для сравнения  примем другой вид электропривода, асинхронный электродвигатель с  фазным ротором  АДФ-160-6У3 мощностью 160 кВт, предназначенного для работы в электроустановках с тяжелым пуском.

Тип двигателя	Мощность, кВт	Синхронная частота вращения, об/мин	КПД, %	cosφ, о.е	Ток статора, А	Mmax Mnom	Напряжение между кольцами фазного ротора, В
АДФ-160-6У3	160	1000	91,3	0,83	310	2,5	360

 

Смоделируем систему  автоматического регулирования  в пакете MATLAB:

Рис. 10 Структурная схема, построенная в пакете MATLAB.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В результате моделирования  были получены следующие характеристики: 

Рис.11 Графики изменения ускорения, скорости и рывка в момент пуска и остановки

 

При сравнении  характеристик двух типов приводов приходим к выводу, что асинхронный  электродвигатель с короткозамкнутым ротором имеет более привлекательные  для нас характеристики, т.к. ускорение, а соответственно и рывок в момент пуска и торможения электропривода с короткозамкнутым ротором меньше чем ускорение и рывок электропривода с фазным ротором. Из всего вышесказанного делаем вывод, что электропривод с короткозамкнутым ротором нам подходит больше чем электропривод с фазным ротором, потому что чем меньше рывок, тем меньше износ ленты и дольше срок ее работы без порывов и остановок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1.4. Рассмотрим графики изменения скорости ускорения и рывка в момент загрузки конвейера.

3.1.4.1.  Электропривод с двигателем  с короткозамкнутым ротором.

Смоделируем систему  автоматического регулирования  в пакете MATLAB:

Рис. 12 Структурная  схема построенная в пакете MATLAB

 

 

Получим графики  изменения скорости, ускорения, рывка  в момент загрузки конвейера:

Рис.13 Графики изменения ускорения, скорости и рывка в момент загрузки движущегося конвейера.

 

 

3.1.4.2.  Электропривод с электродвигателем   с фазным ротором.

 

Смоделируем систему  автоматического регулирования  в пакете MATLAB:

Рис. 14 Структурная  схема построенная в пакете MATLAB

 

Получим графики  изменения скорости, ускорения, рывка  в момент загрузки конвейера в движении:

Рис.15 Графики  изменения скорости, ускорения и  рывка в момент загрузки конвейера  с приводом с фазным ротором.

Из полученных графиков видно, что при загрузке конвейера на ходу возникают изменения ускорения, а соответственно скорости и рывка в момент времени загрузки. По характеристикам видно, что значение ускорения, а соответственно и рывок, меньше в электроприводе с короткозамкнутым ротором. Это дает возможность сделать вывод, что электропривод с короткозамкнутым ротором подходит нам больше, нежели электропривод с фазным ротором, так как он более щадаще влияет на конвейерную ленту, а соответственно и увеличивает срок ее эксплуатации без разрыва и повреждений. 

 

4. Общие  требования безопасности и охраны  труда при эксплуатации ленточных  конвейеров.

4.1. Общие требования охраны труда работников при эксплуатации транспортных средств непрерывного действия

 

4.1.1. Общие требования  охраны труда к конструкции, техническому состоянию, размещению и эксплуатации транспортных средств непрерывного действия определяются государственными стандартами на соответствующее производственное оборудование, правилами устройства и безопасной эксплуатации транспортных средств непрерывного действия, документацией завода-изготовителя и настоящими Правилами.

 

4.1.2. Транспортные  средства непрерывного действия  должны использоваться по назначению  в соответствии с техническими  условиями завода-изготовителя.

 

4.1.3. Транспортные средства непрерывного действия должны быть безопасными при эксплуатации как отдельно, так и в составе комплексов и технологических систем, а также при монтаже, обслуживании, ремонте, демонтаже, транспортировке и хранении. При экстренных остановах транспортные средства непрерывного действия не должны создавать опасности при срабатывании этих устройств.

 

4.1.4. Не рекомендуется  вносить изменения в конструкцию  узлов транспортных средств непрерывного  действия без согласования этих  изменений в установленном порядке.

 

4.1.5. Перед пуском  транспортного средства непрерывного  действия необходимо убедиться  в том, что на трассе не  производятся какие-либо работы.

 

4.1.6. Транспортные  средства непрерывного действия  при эксплуатации не должны  загрязнять окружающую среду выбросами вредных веществ выше установленных санитарных норм.

 

4.1.7. Безопасность  транспортных средств непрерывного  действия обеспечивается:

выбором их типа и конструктивного исполнения, соответствующих  условиям применения;

применением средств  механизации, автоматизации и дистанционного управления, средств защиты;

выполнением эргономических требований;

включением  требований безопасности в техническую  документацию на их монтаж, эксплуатацию, ремонт, транспортировку и хранение.

 

4.1.8. Транспортные средства непрерывного действия должны быть пожаро- и взрывобезопасными.

 

4.1.9. Транспортные средства непрерывного действия в установленных для них режимах и условиях эксплуатации не должны создавать опасности от воздействия влажности, солнечной радиации, механических колебаний, от изменений атмосферного давления, температуры, ветровых нагрузок и т.п.