Синтез системы автоматизированного управления электроприводом ленточного конвейера дозатора

Техническая характеристика конвейерного транспорта, разработка системы автоматического управления. Выбор силового электрооборудования. Построение структурной схемы регулирования тока, контура регулирования скорости. Синтез системы векторного управления.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

ВВЕДЕНИЕ

Одним из наиболее прогрессивных видов транспорта, обеспечивающих высокую производительность при больших грузопотоках, является конвейерный транспорт. В современном производстве конвейеры являются неотъемлемой частью технологического процесса, они регулируют темп производства, обеспечивают его ритмичность, способствуют повышению производительности труда, позволяют решать вопросы комплексной механизации транспортно-технологических процессов. Непосредственная связь конвейерных машин с общим технологическим процессом производства предъявляет к ним особые требования в отношении прочности и способности работать в автоматических режимах.

Конвейерный транспорт имеет значительные преимущества перед традиционным автомобильным и железнодорожным: работник не участвует в собственно транспортном процессе, а занят только обслуживанием механизмов, что обеспечивает более высокую производительность труда и его безопасность; требуется использование только электрической энергии, тогда как колесный транспорт потребляет в основном более дорогое натуральное органическое топливо.

Целью данного курсового проекта является синтез системы автоматизированного управления электроприводом ленточного конвейера дозатора.

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕХАНИЗМА. ТРЕБОВАНИЕ К САУ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

конвейерный транспорт автоматический управление

Машины для ленточных конвейеров изготавливается, для различных условий использования по степени загрузи, времени работы, интенсивности ведения операций, степени ответственности операций на конвейере и климатического фактора эксплуатации.

Точность остановки характеризуется наибольшим возможным отклонением скорости от заданной координаты. При заданной точности остановки и известной номинальной скорости движения можно найти требуемый диапазон регулирования скорости и избежать излишних дополнительных доводочных включений механизмов.

Регулирование скорости в данной САУ происходит ниже номинальной.

Любое движение механизма происходит в условиях разгона, установившейся скорости перемещения и торможения до остановки.

Динамические показатели контролируются ограничением ускорения в пределах б=0.05 м/c² . Рассчитаем угловую скорость двигателя:

Где n=2300 об/мин - рабочая частота вращения двигателя. Данная рабочая скорость должна быть меньшей или равной номинальной угловой скорости выбираемого электродвигателя.

Определим требуемую мощность двигателя, Вт:

где - требуемый момент электродвигателя.

2. ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА И ТИПОРАЗМЕРА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Выбор системы электропривода осуществляется на основе анализа сравнительных технических данных, а именно: диапазона регулирования, способа управления, ресурса (уровня износостойкости), диапазона возможных мощностей электроприводов, показатели энергетики и динамики, а также дополнительных данных, определяющих условия эксплуатации электроприводов. Экономическая оценка систем управления должна базироваться на принципе минимальных расходов, связанных с первоначальными затратами, эксплуатационными затратами на ремонт, а также затратами на ремонт, а также затратами энергии. Выбирается система, обладающая наилучшими экономическими показателями. Если экономические показатели сравниваемых систем близки, то производится дополнительная оценка по массогабаритным показателям и условиям размещения электрооборудования. Выбранная система электропривода должна оптимально подходить для условий работы ленточного конвейера, необходимо рационально использовать ее ресурсы. В настоящее время наибольшее распространение получили системы электроприводов переменного тока, т.к. они надежнее электроприводов постоянного тока.

Рассмотрим несколько систем электроприводов, пригодных для данной рабочей машины.

Рассмотрим приводы, в которых применяются двигатели постоянного тока.

Система ТП-Д привлекает высоким КПД, лучшими массогабаритными показателями, лучшей технологичностью и меньшей потребностью дефицита меди и электротехнической стали. Однако вызывает беспокойство качества энергопотребления. Необходимо отметить, что ТП потребляет из сети несинусоидальный ток, который кроме основной гармоники содержит ряд гармоник с номерами. 5-я гармоника тока составляет 20% основной, т.е. весьма значительна.

Если ТП имеет мощность, соизмеримую с мощностью питающей сети, вентильный преобразователь вызовет недопустимое искажение питающей сети, поэтому, в схему придётся ввести фильтро - компенсирующее устройство (ФКУ).

Если остановить выбор на системе ТП-Д можно предпринять усилия для улучшения её технико-экономической эффективности за счёт уменьшения требуемой мощности регулирования ФКУ. В двухмостовом ТП с естественной коммутацией снижение потребления реактивной мощности сдвига можно обеспечить поочерёдным управлением мостами.

Применив аналогичный ТП с искусственной коммутацией вентилей , можно практически полностью исключить реактивную мощность сдвига и ограничиться установкой нерегулируемого фильтра наиболее существенных гармоник.

Приводы постоянного тока содержат дорогостоящие электродвигатели по сравнению с двигателями переменного тока, что определяет в целом высокую стоимость электропривода. Кроме того, двигатель постоянного тока нуждается в квалифицированной эксплуатации, а его применение в тяжелых условиях окружающей среды связано с серьёзными конструктивными затруднениями.

Наиболее распространенным видом двигателя вследствие своей простоты и наименьших капитальных вложений является короткозамкнутый асинхронный электродвигатель. Этот вид двигателя применяется от самых малых мощностей до нескольких тысяч киловатт.

Электропривод с двигателями переменного тока с частотным управлением по стоимости значительно дороже приводов постоянного тока, однако он обладает преимуществами, определяемыми конструктивными достоинствами асинхронного короткозамкнутого двигателя.

Рассмотрим несколько вариантов систем с асинхронными двигателями.

Система НПЧ-АД применяется для электроприводов средней и большой мощности в основном в подъемно-транспортных машинах для регулирования на низких скоростях.

Система ПЧ(АИТ)-АД применяется в электроприводах, где повышенные требования к динамическим показателям. В системах с обратной связью по скорости могут обеспечить достаточно хорошие статические показатели. Области применения прокатные станы, насосы. При амплитудном регулировании тока с помощи управляемого выпрямителя диапазон регулирования скорости не превышает 10.

Система ПЧ(АИН)-АД применяется как для одиночных так и для групповых приводов как правило когда не требуется высоких динамических показателей. При широтно-импульсной модуляции выходного напряжения стартовая частота в лучших моделях достигает 0.2 Гц.

Так же необходимо отметить и частотно-токовый способ управления. При частотно-токовом способе управления асинхронными двигателями сигнал на входе электропривода формирует момент на валу электродвигателя. Механические характеристики привода являются мягкими. Так как функциональная зависимость момента электродвигателя переменного тока от величины тока является более прочной, чем от величины напряжения, входной сигнал формирует ток. Мгновенные значения токов в фазах обмотки определяются входными сигналами (требуемым моментом) и положением ротора.

Они должны соответствовать требованиям к мгновенным значениям токов многофазной симметричной системы.

Отличительной чертой приводов с частотно-токовым управления является применение в них преобразователей энергии на основе усилителей тока, представляющих собой усилители напряжения, охваченные глубокой отрицательной связью по мгновенным значениям токов фаз электродвигателя. В этом случае напряжение на фазах электродвигателя автоматически формируется преобразователем энергии для заданного режима.

Преимущества частотно-токового управления:

высокие статические и динамические показатели электропривода, момент на валу является линейной функцией входного сигнала для всех скоростей привода;

исключается возможность выпадения из синхронизма, опрокидывание и качание электродвигателей переменного тока;

при достаточно простых технических средствах возможно оптимальное использование электродвигателей для получения как максимального момента на валу при заданном токе, так и высоких энергетических показателей;

высокая надежность работы преобразователя энергии, так как осуществляется контроль за мгновенными значениями токов фаз двигателя.

Перед выбором необходимой нам системы необходимо указать, что модернизируемая нами рабочая машина требует неглубокого диапазона

регулирования скорости, также предъявляются высокие требования к динамическим и статическим показателям. Так как модернизируемый агрегат имеет большой момент инерции, то соответственно, предъявляются высокие требования на счет ограничения пускового тока.

Проанализировав технико-экономические показатели можно выделить одну систему электропривода: система ПЧ-АД с ориентацией координатной системы по направлению вектора потокосцепления ротора (векторное управление) наиболее лучше подходящей для реализации данного проекта.

Согласно проведенному расчету по предварительно рассчитанной мощности и номина...