АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБЗОР МЕТОДОВ СИНХРОНИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ 9
1.1 Синхронизация электроприводов по силовому каналу 9
1.2 Синхронизация двигателей по информационному каналу 15
1.3 Методы синхронизации электроприводов в современных
преобразователях частоты 19
1.3.1 Schneider Electric 19
1.3.2 Control Techniques 21
1.3.3 Siemens 22
1.4 Выводы 24
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ, СВЯЗАННЫХ ПО СИЛОВОМУ КАНАЛУ 25
2.1 Эксперименты с электродвигателями малой мощности 25
2.2 Эксперименты с электродвигателями большей мощности 30
2.3 Эксперименты с электродвигателями постоянного тока 34
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ, СВЯЗАННЫХ ПО
ИНФОРМАЦИОННОМУ КАНАЛУ 40
3.1 Опыт параллельного задания 40
3.2 Исследование режима «Быстрее-Медленнее» 42
4 РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА 47
4.1 Электромашинный агрегат 48
4.2 Модуль питания стенда 52
4.3 Модуль питания 53
4.4 Модуль измерителя мощности 54
4.5 Модуль добавочных сопротивлений № 1 55
4.6 Модуль добавочных сопротивлений №2 57
4.7 Модуль тиристорного преобразователя 58
4.8 Модуль преобразователя частоты 61
4.9 Модуль силовой 64
4.10 Перечень лабораторных работ 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 71
Потребность в совместной работе нескольких электродвигателей была всегда. Сильнее всего она проявлялась на электротранспорте и в тяжелой промышленности. Одним из самых распространенных применений такого решения является использование нескольких электродвигателей для привода одного механизма со сверхвысокими усилиями. В электротранспорте, например, это привод тележек локомотива, а в промышленности - привод поворота конвертора в сталеплавильном цехе.
Увеличение числа двигателей в электроприводах различных производственных механизмов является одной из важных тенденций в развитии современного машиностроения. Такой подход обусловлен следующими преимуществами многодвигательного электропривода:
1) увеличение числа двигателей облегчает унификацию электроприводов различных по мощности установок;
2) многодвигательный электропривод имеет меньший суммарный момент инерции двигателей, чем однодвигательный соответствующей мощности;
3) при большом моменте инерции механизма увеличение числа двигателей, подводящих через индивидуальные передаточные устройства механическую энергию к механизму, позволяет уменьшить нагрузки на передачи и вследствие этого уменьшить их массу и габариты.
Наиболее часто синхронизация скоростей вращения всех двигателей осуществляется механически, и проблема стоит в выравнивании нагрузок между электродвигателями системы. В электротранспорте выравнивание нагрузок осуществляется применением двигателей постоянного тока последовательного возбуждения. За счет мягких механических характеристик разница в нагрузках двигателей при небольшом отличии их механических характеристик невелика.
Помимо взаимосвязанных электроприводов, работающих на общий вал, увеличивается потребность в электроприводах, выполняющих однотипную работу и при этом не связанных механически. Здесь уже необходимо переходить от согласования в механическом канале к согласованию в электрическом канале, что также имеет свою специфику и требует подробного рассмотрения.
Целями данной выпускной квалификационной научной работы были исследование систем многодвигательных электроприводов.
На первом этапе был сделан обзор методов синхронизации электроприводов. Обзор делался как для систем синхронизации по силовому каналу, таких как, например, система электрический вал, так и для систем синхронизации по информационному каналу. По результатам обзора стало ясно, что синхронизация по силовому каналу пригодна лишь для систем с низкими требованиями к точности поддержания координат, а среди систем синхронизации по информационному каналу в настоящее время наиболее распространены системы со структурой «ведущий-ведомый».
Следующим этапом ВКР стало проведение экспериментальных исследований систем взаимосвязанных электроприводов в условиях лаборатории автоматизированного электропривода кафедры АЭП. Полноценные синхронизированные системы исследовать не удалось по причине отсутствия технической возможности на существующем оборудовании. Однако те исследования, которые удалось провести, а именно исследование влияния электродвигателей друг на друга при питании от одного источника в переходных режимах и исследование простейших методов синхронизации электроприводов по информационному каналу, полностью согласуются с теоретическими положениями.
Хорошая согласуемость проведенных опытов с теорией дала идею заключительной главы данной работы - проектирование лабораторного стенда по изучению взаимосвязанных электроприводов, а сам набор этих опытов и обзор систем синхронизации дали понимание необходимого функционала стенда и перечня возможных лабораторных работ. Как результат, была спроектирована линейка лабораторных стендов, состоящая из двух конфигураций:
ЮУрГУ-13.04.02.2019.15501 ПЗ Лист
69
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
1. на основе двигателей, стандартных для стендов Учтех-Профи (условно 0,37 кВт) - П11 и 1ММ71В4У2, мощностью 0,29 и 0,37 кВт соответственно;
2. на основе двигателей повышенной мощности (условно 1,5 кВт) - П32М и DMTF-011-6, мощностью 1,1 и 1,4 кВт соответственно.
Был выбран преобразователь частоты Altivar Process фирмы Schneider Electric как один из самых простых в изучении, и в то же время, имеющий очень широкий функционал.
Также был составлен примерный перечень лабораторных работ по исследованию взаимосвязанных электроприводов, осуществимых на стенде.
