Спосіб керування електроприводом вібраційної машини з двома дебалансними віброзбуджувачами

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб керування електроприводом вібраційної машини з двома дебалансними віброзбуджувачами, які синхронно обертаються в протилежні напрямки та генерують вертикально направлені коливання робочого органу, що полягає у прискореному пуску приводних асинхронних двигунів шляхом підвищення електромагнітного моменту, який відрізняється тим, що в процесі пуску асинхронних двигунів вібраційної машини із заданим прискоренням відбувається контроль фактичного значення кутової швидкості двигунів, при досягненні її до значення близького до резонансної частоти здійснюється форсований пуск електроприводу за рахунок збільшення прискорення шляхом підвищення напруги та частоти мережі живлення двигунів, після виходу вібраційної машини на усталений зарезонансний режим встановлюють частоту мережі, відповідно до технологічного значення, а напругу - відповідно значенню моменту вібраційної машини в усталеному режимі, після завершення технологічного режиму здійснюється гальмування електроприводу із заданим прискоренням до значення близького до резонансної частоти, після чого прискорення зростає за рахунок зменшення частоти і напруги живлення двигунів.

Текст

Реферат: Спосіб керування електроприводом вібраційної машини з двома дебалансними віброзбуджувачами, які синхронно обертаються в протилежні напрямки та генерують вертикально направлені коливання робочого органу, полягає у прискореному пуску приводних асинхронних двигунів шляхом підвищення електромагнітного моменту, причому в процесі пуску асинхронних двигунів вібраційної машини із заданим прискоренням відбувається контроль фактичного значення кутової швидкості двигунів, при досягненні її до значення близького до резонансної частоти здійснюється форсований пуск електроприводу за рахунок збільшення прискорення шляхом підвищення напруги та частоти мережі живлення двигунів, після виходу вібраційної машини на усталений зарезонансний режим встановлюють частоту мережі, відповідно до технологічного значення, а напругу - відповідно значенню моменту вібраційної машини в усталеному режимі, після завершення технологічного режиму здійснюється гальмування електроприводу із заданим прискоренням до значення близького до резонансної частоти, після чого прискорення зростає за рахунок зменшення частоти і напруги живлення двигунів. UA 100831 U (12) UA 100831 U UA 100831 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гірничої промисловості, виробництва будівельних матеріалів, машинобудування і призначена для зменшення амплітуди резонансних коливань під час пуску та гальмування вібраційних машин, зменшення пускового струму, зниження потужності приводних електродвигунів, зменшення енергоспоживання в усталеному режимі. Значна кількість вібраційних машин із дебалансними віброзбуджувачами працює в зарезонансному режимі, коли частота вимушених коливань значно перевищує частоту власних коливань робочого органу. Недоліком зарезонансних вібраційних машин під час пуску та гальмування, коли частоти вимушених і власних коливань співпадають, є виникнення значних резонансних коливань робочого органу, амплітуди яких в декілька разів перевищують усталені коливання. Це призводить до зростання динамічних навантажень на елементи конструкції, істотного збільшення пускового струму приводних асинхронних двигунів та необхідності використання двигунів завищеної потужності. Відомий спосіб пуску вібраційної машини з двома дебалансними віброзбудниками, що самосинхронізуються і встановлені на м'якоамортизованому несучому тілі [Патент 103392 України, кл. В06В 1/16, G05D 19/00. Спосіб пуску вібраційної машини з двома дебалансними віброзбудниками, що самосинхронізуються / М.П. Ярошевич, Т.С. Ярошевич - № 201115281; Заяв. 23.12.2011; Опубл. 10.10.2013; Бюл. № 19]. Спосіб полягає у почерговому пуску двох незв'язаних між собою електродвигунів і, відповідно, почергового проходження зони резонансу дебалансними віброзбудниками. Почерговий пуск двигунів здійснюється наступним чином: спочатку вмикають один двигун, і лише після його виходу на усталений зарезонансний режим обертання, вмикають другий електродвигун. Недоліками даного способу є: - розгін вібромашини при ввімкненому лише одному двигуні здійснюється повільніше, що в свою чергу призводить до триваліших динамічних навантажень на елементи конструкції; - відсутність будь-яких вимірювальних приладів для контролю виходу першого двигуна на усталений зарезонансний режим та ввімкнення другого; - неможливість його застосування до вібраційних машин із кінематично зв'язаними між собою приводними двигунами. Ознаки, які збігаються з суттєвими ознаками, що заявляються: - використання асинхронних двигунів як приводних електричних машин; - наявність двох дебалансних віброзбудників; - забезпечення зниження резонансних амплітуд робочого органу вібраційної машини. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, та вибраним як прототип є спосіб форсованого пуску та гальмування двох асинхронних дебалансних вібродвигунів у складі одномасової вібраційної системи вертикально направлених коливань, які виникають за рахунок синхронного обертання двох дебалансів у протилежні напрямки [Дмитриев В.Н., Гаврилов Е.Н. Переходные процессы зарезонансных вибрационных машин // Электротехнические комплексы и системы управления. - 2011. - № 4. - С. 52-55]. Спосіб форсованого пуску та конденсаторного гальмування асинхронних дебалансних вібродвигунів здійснюється шляхом послідовного включення конденсаторів до обмоток статора двигунів і відключення їх після завершення процесу пуску та гальмування асинхронних дебалансних вібродвигунів. Недоліками даного технічного рішення є: - використання нерегульованого електроприводу, що унеможливлює застосування даного способу у разі необхідності отримання очікуваного результату в сучасних системах автоматизованого електроприводу; - використання конденсаторів зв'язане із перенапругою у статорному ланцюзі внаслідок можливих резонансних явищ, що призводить до підвищеного зносу ізоляції; - неможливість застосування даного способу в тих випадках, коли виникає необхідність отримання форсованого режиму при ємностях, які викликають неприпустиму напругу на обмотках. Суттєві ознаки, які збігаються із корисною моделлю, що заявляється: - використання асинхронних двигунів як приводних електричних машин; - синхронне обертання двох дебалансних валів вібраційної машини у протилежні напрямки; - зменшення значення резонансних амплітуд коливань при пуску та гальмуванні вібраційної машини здійснюється за допомогою підвищення електромагнітного моменту двигунів. В основі корисної моделі, що заявляється, поставлена задача розробити спосіб керування електроприводу вібраційної машини з двома дебалансними віброзбуджувачами для зниження рівня амплітуди коливань робочого органу при проходженні резонансної зони та зменшення динамічних навантажень на елементи конструкції, зниження енергоспоживання приводних двигунів вібраційної машини в усталеному режимі. 1 UA 100831 U 5 10 15 20 Поставлена задача вирішується за допомогою того, що у способі керування електроприводом вібраційної машини з двома дебалансними віброзбуджувачами, у якому частотно-регульований електропривод та програмований логічний контролер (ПЛК) вібраційної машини у відповідності до заданого значення резонансної частоти задає форсоване проходження резонансної зони при пуску та гальмуванні електропривода, коли кутова частота обертання асинхронних двигунів досягає близького значення до резонансної, а в процесі виконання технологічного процесу система керування, вимірюючи значення електромагнітного моменту, корегує напругу живлення двигунів. Технічний результат полягає у зменшенні амплітуди коливань робочого органу, зменшенні пускового струму приводних двигунів, динамічних навантажень на елементи конструкції вібраційної машини при проходженні резонансної зони та зменшенні енергоспоживання електроприводу при виконанні технологічного процесу. Корисна модель пояснюється кресленням, де на фіг. 1 зображено функціональну схему системи керування вібраційною машиною з дебалансними віброзбуджувачами, де позначено: 1 - вібраційна машина; 2, 3 - асинхронні двигуни з короткозамкнутим ротором; 4, 5 - датчики швидкості; 6, 7 - датчики потужності; 8 - пульт керування; 9 - програмований логічний контролер (ПЛК); 10, 11 - перетворювачі частоти (ПЧ1, ПЧ2); rez - резонансна частота; f1 , f2 - частота мережі асинхронних двигунів; U1 , U2 - напруга живлення мережі асинхронних двигунів. На фіг. 2 зображено алгоритм виконання запропонованого способу, де позначено: rez резонансна частота;  1 - прискорення, з яким ротори двигунів обертаються до зони резонансу; 1,2 =(0,9…0,95) rez - порівняння поточної кутової швидкості асинхронних двигунів зі значенням (0,9…0,95) rez ;  2 - прискорення, з яким ротори двигунів обертаються під час проходження зони резонансу; 1,2 = n - порівняння поточної кутової швидкості асинхронних двигунів з номінальним значенням; M1,2  Mn - порівняння поточного моменту асинхронних двигунів з 25 30 номінальним значенням; 1,2 =(1,1…1,15) rez - порівняння поточної кутової швидкості асинхронних двигунів зі значенням (1,1…1,15) rez ; 1,2 =0 - порівняння поточної кутової швидкості асинхронних двигунів із нулем. На фіг. 3 зображено криву кутової швидкості обертання валів асинхронних двигунів в процесі пуску, в усталеному режимі та в процесі гальмування вібраційної машини, на якій прийнято наступні позначення: n - номінальна кутова швидкість обертання асинхронних двигунів;  f - кутова швидкість обертання двигунів при якій розпочинається форсування; rez резонансна частота; t p - час, за який відбувається пуск двигунів; t tp - час виконання 35 40 45 технологічного процесу; t g - час, за який відбувається гальмування двигунів;  1 - прискорення, з яким ротори двигунів обертаються до зони резонансу;  2 - прискорення, з яким ротори двигунів обертаються підчас проходження зони резонансу. Спосіб керування електроприводом вібраційної машини з двома дебалансними віброзбуджувачами полягає у наступному (фіг. 1). З пульта керування (8) задається значення резонансної частоти ( rez ) і передається на ПЛК (9). Після введення параметру розпочинається пуск асинхронних двигунів (2, 3) із заданим прискоренням  1 і одночасно розпочинається надходження інформації від датчиків швидкості (4, 5) до ПЛК (9) про фактичне значення кутової швидкості двигунів. При досягненні її значення близького до резонансної із ПЛК (9) до ПЧ1 (10) та ПЧ2 (11) надходить сигнал про початок форсованого пуску двигунів із прискоренням  2 , шляхом підвищення напруги та частоти мережі живлення. При досягненні кутової швидкості двигунів (2, 3) номінального значення до ПЛК (9) надходить інформація від датчиків потужності (6, 7) про фактичне значення споживаючої потужності двигунів. Далі у ПЛК (9) розраховується електромагнітний момент двигунів, згідно з виразом: M 50 P , 2f (1) де P - споживана потужність двигуна; f - частота мережі живлення. Після цього у ПЛК (9) визначається напруга живлення для підтримання фактичного значення електромагнітного моменту двигунів: 2 UA 100831 U 4  U   Pf L1  L 2  k , 3   5 10 15 (2) де L 1 - індуктивність статора двигуна; L 2 - індуктивність ротора двигуна;  k - відношення критичного моменту двигуна до номінального. Далі відбувається виконання технологічного процесу. Після завершення технологічного процесу з ПЛК (9) до ПЧ1 (10) та ПЧ2 (11) надходять сигнали про збільшення напруги живлення до номінального значення та про початок гальмування електроприводу вібраційної машини (1) з прискоренням 1 . При цьому від датчиків швидкості (4, 5) до ПЛК (9) надходять сигнали про фактичне значення кутової швидкості асинхронних двигунів (2, 3) і при досягненні її значення близького до резонансного із ПЛК (9) до ПЧ1 (10) та ПЧ2 (11) надходять сигнали про початок прискореного гальмування з прискоренням  2 , шляхом зменшення частоти та наруги живлення, до повної зупинки вібраційної машини (1). Покажемо послідовність виконання способу, що заявляється, за допомогою алгоритму (фіг. 2). Робота алгоритму починається із введення значення резонансної частоти rez із пульта керування. Далі відбувається пуск асинхронних двигунів вібраційної машини з прискоренням 1 та зчитування фактичної кутової швидкості двигунів ( 1,2 ) із датчиків швидкості. У процесі пуску відбувається порівняння фактичної кутової швидкості 1,2 зі значенням близьким до резонансної частоти ((0,9…0,95) rez ), Якщо умова 1,2 =(0,9…0,95) rez виконується, то здійснюється пришвидшений пуск асинхронних двигунів з прискоренням  2 . Далі відбувається 20 зчитування фактичної кутової швидкості двигунів ( 1,2 ) з датчиків швидкості та порівняння її з номінальним значенням ( n ), якщо умова 1,2 = n виконується, то розпочинається зчитування 25 фактичної споживаючої потужності двигунів з датчиків потужності. Потім визначаються електромагнітні моменти двигунів, згідно з виразом (1). Після визначення значень моментів ( M1,2 ) відбувається порівняння їх з номінальним значенням ( Mn ), якщо умова M1,2  Mn виконується, то розраховується напруга живлення приводних двигунів для підтримання моментів M1,2 . Потім виконується технологічний процес, після якого збільшується напруга 30 живлення до номінального значення. Далі розпочинається гальмування електроприводу вібраційної машини з прискоренням 1 та зчитування фактичної кутової швидкості двигунів із датчиків швидкості. У процесі гальмування відбувається порівняння фактичного значення кутової швидкості двигунів ( 1,2 ) зі значення близьким до резонансного ((1,1…1,15) rez ), якщо умова 1,2 =(l, l…l, 15) rez виконується, то здійснюється зменшення частоти мережі та гальмування асинхронних двигунів з прискоренням  2 . Далі відбувається зчитування фактичного значення кутової швидкості двигунів ( 1,2 ) та порівняння його з нульовим 35 значенням, якщо умова 1,2 =0 виконується, то вібраційна машина зупиняється. На фіг. 3 наведено криву зміни кутової швидкості асинхронних двигунів вібраційної машини, з якої видно, що пуск двигунів розпочинається з прискоренням 1 . При досягненні кутової швидкості значення  f близького до резонансного ( rez ) спостерігається зростання прискорення двигунів до значення  2 для проходження резонансної зони. Після проходження резонансної зони пуск двигунів до виходу на номінальний режим здійснюється з прискоренням  2 . Далі на проміжку часу  tp відбувається виконання технологічного процесу, після якого 40 двигуни починають гальмувати з прискорення 1 . При досягненні кутової швидкості двигунів значення  f близького до резонансного прискорення, з яким відбувається гальмування двигунів вібромашини, збільшується до значення гальмують до повної зупинки. 45  2 . З цим же прискоренням двигуни ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб керування електроприводом вібраційної машини з двома дебалансними віброзбуджувачами, які синхронно обертаються в протилежні напрямки та генерують вертикально направлені коливання робочого органу, що полягає у прискореному пуску 3 UA 100831 U 5 10 приводних асинхронних двигунів шляхом підвищення електромагнітного моменту, який відрізняється тим, що в процесі пуску асинхронних двигунів вібраційної машини із заданим прискоренням відбувається контроль фактичного значення кутової швидкості двигунів, при досягненні її до значення близького до резонансної частоти здійснюється форсований пуск електроприводу за рахунок збільшення прискорення шляхом підвищення напруги та частоти мережі живлення двигунів, після виходу вібраційної машини на усталений зарезонансний режим встановлюють частоту мережі, відповідно до технологічного значення, а напругу - відповідно значенню моменту вібраційної машини в усталеному режимі, після завершення технологічного режиму здійснюється гальмування електроприводу із заданим прискоренням до значення близького до резонансної частоти, після чого прискорення зростає за рахунок зменшення частоти і напруги живлення двигунів. 4 UA 100831 U 5 UA 100831 U Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: G05D 19/00, B06B 1/16, B06B 1/02

Мітки: керування, спосіб, вібраційної, машини, дебалансними, віброзбуджувачами, електроприводом, двома

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/8-100831-sposib-keruvannya-elektroprivodom-vibracijjno-mashini-z-dvoma-debalansnimi-vibrozbudzhuvachami.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб керування електроприводом вібраційної машини з двома дебалансними віброзбуджувачами</a>

Подібні патенти