Белов М.П. - Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов (1249706), страница 41
Текст из файла (страница 41)
В мотор-колесе применяется двигатель постоянного тока последовательного возбуждения или двигатель переменного тока — асинхронный короткозамкнугый или вентильный. Система «синхронный генератор — управляемые полупроводниковые преобразователи — двигатели мотор-колес» образует электромеханическую трансмиссию. Например, для автосамосвала БелАЗ-75501 с колесной формулой 4х4, грузоподъемностью 280 т, мощностью 2317 кВт и максимальной скоростью 40 км/ч в электромеханической трансмиссии используются четыре мотор-колеса с реверсивными электро- 195 двигателями постоянного тока последовательного возбуждения номинальными мощностями по 575 кВт.
Для торможения автосамосвала применяются электродинамическое и гидромеханическое торможения, К мотор-колесам предъявляются жесткие требования по минимизации размеров и массы, а также по достижению высоких энергетических показателей, что важно в связи с соизмеримостью суммарной мощности мотор-колес с мощностью источника электропитания. Для мотор-колес легких электрических транспортных средств (электровелосипеды, мотороллеры, легкие автомобили, инвалидные кресла) перспективно применение вентильно-индукторных электродвигателей [141. Стоимость такого двигателя меньше стоимости вентильного двигателя почти в 3 раза при прочих одинаковых технических параметрах.
Функциональная схема вентильно-индукторного привода (ВИП) показана на рис. 3.27. Вентильно-индукторный двигатель имеет статор с и полюсами, несущими сосредоточенные обмотки, и пассивный явнополюсный ротор с т полюсами (т ~ л). Ротор может использоваться как основа мотор-колеса. Обмотки статора подсоединены к источнику питания (батарее) через коммутатор, построенный на силовых ключах, обычно управляемых от датчика положения ротора (ДПР). Для формирования импульсов тока используется микроконтроллерное управление. Ключи периодически подключают фазные обмотки статора к батарее в последовательности Аа-Ва-Сс-Рй, что благодаря магнитному притяжению приводит к смещению соответствующих полюсов пассивного ротора в направлении ближайших возбужденных полюсов статора.
В результате ротор вращается в направлении, противоположном направлению вращения магнитного поля статора, с частотой (3.81) ы = 2я,й/впаяя, глеб; — частота импульсов; т — число фаз; Жх — число полюсов ротора. Описанные конструкция и принцип действия определяют главные преимущества ВИП: простоту, низкую стоимость и высокую надежность двигателя. Зги свойства, а также благоприятные рабочие и энергетические характеристики могут быть реализованы только при соответствующем управлении углами коммутации при включении и отключении фаз и соответствующей форме импульсов тока. Неадекватное управление, даже в случае, когда используется датчик положения ротора, приводит к сильной вибрации, шуму и значительному ухудшению эксплуатационных характеристик привода.
196 Коммутато Уп Контроллер приаала Рис. 3.27 Датчик положения ротора нежелательно использовать в ВИП массового применения, поскольку он значительно усложняет его конструкцию. Исключение датчика положения ротора и снижение шума благодаря соответствующему управлению являются необходимыми условиями для широкого использования привода. Первая проблема решается применением специально разработанного оригинального способа управления коммутацией, когда текущая информация о значении токов используется для определения углов коммутации в любом режиме работы. Бездатчиковое управление сравнительно просто реализуется для приводов большой мощности (киловатты и более), когда удельное сопротивление обмотки относительно мало.
Для приводов малой мощности (сотни ватт) происходит изменение сопротивления при повышении температуры, что учитывают при разработке алгоритма управления. Снижения шума и вибраций добиваются путем управления формой импульсов токов. Мотор-барабаны, двигатели-ролики, двигатели-цилиндры, применяющиеся для намотки и транспортирования гибких материалов, конструктивно могут выполняться в двух вариантах. В первом варианте вал барабана, ролика или цилиндра одновременно является валом ротора двигателя.
Во втором варианте барабаны, цилиндры представляют собой массивные роторы обращенных асинхронных электродвигателей, статорные обмотки которых располагаются на неподвижных валах. Подвод питания статорных обмоток осуществляется через полые части неподвижных валов. Применяется частотное регулирование скорости роторов от преобразователей частоты. Выполняется это подобно регулированию скорости обычных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей. 197 3.8. Расчет и выбор автоматизированных элехтронриводов механизмов Расчет и выбор автоматизированных электроприводов механизмов является частью электротехнического инжиниринга, который в свою очередь является частью системного инжиниринга, связанного с созданием нового технологического оборудования.
Электротехнический инжиниринг, обеспечивающий разработку н внедрение электромеханнческого оборудования, включает в себя: связь с разработчиками технологического оборудования; разработку технической документации по комплектам электрооборудования, связь с поставщиками и консультантами унифицированных средств автоматизированных электроприводов и другого электрооборудования; заказ и производство электрооборудования; монтаж и наблюдение за монтажом электрооборудования на объекте заказчика; обучение операторов технологического оборудования н обслуживающего персонала; выполнение пуско-наладочных работ; гарантийное и сервисное обслуживание.
Расчет автоматпзироваппого электропрнвода. Этот расчет связан с расчетом мощности электродвигателя, который выполняется в соответствии с режимом работы механизмов технологического оборудования (см. п. 1.5) на основании нагрузочных и скоростных диаграмм. Методы расчета и выбора мощности двигателей для длительного, кратковременного, повторно-кратковременного режимов работы изложены в книгах по теории электропривода [например, 20, 221 н в справочниках [48, 491.
Особенности расчетов электроприводов механизмов конкретного технологического оборудования рассматриваются в гл, 4. Выбор системы электропрпвода. Выбор производится на основании требований к регулированию скорости и показателям качества регулирования: диапазону регулирования, плавности, точности поддержания заданной скорости, а также динамическим показателям качества процесса регулирования (быстродействие, перерегулирование и др.).
На выбор системы электропривода могут влиять также условия пуска механизмов. Многие механизмы (например конвейеры) требуют обеспечение пуска под нагрузкой, другие обладают значительными инерционными массами (центробежные вентиляторы главного проветривания шахт, дробилки крупного дробления). В случае применения асинхронных короткозамкнутых двигателей или синхронных с асинхронным пуском может оказаться, что время пуска недопустимо велико и за это время двигатель перегревается.
Завышение мощности и момента двигателя по услови- ям пуска приводит к его недоиспользованию в режиме рабочего функционирования и ухудшению энергетических показателей. При пуске двигателя механическая часть может испытывать большие перегрузки, что будет неблагоприятно сказываться на долговечности механической части оборудования, особенно при наличии упругих элементов (канаты лебедок, конвейерные ленты и др.). Вследствие этого может оказаться необходимым применение регулируемого привода Возможно применение редукторного привода или безредукторного с тихоходным двигателем. Выбор рационального привода может быть выполнен на основании технико-экономического сравнения, которое должно учитывать не только различные стоимости тихоходного и быстроходного (с дополнительным редуктором) двигателей, но и их массу, занимаемую площадь, влияющие на размеры помещения, фундамента, затрат на несущие конструкции при размещении привода.
При номинальной скорости исполнительного органа не менее 300...400 мин-' предпочтительным является безредукторный привод с прямым соединением вала двигателя с валом рабочей машины (насосы, вентиляторы). При меньшей скорости рабочего органа выбор не однозначен, хотя чаще всего редукторный привод имеет меньшие массу и размеры.
Однако сравнение только по этим показателям достаточно для механизмов, не требующих регулирования скорости. Для механизмов с частыми пусками и реверсами важно сравнить двигатели по их динамическим показателям. Безредукторные электропрнводы более динамичны и предпочтительны для регулируемых электроприводов, так как их легче разгонять, тормозить, регулировать скорость. Они широко применяются для шахтных подъемных установок, прокатных станов. При выборе системы электропривода необходим учет характера нагрузки, создаваемой рабочим механизмом. Для нерегулируемых электроприводов с неравномерной или пульсирующей нагрузкой выравнивание момента двигателя может быть достигнуто увеличением инерционных масс электропривода (у поршневых компрессоров, дробнлок крупного дробления), хотя это может затруднить пуск электропривода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
