Разработка и исследование автоматизированных электроприводов по системе ПЧ-АД для волочильных станов и намоточных устройств стальной проволоки

• Автор: Омельченко, Евгений Яковлевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 389 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ВОЛОЧИЛЬНЫХ СТАНОВ И НАМОТОЧНЫХ УСТРОЙСТВ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Основы теории волочения. Особенности волочильных станов
1.2. Анализ электромеханических систем волочильных станов и намоточных устройств
1.3. Регулирование скорости волочения
1.4. Цены на электрооборудование по системе ПЧ-АД
1.5. Механические характеристики волочильных станов
1.6. Технические характеристики намоточных устройств
1.7. Асинхронный двигатель как объект регулирования
1.7.1. Электромеханические свойства асинхронных
двигателей в многофазных сетях
1.7.2. Двухфазная обобщенная электрическая машина.
Исходные уравнения
1.7.3. Описание электромагнитных процессов в системе вращающихся координат
1.7.4. Структурная схема АД, ориентированная по вектору напряжения статора
1.8. Микропроцессорные системы управления ПЧ
1.9. Технологические требования к электроприводам волочильных станов и намоточных устройств
1.10. Выводы. Постановка задачи исследования
Глава 2. СТАТИЧЕСКИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПО СИСТЕМЕ ПЧ-АД
2.1. Требования к статической математической модели электропривода
2.2. Схема замещения асинхронного двигателя
2.2.1. Расчет эквивалентных сопротивлений
2.2.2. Потери в стали
2.2.3. Векторная диаграмма с ориентацией по вектору напряжения
2.2.4. Векторная диаграмма с ориентацией по вектору
главного магнитного потока
2.2.5. Векторная диаграмма с ориентацией по вектору потокосцепления ротора
2.2.6. Учет тока от потерь в стали и тока намагничивания
2.3. Расчет статических характеристик АД
2.3.1. Расчет естественных и искусственных характеристик
2.3.2. Методика расчета характеристик АД при
скалярном управлении
2.3.3. Примеры расчета характеристик при скалярном
управлении
2.3.4. Методика расчета характеристик АД при векторном
управлении и стабилизации главного магнитного
потока
2.3.5. Пример расчета характеристик при векторном
управлении и стабилизации главного магнитного потока
2.3.6. Методика расчета характеристик АД при векторном управлении и стабилизациимагнитного потока ротора
2.3.7. Пример расчета характеристик при векторном управлении и стабилизации магнитного потока ротора
2.3.8. Методика расчета характеристик АД при оптимальном управлении магнитным потоком ротора
2.3.9. Пример расчета характеристик АД при оптимальном
управлении магнитным потоком ротора
2.4. Расчет скоростных характеристик по механическим
характеристикам рабочего механизма
2.4.1. Методика расчета скоростных характеристик при
векторном управлении

2.4.2. Методика расчета скоростных характеристик при
векторном управлении
2.5. Тепловые переходные процессы асинхронных двигателей
2.6. Выводы
Глава 3. СТАТИЧЕСКИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ВОЛОЧИЛЬНЫХ СТАНОВ И НАМОТОЧНЫХ УСТРОЙСТВ
ПО СИСТЕМЕ ПЧ-АД
3.1 Разработка статической модели главного электропривода
волочильного стана
3.1.1 Тахограмма и нагрузочная диаграмма
3.1.2 Скоростные и рабочие характеристики
3.1.3 Тепловая модель электродвигателя
3.1.4 Исследование работы статической модели
3.1.4.1. Исследование предельных характеристик электропривода
3.1.4.2. Исследование характеристик двигателей в пускотормозных режимах
3.1.4.3. Исследование циклических режимов работы
3.2 Разработка статической модели электропривода намоточного устройства
3.2.1. Тахограмма и нагрузочная диаграмма
3.2.2 Скоростные и рабочие характеристики
3.2.3 Тепловая модель электродвигателя
3.2.4 Исследование работы статической модели
3.2.4.1 Исследование работы электропривода НУ
в режиме стабилизации натяжения
3.2.4.2 Исследование работы электропривода НУ
в режиме стабилизации момента
3.2.4.3 Исследование работы электропривода НУ
в циклических режимах
3.3 Выводы

Таким образом, по ценам можно рекомендовать асинхронные двигатели с самовентиляцией и без энкодербв.
1.5. Механические характеристики волочильных станов
Для правильного выбора преобразователя частоты и асинхронного двигателя важными параметрами являются суммарный момент инерции ЭП и механическая характеристика механизма - зависимость статического момента сопротивления механизма от угловой скорости вращения двигателя [100]. Существующие методики свободного выбега [39, 160] характеризуются низкой точностью и большой трудоёмкостью определения этих параметров ЭП. Предлагаемая методика строится на использовании специализированного микропроцессорного устройства (СМПУ), являющегося неотъемлемой частью современных систем ПЧ-АД.
В основу методики расчета положены уравнения динамики одномассовой системы ЭП с постоянным моментом инерции для пускотормозных режимов
= мл(о-мс(ш)
, daог (1.12)
Jz —- = -Мт (Г) + Мс (со), J dt
где: Jz - суммарный момент инерции ЭП, приведенный к валу двигателя, кг*м2 ; M„(t),Mr(t)— электромагнитные моменты двигателя для режимов пуска и торможения, соответственно, Нм; da/dt = В системе уравнений (1.12) предусмотрено, что при торможении производная юг принимает положительное значение, если угловая скорость ш положительная. В этом случае для режима торможения достаточно выполнить условие Мт(t) < Мс(со).
При заданных темпах пуска и торможения (управление АД от задатчика интенсивности (ЗИ) при со = const) расчет заданных параметров выполняется по формулам