20 мая 2018г.
В работе рассмотрены основные характеристики регулируемых по скорости электроприводов с целью создания единой информационной системы обработки результатов экспериментов, а также описана важность использования современных методов хранения, обработки и анализа объёмов технической информации, возникающих в процессе разработки и прикладной реализации электромеханических комплексов.
Ключевые слова: регулируемый по скорости электропривод, информационная система, лабораторный стенд, база знаний.
Математические методы определения параметров электромеханических комплексов позволяют проводить оценку работы системы, как по элементам, так и в совокупности [3]. Выявление нарушений работы элементов системы по статистическим данным обработки показателей приборов, позволит устранить и предотвратить отказы электромеханических комплексов, а, следовательно, повысить надёжность. Определение требований и параметров автоматизированного контроля позволит оптимизировать работу комплекса.
Для исследования технических характеристик электроприводов, регулируемых по скорости, необходимо определить ряд показателей, путём обработки экспериментальных данных [5, 1]. В связи с наличием значительного количества сопровождающей информации, целесообразно использовать информационные технологии хранения и обработки анализируемых характеристик – Базы Знаний (БЗ).
В настоящее время стремительное развитие БЗ можно объяснить ростом потребности предприятий в области информатизации производственных процессов. Применительно к задачам промышленной автоматики, БЗ обладают значительным потенциалом с точки зрения формализации, структуризации, хранения, доступа к данным и методам анализа информации [2, 3, 6]. В основе разрабатываемой БЗ стоит задача формирования банка данных (систем баз данных) – автоматизированной системы, являющейся совокупностью различных математических методов и алгоритмов обработки параметров технических комплексов. В работе представлена модель определения основных характеристик регулируемых по скорости электроприводов с целью создания единой информационной системы обработки результатов экспериментов.
Электропривод – электромеханическая система, которая приводит в движение исполнительные механизмы рабочих машин и управляет этим движением в целях осуществления технологического процесса. Современный электропривод – совокупность множества электромашин, множества аппаратов и множества систем управления ими. Он является основным потребителем электрической энергии (до 60%) и главным источником механической энергии в промышленности.
Регулируемые электроприводы (РЭП) широко используются в различных отраслях промышленности и народного хозяйства (Рис. 1).
Так как от технических характеристик РЭП во многом зависят показатели технологических машин (промышленных роботов, лазерных технологических установок, станков и пр.), то важной является задача разработки стенда для определения этих характеристик. В работе [5] описана структурная схема стенда, и предложены алгоритмы определения технических характеристик РЭП. На рисунке 2 представлен стенд, позволяющий моделировать различные механические нагрузки.
Конструкция стенда состоит из двух электрических машин:
1.
испытуемый электродвигатель,
2. машина постоянного тока, выступающая
в качестве нагружающего устройства.
Основная задача
стенда заключается в
имитации различных механических нагрузок и исследовании характеристик регулируемого электропривода, на который они воздействуют, что важно не только для специальных электроприводов различного назначения, но и при исследовании и проектировании узкоспециализированных устройств.
Диапазон регулирования скорости представлен в таблице в соответствии со стандартом ГОСТ 27803-91 «Электроприводы регулируемые для металлообрабатывающего оборудования и промышленных роботов. Технические требования» [1].
В таблице 1 представлены абсолютные значения допустимых значений скоростей электроприводов и численное значение коэффициента неравномерности вращения в системах электроприводов с обратной связью.
Таблица 1. Диапазон регулирования скорости
Скорость
|
Суммарная погрешность,
∆∑
|
При изменении нагрузки,
Н∆
|
При изменении направления вращения,
Δp
|
Коэффициент неравномерности вращения, не более
|
nmax
|
0,5
|
0,10
|
0,75
|
0,2
|
0,1∙ nmax
|
0,20
|
0,75
|
0,75
|
0,75
|
0,01∙ nmax
|
5,0
|
2,0
|
2,0
|
0,10
|
0,001∙ nmax
|
25,0
|
10,0
|
10,0
|
0,25
|
0,0001∙ nmax
|
25,0
|
10,0
|
10,0
|
0,25
|
| |
Рассмотрим расчётные формулы
для оценки характеристик РЭП. Суммарную погрешность Δ∑ скорости можно рассчитать как сумму максимальных абсолютных погрешностей в случае изменения нагрузки ∆Н, изменения напряжения сети питания ∆U, внешней температуры ∆Т и собственном прогреве самого электропривода до значения температуры, не изменяющейся во времени:
Погрешность скорости определяется при изменении параметров (напряжения) электросети, номинальном напряжении и
внешней температуре 20 ± 5°C определяется формулой:
Погрешность, вносимая при изменении температуры в пределах от 20 ± 5 до 45°C и предварительном нагреве электропривода до заданной или установившейся самостоятельно температуры, определяется при номинальных значениях напряжения питающей электрической сети:
При изменении направления вращения привода погрешность
измерения скорости определяется в режиме холостого хода, номинальном напряжении питающей электросети сети и внешней температуре 20 С.
где nпр,
nлев,
- величины скоростей для фиксированного постоянного м управляющего
напряжения при противоположных направлениях вращения привода,
соответственно.
Коэффициент неравномерности вращения электродвигателя определяется отношением
разности максимальной и минимальной мгновенных значений скорости двигателя при работе электропривода вхолостую:
Данные, полученные в ходе работы стенда и представленные расчетные формулы, дают возможность оценить показатели качества регулирования механических координат электропривода и переменные потери энергии в двигателе, зависящие от нагрузки на валу.
По результатам экспериментальных исследований планируется разработать Базу Знаний с использованием современных математических и численных методов
моделирования и оценки характеристик работы электроприводов.
Список литературы
1.
ГОСТ 27803-91 «Электроприводы регулируемые для металлообрабатывающего оборудования и промышленных роботов. Технические требования».
2.
Зуев В.В., Шмелева А.Г., Каленюк И.В., Румянцев Р.А. Программные системы анализа необратимых явлений в конструкциях и сооружениях при динамических воздействиях // Вестник МГТУ МИРЭА. 2015. Т. 2. № 3 (8). С. 99-109.
3.
Зуев В.В., Шмелева А.Г., Наумов В.В. О динамике пластических сред с разупрочнением: теория и задачи // ХI Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики: сборник докладов, Казань, 20-24 августа 2015 года. Казань: Изд-во Казанского университета, 2015. С. 1527-1528.
4.
Система управления электроприводов. Учебник для вузов. Осипов О.И., Терехов В.М. – М.: Академия, 2005 г. – 304 с.
5.
Слепцов В.В., Шмелева А.Г., Галёмина Е.А. Разработка стенда для определения технических характеристик регулируемых по скорости электроприводов // Приборы. 2017. № 4 (202). С. 26-32.
6.
Чесноков В.Ю., Шмелева А.Г. Метод оценки точности результатов имитационной модели при отсутствии экспериментальных данных // Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции (11 августа 2017 г.). Технические науки в мире: от теории к практике. ИЦРОН, г. Ростов-на-Дону, 2017. С. 80-84.