ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕГУЛИРУЕМЫХ ПО СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

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

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.