Модернизация привода автоматической линии путем замены привода постоянного тока на асинхронный привод с векторным управлением и определение ее экономической эффективности. Расчет параметров силового канала системы электропривода и мощности его двигателя.
Аннотация к работе
9.2 Анализ опасных и вредных факторов 9.4 Меры безопасности и организация мероприятий по устранению опасных и вредных факторов 9.6 Расчет общего искусственного освещенияУправляемость АД при этом может обеспечиваться совместным регулированием либо частоты f1 и напряжения U1, либо частоты f1 и тока I1 статорной обмотки. Скалярное частотно-токовое управление АД характеризуется малым критическим скольжением и постоянством критического момента при постоянстве питающего АД тока и изменении его частоты. Для сохранения постоянства перегрузочной способности АД по моменту в функциональном преобразователе (ФП) предусматривается такое соотношение между напряжениями задания частоты uf и напряжения uu на выходе ПЧ, при котором обеспечивается компенсация падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора. Выходные сигналы регуляторов, зависящие от управляющих воздействий, сигналов обратных связей uo.с и принятых алгоритмов регулирования, являются сигналами управления частотой uf, выходным напряжением uu и током ui преобразователя частоты. Управление двигателем производится с помощью сигналов задания выходного тока uз.т и частоты uзf преобразователя ПЧТ.Исходными данными для выбора двигателя являются следующие технические характеристики транспортера автоматической линии: - частота вращения максимальная………………………...1400 об/мин; Поскольку максимальная нагрузка двигатель приходится при частоте вращения 1400 об/мин, то все расчеты будем проводить для этого режима работы 2.2.1 Момент статической нагрузки на валу двигателя с учетом КПД механизма и передаточного числа редуктора: Н?м, (2.1) 2.2.3 Суммарный, приведенный к валу двигателя, момент инерции: кг•м2, (2.3) где КЗ=1,5 - коэффициент запаса, учитывающий неизвестный момент инерции. Нагрузочная диаграмма и тахограмма привода представлены на рисунке 2.1: t1 =1с Мпуск =4,55 w1 =146 рад/с t2 =10с Муст =3,53 t3 =0.5с Мторм =2,51Она состоит из сборочного конвейера, на котором установлены заготовки будущего узла или агрегата, загрузочного манипулятора (МЗ) с устройством подачи заготовок (УПЗ), разгрузочного манипулятора (МР) с устройством приема готовых узлов (УПУ) и пяти сборочных модулей (СМ) состоящих из двух подающих транспортеров (ТР) каждый. Кроме того линия содержит систему контроля комплектации (СКК) и датчик положения заготовок (Д1). Конвейер служит для перемещения и позиционирования в зоне сборки всего собираемого узла. Загрузочный манипулятор перемещает заготовку из устройства подачи заготовок на конвейер, а так же обратно, если обнаружен брак.Назначение системы управления состоит в координации и синхронизации работы всех составляющих частей сборочной линии. Для управления всеми устройствами сборочной линии применяется МИКРОЭВМ, выполненная на базе однокристального промышленного микроконтроллера. Структурная схема системы управления представлена на рисунке 3.2. МИКРОЭВМ предназначена для управления контроллерами всех устройств, входящих в автоматизированную сборочную линию, а так же конфигурирования этих контроллеров. Информационная шина представляет собой двунаправленный последовательный интерфейс для обмена командами и данными между ЭВМ и контроллерами.После подтверждения о завершении этих операций ЭВМ дает команду системе контроля комплектации на определение кода комплектации заготовки. Если система не может определить код, то загрузочный манипулятор должен снять с конвейера неизвестную заготовку и поместить ее в брак, после чего повторить цикл загрузки и проверки комплектации. В случае успешного определения кода комплектации этот код передается контроллеру первого сборочного модуля, а контроллер в свою очередь передает уже отработанный им код комплектации следующему контроллеру и так далее.Сборочный модуль линии сборки задней подвески автомобилей «КАЛИНА» предназначен для подачи деталей и комплектующих, соответствующих заданной комплектации, в зону сборки, а так же для установки этих деталей на собираемый узел. Транспортерные линии включают в себя сам транспортер с расположенными на нем датчиками позиционирования деталей Д1-Д3 приводимый в движение автоматизированным электроприводом ЭП1. Транспортер предназначен для подачи детали в зону контроля и затем в зону сборки. В зоне загрузки деталь помещается на транспортер при помощи манипулятора М1, который берет ее из устройства подачи в соответствии с текущей комплектацией либо снимает бракованную деталь с транспортера и укладывает ее в устройство приема брака.Архитектура системы управления модуля повторяет архитектуру главной системы управления и показана на рисунке 3.6.После получения кода отработанный код передается следующему контроллеру управления сборочным модулем и ожидается разрешение на отработку задания от ЭВМ. Если разрешение получено, дается команда манипуляторам М1 и М4 на установку деталей на транспортеры согласно текущей комплектации. При достижении деталями датчиков Д2 и Д5 транспортеры выключаются и дается команда системам контроля комплектации проверить соответствие деталей текущей комплектации
План
Содержание
Введение
1. Анализ исходных данных и перспектив развития приводов
2. Выбор мощности двигателя
3. Разработка функциональной схемы и алгоритма программирования контроллеров системы управления линии сборки задней подвески
3.1 Компоновка и назначение линии
3.2 Система управления автоматизированной линией
3.3 Разработка алгоритма управления автоматизированной линией сборки
3.4 Компоновка и назначение сборочного модуля
3.5 Система управления сборочного модуля
3.6 Разработка алгоритма управления сборочным модулем
4. Силовой канал электропривода
4.1 Составные элементы силового канала электропривода
4.2 Определение расчетных параметров асинхронного двигателя
5. Оптимизация контуров регулирования системы векторного управления
5.1 Выбор и описание функциональной схемы электропривода
5.2 Структурная схема асинхронного электропривода с управлением по вектору потокосцепления ротора
5.5 Введение подчиненного регулирования и расчет контурных регуляторов
6. Моделирование системы электропривода и снятие переходных характеристик
7. Расчет и построение механических характеристик частотно регулируемого асинхронного двигателя
8. Технологический процесс изготовления силового шкафа
9. Безопасность и экологичность технологического процесса сборки задней подвески автомобилей “Калина”
Список литературы
Введение
Современный электрический привод представляет собой техническую систему, предназначенную для приведения в движение рабочего органа машины и управления ее технологическим процессом.
В настоящее время в промышленности находят применение два типа электроприводов это регулируемые и нерегулируемые привода.
Нерегулируемым называется электропривод, работающий с постоянной или изменяющейся в незначительных пределах скоростью вращения. Наиболее распространенными типами нерегулируемых электроприводов являются электроприводы с короткозамкнутыми асинхронными двигателями, с асинхронными двигателями с фазным ротором, а так же электроприводы на базе синхронных двигателей.
Для нерегулируемых электроприводов характерно непосредственное включение электродвигателя в питающую сеть без промежуточных преобразователей электрической энергии. Управление нерегулируемым приводом осуществляется чаще всего с помощью контактной аппаратуры управления и защиты. Основной характеристикой нерегулируемого электропривода являются номинальные данные приводного электродвигателя, которые относятся к основному расчетному режиму работы двигателя.
При своей простоте нерегулируемый привод обладает множеством недостатков, которые делают невозможным применение данного привода во многих областях техники. Поэтому на смену нерегулируемому приводу приходит регулируемый электропривод, который является основным видом автоматизированного электропривода.
Автоматизированный электропривод выполняет две технологические функции: - преобразование электрической энергии в механическую, необходимую для осуществления данного технологического процесса;
- управление технологическим процессом, причем с определенной степенью оптимизации этого процесса по ряду критериев, таких как: обеспечение максимальной производительности, точности и качества обработки, минимального расхода энергии и т.п.
Вторая функция автоматизированного электропривода всецело связана с необходимостью регулирования величин, характеризующих движение электропривода (скорости, момента, положения рабочего органа). Выполнение этой функции возможно только посредством использования регулируемого электропривода.
Под регулируемым электроприводом понимается электропривод, обеспечивающий плавное с необходимой точностью регулирование скорости (или момента) в заданном диапазоне. Однако требования к регулируемому электроприводу этим не ограничиваются. Система управления регулируемого электропривода должна обеспечивать также заданный характер переходных процессов при изменении скорости, момента или других параметров электропривода.
Поскольку по своим электромеханическим свойствам электродвигатели в естественной схеме включения в питающую сеть не могут обеспечить регулирование параметров движения электропривода с нужным качеством, для создания регулируемого электропривода приходится преобразовывать электрическую энергию, подводимую к двигателю или отводимую от него. Преобразование электрической энергии осуществляется посредством полупроводниковых преобразователей.
Регулируя параметры преобразованной электрической энергии (частоту, напряжение, форму и длительность импульсов и др.) удается получить требуемые для регулируемого привода механические и динамические характеристики.
Двигатели, полупроводниковые преобразователи электрической энергии, датчики и устройства автоматического регулирования в своей совокупности образуют систему регулируемого электропривода. Эти системы различаются, прежде всего, по виду приводного электродвигателя, а также по виду используемых полупроводниковых преобразователей электрической энергии, питающих двигатель.
По виду приводного электродвигателя электропривод делится на электропривод постоянного тока и электропривод переменного тока.
В электроприводе постоянного тока используются двигатели постоянного тока независимого, последовательного и смешанного возбуждения, а также двигатели с возбуждением от постоянных магнитов. Двигатели постоянного тока традиционно являлись основой регулируемого электропривода и широко применяются во всех областях техники.
Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения может производиться тремя способами: введением добавочного сопротивления в цепь якоря, изменением величины напряжения, питающего якорную цепь двигателя, при постоянном потоке возбуждения и изменением тока возбуждения, т.е. изменением магнитного потока двигателя.
При вводе добавочного сопротивления в цепь якоря скорость холостого хода остается неизменной, а изменяется наклон механических характеристик, т.е. уменьшается их жесткость. Данный способ регулирования скорости в настоящее время не используется, поскольку введение добавочного сопротивления сопряжено с потерями энергии в этом сопротивлении.
Основным способом регулирования скорости двигателей постоянного тока независимого возбуждения, является регулирование напряжения, подводимого к якорю двигателя.
Изменение скорости при этом производится вниз от основной (номинальной) скорости, определяемой естественной характеристикой. При уменьшении напряжения якоря уменьшается скорость холостого хода, а жесткость механических характеристик остается постоянной. Повышение напряжения питания выше номинального не рекомендуется, т.к. это может ухудшить коммутацию на коллекторе.
Плавность регулирования, отсутствие дополнительных потерь энергии при регулировании и высокая жесткость механических характеристик составляют основные достоинства этого способа регулирования скорости.
Регулирование скорости выше основной производится уменьшением тока (потока) возбуждения. При уменьшении магнитного потока происходит увеличение скорости холостого хода и одновременно снижается жесткость механических характеристик двигателя.
Для изменения напряжения на якоре двигателей постоянного тока используются регулируемые источники питания: - электромашинные агрегаты - генератор - двигатель;
- тиристорные преобразователи (выпрямители) с фазовым управлением;
- полупроводниковые выпрямители с регулированием величины выпрямленного напряжения методом широтно-импульсного регулирования.
Электроприводы созданные на базе двигателей постоянного тока обеспечивают регулирование координат движения исполнительных органов рабочих машин и механизмов во всех режимах работы с высокими показателями качества.
Несмотря на все достоинства электропривода постоянного тока, его главная часть двигатель обладает существенным недостатком. Он содержит щеточно-коллекторный узел, который увеличивает стоимость двигателя, усложняет обслуживание и уменьшает надежность машины.
В последние годы с появлением новых силовых полупроводниковых компонентов началось интенсивное использование регулируемых электроприводов на базе двигателей переменного тока.
Асинхронный двигатель является наиболее массовым электрическим двигателем, в сравнении с двигателем постоянного тока, при одной и той же мощности и номинальной угловой скорости в 1,5-2 раза легче, момент инерции его ротора более чем в 2 раза меньше и стоимость его существенно ниже - примерно в 3 раза. Асинхронные двигатели технически более прост и надежен в эксплуатации, может длительно работать при повышенных скоростях и температурах, в агрессивных и взрывоопасных средах, будучи бесконтактной машиной, является более надежным в сравнении с машиной постоянного тока, имеющей коллектор, который осложняет эксплуатацию и ограничивает по условиям коммутации динамические нагрузки.
Эти двигатели выпускаются мощностью от 0,1 КВТ до нескольких тысяч киловатт и находят применение во всех отраслях хозяйства. Основным достоинством асинхронного двигателя является простота его конструкции и невысокая стоимость. Однако по принципу своего действия асинхронный двигатель в обычной схеме включения не допускает регулирования скорости его вращения. Особое внимание следует обратить на то, что во избежание значительных потерь энергии, а, следовательно, для короткозамкнутых асинхронных двигателей во избежание перегрева его ротора, двигатель должен работать в длительном режиме с минимальными значениями скольжения.