Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ режимов работы и особенности конструкций технологических линий скрутки и бронирования кабеля . 13
1.1. Общая характеристика технологических линий скрутки и бронирования кабеля 13
1.2 Технологическая линия скрутки и бронирования, как типичный представитель кабельного производства 18
1.3 Элементы теории скрутки. Технологический процесс формирования скрутки 34
1.4 Целесообразность применения взаимосвязанных электроприводов в крутильных машинах и замена двигателя постоянного тока, асинхронным двигателем с частотным управлением 41
1.5 Результаты и выводы по главе 1. Постановка задачи исследования. 46
2. Параметры и характеристики асинхронного электропривода при частотном управлении 48
2.1. Общие сведения по частотному управлению линий по производству кабельной продукции 48
2.2. Схема замещения и основные соотношения в электроприводе технологической линии по производству кабеля при частотном управлении . 50
2.3 Характеристики АД; при частотном управлении с учетом характера нагрузки крутильной машины 58
2.4 Выводы по главе 2 61
3. Математическое моделирование частотно-управляемого электропривода машин кабельной промышленности 63
3.1. Сведения: по математическому моделированию электромеханических преобразователей энергии 63
3.2. Анализ методов исследования переходных процессов асинхронных двигателей. Выбор рационального метода 64
3.3. Выбор рациональной системы координат 69
3.4. Построение математической модели электропривода линии скрутки и бронирования 71
3.5 Разработка математической модели механической части тянущего устройства 87
3.6 Разработка математической модели механической части диско крутильной машины 95
3.7. Выводы по главе 3. 100
4. Реализация математической модели: электропривода крутильных машин. установление связей между характеристиками и пар аметрами двигателя 102
4.1. Сведения по реализации математической модели. 102
4.2. Выбор переменных факторов и целевых функций при планировании эксперимента 104
4.3. Разработка программы расчета переходных процессов AD технологической линии скрутки и бронирования. 108
4.4. Построение матрицы планирования эксперимента. 109
4.5. Выводы по главе 4 117
5. Согласование скоростей взаимосвязанных электроприводов . 119
5.1. Анализ структур взаимосвязанных электроприводов линий кабельного производства . 119
5.2. Реализация оптимальных динамических свойств взаимосвязанной системы электроприводов. 126
5.3: Синтез регуляторов рассматриваемой системы 132
5.4. Моделирование взаимосвязанных электроприводов технологической линии скрутки и бронирования кабеля. 135
5.5. Разработка частотно-управляемого электропривода крутильной машины. 144
5.6. Выводы по главе 5 149
Заключение 150
Список использованных источников 153
- Технологическая линия скрутки и бронирования, как типичный представитель кабельного производства
- Схема замещения и основные соотношения в электроприводе технологической линии по производству кабеля при частотном управлении
- Анализ методов исследования переходных процессов асинхронных двигателей. Выбор рационального метода
- Выбор переменных факторов и целевых функций при планировании эксперимента
Введение к работе
Актуальность темы. Продукция кабельного производства во многом определяет качество и надежность изделий электротехнической промышленности, а тем самым развитие всех отраслей народного хозяйства. Отсюда следует важность работ по автоматизации кабельного производства, внедрению новых технологий, повышению эффективности кабельного оборудования.
Основными направлениями развития кабельной промышленности являются:
совершенствование технологии производства кабельных изделий, включающее разработку новых материалов и внедрение прогрессивных технологий, позволяющих повысить скорость обработки изделий, а так же совмещение технологических процессов;
автоматизация производства, применение средств вычислительной техники, что позволяет повысить производительность оборудования и качество изделий за счет оптимизации технологических процессов, увеличить производительность труда и сократить число работающих за счет эффективного использования рабочего времени;
создание высокопроизводительного оборудования, в том числе, усовершенствование конструкций за счет замены узлов, затрудняющих возможности управления технологическими процессами.
Реализация вышеперечисленных направлений невозможна без совершенствования оборудования кабельного производства. Существующие конструкции машин и особенно их электропривод не приспособлены к работе в условиях автоматизированного производства, а их несовершенство часто является сдерживающим фактором при использовании достижений в области технологии производства проводов и кабелей.
Цель работы. Целью диссертационной работы является синтез и математическое моделирование системы взаимосвязанных частотно-управляемых электроприводов для крутильных машин кабельного производства.
Задачи исследования. Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:
выявлены основные недостатки существующего (группового) электропривода на базе двигателей постоянного тока для кабельных машин;
обоснована целесообразность перевода кабельных машин на индивидуальный взаимосвязанный частотно-управляемый электропривод переменного тока с микропроцессорным управлением;
обоснован закон частотного управления электроприводом кабельных машин, а также выбор преобразователя частоты, аппаратной части и структуры микропроцессорной системы управления;
получены схема замещения, основные соотношения и характеристики асинхронного электропривода кабельных машин при частотном управлении;
- получен комплекс динамических характеристик электропривода
кабельных машин с использованием метода планирования эксперимента;
- разработана структурная схема взаимосвязанных электроприводов
с ведущим электроприводом.
Объектом исследования в данной работе является электропривод технологических линий по производству кабельной продукции, а именно -электропривод технологической линии скрутки и бронирования кабеля.
Методы исследования. В теоретических исследованиях использована теория обобщенного электромеханического преобразователя энергии, математический аппарат матричного анализа электрических машин, теория электромагнитного поля при частотном управлении, метод синтеза электрических машин и метод динамической компенсации. Поставленные задачи решены аналитическими и экспериментальными методами с использованием метода планирования эксперимента в электромеханике.
Научная новизна. В диссертационной работе поставлены и решены теоретические вопросы разработки частотно-управляемого электропривода кабельных машин, а именно:
обоснована целесообразность и эффективность разработки индивидуального частотно-управляемого электропривода для кабельных машин взамен применяемого в настоящее время группового электропривода постоянного тока;
обоснован рациональный закон частотного управления электроприводами кабельных машин;
- получен комплекс аналитических соотношений для частотно-
управляемого электропривода кабельных машин при широком варьирова
нии параметров сети и нагрузки;
разработана математическая модель частотно-управляемого электропривода кабельных машин;
выполнено математическое моделирование индивидуального частотно-управляемого электропривода кабельных машин;
выявлена взаимосвязь параметров и динамических характеристик электропривода кабельных машин при частотном управлении;
разработана структурная схема взаимосвязанных электроприводов с ведущим электроприводом, которая обеспечивает управление технологи-» ческим параметром — шагом скрутки.
Практическая ценность. Настоящая работа имеет прикладной характер и основной своей задачей ставит вопрос улучшения качества работы кабельных машин. В связи с этим в работе решены следующие практические вопросы:
выполнен анализ режимов работы кабельных машин на основе установившегося в практике группового электропривода постоянного тока;
показано, что групповой электропривод на основе двигателя постоянного тока не соответствует современному уровню развития теории и практики электропривода;
разработан индивидуальный частотно-управляемый асинхронный электропривод для кабельных машин, имеющий лучшие энергетические, регулировочные и технико-экономические характеристики;
предложена рациональная структура автономного инвертора напряжения (АИН) и микропроцессорного управления асинхронным электродвигателем кабельных машин, обеспечивающая оптимальный закон частотного управления;
разработана обобщенная полная структурная схема асинхронного электропривода с АИН с векторным управлением;
- разработана структурная схема взаимосвязанных электроприводов
крутильной машины с ведущим электроприводом.
Автор защищает:
1. Методологию усовершенствования электропривода кабельных
машин путем замены группового электропривода постоянного тока на ин
дивидуальный взаимосвязанный асинхронный электропривод.
Обоснование рационального закона частотного управления электроприводами кабельных машин и основные соотношения в двигателе при этом.
Математическую модель частотно-управляемого электропривода кабельных машин в системе координатных осей а^р—у.
4. Комплекс динамических характеристик частотно-управляемого
асинхронного электропривода кабельных машин и полученные при этом
связи между характеристиками и параметрами двигателя.
5. Структурную схему взаимосвязанных электроприводов с ведущим
электроприводом, которая обеспечивает управление технологическим па
раметром.
6. Рациональную структуру асинхронного частотно-управляемого
электропривода с микропроцессорным управлением для кабельных машин.
Реализация результатов работы. Полученные в работе результаты использованы ДЗАО «Армавирский завод связи» для модернизации существующего технологического оборудования по производству кабельной продукции, в отчетах научно-исследовательской работы Армавирского механико-технологического института (филиала) ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет», тема: «Исследование и алгоритмизация электрооборудования, процессов и систем электрики» per. №11.86.1, атакже в учебном процессе по курсам «Электрические машины» и «Электропривод», в дипломных проектах по специальности 18.13.00 — Электрооборудование и электрохозяйства предприятий, организаций и учреждений.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение научной общественности: на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы прочности в промышленности и строительстве. Механические испытания технических систем и гарантия безопасности в среде обитания человека» (Армавир, 2000 г.); на 1-й Международной научно-практической конфе-
ренции «Эффективные энергетические системы и новые технологии» (Казань, 2001 г.); на межвузовской научно-практической конференции АЦВО КубГТУ «Современные инновационные технологии как одно из условий совершенствования науки, производства и образования» (Армавир, 2001 г.); на 2-ой Всероссийской научно-практической конференции «Системы управления электротехническими объектами» (Тула, 2002 г.); Первой международной научно-практической интернет-конференции «Энерго- и ресурсосбережение XXI век» (Орел, 2002 г.); на второй межвузовской научной конференции «Электромеханический преобразователи энергии» (Краснодар, 2003 г.); на третьей межвузовской научной конференции «Электромеханический преобразователи энергии» (Краснодар, 2004 г.); на совместном заседании кафедр «Электротехника» и «Электроснабжение промышленных предприятий» ГОУ ВПО КубГТУ (Краснодар, 2004 г.); на межкафедеральном семинаре АМТИ (филиал) ГОУ ВПО КубГТУ (г. Армавир, 2004 г.).
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 12 работах автора.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 139 наименований и приложения. Общий объем диссертации 188 с. печатного текста, включая 80 рисунков и 7 таблиц.
Автор выражает благодарность заслуженному деятелю науки и техники РФ, доктору технических наук, профессору Гайтову Б.Х. за консультации, полученные в ходе работы над диссертацией.
Технологическая линия скрутки и бронирования, как типичный представитель кабельного производства
В отдатчиках пинольного типа по сравнению с осевыми несколько облегчается и ускоряется операция смены катушки, так как исключается:перезаправка оси, вес которой может достигать нескольких десятков килограммов. Подъем и опускание катушек происходит с помощью электропривода.
Обычно на оси или на одной из пинолей имеется жестко связанный с ними рычаг с поводковым пальцем, входящим в зацепление с катушкой: (палец, входит в отверстие, имеющееся в ее щеке) С помощью пальца можно, подтормаживая ось или пиноль, вращающуюся вместе с катушкой у регулировать натяжение заготовки.
Торможение отдающей; катушки обеспечивается; фрикционным, преимущественно ленточным тормозом, находящимся на том конце оси (или пиноля), где расположен рычаг с поводковым пальцем.
Одна пиноль, несущая рычаг с поводковым пальцем, в большинстве случаев не имеет осевого перемещения. Вторая пиноль делается выдвижной, перемещающейся в осевом направлении, и снабжается стопорным приспособлением, для фиксации ее положения так, чтобы она: не могла отойти от катушки в процессе работы. В современных отдающих устройствах, рассчитанных на,установку катушек или барабанов различных размеров, одна из боковых стоек делается неподвижной; а вторая с помощью ручного или механического привода может перемещаться вдоль оси катушки. Некоторые отдающие; устройства.снабжаются приспособлением в виде качающегося;рычага для автоматического регулирования натяжения сходящей с отдающей катушки заготовки. Крутильная - клеть. Принцип действия- крутильной клети (рисунок 1.9) аналогичен-принципу действия дискокрутильной установки; [7, 11, 115], Она состоит из нескольких параллельно расположенных металлических колец, закрепленных наполом металлическом валу, проходящем через их центры. Между кольцами по окружности в подшипниках находятся люльки для отдающих катушек или барабанов. С задней части клети, по ходу скручиваемого изделия, полый вал установлен в подшипнике, расположенном в опорной стойке, укреп-леннойна фундаменте. На этом же конце вала закреплен приводной шкив или шестерня, служащие для передачи вращения клети. Каждое кольцо клети опирается на систему опорных роликов. Часть клети между двумя соседними кольцами называется секцией. Оси люлек соседних секций смещены одна относительно другой так, чтобы обеспечить проход проволок (или жил) с отдающих катушек задней секции клети через передние секции мимо установленных в них люлек с отдающими катушками. На переднем конце полого вала клети имеется распределительная розетка, через которую скручиваемые проволоки поступают в калибр. Розетка служит для правильного взаимного расположения скручиваемых проволок. Основной отличительной особенностью крутильной клети является то, что люльки связаны с несущими их кольцами не жестко, а свободно, и с помощью специального привода могут вращаться вокруг своих осей, производя от-крутку. В крутильных клетях применяют два вида механизмов открутки: - кривошипно-эксцентриковый для открутки на 360 градусов; - планетарный с зубчатыми колесами для открутки от 0 до 360 градусов. Кривошипно-эксцентриковый механизм открутки (рис. 1.10) состоит из эксцентрикового кольца 4, расположенного позади крутильной клети 3, и ряда кривошипов 2, каждый из которых шарнирно связан с помощью пальцев с кольцом и цапфой соответствующей люльки 1. Диаметр кольца 4 равен диаметру крутильной клети. Оно не имеет физической оси и устанавливается таким образом, чтобы его геометрическая ось вращения была смещена относительно оси вращения клети на расстояние, равное длине кривошипа: При вращении крутильной клети кривошипы 2 с помощью пальцев приводят во вращение эксцентриковое кольцо. В результате этого люльки клети с установленными в них катушками получают вращение вокруг своей оси в направлении, обратном вращению клети, но с равным числом; оборотов, так что проволока, свиваясь вокруг оси; вращения машины, остается нескрученной: вокруг собственной оси; Планетарнышмеханизм открутки; применяемый в ДКМ-1 (рисунке 1.11), образуется центральной неподвижной шестерней; 3, ось которой; совпадает с. осью вращения клети, двумя шестернями 2 и 1, из которых шестерня 2 является паразитной, а шестерня! связана с люлькой.
При вращении; крутильного устройства по; часовой стрелке паразитная шестерня 2, жестко связанная с крутильным устройством, обегает центральную неподвижную шестерню 3, и, вращаясь также по часовой стрелке вокруг собственной І оси, одновременно заставляет вращаться шестерню = 1 в противоположном направлении. Ось шестерни 1; является осью соответствующей люльки: Следовательно, люлька 4 и установленная в ней;отдающая.катушка вращаются вместе с шестерней 1 в направлении, противоположном направлению вращения-крутильного устройства. Катушки расположены в люльках таким образом, что оси их перпендикулярны оси скручиваемого изделия. В зависимости от конструкции люлек катушки могут устанавливаться в них либо на оси; либо на двух выдвижных цилиндрических полуосях (пинолях). Оси в люльках крепятся специальными замками, а пиноли с помощью фиксаторов.
Схема замещения и основные соотношения в электроприводе технологической линии по производству кабеля при частотном управлении
Как отмечалось выше, обычно обмоточные и крутильные машины конструктивно решаются так, что скорость вращательного движения регулируется в малых пределах, а регулирование шага скрутки в основном осуществляется за счет изменения линейной скорости. При этом уменьшению шага должно соответствовать снижение линейной скорости, что эквивалентно уменьшению производительности машины. Независимое регулирование скоростей отдельных узлов машины позволяет осуществлять изменение технологических параметров без снижения производительности.
Исключение жестких механических связей дает возможность при разработке кабельного оборудования использовать принцип конструкции из унифицированных блоков, при котором стандартные для рассматриваемого многочисленного класса кабельных машин, производящих операции на движущейся.; заготовке, отдающее, тяговое и приемное устройства в зависимости от назначения проектируемой машины дополняются рядом типовых технолог узлов.
Если механическая связь определяет жесткость конструкции каждого типа машин и необходимость проработки специального проекта, то замена механической связи электрической позволяет упростить конструирование и облегчить задачу унификации электроприводов различных по мощности установок, что упрощает эксплуатацию и повышает надежность систем;
Количество методов; электрического согласования сравнительно невелико. К ним можно отнести: - регулирование по координатам ведущего канала электропривода (кабельные линии); - регулирование по отклонению выходной величины каждого локального канала от среднего значения выходных величин всех каналов (работа на общую нагрузку); - регулирование по отклонению выходной величины локального канала от среднего значения выходных величин части каналов, например, предыдущего и последующего электропривода по расположению в технологической линии; - комбинированное управление по отклонениям от задающего воздействия и от среднего значения переменных (например, распределение нагрузки между электродвигателями или генераторами).
Применение современных комплектных приводов переменного тока, построенных, как правило, по принципу подчиненного регулирования координат, позволяет организовать быстродействующие аналоговые и цифровые системы управления, как общим уровнем скорости всего агрегата, так и индивидуальными скоростями отдельных машин [63, 109].
Однако развитие и совершенствование систем управления электроприводами переменного тока в настоящее время сдерживается медленными темпами внедрения цифровой техники на базе микропроцессоров, применение которых существенно расширяет функциональные возможности этих систем, облегчает реализацию различных законов управления с высокой- точностью и экономичностью регулирования.
В настоящее время уровень развития микропроцессорной техники допускает применение цифрового управления электроприводами переменного тока. При этом важно, что существенно сокращается аппаратная; часть системы, управления объектом, поскольку центр тяжести в реализации принятого алгоритма смещается в область программного обеспечения, что существенно проще, эффективнее и экономичнее. При этом система становится более универсальной, позволяющей изменять ее характеристики и настройку регуляторов без вмешательствам аппаратную (силовую) часть электропривода, т.е. без ее усложнения.
При этом следует отметить, что особенно перспективной является разработка микропроцессорных систем с прямым цифровым управлением, исключая аналоговые преобразователи. Анализ современного уровня развития микропроцессорных систем показывает, что реализация принципов прямого микропроцессорного управления электроприводом переменного тока кабельных линий возможна, целесообразна и эффективна, что и составляет предмет настоящих исследований.
Г. На основании анализа особенностей кабельных машин с согласованным движением технологических узлов; установлено, что принятая типовая конструкция машин с однодвигательным групповым электроприводом и главным распределительным валом обеспечивает механическую связь отдельных узлов, накладывает существенные ограничения на регулировочные свойства и технологические возможности агрегатов, затрудняет автоматизацию производственных процессов. Выявлено, что наличие зазоров и упругостей в разветвленных кинематических цепях машин может приводить к возникновению колебаний, снижающих точность выполнения технологических операций и качество продукции, а также ограничивающих производительность оборудования. 2. С целью расширения функциональных возможностей, кабельных машин: обеспечения независимого регулирования технологических параметров, оптимизации режимов; работы, возможности гибкой перестройки; агрегатов и; микропроцессорного управления ими; целесообразна замена механической связи отдельных технологических органов электрической связью за счет применения индивидуальных электродвигателей отдельных узлов и согласования ихра-боты, между собой. 3. Замена.на первом этапе группового электропривода постоянного тока современных линий по производству кабеля на два индивидуальных асинхронных электроприводов с микропроцессорным частотным управлением, является современным и остро назревшим вопросом модернизации электропривода; этой группы машин с вытекающими отсюда достоинствами: энергетического, качественного и надежностного характера;, 4; Принятое в данной работе техническое решение по модернизации электропривода линии по производству кабеля согласуется с современной тенденцией развития регулируемого электропривода, согласно которой парк подобных электроприводов в основном пополняется: индивидуальным асинхронным частотно-управляемым приводом с микропроцессорным управлением.
Анализ методов исследования переходных процессов асинхронных двигателей. Выбор рационального метода
Заметим, что в таблице 4.1 принадлежность того или иного параметра к статору или ротору обозначено цифровыми индексами «1» и «2» соответственно, как принято в справочной литературе по электрическим машинам. Вместе с тем в теории переходных процессов на основе обобщенного электромеханического преобразователя энергии (ОЭМПЭ) вместо указанных выше используются индексы «s» и «г», соответственно для статора и ротора. Не ломая общепринятые принципы условных обозначений, автор использует обозначения либо «1» и «2», либо «s» и «г», соответственно для статора и ротора и это следует учесть в дальнейшем.
В данной работе с целью изучения поведения АД крутильных машин в переходных режимах, оценки влияния отдельных параметров на важнейшие показатели, характеризующие переходный процесс в машине и отыскания функциональных зависимостей между ними в принятом диапазоне изучения параметров, был применен метод планирования эксперимента [46].
Заметим, что выбор в качестве переменных факторов частоты и величины питающего напряжения — а и /? при одновременном (согласованном и несогласованном) их изменении позволяет выявить их парное и одиночное влияние на характеристики АД. Это особенно важно с точки зрения обеспечения наивыгоднейшего режима работы электропривода крутильных машин.
Выбор приведенных выше целевых функций позволяет сделать наиболее полный анализ при всевозможных переходных режимах приводного двигателя крутильных машин, включая ударные (максимальные) значения токов статора и ротора по принятым осям а, ф , у.
Структурная схема двигателя выполнена с помощью пакета программ в системе инженерных и научных вычислений Matlab 6.5 в которую входит подсистема моделирования динамических процессов Simulmk. Полученные результаты моделирования находятся в приложении А.
Динамика АД с короткозамкнутым ротором при частотном управлении в естественных координатах описана системой дифференциальных уравнений 3Л9. Эта система является не линейной, поскольку содержит блоки умножения, из которых формируется электромагнитный момент двигателя. Другой особенностью программы является зависимость потокосцеплений статора и ротора от угла поворота ротора ф. Получение аналитической зависимости момента двигателя от входных напряжений представляет собой весьма сложную задачу.
Рассмотрим более подробно структурную схему моделирования АД; Схема построена на базе дифференциальных уравнений полученных из системы 3.19 с использованием преобразований Лапласа и приведена к такому виду, что в ней отсутствуют блоки дифференцирования.
Линейное трехфазное напряжение формируется на базе генератора линейно изменяющегося напряжения. Амплитуда напряжения генератора 220v2, начальные значения по трем фазам равны соответственно: А - 0 рад, В - -2,094 рад, С - 2,094 рад.
Основными связывающими параметрами, относительно которых строится остальная часть блок-схемы, являются: іА, /в, іс, і а, р, їу, они отмечены на схеме жирными чертами, и зависящие от них.потокосцепления статора Я, В) с» а /ь соответственно. ПОТОКОСЦЄПЛЄНИЯ связаны с токами через блоки интегрирования. Взаимосвязь токов статора и ротора осуществляется через коэффициенты усиления, нелинейные блоки умножения и функцию для поворота. Каждый из токов ротора и статора связан с другими токами согласно уравнениям, на схеме это показано в виде: обратных связей. Токи формируются суммированием всех составляющих уравнений/
Функция угла поворота- является основной обратной связью схемы. Угол поворота формируется интегрированием угловой скорости по уравне Для регистрации;выходных параметров в схеме предусмотрены виртуальные осциллографы. В- программе имеется возможность настроить время моделирования, метод интегрирования, шаг интегрирования, точность вычислений. Эти опции расширяют возможности пользователя при моделировании и анализе переходных процессов.
Выбор переменных факторов и целевых функций при планировании эксперимента
Приведенный в главе 1 анализ позволяет разделить механизмы кабельного производства, требующие согласования скоростей взаимосвязанных электроприводов. В зависимости от характера связи можно выделить две группы [97]: - механизмы, в которых работа отдельных узлов связана по технологическому признаку, т.е. посредством технологического параметра, определяющего режим работы электропривода; - механизмы, в которых имеется непосредственная связь узлов через изделие. К первой группе механизмов можно отнести участок обработки изделия изолировочной или крутильной машины, включающих тяговый узел и технологические органы. Здесь поддержание заданного соотношения скоростей электродвигателей тяги и технологического органа необходимо для обеспечения нормального хода технологического процесса и требуемой величины шага обработки. В такой системе скорость тягового узла является «ведущей», определяющей рабочую скорость каждого из технологических органов (в общем случае - скорость технологических органов, производящих в машине одну и ту же операцию, отличаются друг от друга).
В качестве примера второй группы механизмов может быть взята система транспортировки со сдвоенными тяговыми устройствами. В этом случае требование согласования скоростей определяется необходимостью осуществлять перемещение заготовки с допустимым (как правило — весьма малым) натяжением без деформации. Здесь регулируемые скорости являются функционально равнозначными и требуются обычно синхронное вращение электродвигателей. Задача транспортировки изделия при заданном уровне натяжения для; различных механизмов успешно решается в системе электропривода «источник тока-двигатель» за счет использования обратной связи по ЭДС (системы косвенного регулирования натяжения). Однако наличие потерь в системе электроприводов обуславливает существенное ограничение снизу диапазона регулирования технологического натяжения. Поэтому в устройствах транспортировки со сдвоенной тягой, применяемых в случаях, когда требуется обеспечить проводку изделия с малым натяжением, необходимо иное построение схемы.
Для обеих групп механизмов должно обеспечиваться регулирование скоростей взаимосвязанных электроприводов при поддержании с заданной точностью требуемого соотношения скоростей электродвигателей во всем диапазоне; регулирования. Необходимая точность согласования; скоростей в статических режимах определяется допусками технологических параметров - шага обработки в первой группе механизмов, допустимого натяжения — во второй.
Анализ технических данных, описанных выше крутильных машин, показывает, что в них для осуществления всех требуемых режимов обработки достаточным является регулирование скорости и соотношение скоростей в диапазоне (5-8):1 при допустимой неточности согласования? скоростей в пределах 10-20%.
При построении систем взаимосвязанных электроприводов, реализующих электрическое согласование скоростей вращения, возможно использование различных вариантов схем [1, 97, 109, 117]. На рисунке 5.1 представлена схема с ведущим электроприводом, задающим скорости остальных двигателей в системе. Подобная структура реализует одностороннюю; связь электроприводов ив наибольшей степени подходит по принципу построения для приводов механизмов первой группы. Эта схема отличается простотой и минимальным количеством дополнительных связей:
Электропривод механизмов второй группы может быть реализован как по схеме с ведущим приводом, так и по схеме с взаимной коррекцией скоростей, представленной на рисунке 5.2. Данная структура относится к системам с параллельными связями. Задачей дополнительных перекрестных связей является коррекция скорости одного из электроприводов при изменении скорости другого. В отличие от электроприводов с базовым регулятором электроприводы с взаимной коррекцией скоростей обычно используются в тех случаях, когда регулируемые скорости являются функционально равнозначными и выделить одну из этих скоростей как основную невозможно.Таким образом, если «ведомые» электроприводы; выполнены в виде статических систем автоматического регулирования скорости, то соотношение скоростей; при различных в моментах сопротивления, на выходных валах или различии в свойствах электропривода нарушается. Обычно отклонение скорости, вызванное разницей в моментах сопротивления, длясистем, выполненных по структурной; схеме, рисунок 5Л, невелико и находится в пределах единиц процентов, в; противном случае: применение такой структуры оказывается не: целесообразным: Кроме того, при динамических отклонениях скорости «веду щего» электропривода требуемое соотношение скоростей может нарушаться вследствие инерционных свойств электроприводов или их неидентичности. Это непосредственно следует из выражений для динамических соотношений между скоростями электроприводов [139]:
