автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование и исследование частотно-управляемого асинхронного вибрационного электропривода

На правах рукописи

ГОРБУНОВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

00345133 1

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМОГО АСИНХРОННОГО ВИБРАЦИОННОГО

ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Специальности: 05.13.18 -«Математическое моделирование, численные

методы и комплексы программ» и 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

3 О ОКТ 2008

Ульяновск - 2008

003451331

Работа выполнена в Ульяновском государственном техническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Дмитриев Владимир Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ковальногов Николай Николаевич кандидат технических наук, Коваль Михаил Иванович

Ведущая организация: Ульяновский научно-исследовательский и проектно-тех-нологический институт машиностроения (ОАО «УНИПТИМАШ»)

Защита состоится 19 ноября 2008г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.277.02 Ульяновского государственного технического университета, ауд.211.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, д.32, УлГТУ, ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственного технического университета.

Автореферат разослан «1% » скпыут 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

д.т.н., профессор

Крашенинников В. Р.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Вибрационные машины и вибротехнологии широко применяются в различных отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, в строительстве, на транспорте, в медицине, коммунальном хозяйстве, научных лабораториях и испытательных стендах. Применение их приносит значительный экономический эффект, а также способствует улучшению условий труда.

В большинстве промышленных вибрационных установок в качестве вибровозбудителя используется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, имеющий на своем валу нерегулируемый дсбаланс - асинхронный деба-лансный вибродвигатель (АДВД), работающий в составе разомкнутой системы автоматического управления (САУ), что не отвечает в полной мере технологическим требованиям вибрационных процессов. Поэтому является актуальной задача синтеза и анализа замкнутой САУ на базе частотно-управляемого АДВД с регулируемым дебалансом (САУ АДВД), для успешного решения которой необходимо изучение характера динамики и статики функционирования вибрационной установки (системы) с учетом вибрационной нагрузки, потерь в подшипниках и электромагнитных процессов в асинхронном двигателе, что возможно лишь при помоши адекватной математической модели вибросистемы.

Интерес к изучению процессов в вибрационных системах прослеживается как у отечественных, так и у зарубежных исследователей, однако в большинстве своем математические модели вибросистем сводятся к усредненным, линеаризованным или не учитывающим определенных закономерностей функционирования системы, что вносит погрешность в конечные результаты.

Таким образом, развитие существующих и создание новых математических моделей вибрационных систем и их элементов, а также создание специализированного программного комплекса для проведения исследований динамических и статических режимов вибросистем, являются актуальными. Кроме того, важны разработка и исследование специализированной САУ АДВД, обеспечивающей автоматическое определение и поддержание резонансного режима, и регулируемых дебалансов, обеспечивающих заданный закон изменения возмущающей силы.

Целью диссертационной работы является разработка обобщенной математической модели вибрационной системы, позволяющей исследовать ее динамические и статические режимы работы, а также разработка новых решений по усовершенствованию вибрационного электропривода.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

1. Математически описаны все элементы вибросистемы; асинхронный двигатель в фазных координатах с учетом потерь в магнитопроводе статора, электромагнитной несимметрии двигателя и питающего напряжения, насыщения по пути основного магнитного потока, переменных параметров ротора, переменного моменга инерции; механические потери в подшипниках двигателя;

вибрационная нагрузка, включающая в себя вибрационный момент сопротивления и момент*сопротивления, обусловленный статическим моментом деба-ланса; разработанная структурная схема специализированной (резонансной) САУ; регулируемые дебалансы.

2. На базе разработанного математического описания создан программный комплекс в среде DELPHI, позволяющий исследовать динамические и статические режимы вибросистемы с учетом всех вышеперечисленных параметров.

3. Разработаны структурная и принципиальная схемы резонансной системы автоматического управления АДВД, позволяющей при заранее неизвестной частоте собственных колебаний системы определять резонансный режим и поддерживать стабильную работу в нем.

4; Разработаны новые конструкции регулируемых дебалансов, обеспечивающие заданные законы изменения возмущающей силы.

5. Разработана и создана лабораторная вибрационная установка на базе АДВД (физическая модель) с регулируемыми параметрами.

6. При помощи математического и физического моделирования подтверждены адекватность созданной математической модели вибросистемы и эффективность принятых решений по усовершенствованию виброэлектропривода.

Научная новизна работы

1. Разработана обобщенная математическая модель вибрационной системы, позволяющая исследовать динамические и статические режимы вибрационной установки: в составе разомкнутой САУ; в составе специализированной САУ, а также с учетом использования АДВД с регулируемыми дебалансами. Принятое математическое описание учитывает потери в магнитопроводе статора, электромагнитную несимметрию двигателя и питающего напряжения, переменные параметры ротора, насыщение по пути основного магнитного потока, механические потери, переменный момент инерции и вибрационную нагрузку.

2. Разработаны структурная и принципиальная схемы системы автоматического управления АДВД, позволяющей при заранее неизвестной частоте собственных колебаний системы определять резонансный режим и поддерживать стабильную работу в нем.

3. Разработаны новые конструкции регулируемых дебалансов, защищенные патентами на изобретения Российской Федерации, обеспечивающие заданные законы изменения возмущающей силы. Проведено исследование пусковых и установившихся режимов работы вибросистемы с учетом регулируемых дебалансов при помощи математической модели.

Практическая ценность

1. Использование разработанной математической модели позволяет с повышенной точностью исследовать различные режимы работы вибрационной системы, что позволит еще на стадии проектирования определить требуемую мощность двигателя, исключив неоправданное ее превышение, имеющее место

в большинстве современных вибрационных машин на базе АДВД, и законы управления им. •

2. Применение разработанной в диссертации САУ АДВД позволяет повысить производительность вибрационных установок, предназначенных для работы в резонансном режиме (виброиспытательные установки, вибросита системы подачи гранул и др.), расширить их функциональные возможности, снизить установленную мощность приводных двигателей, массу и габариты виброустановки.

3. Разработанные конструкции дебалансов расширяют функциональные возможности вибромашин, повышают их надежность и позволяют уменьшить установленную мощность АДВД и пусковые потери энергии за счет обеспечения легких пусковых и тормозных режимов.

Реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы были использованы:

]. при проектировании замещения существующих вибровозбудителей на регулируемый вибровозбудитель, разработанный в настоящей работе, в ОАО «Нижнекамскшина» г. Нижнекамска;

2. при проектировании частотно-управляемого резонансного вибрационного электропривода вибросита системы подачи гранул в ООО «Контакт-М» г. Ульяновска;

3. в учебном процессе УлГТУ при подготовке студентов по специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» в курсе «Основы электропривода».

Основные положения диссертации, которые выносятся на защиту

1. Разработанная математическая модель вибросистемы позволяет с повышенной точностью исследовать различные режимы работы вибрационной установки за счет возможности учета электромагнитной несимметрии двигателя и питающего напряжения, потерь в стали статора двигателя, переменных параметров ротора, насыщения по пути основного магнитного потока, механических потерь в подшипниках, переменного момента инерции и вибрационной нагрузки.

2. Результаты моделирования позволяют осуществить оптимальный выбор мощности двигателя, исключив неоправданное ее превышение.

3. Разработанная в диссертации резонансная САУ АДВД оптимизирует рабочий процесс вибромашин, для которых требуется обеспечить нахождение и поддержание стабильной работы машины в резонансном режиме.

4. Новые конструкции дебалансов расширяют функциональные возможности вибромашин, повышают их надежность и позволяют уменьшить установленную мощность АДВД и пусковые потери энергии.

Методы исследования

Теоретические исследования проведены с использованием положений теории электрических цепей, математической теории электрических машин,

методов электромеханической аналогии и математического моделирования на ЭВМ. Исследование динамики проводится на физической модели и ЭВМ с использованием метода Рунге-Кутта на основе программной среды DELPHI.

Достоверность

Достоверность полученных результатов подтверждается строгостью математической постановки задачи исследования, корректным использованием математического аппарата, результатами математического моделирования и их близостью с результатами эксперимента на физической модели.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих НТК:

1. V Международная (XVI Всероссийская) конференция по автоматизированному электроприводу, г. Санкт-Петербург, 2007 г.

2. XL Научно-техническая конференция УлГТУ, г. Ульяновск, 2006 г.

3. XLI Научно-техническая конференция УлГ'ГУ, г. Ульяновск, 2007 г.

4. XLII Научно-техническая конференция УлГТУ, г. Ульяновск, 2008 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 15 работ, из них 7 статей, 3 патента на изобретения, 5 тезисов докладов, 1 статья в издании га перечня ВАК.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (120 наименований) и приложений (2 страницы), включает 196 страниц машинописного текста, 73 рисунка и 3 таблицы.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, ее практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен обзор научно-технической информации о современном состоянии вопроса по математическому моделированию и исследованию частотно-управляемого асинхронного вибрационного электропривода. На основе проведенного исследования областей применения вибрационных машин и технологий, источников вибрационных колебаний, режимов работы и особенностей переходных процессов в асинхронных дебалансных вибродвигателях сформулированы основные задачи диссертационной работы.

Во второй главе приведено математическое описание основных элементов вибрационной системы, к которым относятся АДВД, вибрационная нагрузка, включающая в себя вибрационный момент сопротивления и момент сопро-

тивления, обусловленный статическим моментом дебаланса, а также механические потери в подшипниках вибродвигателя.

Математическое описание статических режимов работы вибросистемы (рис. 1) получено с помощью метода электромеханических аналогий, в соответствии с которым рассмотрены различные схемы вибрационных установок и получены аналитические выражения параметров рабочих режимов вибросистем (вибросмещения, мощности источника вибрационных колебаний и вибрационного момента (1-3)).

таЯсо

(1)

Г м\

т02Я2&4 . , , а™ = ~2|7Т5Ш(?,)' (2)

I А/ I

МШ!ЬР = 'ПпЛ а [ь»п(^) + 5Ш(2ю? - ф)\. (3)

В представленных уравнениях обозначено: Щ - масса виброплатформы с расположенными на ней двигателями и нагрузкой; т2 - масса прижима; т0 -масса дебаланса; Щ - масса вещества, колеблющегося с виброплатформой; Ух - смещение виброплатформы по оси у (вибросмещение); К - эксцентриситет дебаланса; Ь, - коэффициент диссипативного сопротивления вибросистемы; к, - жесткость упругих связей; ср - сдвиг фазы между возмущающей силой и

вибросмещением; 2и - эквиватентное механическое сопротивление.

Принятое математическое описание позволяет определить параметры вибросистемы и для других типовых схем (без дополнительного прижима, без учета диссипации в прижиме и др.) путем подстановки соответствующих значений.

Аналитически определены выражения возмущающих сил, действующих на подшипниковый узел дебалансного вибратора в различных режимах работы

вибрационной системы, и механических потерь (Рмх). Установлено, что влияние виброускорения системы на величину реакции подшипников мало по сравнению с действием центробежной силы и при расчете может не учитываться.

Особое внимание уделено математическому описанию асинхронного двигателя, который является одним из основных и наиболее сложным, с математической точки зрения, элементов вибрационного электропривода. Математическая модель асинхронного двигателя представлена в заторможенной системе координат и позволяет учитывать трехфазные обмотки статора и ротора, а также эквивалентную трехфазную обмотку контура стали статора.

Дифференциальные уравнения записаны в фазовых координатах, что позволяет исследовать переходные процессы в АДВД с учетом электромагнитной несимметрии как самого двигателя и питающего напряжения, так и учесть наличие предвключенных элементов в статорные обмотки.

¿Улв

У^ла — Rsa'SA Дш'да +

fiJвс ~ Rsb'sb '

■Rsc'sc +

ca - rsc'sc

dVM

Rsa'SA +

dt '

dyBc dt '

dt '

0 = RB

l Iba +-

0 = RbkLb +

dt

dt ¿Уж

-(vkb-vrc)

HVbc-VM)

°= rrc'rc +—+ -vrr)

о - R,.J,., +

о = Rynh-n +

0=/?,

dt

dt"' dVvB dt ' dVpc dt

/з' V3'

(4)

Здесь обозначено: UM, UB,

- линейные напряжения питания стато-

ра; Ru, RSB, Rsc -активные сопротивления фаз обмотки статора; RM, RKS, RfC -активные сопротивления фаз обмотки ротора; RfA, Лга, Яя. - активные сопротивления эквивалентной обмотки стали статора; iSB, ¡х, ¡ы, im, iRC, iFA, im, iFC - токи статора, ротора и токи обмотки стали статора; ум,, у/ж;, ц>СА - пото-косцепления статорных обмоток; ц/м, ц/ю, ц/к, ц/ел, у/т, ц/^ - потокосцепле-ния роторных обмоток и обмотки стали статора; ю, - частота вращения ротора; у - U,/и, - относительное напряжение ¿-ой фазы.

Полные потокосцепления модели определяются выражением в матричной форме:

И=М*И. (5)

где [///] = , i//B(;, yu, ц/м, , vKc > Vw > Пв » ] - матрица-столбец потокосцеп-

- матрица-столбец токов; [м] -матрица индуктивностей, где учтена разница взаимных индуктивностей несимметричного АДВД.

В связи с тем, что электрические машины в различные моменты времени (особенно это касается переходных режимов) работают на различных участках кривой намагничивания В = f(H), необходимо учесть изменение степени насыщения машины при различных режимах ее работы. Учет насыщения по цепи основного магнитного потока в модели определяется изменением индуктивностей, величина которых состоит из независящей от насыщения составляющей М01, и переменной составляющей - АЛ/, ;

М^М^-Ш,, (6)

где переменная составляющая индуктивностей достаточно точно определяется квадратичной зависимостью от результирующего вектора потокосцепления:

Ш,=кц/т\ (7)

причем коэффициент к зависит' от марки электротехнической стали, и может быть определен аналитическим или экспериментальным путем.

Учет влияния потерь в стали проводится путем введения дополнительной эквивалентной обмотки стали статора, обладающей активным и индуктивным сопротивлениями.

Активное сопротивление фазы эквивалентной обмотки стали статора ( RB ) рассчитывается на основе конструктивных параметров двигателя по известной формуле:

Рс

~~Тг ~Тг , (8)

1 О sa +1 О sb +1 0sc

где Рс - мощность потерь в стали статора, определяемая как:

Рс-к,ФгХ+кгФ 7ь (9)

a hsA. А,¿в и IQsc - действующие значения токов холостого хода в каждой фазе

статора, которые определяются по формуле:

_

В приведенных соотношениях обозначено: к, - коэффициент потерь от вихревых токов, кг - коэффициент потерь от гистерезиса, Ф - основной магнитный поток, ^ - частота питающей сети, U, - фазное напряжете /'-ой фазы, Rs,, Xs, X- акгивное сопротивление, индуктивное сопротивление рассеяния и индуктивное сопротивление взаимоиндукции i-ой фазы обмотки статора соответственно.

Для учета индуктивного сопротивление фазы эквивалентной обмотки стали статора (XF¡) принимается соотношение:

Xfí=0.06Rn, (11)

полученное на основе проведенных физических экспериментов.

Характер изменения переменных параметров АД в различных статических режимах работы частотно-регулируемого электропривода известен в литературе, однако получить точное математическое описание закона изменения параметров ротора от частоты тока в его обмотке или скольжения ( Rr¡ = f(f2), ¿w = fifi)) не удается ввиду его нелинейности. Однако доказано, что в зоне низких частот ротора (в области номинального скольжения) и при перегрузочной способности преобразователя частоты по току на уровне /тах á 21тм параметры RK, и Lr¡ могут быть с высокой степенью точности приняты постоянными. Также доказано, что для исследования динамики привода необходимо определить номинальные и пусковые значения параметров двигателя, а вид изменения параметров не имеет большого значения. На этом основании считается целесообразным использование линейной аппроксимации графика. В итоге получен следующий закон изменения параметров ротора:

+kSS <s<V <12>

, <sü'sm

ЬЮ=\, . f , (13)

где Rrwom и Lr¡hom _ номинальные (паспортные) параметры ротора, а коэффициенты k¡ и к2 - коэффициенты, зависящие от пусковых значений активного и

индуктивного сопротивлений ротора (R&n, Lпш ), которые рассчитываются по паспортным данным двигателя.

При определении электромагнитного момента АДВД используется электромагнитная энергия 1УЭ в системе электромагнитно-связанных контуров с токами:

1 N

^э = -г5>,Л, (14)

- (=i

где i = 1,2,.....N - число контуров с током.

Электромагнитный момент определяется как производная энергии по углу поворота:

М°вр-дв- (15)

В матричной форме имеет вид:

Матрица [;, ] является матрицей токов, аналогичной матрице-столбцу [i].

fia основе приведенного выше математического описания всех элементов вибрационной системы был создал программный комплекс в среде DELPHI для проведения исследований динамических и статических режимов вибросистемы.

Третья глава посвящена исследованию динамических режимов вибрационной системы и разработке специализированной САУ, обеспечивающей автоматическое нахождение и поддержание резонансного режима. Исследуемая система отличается от представленной на рис. 1 только отсутствием прижима, а ее поведение описывается уравнениями (17-20).

m~f + Ьу ~ + куу = т,;]R}¡a,2 «*(*,) + cos(o2í), (17)

d2x dx

m—Y + bx — + kxx = moi^iíyi2 sin(ú>,/) + m02Rlc¡)12 sin(<a2f), (18) dt dt

= Mom -MB¡lm -mmR,gsin(í»,f)- A/^-,, (19)

ai

dco

Jj —p = Мэт - МВИЕР1 - m02R2gsin(a2t)- Мшу}. (20)

at

Уравнения (17) и (18) описывают движение виброплатформы согласно второму закону Ньютона в проекциях на оси У и X соответственно, а уравнения (19) и (20) - равновесие моментов на валу вибродвигателей 1 и 2 соответственно. В представленных уравнениях обозначено: tn ~ масса виброплатформы с

расположенными на ней двигателями и нагрузкой; тг„ - масса дебаланса; .V и х - смещение виброплатформы по осям Y и X соответственно (вибросмещение); Д - эксцентриситет дебаланса; g- ускорение свободного падения; b¡ -коэффициент диссипативного сопротивления вибросистемы; к, - жесткость упругих связей; J, - приведенный момент инерции вращающихся масс относительно оси вращения; Мш - электромагнитный момент на валу электродвигателя; MMKX¡ - момент сопротивления на валу вибродвигателя, обусловленный механическими потерями; MBhm - вибрационный момент сопротивления на валу электродвигателя. В общем случае масса нагрузки и жесткость пружин могут зависеть от частоты колебаний системы, и для большинства промышленных вибрационных процессов эти зависимости известны. Для этих целей в программе имеется возможность задания подобной зависимости.

Вследствие наличия в АДВД увеличенного момента инерции дебалансно-го ротора, пульсирующего вибрационного момента и периодического момента тяжести дебалансов вопросы изучения пусковых режимов АДВД имеют важное практическое значение. Поэтому было проведено исследование пусковых режимов АДВД при помощи разработанной модели.

Были исследованы переходные процессы в системе при пуске в дорезо-нансную и зарезонансную зоны с целью определения влияния статического момента дебаланса и частоты питающей сети на переходный процесс. Результаты исследования приведены на рис. 2. На рис. 2.а приведены динамические характеристики при различных значениях статического момента дебаланса при частоте питающей сети 50 Гц. Здесь график 1 соответствует соотношению Мст = 1.02Мп, график 2 - соотношению Мст - 1.18МЯ, а график 3 - соотношению Мст =1.21Мп, где Мст - статический момент дебаланса, а Мп - пусковой момент двигателя.

Рис. 2. Динамические пусковые характеристики АДВД при различных значениях статического момента дебаланса при/=50 Гц (З.а) и /=25 Гц (З.б)

Анализ результатов исследований показывает, что скорость вибродвигателя в процессе асинхронного пуска нарастает неравномерно и, при определенной величине статического момента дебаланса имеет место провал скорости в первый полупериод вращения до полной остановки ротора - критический режим (Мст = 1 Л8Л/л). При этом время пускового процесса наибольшее. В общем случае, соотношение пускового момента АДВД и статического момента дебаланса, влияющее на пуск, зависит от встречающихся в рабочем режиме механических сопротивлений и характера их изменения и может быть различно.

На рис. 2.6 представлены пусковые характеристики АДВД при частоте питающей сети 25 Гц. Здесь график 1 соответствует соотношению Мст = 1.02Л/,,, график 2 - соотношению Мст =1.18Л/„, а график 3 - соотношению Ма = 1.2Ш,;.

Полученные результаты показывают, что уменьшение частоты питающей сети в два раза вызывает практически пропорциональное уменьшение времени пуска (при условии изменения напряжения). Анализ пусковых режимов в зарезонансную область показал, что при пуске АДВД в эту область помимо статического момента дебаланса следует учитывать влияние вибрационного момента,

а)

б)

Для обеспечения стабильной работы вибрационной системы в резонансной области в йастоящей работе осуществлены синтез специализированной САУ АДВД и ее математической модели. Принцип работы САУ основан на том, что при резонансе синусоида возмущающей силы по фазе на 90° опережает синусоиду вибросмещения, то есть, зная сдвиг фаз силы и вибросмещения, можно определить режим работы виброустановки: дорезонансный, резонансный или зарезонансный. В соответствии с этим управляющее устройство (УУ) измеряет сдвиг фаз и формирует управляющий импульс, поступающий на за-датчик интенсивности (ЗИ), который, в свою очередь, позволяет разгонять, тормозить или поддерживать постоянной скорость привода.

Функциональная схема электропривода представлена на рис. 3. Сигналы с ДС и ДВ поступают на УУ, там анализируются, и после этого УУ выдает импульс на ЗИ. Дальнейшая работа схемы очевидна. Следует отметить, что в данной схеме отсутствует регулятор скорости в отдельном исполнении, хотя его роль выполняется управляющим устройством в совокупности с задатчиком интенсивности. Поэтому предлагаемую схему можно считать двухконтурной системой подчиненного регулирования с настройкой регулятора тока на технический оптимум. УУ резонансной САУ АДВД условно разделена на два блока: 1 - блок «А», осуществляющий пуск двигателя; 2 - блок «Б» - нахождение и поддержание резонанса.

—Г

Рис. 3. Функциональная схема вибрационного электропривода

г

Бюк «Л '

Сигнал.

Рис. 4. Принципиальная схема блока «А»

Сигнал ^Л:.

Рис. 5. Принципиальная схема блока «Б»

Рис. 6. Принципиальная схема задатчика интенсивности

Спроектированная САУ АДВД позволяет выполнить поиск резонансного режима работы вибрационной установки на базе АДВД и его поддержание с достаточной степенью точности, интегрируется в типовой асинхронный электропривод, управляемый преобразователем частоты, и обладает простотой реализации. Моделирование динамики привода в составе САУ показывает соответствие системы поставленным целям (рис. 7).

Разработанная резонансная САУ была использована при проектировании резонансного частотно-управляемого вибрационного электропривода вибросита системы подачи гранул в ООО «Контакт-М» г. Ульяновска, по предварительным расчетам она позволяет повысить производительность работ на 30 -50% по сравнению с разомкнутой системой настройки на резонанс.

Разработанная математическая модель позволяет проводить анализ динамики вибросистемы в различных режимах работы с учетом параметров асинхронного электродвигателя, механических потерь и вибрационной нагрузки. При этом с помощью моделирования подтверждаются теоретические положения об особенностях динамики АДВД.

В четвертой главе рассмотрены существующие и предложены новые конструкции регулируемых дебалансов, расширяющие функциональные возможности виброустановок, улучшающие пусковые режимы и повышающие их надежность, а также разработаны алгоритмы расчета вынуждающей силы дебалансов, включенные затем в обобщенную математическую модель, и проведено исследование динамики вибросистемы с учетом регулируемых дебалансов при помощи ЭВМ. В данной главе рассматриваются регулируемые дебалансы, разработанные на кафедре «Электропривод и АПУ» УлГТУ в процессе выполнения диссертации (рис. 8).

Принцип действия дебалансного вибровозбудителя (рис. 8.а) основан на возможности изменения результирующего статического момента дебаланса под действием вентиляторного момента сопротивления.

Коэффициент угловой жесткости С пружины кручения выбирается исходя из условия максимального разворота подвижного дебаланса в номинальном режиме на угол 180°:

С = Нм/рад, (21)

лш„

где РВЕНТ - мощность вентилятора в номинальном режиме; <4 - номинальная частота вращения вибровозбудителя. В процессе работы результирующая центробежная сила получается путем геометрического сложения векторов центробежных сил от двух дебалансов.

А-А

механизм, совмещенный с элементом аэродинамического

с вентилятором профиля

в) Регулируемый дебаланс с независимым изменением амплитуды силы и частоты вращения

Рис. 8. Вибровозбудители с регулируемыми дебалансами

Регулируемый дебаланс с элементом аэродинамического профиля (рис. 8.6) по своему функциональному назначению идентичен регулируемому деба-лансу, рассмотренному ранее. Принципиальное отличие заключается в том, что здесь при вращении приводного вала 2 возникает подъемная аэродинамическая сила, приложенная к дебалансу 3, имеющему профиль крыла, за счет которой дебаланс изменяет свое положение. Результирующая подъемная сила Рп рас-

кладывается на две составляющие: нормальную к воздушному потоку силу Рн и силу лобового сопротивления Рл.

(22)

где С - безразмерный коэффициент, зависящий от числа Рейнольда; 5 - площадь поверхности дебаланса 3, на которую воздействует воздушный поток; р -плотность среды, в которой вращаются дебалансы; со - частота вращения приводного вала 2; Су- коэффициент, нормальной к воздушному потоку силы Р„, обратно пропорциональный углу атаки дебаланса 3; Сх - коэффициент силы лобового сопротивления , пропорциональный углу атаки дебаланса 3. Соотношение сил Рц и 17л определяется углом атаки дебаланса 3.

Широкие функциональные возможности предоставляет регулируемый дебаланс с независимым изменением амплитуды силы и частоты вращения (рис. 8.в). Здесь результирующий статический момент дебаланса регулируется путем перемотки ленточного материала с одной катушки на другую.

Результаты математического моделирования вибровозбудителя с регулируемым дебалансом показали заметное его преимущество, так как при пуске в зарезонансную область сократилось время пуска, а также появилась возможность снизить установленную мощность двигателей в 1.5-2 раза. Кроме того, применение регулируемых дебалансов позволяет уменьшить потери энергии О при пуске 1.2-1.5 раза, которые определяются путем интегрирования суммарных потерь мощности во времени:

е=]>сулА (23)

причем верхний и нижний пределы интегрирования задаются в зависимости от целей исследования. При исследовании пусковых потерь рассматривается временной промежуток от включения АДВД до достижения частотой вращения среднего установившегося значения.

Пятая глава посвящена разработке и исследованию физической модели вибрационной установки с двумя степенями свободы на базе АДВД.

Физическая модель вибрационной установки является универсальной и обеспечивает достаточно широкий диапазон регулирования параметров (масса виброплатформы, масса дебалансов, эквивалентная жесткость пружин и т. д.), поэтому обеспечивает возможность имитации реальных виброустановок и нагрузок двигателей вибровозбудителя. Общий вид физической модели представлен на рис. 9.

Для подтверждения адекватности разработанной в диссертации математической модели было проведено исследование пусковых режимов АДВД вибрационной установки. Экспериментальные графики представлены на рис. 10.

Рис. 9.

I

рад с

О О 5 10 15

а) График изменения частоты вращения АДВД при Мст = 1.18Мп и /=20 Гц, полученный на физической модели

Рис. 10. Сравнение экспериментальных графиков

Физическая модель вибрационной установки

Определение погрешности результатов математического эксперимента выполняется путем сравнения их с результатами физического эксперимента. Для сравнения взяты наиболее важные показатели системы: со^т - средне значение установившейся частоты вращения двигателя; tm - время переходного процесса (время, за которое угловая частота достигает значения ); 0„, -максимальное значение частоты вращения в первый полупериод при пуске; у -установившееся значение амплитуды колебаний. Расчет относительной погрешности S произведен по известной формуле. Для разных значений статического момента дебаланса получены следующие значения относительных погрешностей: £(©>ст,)=2.8% - 3.5%, S(o)^J=3A% - 5.6%, S(tm)=1.5% - 3.6%, ¿>Cv)=2% - 4%, что позволяет сделать вывод об адекватности разработанной математической модели вибрационной системы и пригодности для исследования динамических режимов вибрационных установок. Результаты экспериментальных исследований подтвердили основные выводы, полученные при помощи математического моделирования. Установлено, что данная модель повышает точность результатов моделирования основных параметров вибросистемы (частоты вращения и амплитуды) на 15% - 35% по сравнению с известными моделями вибросистем.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана обобщенная математическая модель вибрационной системы на базе частотно-управляемого АДВД, позволяющая исследовать динамические и статические режимы вибросистемы в разомкнутой системе управления; в составе специальной САУ, обеспечивающей определение и поддержание резонансного режима; с учетом регулируемых дебалансов. Данная математическая модель учитывает вибрационную нагрузку, потери в подшипниках, потери в стали статора двигателя, насыщение по пути основного магнитного потока, переменные параметры ротора, переменный момент инерции, электромагнитную несимметрию асинхронного двигателя и питающего напряжения.

2. Создан программный комплекс в среде DELPHI на основе обобщенной математической модели, позволяющий исследовать динамические режимы вибросистемы.

3. Сравнение результатов математического и физического экспериментов подтвердило адекватность созданной модели, при этом значения относительных погрешностей составили: 3(&ж„)=2.8°/<» - 3.5%, ^(©тах)= 3.1% - 5.6%, <5(?„„)=1.5% - 3.6%, S(y)=2% - 4%. Установлено, что данная модель повышает точность результатов моделирования основных параметров вибросистемы (частоты вращения и амплитуды) на 15% - 35% по сравнению с известными моделями вибросистем.

4. Проведенное исследование пусковых и установившихся режимов работы вибросистемы показало, что скорость вибродвигателя в процессе асинхрон-

ного пуска нарастает неравномерно и при определенной величине статического момента дебаланса имеет место провал скорости в первый полупериод вращения до полной останорки ротора - критический режим, для которого справедливо соотношение Мст = \Л8МП, зависящее в общем случае от параметров вибрационной системы. Дальнейшее увеличение дебалаисной массы исключает возможность асинхронного запуска вибродвигателей. Наибольшее влияние на продолжительность пускового процесса в дорезонансном режиме оказывают величина момента инерции дебалансного ротора и частота питающей сеги.

3. Разработаны структурная и принципиальная схемы системы автоматического управления АДВД, позволяющей при заранее неизвестной частоте собственных колебаний системы определять резонансный режим и поддерживать дальнейшую работу электропривода на этой частоте. Установлено, что применение данной САУ позволяет повысить производительность работ на 30 - 50 % по сравнению с разомкнутой системой настройки на резонанс.

4. Разработаны новые конструкции регулируемых дебалансов, защищенные патентами на изобретения Российской Федерации, обеспечивающие заданные законы изменения возмущающей силы, и алгоритмы расчета вынуждающей силы для них. При помощи математического моделирования проведено исследование пусковых и установившихся режимов работы вибровозбудителя, подтверждающее эффективность применения предлагаемых регулируемых дебалансов на практике, так как установлено, что их применение позволяет уменьшить потери энергии при пуске в 1.2 - 1.5 раза и снизить установленную мощность двигателей в 1.5-2 раза.

6. Разработана и создана лабораторная вибрационная установка на базе АДВД с регулируемыми параметрами и с ее помощью проведено исследование пусковых режимов АДВД, подтверждающее адекватность используемой математической модели и теоретические положения.

Приложение

Содержит 2 акта внедрения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

В изданиях из перечня ВАК

1. Дмитриев, В. Н. Исследование пусковых режимов асинхронного дебалансного вибродвигателя / В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2008. - № 1-2. - С. 119-122.

В других изданиях

2. Дмитриев, В. Н. Исследование дебалансов с переменным статическим моментом для частотно-регулируемого вибрационного электропривода / В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов, И. И. Мавзютов // Вестник УлГТУ. - 2006. - № 4 (36). - С. 67-69.

3. Дмитриев, В. Н. Математическое моделирование частотно-управляемого вибрационного электропривода / В. Н. Дмитриев, В. Е. Быстрицкий, А. А. Горбунов // Труды V Международной (XVI Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу (сентябрь 2007 года). - СПб. , 2007, С. 397-400.

4. Дмитриев, В. Н. Механические потери частотно-регулируемого асинхронного двигателя с дебалансным ротором / В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов // Вестник УлГТУ. - 2006. - № 1 (33). - С. 53-55.

5. Дмитриев, В. Н. Пуск частотно-регулируемого асинхронного двигателя с дебалансным ротором / В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов // Вестник УлГТУ. -

2005.-№3 (31).-С. 68-71.

6. Дмитриев, В. Н. Синтез резонансной системы автоматического управления вибрационного электропривода / В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов // Вестник УлГТУ. - 2007. - № 2 (38). - С. 49-52.

7. Дмитриев, В. Н. Электромеханическая аналогия синхронной машины и дебалансного вибратора / В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов // Вестник УлГТУ. -

2006.-№ 2 (34). - С. 64-66.

8. Пат. 2324546 Российская Федерация, МПК7 В 06 В 1/16. Дебалансный вибровозбудитель / Дмитриев В. П., Горбунов А. А. ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Ульяновский государственный технический университет». -№ 2006144368/28 ; заявл. 12.12.2006 ; опубл. 20.05.2008, Бюл. № 14. - 6 с.

9. Пат. 2324547 Российская Федерация, МПК7 В 06 В 1/16. Дебалансный вибровозбудитель / Дмитриев В. Н., Горбунов А. А. ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Ульяновский государственный технический университет». -№2006144371/28 ; заявл. 12.12.2006 ; опубл. 20.05.2008, Бюл. № 14.-6 с.

10. Пат. 2324548 Российская Федерация, МПК7 В 06 В 1/16. Дебалансный вибровозбудитель / Дмитриев В. Н., Горбунов А. А., Мавзютов И. И. ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Ульяновский государственный технический университет». - № 2006144372/28 ; заявл. 12.12.2006 ; опубл. 20.05.2008, Бюл. №14.-6 с.

Горбунов Алексей Александрович

Математическое моделирование и исследование частотно-управляемого асинхронного вибрационного электропривода

Автореферат

Подписано в печать 15.10.2008. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,39. Тираж 100 экз. Заказ -нгъ

Типография УлГТУ, 432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, 32.

Содержание.

Введение.

1. Современное состояние вопроса по исследованию и математическому моделированию частотно-управляемого асинхронного вибрационного электропривода.

1.1. Области применения вибрационных машин и технологий.

1.2. Анализ источников вибрационных колебаний.

1.2.1. Центробежные вибровозбудители.

1.2.2. Электромагнитные вибровозбудители.

1.2.3. Электродинамические вибровозбудители.

1.2.4. Кинематические и принудительные вибровозбудители.

1.3. Электропривод дебалансных вибровозбудителей.

1.4. Режимы работы и особенности переходных процессов асинхронных дебалансных вибродвигателей.

Выводы.

2. Математическое описание основных элементов вибрационной системы.

2.1. Анализ нагрузки дебалансных вибродвигателей.

2.2. Определение механических потерь вибродвигателей.

2.3. Математическое описание асинхронного двигателя.

2.3.1. Анализ и сравнительная характеристика математических моделей асинхронного двигателя.

2.3.2. Математическая модель асинхронного двигателя в фазных координатах.

Выводы.

3. Разработка и математическое моделирование вибрационной системы.

3.1. Исследование пусковых режимов низкочастотных АДВД в дорезо-нансную зону.

3.2. Исследование работы АДВД в зарезонансной зоне.

3.3. Эффект Зоммерфельда.

3.4. Работа АДВД при несимметрии питающего напряжения.

3.5. Методы управления электроприводом вибрационной установки в резонансной зоне.

3.6. Синтез системы автоматического управления резонансным вибрационным электроприводом.

3.7. Исследование переходных процессов в системе автоматического управления вибрационным электроприводом.

Выводы.

4. Математическое моделирование и исследование вибрационных систем на базе АДВД с регулируемой амплитудой силы.

4.1. Динамические режимы вибровозбудителя, содержащего регулируемый дебалансный механизм, совмещенный с вентилятором.

4.2. Регулируемый дебаланс с элементом аэродинамического профиля.

4.3. Регулируемый дебаланс с независимым изменением амплитуды силы и частоты вращения.

4.4. Регулируемый дебаланс с автоматической коррекцией центробежной силы при изменении частоты вращения.

Выводы.

5. Физическое моделирование вибрационной системы.

5.1. Разработка физической модели вибрационной установки.

5.2. Исследование пусковых режимов АДВД при помощи физической модели.

Выводы.

Вибрационные машины и вибротехнологии широко применяются в различных отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, в строительстве, на транспорте, в медицине, коммунальном хозяйстве, научных лабораториях и испытательных стендах. Применение их приносит значительный экономический эффект, а также способствует улучшению условий труда.

В большинстве промышленных вибрационных установок в качестве вибровозбудителя используется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, имеющий на своем валу нерегулируемый дебаланс - асинхронный дебалансный вибродвигатель (АДВД), работающий в составе разомкнутой системы автоматического управления (САУ), что не отвечает в полной мере технологическим требованиям вибрационных процессов. Поэтому является актуальной задача синтеза и анализа замкнутой САУ на базе частотно-управляемого АДВД с регулируемым дебалансом (САУ АДВД), для успешного решения которой необходимо изучение характера динамики и статики функционирования вибрационной установки (системы) с учетом вибрационной нагрузки, потерь в подшипниках и электромагнитных процессов в асинхронном двигателе, что возможно лишь при помощи адекватной математической модели вибросистемы.

Интерес к изучению процессов в вибрационных системах прослеживается как у отечественных, так и у зарубежных исследователей, однако в большинстве своем математические модели вибросистем сводятся к усредненным, линеаризованным или не учитывающим определенных закономерностей функционирования системы, что вносит погрешность в конечные результаты.

Таким образом, развитие существующих и создание новых математических моделей вибрационных систем и их элементов, а также создание специализированного программного комплекса для проведения исследований динамических и статических режимов вибросистем, являются актуальными. Кроме того, важны разработка и исследование специализированной САУ АДВД, обеспечивающей автоматическое определение и поддержание резонансного режима, и регулируемых дебалансов, обеспечивающих заданный закон изменения возмущающей силы.

Результаты исследования приведены ниже в виде графиков изменения скорости вращения вала двигателя. Здесь исследуется пуск АДВД в дорезо-нансную область в разомкнутой системе автоматического управления. о о 25 О 50 0.75

Рис.5.2. График изменения скорости вращения АДВД при Мст = 0.8Л/п и /=20 Гц, полученный на физической модели

Данному графику переходного процесса в АДВД соответствует график, полученный при помощи математической модели (рис. 5.3).

Рис.5,3. График изменения скорости вращения АДВД при Мст =0.8Мп и /=20 Гц, полученный на компьютерной модели

Полученные графики демонстрируют влияние статического момента дебаланса на пусковой режим и подтверждают результаты компьютерного моделирования.

Результаты физического моделирования показывают, что скорость вибродвигателя в процессе асинхронного пуска нарастает неравномерно и при определенной величине статического момента дебаланса имеет место провал скорости в первый полупериод вращения до полной остановки ротора - критический режим, для которого справедливо соотношение Мст ~\2МП. Дальнейшее увеличение дебалансной массы исключает возможность асинхронного запуска вибродвигатслей.

Рис.5.4. График изменения скорости вращения АДВД при МСТ=\.\МП и f-20 Гц, полученный на физической модели

Мст — \ЛМП и /=20 Гц, полученный на компьютерной модели

Рис.5.6. График изменения скорости вращения АДВД при Мст =\.2МП и /=20Гц, полученный на физической модели

Мст = 1.1 Шп и /=20 Гц, полученный на компьютерной модели

Для определения адекватности математической модели вибросистемы оценивается погрешность математического эксперимента.

Выделяют четыре источника погрешности математического эксперимента: математическая модель, исходные данные, численный метод и округления в процессе вычислений.

Выявлено, что для данных экспериментов основная составляющая погрешности - погрешность математической модели, так как исходные данные получены на основе паспортных, для численных вычислений используется стандартный метод Рупге-Кутта с регулируемой погрешностью, а погрешность округления при этом пренебрежимо мала.

Погрешность математической модели связана с приближенностью математического описания физического явления, обусловленной как сознательной его схематизацией в целях упрощения задачи, так и относительностью и ограниченностью существующих знаний об окружающем мире. Количественно оценить эту составляющую погрешности результатов математического эксперимента можно лишь путем их прямого сопоставления с данными натурального эксперимента. Однако провести такое сопоставление часто не представляется возможным. В этой связи условием достоверности математической модели следует считать ее удовлетворение критерию практики, при этом требование критерия практики - это не только соответствие полученных результатов прямому эксперименту, но и то, что полученные с помощью данной модели результаты способствуют достижению целей, стоящих перед исследователем [59, 101].

Определение погрешности результатов математического эксперимента выполняется путем сравнения их с результатами физического эксперимента. Для сравнения взяты наиболее важные показатели системы: соуст - средне значение установившейся частоты вращения двигателя; tnn - время переходного процесса (время, за которое угловая частота достигает значения соуст); максимальное значение частоты вращения в первый полупериод при пуске; у - установившееся значение амплитуды колебаний. Расчет относительной погрешности 8 произведен по известной формуле:

S = (x-X)/X, (5.1) где х - результат эксперимента, а Х - истинное значение искомой величины. В качестве истинного значения приняты значения физического эксперимента.

Для разных значений статического момента дебаланса получены следующие значения относительных погрешностей: S (со усп1) =2.8% - 3.5%,

5(ютач)=3.1% - 5.6%, <5(0=1-5% - 3.6%, <500=2% - 4%, что позволяет сделать вывод об адекватности разработанной математической модели вибрационной системы и пригодности для исследования динамических режимов вибрационных установок. Результаты экспериментальных исследований подтвердили основные выводы, полученные при помощи математического моделирования. Установлено, что данная модель повышает точность результатов моделирования основных параметров вибросистемы (частоты вращения и амплитуды) на 15% стем.

- 35% по сравнению с известными моделями виброси-Выводы

1. Разработана и создана физическая модель вибрационной установки на базе АДВД с возможностью изменения параметров вибрационной установки.

2. Проведено исследование пусковых режимов АДВД при помощи физической модели, что подтвердило основные положения, полученные путем математического моделирования, а также адекватность разработанной математической модели вибрационной системы и ее пригодность для исследования динамических режимов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана обобщенная математическая модель вибрационной системы на базе частотно-управляемого АДВД, позволяющая исследовать динамические и статические режимы вибросистемы в разомкнутой системе управления; в составе специальной САУ, обеспечивающей определение и поддержание резонансного режима; с учетом регулируемых дебалансов. Данная математическая модель учитывает вибрационную нагрузку, потери в подшипниках, потери в стали статора двигателя, насыщение по пути основного магнитного потока, переменные параметры ротора, переменный момент инерции, электромагнитную несимметрию асинхронного двигателя и питающего напряжения.

2. Создан программный комплекс в среде DELPHI на основе обобщенной математической модели, позволяющий исследовать динамические режимы вибросистемы.

3. Сравнение результатов математического и физического экспериментов подтвердило адекватность созданной модели, при этом значения относительных погрешностей составили: 8(а>уст) =2.8% - 3.5%, 8(сотах)=ЗА%

5.6%, 8{tnn)=1.5% - 3.6%, <>(>0=2% - 4%. Установлено, что данная модель повышает точность результатов моделирования основных параметров вибросистемы (частоты вращения и амплитуды) на 15% - 35% по сравнению с известными моделями вибросистем.

4. Проведенное исследование пусковых и установившихся режимов работы вибросистемы показало, что скорость вибродвигателя в процессе асинхронного пуска нарастает неравномерно и при определенной величине статического момента дебаланса имеет место провал скорости в первый полупериод вращения до полной остановки ротора — критический режим, для которого справедливо соотношение МСТ =1.18МЯ, зависящее в общем случае от параметров вибрационной системы. Дальнейшее увеличение дебалансноп массы исключает возможность асинхронного запуска вибродвигателей. Наибольшее влияние на продолжительность пускового процесса в дорезонанс-ном режиме оказывают величина момента инерции дебалансного ротора и частота питающей сети.

5. Разработаны структурная и принципиальная схемы системы автоматического управления АДВД, позволяющей при заранее неизвестной частоте собственных колебаний системы определять резонансный режим и поддерживать дальнейшую работу электропривода на этой частоте. Установлено, что применение данной САУ позволяет повысить производительность работ на 30 — 50 % по сравнению с разомкнутой системой настройки на резонанс.

6. Разработаны новые конструкции регулируемых дебалансов, защищенные патентами на изобретения Российской Федерации, обеспечивающие заданные законы изменения возмущающей силы, и алгоритмы расчета вынуждающей силы для них. При помощи математического моделирования проведено исследование пусковых и установившихся режимов работы вибровозбудителя, подтверждающее эффективность применения предлагаемых-регулируемых дебалансов на практике, так как установлено, что их применение позволяет уменьшить потери энергии при пуске в 1.2 — 1.5 раза и снизить установленную мощность двигателей в 1.5 - 2 раза.

7. Разработана и создана лабораторная вибрационная установка на базе АДВД с регулируемыми параметрами и с ее помощью проведено исследование пусковых режимов АДВД, подтверждающее адекватность используемой математической модели и теоретические положения.

1. А. с. 683813 СССР, МКИ3 В 06 В 1/16. Дебалансный вибровозбудитель / Ю. Н. Поихадзе, А. Л. Луговенко (СССР). - № 2583716/18-28 ; заявл. 16.02.78 ; опубл. 05.09.79, Бюл. № 33. - 2 с. : пл.

2. А. с. 784945 СССР, МКИ3 В 06 В 1/16, G 01 V 1/143. Вибровозбудитель / В. И. Юшин и др. (СССР). № 2503747/18-28 ; заявл. 05.07.77 ; опубл. 07.12.80, Бюл. № 45. -2с.: ил.

3. Аграновская, Э. А. Исследование процессов прохождения через резонанс в устройствах с инерционными возбудителями / Э. А. Аграновская // Изв. АН СССР. Механика. 1965. - № 4. - С. 101-107.

4. Аграновская, Э. А. Расчет колебаний вибрационных машин при прохождении через резонанс / Э. А. Аграновская // Обогащение руд. -1966.-№ 5.-С. 31-34.

5. Алимходжаев, К. Т. Взаимное влияние электромагнитных и механических переходных процессов в асинхронных вибродвигателях / К. Т. Алимходжаев // Электротехника. 2003. - № 8. - С. 20-24.

6. Алимходжаев, К. Т. Частно-управляемые вибродвигатели переменного тока : автореф. дис. . док. техн. наук / Алимходжаев Камалиддин Тил-лаходжаевич. Ташкент, 2004. - 38 с.

7. Базаров, Н. X. Автоматика вибромашин / Н. X. Базаров. Ташкент: Узбекистан, 1976. - 118 с. -Библиогр. : с. 118.

8. Базаров, Н. X. Проблемы развития внбрациоиных электроприводов транспортных механизмов / Н. X. Базаров, А. 3. Шинянский // Автоматизированный электропривод в промышленности. М. : Энергия, 1975. - С. 270-274.

9. Базаров, Н. X. Теория, принципы построения, разработка и внедрение автоматизированных виброэлектроприводов : дис. . док. техн. наук : 05.09.03 / Базаров Н. X. Ташкент, 1990. - 213 с. - 05900002294.

10. Ю.Барзуков, О. П. О стабильности самосинхронного вращения двух вибровозбудителей в устройствах с пространственной динамической схемой / О. П. Барзуков, Л. А. Вайсберг // Вибрационная техника : материалы семинара. М. : МДНТП, 1977. - С. 89-94.

11. П.Блехман, И. И. Синхронизация в природе и технике I И. И. Блехман — М. : Наука, 1981.-351 с.

12. П.Блехман, И. И. Синхронизация динамических систем / И. И. Блехман. -М. : Наука, 1971.-896 с.

13. Боголюбов, Н. Н. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний / Н. Н. Боголюбов, Ю. А. Митропольский. М. : Наука, 1974. -503 с.

14. Боровский, А. Н. Программирование в Delphi 2005 / А. Н. Боровский. -СПб. : БХВ-Петербург, 2005. 448 с.

15. Борщевский, А. А. Системы автоматического регулирования резонансных машин / А. А. Борщевский, С. И. Попов // Исследования вибрационной техники: труды ин-та / ВНИИстройдормаш. М., 1971. - Вып. 51.-С. 74-78.

16. Быховскнй, И. И. Автоматизация работы вибромашин / И. И. Быхов-ский // Строительные и дорожные машины. — 1960. № 5. - С. 10-15.

17. Быховский, И. И. Основы теории вибрационной техники / И. И. Быхов-ский. -М. : Машиностроение, 1969. 364с.

18. Вейц, В. Л. Динамика машинных агрегатов / В. Л. Вейц. Л. : Машиностроение. - 1969. - 368 с.

19. Вейц, В. Л. К динамике машинного агрегата с асинхронным электродвигателем / В. Л. Вейц, В. Е. Кочура // Машиноведение. 1980. - № 5. -С. 3-9.

20. Вибрации в технике : справочник. В 6 т. Т. 4. Вибрационные процессы и машины / под. ред. Э. Э. Лавендела. М. : Машиностроение, 1981. -509 с. : ил.

21. Вибрационные испытания зданий / под ред. Г. А. Шапиро. М. : Стройиздат, 1972. - 160 с.

22. Виноградов, А. Б. Учет потерь в стали, насыщения и поверхностного эффекта при моделировании динамических процессов в частотно-регулируемом асинхронном электроприводе / А. Б. Виноградов // Электротехника. 2005. - № 5. - С. 57-61.

23. Гайтов, Б. X. Математическая модель асинхронного двигателя с переменными параметрами при учете вихревых токов в статоре / Б. X. Гай-тов, JI. Е. Копелевич, В. Я. Письменный // Изв. вузов. Электромеханика.-1988.-№ 11.-С. 39-45.

24. Герман-Галкин, С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0 : учеб. пособие / С. Г. Герман-Галкин. -СПб. : Корона принт, 2001. 320 с.

25. Голоскоков, Е. Г. Нестационарные колебания деформируемых систем / Е. Г. Голоскоков, А. П. Филиппов. Киев: Наукова думка, 1966. - 336 с.

26. Гончаревич, И. Ф. Исследование вибрационных транспортирующих машин с ограниченным возбуждением / И. Ф. Гончаревич // Нелинейные колебания и переходные процессы в машинах. М., 1972. - С. 25-38.

27. Горбунов, А. А. Исследование дебалансных виброприводов / А. А. Горбунов, И. И. Мавзютов // Тезисы докладов 41 научно-технической конференции УлГТУ (29 января 3 февраля 2007 года). - Ульяновск, 2007. - С. 7.

28. Горбунов, А. А. Пакет МВТУ реальная альтернатива коммерческому ПО в области математического моделирования // Тезисы докладов 42 научно-технической конференции УлГТУ (28 января - 4 февраля 2008 года). - Ульяновск, 2008. - С. 14.

29. Гортинский, В. В. Об одном способе управления запуском колебательной системы с инерционным возбуждением / В. В. Гортинский, Б. Г. Хвалов // Механика машин. М., 1981. - вып. 58. - С. 42-46.

30. ГОСТ 18502 73. Машины вибрационные. Термины и определения. -М. : Изд-во стандартов, 1973. - 12 с.

31. Гурьев, С. В. Определение основных параметров управляемого режима работы виброформующих установок / С. В. Гурьев // Оптимальное использование машин в строительстве. Хабаровск : Хабаровский политехнический ин-т, 1972. - С. 193-198.

32. Гурьев, С. В. Результаты исследований установки продольно-горизонтального вибрирования с управляемым режимом работы / С. В. Гурьев, К. П. Севров // Изв. ВУЗов. Строительство и архитектура. -1972.-№ 2.-С. 165-167.

33. Демирчян, К. С. Сравнительный анализ методов численного интегрирования при расчете переходных процессов в электрических цепях / К. С. Дсмирчян, В. М. Волков, В. Н. Карташев // Электричество. 1976. — №9.-С. 47-51.

34. Дмитриев, В. Н. Исследование вибрационных электроприводов / В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов, Ю. В. Анисимова // Тезисы докладов XL научно-технической конференции (30 января 5 февраля 2006 года). -Ульяновск, 2006. - С. 3.

35. Дмитриев, В. Н. Исследование дебалансов с переменным статическим моментом для частотно-регулируемого вибрационного электропривода / В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов, И. И. Мавзютов // Вестник УлГТУ. -2006.-№4(36).-С. 67-69.

36. Дмитриев, В. Н. Исследование пусковых режимов асинхронного дебалансного вибродвигателя / В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. — 2008. № 1-2. -С. 119-122.

37. Дмитриев, В. Н. Механические потери частотно-регулируемого асинхронного двигателя с дебалансным ротором / В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов // Вестник УлГТУ. 2006. - № 1 (33). - С. 53-55.

38. Дмитриев, В. Н. Пуск частотно-регулируемого асинхронного двигателя с дебалансным ротором / В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов // Вестник УлГТУ.-2005. №3 (31).-С. 68-71.

39. Дмитриев, В. Н. Пусковые режимы дебалансных вибраторов / В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов, Е. А. Максимова // Тезисы докладов XL научно-технической конференции (30 января 5 февраля 2006 года). -Ульяновск, 2006. - С. 7.

40. Дмитриев, В. Н. Разработка и исследование синхронных двигателей для сейсмических вибраторов : дис. .канд. техн. наук : 05.09.03 / Дмитриев Владимир Николаевич. Томск, 1975. - 211 с. - Библиогр.: с. 196-204.

41. Дмитриев, В. Н. Синтез резонансной системы автоматического управления вибрационного электропривода / В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов // Вестник УлГТУ. 2007. - № 2 (38). - С. 49-52.

42. Дмитриев, В. Н. Электромеханическая аналогия синхронной машины и дебалансного вибратора / В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов // Вестник УлГТУ. 2006. - № 2 (34). - С. 64-66.

43. Дмитриев, В. Н. Электромеханические устройства перемещения ленточных носителей информации специализированных вычислительных комплексов : дис. . док. техн. наук : 05.13.05, 05.09.01 / Дмитриев Владимир Николаевич. Ульяновск, 2003. - 400 с.

44. Дьяконов, В. П. Компьютерная математика. Теория и практика / В. П. Дьяконов. М. : Нолидж, 2001.

45. Дьяконов, В. П. Новые информационные технологии. Учебное пособие / под ред. В. П. Дьяконова. М. : СОЛОН-Пресс, 2005. - 640 с.

46. Заика, П. М, О прохождении через основные резонансы пространственной вибрационной машины с источником энергии ограниченной мощности / П. М. Заика // Прикладная механика. 1971. - Т. VII. -Вып. 7.-С. 86-90.

47. Зайчик, В. М. Условие корректного применения формулы Клосса / В. М. Зайчик//Изв. вузов. Электромеханика. 1980. -№ 10. - С. 49-51.53.3убанов, М. И. Вибрационные машины для уплотнения бетонных смесей и грунта / М. И. Зубанов. М.: Машиностроение, 1964.

48. Иванченко, Ф. К. Прикладные задачи динамики машин / Ф. К. Иванченко, В. А. Красношапка. Киев : Вища школа, 1983. - 200 с.

49. Иносов, С. В. Исследование динамики автоматического управления резонансными вибрационными машинами и виброгасителями в строительстве : автореф. дис. . канд. техн. наук / С. В. Иносов. Киев, 1973. -20 с.

50. Карасин, И. А. Системный метод численного решения линейных систем дифференциальных уравнений с гармоническим возмущающим воздействием / И. А. Карасин, К. И. Раскян // Вопросы динамики и прочности. Рига, 1980. - Вып. 37. - С. 13-19.

51. Кац, А. М. Вынужденные колебания при прохождении через резонанс / А. М. Кац // Инженерный сборник. 1947. - Т. 3. - Вып. 2. - С. 100— 125.

52. Коваль, М. И. Повышение качества тяжелых металлорежущих станков с помощью электротехнических систем / М. И. Коваль // Электротехника. 2001. - № 5. - С. 54-60.

53. Ковальногов, Н. Н. Теория и техника теплофизического эксперимента : текст лекций / Н. Н. Ковальногов, Н. М. Лукин. Ульяновск : УлГТУ, 1999.- 196 с.

54. Кононенко, В. О. Колебательные системы с ограниченным возбуждением / В. О. Кононенко. М. : Наука, 1964. - 254 с.

55. Кононенко, В. О. О прохождении через резонанс колебательной системы, содержащей двигатель / В. О. Кононенко // Тр. семинара по прочности АН СССР. М., 1958.-Вып. 5.-С. 112-118.

56. Кононенко, Е. В. Электрические машины : (спец. курс) / Е. В. Кононенко, Г. А.Сипайлов, К. А. Хорьков. М. : Высшая школа, 1975. - 279 с.

57. Копылов, И. П. Математическое моделирование электрических машин : учеб. для вузов / И. П. Копылов. -М.: Высшая школа, 2001. 327 с.

58. Копылов, И. П. Математическое моделирование асинхронных машин / И. П. Копылов, Ф. А. Мамедов, В. Я. Беспалов. М. : Энергия, 1969. -97 с.

59. Копылов, И. П. Электромеханические преобразователи энергии / И. П. Копылов. -М. : Энергия, 1973. -400 с.

60. Коренев, Б. Г. О пусковом резонансе / Б. Г. Коренев // Исследования по динамике сооружений. М. : Госстройиздат, 1957. - С. 162-184.

61. Коробко, А. В. Энергосбережение в электроприводах со случайным перемежающимся характером нагрузки / А. В. Коробко, М. И. Коваль // Электротехника. 2001. - № 5. - С. 50-51.

62. Кракиновский, JL М. Мощность привода виброплощадок / JL М. Кра-киновский // Строительные и дорожные машины. 1969. - № 7. - С. 29-30.

63. Кракиновский, JI. М. Определение максимальной амплитуды колебаний при выбеге вибромашин / JI. М. Кракиновский // Вибрационная техника : материалы семинара. М. : МДНТП, 1971. - Вып. 2. - С. 129-136.

64. Кулаков, В. Ф. Вибраторы с регулируемой амплитудой силы / В. Ф. Кулаков, В. Н. Дмитриев. // Электромеханические устройства систем автоматики : сб. — Томск, 1973.

65. Лавров, Б. П. Динамика электромеханических систем вибрационных установок / Б. П. Лавров, В. М. Шестаков, О. П. Томчина и др. // Электричество. 2001. - № 1.-С. 31-36.

66. Ляховицкий, П. С. Автоматическое регулирование амплитуды колебаний резонансного грохота / П. С. Ляховпцкий // Горная электромеханика и автоматика. 1968. - № 10. - С. 75-79.

67. Мудров, А. Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль / А. Е. Мудров. Томск : Раско, 1992. — 272 с. : ил.

68. Пат. 2184623 Российская Федерация, МПК7 В 06 В 1/16. Вибровозбудитель / Митенев А. Н., Головиин А. А. ; заявитель и патентообладатель Тверской государственный технический университет. № 99124151/28 ; заявл. 17.11.1999 ; опубл. 10.07.2002. -8 с.: ил.

69. Петров, Л. П. Моделирование асинхронных электроприводов с тири-сторным управлением / Л. П. Петров и др. М. : Энергия, 1977. - 200 с.

70. Петров, Л. П. Нелинейная модель для исследования динамики асинхронных электроприводов / Л. П. Петров // Электричество. 1973. - № 8.-С. 61-65.

71. Петров, Ю. К. Теоретическое и экспериментальное исследование вибрационного механизма со свободновращающимися дебалансами : дис. . канд. техн. паук : 05.02.02. -М., 1981. 244 с. - 04829004189.

72. Пономаренко, Б. Т. Экспериментальное исследование динамики инерционных грохотов / Б. Т. Пономаренко // Обогащение полезных ископаемых : респ. межвед. научно-техн. сб. Вып. 6. - Киев : Техника, 1970. - С. 25-28.

73. Пресняков, В. К. Динамика машинного агрегата с периодическим движением при учете динамической характеристики двигателя / В. К. Пресняков, 3. В. Филер // Механика машин. М., 1970. - Вып. 25-26. - С. 27-31.

74. Пресняков, В. К. Переход через резонанс колебательной системы совместно с двигателем / В. К. Пресняков, 3. Е. Филер // Механика машин. М, 1969. - Вып. 15-16. - С. 145-152.

75. Пытьев, Ю. П. Методы математического моделирования измерительно-вычислительных систем / Ю. П. Пытьев. М. : Физматлит, 2002. - 384 с.

76. Ракитский, Ю. В. Новые методы численного расчета переходных процессов в колебательных системах / Ю. В. Ракитский, Л. К. Кириллова, В. А. Зимницкий // Прикладная механика. 1974. - № 7. - С. 62-68.

77. Ракитский, Ю. В. Численные методы решения жестких систем / Ю. В. Ракитский, С. М. Устинов, И. Г. Черноруцкий. -М. : Наука, 1979. 208 с.

78. Рябпнький, Л. М. Исследование процесса прохождения через резонанс рабочего органа строительно-отжимной машины / Л. М. Рябинький, П.

79. A. Сергеев // Машины и оборудование коммунального назначения : труды / ВНИЭКИкоммунмаш. Л., 1972. - Вып. 4. - С. 22-31.

80. Саидахмедов, С. С. Разработка и исследование системы электропривода сейсмоиспытательной установки : дис. . канд. техн. наук : 05.09.03. / Саидахмедов Султан Сидикович. Ташкент, 1989. — 204 с. -04890018931.

81. Самарский, А. А. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры / А. А. Самарский, А. П. Михайлов. М. : Физматлит, 2001. -250 с.

82. Сивокобиленко, В. Ф. Математическое моделирование динамических режимов двухдвигательного асинхронного электропривода / В.,Ф. Си-вокобиленко, В. И. Костенко // Изв. вузов. Энергетика. 1974. - № 1. -С. 43-48.

83. Сивокобиленко, В. Ф. Математическое моделирование электродвигателей собственных нужд электрических станций / В. Ф. Сивокобиленко,

84. B. И. Костенко. Донецк : Донецкий политехи, ин-т, 1979. - 111с.

85. Сластенов, В. В. Виброплощадки с управляемым режимом работы / В. В. Сластенов, А. Е. Дубровин // Исследование параметров и расчеты дорожно-строительных машин : научные труды. Саратов : Саратовский политехнический ин-т. - Вып. 60. - 1973. - С. 73-76.

86. Советов, Б. Я. Принципы и программные средства математического моделирования / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев. М. : Высшая школа, 1998.-272 с.

87. Соколовский, Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием : учеб. для вузов / Г. Г. Соколовский. М. : Издательский центр «Академия», 2006. - 272 с.

88. Спиваковский, А. О. Вибрационные конвейеры, питатели и вспомогательные устройства / А. О. Спиваковский, И. Ф. Гончаревич. М. : Машиностроение, 1972. - 328 с.

89. Старостин, В. Н. Автоматический инерционный самобалансный вибратор для зарезонансной работы / В. Н. Старостин // Горное оборудование : труды /ин-т Гипроникелъ. JI., 1971. - Вып. 52. - С. 115-120.

90. Сухарев, М. В. Основы Delphi. Профессиональный подход / М. В. Сухарев. СПб. : Наука и Техника, 2004. - 600 с.

91. Теория и техника теплофизического эксперимента. 2-е изд., пе-рераб. и доп. / Ю. А. Гортышов, Ф. Н. Дресвянников, Н. С. Идпатуллин и др.; Под. ред. В. К. Щукина. - М. : Энергоатомиздат, 1993. - 448 с.

92. Столбов, Б. М. Исследование электропривода виброплощадок из унифицированных блоков / Б. М. Столбов, Е. М. Огарков, А. А. Карема // Строительные и дорожные машины. 1968. - № 11. - С. 17.

93. Тупик, А. А. Автоматизация низкочастотных виброиспытаний в машиностроении / А. А. Тупик, В. И. Климатов // Механизация и автоматизация производства. Сборник научных трудов. 1970. - № 5.

94. Филер, 3. Е. Динамические характеристики асинхронного электродвигателя / 3. Е. Филер, JL Г. Хухлович // Изв. вузов. Электромеханика. 1986. - № 2. - С. 29-33.

95. Фильц, Р. В. Математические основы теории электромеханических преобразователей. Киев : Наук, думка, 1979. - 208 с.

96. Фролов, К. В. Об автоколебаниях с учетом свойств источника энергии / К. В. Фролов // Механика и машиностроение. 1962. - № 1. -С. 18-23.

97. Фролов, К. В. Уменьшение амплитуды колебаний резонансных систем путем управляемого изменения параметров / К. В. Фролов // Машиноведение. 1965. - № 3. - С. 38-42.

98. Хорьков, К. А. Исследование режимов работы специальных электрических машин для привода виброизлучателей / К. А. Хорьков, В. Ф. Кулаков, В. Н. Дмитриев // Вопросы теории и проектирования электрических машин. Томск, 1974.

99. Хухлович, Л. Г. Исследование динамики вибрационных систем с учетом электромагнитных процессов в асинхронных двигателях возбудителей колебаний : дис. . канд. техн. наук : 01.02.06. / Л. Г. Хухлович. Рига-Донецк, 1986. - 256 с. - 04860010512.

100. Чебурахин, И. М. Исследование асинхронных двигателей вибраторов общего назначения : автореф. дис. . канд. техн. наук / И. М. Чебурахин. -М., 1972.

101. Чебурахин, И. М. О механических потерях асинхронных двигателей вибраторов общего назначения / И. М. Чебурахин // Механизированный инструмент и отделочные машины. ЦНИИТЭстроймаш. — 1971.-Сб. 2.-С. 38-44.

102. Чернышев, А. Ю. Устройство для исследования равномерности вращения электрических машин. Тезисы докладов региональной конференции молодых ученых. / А. 10. Чернышев, В. Н. Дмитриев. -Томск, 1974.

103. Шейнин, И. С. О пусковых резонансах в линейных системах / И. С. Шейнин // Труды ЦНИИСК, 1961. № 2. - С. 189-241.

104. Шестаков, В. М. Оптимизация динамических режимов работы взаимосвязанных электромеханических систем испытательных вибростендов / В. М. Шестаков, Д. В. Алексеев и др. // Электротехника. -2003.-№5.-С. 25-29.

105. Шестаков, В. М. Разработка и исследование управляемой электромеханической системы двухроторного вибростенда / В. М. Шестаков, Д. В. Алексеев, А. Е. Епишкин // Электричество. 2006. - № 7. — С. 50-55.

106. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном электродвигателе / М. М. Соколов, JI. П. Петров, JI. Б. Масандилов, В. А. Ладензон. М. : Энергия, 1967. - 201 с.

107. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях : практикум на Electronics Workbench : в 2 т. / под общ. ред. Д. И. Панфилова. М. : Додэка, 1999. - 2 т. - 5000 экз. -ISBN 5-87835-050-5.

108. Jnoue, J. The self-synchronization of mechanical vibrators of the resonance type vibrating machinery with multidegree of freedom / J. Jnoue, Y. Araki, M. Hirakawa. "Dyn. Multibody Syst. Symp., Munich, 1977", Berlin e. a., 1978.-P. 75-86.

109. Утверждаю: Певицы инженер ЗГШ |-1екамскшипа» бпн

110. ПРОТОКОЛ технического совещании

111. М.М. Хафизов Н.В. Приступа Н.И. Горбачевский Ф.А. Гумеров1. Присутствовали:

112. Главный инженер ЗГШ ОАО «Нижнекамскшина» Главный энергетик ОАО «Нижпекамскшипа» Главный энергетик ЗГШ ОАО «II и ж н е камс к ш и н а» Начальник цеча ГДРИТЭ ОАО «Нижнекамскшина»1. Рассмотрели:

113. Технические возможности использования частотно-управляемого вибрационного электропривода на технических агрегатах подготовительного производства ЗГШ.

114. Представленные^. А.А. Горбуновым эскизный чертеж «Дебалансного вибровозбудителя», технические параметры устройства, материалы исследования путем матмоделировапия.1. Решили:

115. Конструкция «Дебалансного возбудителя» обеспечивает «мягкий пуск» устройства п безаварийное вхождение в резонансный режим работы, оптимизируются условия охлаждения привода электродвигателя при регулирования скорости.

116. М. Хафизов В. Приступа И. Горбачевский А. Гумеров

117. Утверждаю» ООО «Контакт-М»1. Мухитов М. Н.1. АКТо внедрении результатов диссертационной работы Горбунова А. А., представленной на соискание ученой степени кандидат технических наук