автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Взаимосвязанный частотно-управляемый электропривод технологической линии скрутки и бронирования кабеля

На правах рукописи

ТРУХАН Дмитрий Александрович

ВЗАИМОСВЯЗАННЫЙ ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ СКРУТКИ И БРОНИРОВАНИЯ КАБЕЛЯ

Специальность 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар - 2004

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Научный руководитель - кандидат технических наук,

профессор Куроедов В.И. Официальные оппоненты: — доктор технических наук,

профессор Оськин С В. - кандидат технических наук, доцент Рябчун И,П.

Ведущее предприятие: - ДЗАО «Армавирский завод связи»

Зашита диссертации состоится 23 ноября 2004 г. в 14— на заседании диссертационного совета Д 212.100.06 в Кубанском государственном технологическом университете (350000, г. Краснодар, ул. Старокубанская, 88/4, ауд.№ 410).

Отзыв на автореферат в двух экземплярах направлять по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, КубГТУ, ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2.

Автореферат разослан «21» октября 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.100.06,

кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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.

Метода 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 варьировании 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 индивидуальный взаимосвязанный асинхронный электропривод.

2. Обоснование рационального закона частотного управления электроприводами кабельных машин и основные соотношения в двигателе при этом.

3. Математическую модель частотно-управляемого электропривода кабельных машин в системе координатных осей

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 параметром.

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» peг. №11.86.1, а также 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.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен обзор конструкций технологических линий по производству кабельной продукции. Выполнен анализ используемых линий отечественного и зарубежного производства. Рассмотрены схемы исполнения и компоновки линий скрутки и бронирования кабеля.

Увеличение роста выпускаемой продукции в кабельном производстве осуществляется за счет увеличения количества производственных линий, увеличения скорости этих линий, совмещения нескольких операций. Наряду с этим имеются большие возможности повышения производитель-* ности и сбережения энергоресурсов за счет увеличения надежности оборудования и снижения обрыва жил проволоки. Анализ причин недостаточной надежности и обрывности проволоки показывает, что часть из них может быть исключена средствами электропривода и модернизацией существующей системы автоматического управления (САУ).

Существующие САУ линии скрутки и бронирования обеспечивают достаточно стабильную их работу в установившихся режимах. Однако пусковые и тормозные режимы характеризуются значительными динамическими нагрузками и обрывностью проволоки. Причинами этого является

возникновение различных возмущений, действующих на линиях бронирования и скрутки, которые не компенсируются существующими САУ.

Возмущения, действующие на линии, можно разбить на следующие группы:

— технологические возмущения, вызываемые неоднородностью проволоки по длине (различие масс катушек), ее неравномерным поступлением в место бронирования либо скрутки (в зависимости от линии) и др.;

~ динамические возмущения, связанные с режимами пуска и торможения отдающего и приемного устройств линий;

- динамические возмущения, связанные с конструкцией линий, вызываемые упругими связями, кинематическими погрешностями, различием приведенных моментов инерции и др.

Анализ качества показывает, что автоматическая система имеет невысокий запас устойчивости, что отражается на качестве управления, при увеличении скорости скрутки и бронирования.

Одна из эффективных возможностей повысить производительность линий бронирования и улучшить качество управления - применение микропроцессорной системы управления, которая позволит в зависимости от складывающихся производственных условий корректировать технологический процесс в автоматическом режиме.

Как показывает анализ работы и конструкций кабельных агрегатов, для обеспечения нормального хода технологического процесса (постоянства шага наложения изоляции, стабильного коэффициента скрутки и т.д.) требуется согласованное (в частном случае — синхронное) вращение отдельных узлов машины. В рассматриваемой конструкции линии ДКМ-1, изображенной на рисунке 1, привод различных механизмов машины осуществляется от одного электродвигателя постоянного тока с тиристорным преобразователем, а согласование рабочих скоростей технологических органов достигается за счет механических связей. Это приводит к наличию в агрегатах длинных трансмиссионных валов (составляют около 65% длины машины), разветвленных передач, а также многоступенчатых коробок скоростей.

Наличие длинных валов уменьшает жесткость связей между массами, а также передач с гибкой связью (ременных, цепных) может приводить к возникновению колебаний в механической части привода в режимах пуска и торможения, при изменении нагрузки или подрегулировании скорости. Эти колебания неблагоприятно сказываются на работе машины, так как увеличивают динамические нагрузки на ее элементы, вызывают неравномерность движения, снижающую точность выполнения технологических операций, затрудняют управление агрегатом.

1 — отдающее устройство; 2 - стойка прижимная; 3 - редуктор; 4 - электродвигатель постоянного тока; 5 - дискокрутильная машина; 6 - катушка с жилой для скрутки; 7 - калибр правильной скрутки; 8 - тяговое колесо (тянущее); 9 - компенсатор натяжения; 10 - раскладчик; 11 - приемное устройство

Рисунок 1 - Технологическая линия скрутки и бронирования кабеля ДКМ-1

Подводя итог вышеизложенному можно отметить, что дальнейшее совершенствование машин кабельного производства должно основываться на поиске более технологичных конструкций, свободных от указанных недостатков. Одним из возможных решений является отказ от использования жесткой механической связи за счет увеличения количества электродвигателей одной рабочей машины, вплоть до обеспечения индивидуального электропривода с целью разделения функций, выполняемых отдельными электроприводами. Это позволит обеспечить наиболее полную реализацию требований со стороны исполнительного механизма, а следовательно, достичь максимального использования машины.

При этом переход к индивидуальному электроприводу целесообразно осуществить с одновременной заменой группового двигателя постоянного тока, на несколько асинхронных двигателей переменного тока с частотным управлением.

Вторая глава содержит результаты исследований параметров и характеристик асинхронного электропривода технологической линии скрутки и бронирования.

Задачей частотного управления электропривода рассматриваемой линии является обеспечение надежного пуска и оптимального режима работы приводного АД, с одной стороны, и достижение наибольшей производительности и наилучшего качества технологического процесса, с другой.

Выбираемый закон частотного управления вытекает главным образом из требований технологического процесса.

Линии по производству кабеля, как имеющие большие инерционные массы строго согласованные между собой, нуждаются в плавном пуске и торможении во избежание возникновения недопустимо высоких перенапряжений в механических узлах машины, а с целью повышения качества технологического процесса нуждаются в подборке некоторой (оптимальной) частоты вращения и последующей стабилизации ее.

С целью анализа свойств АД при частотном управлении преобразуем уравнения вторичных параметров АД, выразив их через частоту / и скольжение 5, в конечном счете, через параметры акр

(1)

где

Тогда эквивалентные параметры схемы замещения АД при частотном управлении определяются зависимостями

Таким образом, при переменной частоте питающего напряжения все параметры эквивалентной схемы замещения АД, кроме активного сопротивления Л, статора, изменяются пропорционально частоте тока статора , т.е. параметру управления а. Параметры ротора и Х'^, кроме того, изменяются обратно пропорционально частоте ротора в степени 1/2, т.е. ур} . Эквивалентная Г-образная схема замещения с определенными таким образом параметрами представлена на рисунке 2 и положена в основу дальнейших исследований.

Рисунок 2- Г-образная схема замещения АД кабельной линии при частотном управлении

Из сопоставления характеристик ясна возможность использования пропорционального закона для частотного управления крутильными машинами, применяемыми в кабельном производстве.

Исследуем поведение АД при управлении по пропорциональному закону частотного управления. Ток статора

г' =г' —■

(3)

Рисунок 3- Механические характеристики АД линии по производству кабеля при пропорциональном (а) и Z1 - компенсации (б) в законах частотного управления

ЭДС статора (ротора)

Приведенный ток ротора

к, +£,-4= + А,— V' Чр Р

(6)

Магнитный поток

Ц-Ллг

Электромагнитная мощность

р -ти>» „ а = т, тг-М'

1 '

_1_ I 1'

Электрические потери в обмотке статора и теле ротора

1. 1 г.1

_ .. - и » 4Р Р .

Рм +Ры г - т\ -1-р»

с к. +к,-р= + к.—

' 4р р

(7)

(8)

Потери в стали

рМК+'М-рк-м-т--г-р <10>

\[р р

Электромагнитный момент

_ щри^ы ,, а2__Ь

1 24р Р

Критический момент определяется выражением

и -. (12)

В заключение главы сделаны выводы относительно сложности практической реализации основного закона частотного управления, которая заключается в необходимости непосредственного измерения моментов нагрузки на различных валах кабельной линии. С этой целью на валах кабельной линии предлагается установить датчики момента (например, тен-зодатчики), а в преобразователе частоты - блок питания, усилитель и другие вспомогательные элементы для непрерывного получения информации о моменте.

В третьей главе выполнено математическое моделирование частотно-управляемого электропривода для крутильных машин применяемых в кабельиом производстве. При этом произведено обоснование и выбрана трехфазная неподвижная система координат , жестко связанная

со статором. Такой выбор варианта моделирования означает построение модели в естественных координатах, а следовательно — получение естественных (реальных) результатов моделирования, не требующих прямого и обратного пересчета при заметном повышении их точности. При этом немаловажно то обстоятельство, что уравнения статорной цепи АО будут максимально упрощены за счет отсутствия в них ЭДС вращения, существенно осложняющих реализацию математической модели.

Большим достоинством модели АО по рисунку 4 является то, что в результате анализа переходных процессов в ней получаются естественные (реальные) значения искомых величин (фазных токов, момента, включая его ударные значения, установившиеся значения угловой скорости ротора и любых других искомых функций).

Далее было произведено аналоговое моделирование на ЭВМ в системе инженерных и научных вычислений МайаЬ 6.5, в которую входит подсистема моделирования динамических процессов 81ши1тк.

По полученным данным проанализированы переходные процессы в исследуемом асинхронном двигателе, представленные на рисунке 5.

Рисунок 4- Пространственная электрическая модель приводного АО машин кабельного производства в преобразованной системе координат

Рисунок 5 - Зависимости 1^(0, гкудО), М^

Математическая модель электропривода крутильной машины, записанная в матричной форме

В четвертой главе реализована математическая модель электропривода линии скрутки и бронирования, а также установлены связи между характеристиками и параметрами двигателя.

С целью подтверждения теоретических положений работы асинхронного электропривода кабельных машин, исследования ее в переходных режимах и получения функциональных связей между важнейшими показателями, характеризующими переходной процесс в двигателе, система уравнений решалась с применением пакета прикладных программ: MatLab 6.0, Mathcad-2000 Pro, Exel XP.

При этом ставилась задача решить исходную систему дифференциальных уравнений с целью:

- получить картину электромагнитных и электромеханических переходных процессов в AD кабельных машин при пуске, торможении;

— дать количественную оценку влиянию параметров двигателя и кабельной машины на важнейшие показатели, характеризующие переходной процесс в двигателе;

установить количественные и функциональные зависимости между различными показателями, характеризующими переходной процесс в приводном асинхронном двигателе рассматриваемой линии.

Для реализации вышеназванных задач проведено планирование эксперимента. Предусмотрено по полученным значениям целевых функций (эксперименты № 1 - 25) соответствующих заданным значениям независимых переменных, построить квадратичную модель типа

При обработке данных, полученных из математической модели машины, была записана матрица планирования эксперимента. Анализируя полученные полиномы, были сделан вывод, что наибольшее влияние на величину всех целевых функций оказывает величина а. Это подтверждают зависимости, полученные из оценки полиномов, приведенные на рисунке 6.

о м 1~' а 47 щ ' ш и

Не

- Зависимость *=((а)--—-—--

Зависимость 13=Ца)

------------ Зависимость и=*(а)

~ ~ " - ~ Зависимость Муд=((а) л « » « * « Зависимость 1р=1(з]

Рисунок 6 — Зависимости целевых функций матрицы планирования эксперимента от

Наибольшее влияние относительная частота а оказывает на угловую скорость вращения двигателя а наименьшее влияние изменения оказывает на время переходного процесса машины

Рассчитанные значения коэффициентов полиномов каждой целевой функции и оценка точности полиномиальных моделей этих же целевых функций, взятые из расчетных данных, показывают, что расхождение этих величин составили для М^=4,305%, ///=8,587%.

Полученные данные подтверждают, что средняя ошибка аппроксимации математической модели полином типа (13) не превышает 6,492%, что приемлемо при инженерных расчетах.

Пятая глава посвящена разработке взаимосвязанных электроприводов.

Перевод группового электропривода постоянного тока кабельных линий на индивидуальный асинхронный электропривод отдельных техно-

логических узлов требует обеспечения возможности электрического согласования скоростей вращения отдельных электродвигателей.

Анализ технических данных описанных выше кабельных 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 двигателей, использована схема, представленная на рисунке 7. Подобная структура реализует одностороннюю связь электроприводов и в наибольшей степени подходит по принципу построения для приводов механизмов участков обработки изделия 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. Эта схема отличается простотой и минимальным количеством дополнительных связей.

Рисунок 7 - Структурная схема взаимосвязанных электроприводов с ведущим электроприводом

Однако моделирование показало, что частотная характеристика имеет ярко выраженный резонансный пик при частоте Юр «300 рад/сек, равный 1,2. Это значение коэффициента достигает верхний допустимый предел, при котором наблюдается неустойчивая и несогласованная работа электроприводов, максимальное рассогласование скоростей ведущего и ведомого электропривода составляет 20% (рисунок 8).

- максимальное значение частоты колебаний в рабочем диапазоне частот системы электропривода, рад/сек; Пю/пгор - коэффициент обратный заданному соотношению

Рисунок 8 - Зависимость соотношения скоростей от частоты колебаний системы

Таким образом, подтверждается предположение о значительных трудностях согласования скоростей по структурной схеме, показанной на рисунке 7. По этому необходимо предпринять дополнительные технические решения для обеспечения условий согласования скоростей.

Наибольшее распространение имеют в настоящее время системы регулирования, построенные по принципу подчиненного регулирования координат.

В процессе управления электроприводом регулируемая координата должна наилучшим образом воспроизводить изменения предписанного значения. Однако при этом часто оказывается необходимым ограничить пределы изменений одной или нескольких промежуточных координат (например, ток двигателя, его скорость при отработке перемещения и т. п.). С этой целью одноконтурная система дополняется обратными связями по этим координатам, вступающими в работу, когда контролируемая координата стремится превысить предельно допустимое значение.

Далее был применен синтез регуляторов, задачей которого является* по заданным показателям качества системы управления придать замкнутой системе желаемые свойства.

Решение этой задачи можно рассмотреть как совокупность частных

задач:

а) стабилизация объекта управления и повышение запаса устойчивости;

б) обеспечение необходимой точности воспроизведения воздействий в установившемся режиме;

в) обеспечение заданного качества в установившемся режиме.

Одним из основных принципов, на которых базируется большинство методов синтеза регуляторов, является метод динамической компенсации.

Метод приводит формально к точному решению поставленной задачи. Метод решения задачи синтеза регуляторов следует искать в классе приближенных (аппроксимационных) методов, использующих аппроксимацию основной зависимости во временной или частотных областях. Такой подход позволит получить методы, дающие, хотя и приближенное, но физически реализуемое решение, обеспечивающее качество работы САУ, близкое к заданному.

На основе вышеизложенных принципов, разработана структурная схема взаимосвязанных электроприводов технологической линии скрутки и бронирования кабеля (рисунок 9), которая обеспечивает следующее:

а) стабилизацию угловой скорости вращения технологического органа тянущего устройства и дискокрутильной машины;

б) взаимосвязь электроприводов ведущего и ведомого электропривода в заданном соотношении скоростей для обеспечения оптимальной работы технологической линии;

в) управление главным технологическим параметром — шагом скрутки.

Рисунок 9 - Технологическая линия скрутки и бронирования кабеля с взаимосвязанными электроприводами и задатчиком главного технологического параметра — шага скрутки

По полученным передаточным функциям

была построена зависимость, аналогичная показанной на рисунке 8.

Рисунок 10 - Зависимость соотношения скоростей от частоты колебаний системы с оптимальным регулятором

Пик частотной характеристики равен 1, что меньше пика в системе управления без регулятора. Числовое значение пика не достигает критического предела, при котором наблюдается не устойчивая и несогласованная работа электроприводов.

Предложена и рассмотрена микропроцессорная система с прямым пифровым управлением, которая исключает аналоговые преобразователи.

Рисунок 11 — Принципиальная электрическая схема частотно-управляемого электропривода с микропроцессорной системой управления

При этом важно, что существенно сокращается аппаратная часть системы управления электроприводом, поскольку центр тяжести в реализации принятого алгоритма смещается в область программного обеспече-

ния, что существенно проще, экономичнее, эффективнее. Система становится более универсальной, позволяющей изменять характеристики без вмешательства в аппаратную часть электропривода. На рисунке 11 приведена принципиальная электрическая схема частотно-управляемого электропривода с микропроцессорной системой управления.

В ПЧ применена наиболее распространенная для управления корот-козамкнутым АД схема ПЧ с АИН и ШИМ напряжения на выходе, неуправляемым выпрямителем на входе силовой части схемы и микропроцессорным управлением. При питании от сети 380 В наиболее рациональным является применение в инверторе полупроводниковых приборов нового поколения - биполярных транзисторов с изолированным затвором ЮБТ.

Заключение

1. Анализ группового электропривода кабельных машин с двигателями постоянного тока на основе главного распределительного вала и механической связью отдельных узлов показал, что достаточно поддерживать заданное соотношение рабочих скоростей отдельных узлов с точностью ±10%, а отдельных операций ±20%.

2. На основе анализа известных методов математического моделирования частотно-управляемых асинхронных двигателей обосновано выбран метод моделирования в трехфазной системе координат

Выбор трехфазной системы координат исключает необхо-

димость двойного преобразования координат (прямое и обратное), при этом исключают погрешность, отрицательно сказывающуюся на точности моделирования.

Математическая погрешность моделирования частотно-управляемого асинхронного двигателя в трехфазной системе координат а — р — у при реализации ее на ЭВМ не достигает ±10%, а в отдельных случаях, например, электромагнитного момента не достигает ±6%.

3. Составлена и решена система дифференциальных уравнений, описывающая переходные процессы механической части дискокрутильной машины и тянущего устройства. В математической модели дискокрутиль-ной машины учтено изменение массы рабочего органа, каким является отдающая катушка. Это позволило учесть статическое отклонение скорости второй массы равное 0,3 рад/с за весь цикл работы линии.

4. Количественное влияние отдельных параметров двигателя и рабочей машины в переходных режимах, оценки влияния отдельных параметров на важнейшие показатели, характеризующие переходный процесс в двигателе и отыскания функциональных зависимостей между ними был применен метод планирования эксперимента на основе ортогонального центрального композиционного планирования при 4-х переменных

предусматривающий проведение 25 экспериментов.

Полученные целевые функции матрицы планирования эксперимента асинхронного двигателя показывают, что наибольшее влияние в полино-

мах Шуе,, ?уца, {уда, Г^р, Суд,, Муд, ¡п оказывает параметр а- диа-

пазон изменения частоты двигателя (его влияние составляет более 60%). На время переходного процесса наибольшее влияние оказывает Яг - активное сопротивление ротора (его влияние составляет более 70%).

Расхождение полученных величин составило а> уст=5,%96%, ?удсГ7,507%, Судет6,305%, Л^=4,305%, /„=8,587%.

5. При построении систем взаимосвязанных электроприводов широко используется схема с ведущим электроприводом. Моделирование такой системы показало, что частотная характеристика при частоте сор «300 рад/с имеет значение коэффициента равный 1,2, при котором наблюдается несогласованная и неустойчивая работа электроприводов.

6. Предложенная структурная схема взаимосвязанных электроприводов с обшим регулятором, который также выполняет функцию регулирования технологического параметра - шага скрутки. Моделирование такой системы показало, что частотный пик равен 1, при этом наблюдается оптимальное согласование скоростей электроприводов.

7. Получена переходная характеристика изменения шага скрутки в системе управления без регулятора имеющая следующие показатели переходного процесса : Тр <8 с, О <86%, £ <1%. Эти параметры не удовлетворяют требованиям, предъявленным к системе.

В системе с регулятором переходный процесс имеет удовлетворительные показатели качества:

8. Предложена принципиальная электрическая схема частотно -управляемого электропривода с микропроцессорной системой управления. В ПЧ применена схема АИН и ШИМ, которая в настоящее время является наиболее прогрессивной и обеспечивает оптимальную реализацию функции управления системой.

Публикации по теме диссертации 1. ДА Трухан, А.И. Шарнов Конструирование внешних жгутов электросистем - Сб. тезисов всероссийской научно-практической конференции «Проблемы прочности в промышленности и строительстве. Механические испытания технических систем и гарантия безопасности в среде обитания человека». - Армавир, 2000 г. - С. 25-26.

, 2. В.И. Куроедов, Д.А. Трухан Оптимизация энергетических характеристик технологических линий скрутки и бронирования кабеля - В сб. межвузовской Н-П конференции АЦВО КубГТУ «Современные инновационные технологии как одно из условий совершенствования науки, производства и образования» — Армавир, 2001 4.1 — 104 с.

3. Е.П. Хлонь, Д.А. Трухан Синтез системы автоматического управления электропривода технологических линий скрутки и бронирования кабеля - В сб. межвузовской Н-П конференции АЦВО КубГТУ «Современные инновационные технологии как одно из условий совершенствования науки, производства и образования» - Армавир, 2001 4.1 - 145 с.

4. Трухан Д. А., Орлов С. П., Строгина Ю. Б., Куроедов В. И Модернизация системы автоматического управления электроприводом технологической линии скрутки и бронирования, как путь снижения энергозатрат, при производстве кабельной продукции - В сб. Н-Т 1 -й Международной Н-П конференции «Эффективные энергетические системы и новые технологии» - Казань, 2001 г. - 124 с.

5. Строгина Ю. Б., Трухан Д. А., Орлов С. П., Куроедов В. И. К вопросу о снижении удельного расхода энергии при работе нории - В сб. Н-Т 1 -й Международной Н-П конференции «Эффективные энергетические системы и новые технологии» - Казань, 2001 г. - 127 с.

6. Орлов С. П., Трухан Д. А., Строгина Ю. Б., Куроедов В. И.О путях снижения электроэнергии в экструзионных линиях - В сб. Н-Т 1-й Международной Н-П конференции «Эффективные энергетические системы и новые технологии» - Казань, 2001 г. - 187 с.

7. Д.А. Трухан Микропроцессорное управление линиями бронирования и скрутки с частотно-регулируемым асинхронным электроприводом -В сб. Н-Т 2-ой Всероссийской научно-практической конференции «Системы управления электротехническими объектами» - Тула, 2002 г. - С. 28-30

8. Куроедов В. И., Трухан Д. А. Энергосбережение при производстве кабельной продукции - В сб. Н-Т 1-ой международной Н-П интернет-конференции «Энерго- и ресурсосбережение XXI век» - Орел, 2002 г. -С.67-69.

9. Трухан Д. А., Куроедов В. И О целесообразности применения электрического вала в многодвигательном электроприводе технологических линий кабельного производства - В сб. Н-Т 2-ой межвузовской научной конференции «Электромеханический преобразователи энергии» - Краснодар, 2003 г. - С. 35-36.

10. Трухан Д. А. Особенности электроприводов, применяемых в линиях по производству кабеля - В сб. Н-Т 3-ей межвузовской научной конференции «Электромеханический преобразователи энергии» - Краснодар, 2004г.-С. 70-73.

11. Трухан Д. А. Характеристики АД при частотном управлении с учетом характера нагрузки кабельной линии - В сб. Н-Т 3-ей межвузовской научной конференции «Электромеханический преобразователи энергии» -Краснодар, 2004 г. - С. 79-77.

12. Трухан Д. А. Электрическое согласование скоростей в линиях по производству кабеля - В сб. Н-Т 3-ей межвузовской научной конференции «Электромеханический преобразователи энергии» - Краснодар, 2004 г. -С. 77-81.

Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах:

[2-3] — постановка задачи исследований, разработка моделей и алгоритмов реализации; [4] - разработка математической модели; [7-9] - постановка задач исследований; [10-12] -реализация алгоритмов, выполнение расчетов.

»20 157

РНБ Русский фонд

2005-4 2 1385

Лиц. ИД№ 02586 от 18.08.2000 Подписано в печать 12.10.2004 . Зак. № 04-043 Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Печ. л. 1. Тираж 100 экз.

Отпечатано в редакционно издательнском отделе Армавирского механико-технологического института (филиал) ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» 352905, г. Армавир, ул. Кирова, 127

введение.

1. АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ И ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СКРУТКИ

И БРОНИРОВАНИЯ КАБЕЛЯ.

1.1. Общая характеристика технологических линий скрутки и бронирования кабеля.

1.2 Технологическая линия скрутки и бронирования, как типичный представитель кабельного производства.

1.3 Элементы теории скрутки. Технологический процесс формирования скрутки.

1.4 Целесообразность применения взаимосвязанных электроприводов в крутильных машинах и замена двигателя постоянного тока, асинхронным двигателем с частотным управлением.

1.5 Результаты и выводы по главе 1. Постановка задачи исследования.

2. параметры; и характеристики асинхронного

ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПРИ ЧАСТОТНОМ УПРАВЛЕНИИ.

2.1. Общие сведения по частотному управлению линий по производству кабельной продукции.

2.2. Схема замещения и основные соотношения в электроприводе технологической линии по производству кабеля при частотном управлении.

2.3 Характеристики АД при частотном управлении с учетом характера нагрузки крутильной машины.

2.4 Выводы по главе 2.

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА МАШИН КАБЕЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

3.1. Сведения по математическому моделированию электромеханических преобразователей энергии.

3.2. Анализ методов исследования переходных процессов асинхронных двигателей. Выбор рационального метода.

3.3. Выбор рациональной системы координат.

3.4. Построение математической модели электропривода линии скрутки и бронирования.

3.5 Разработка математической модели механической части тянущего устройства.

3.6 Разработка математической модели механической части дискокрутильной машины.

3.7. Выводы по главе 3.

4. РЕАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ; ЭЛЕКТРОПРИВОДА КРУТИЛЬНЫХ МАШИН. УСТАНОВЛЕНИЕ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ И ПАРАМЕТРАМИ ДВИГАТЕЛЯ;.

4.1. Сведения по реализации математической модели.

4.2. Выбор переменных факторов и целевых функций при планировании эксперимента.

4.3. Разработка программы расчета переходных процессов AD технологической линии скрутки и бронирования.

4.4. Построение матрицы планирования эксперимента.

4S. Выводы по главе 4.

5. СОГЛАСОВАНИЕ СКОРОСТЕЙ ВЗАИМОСВЯЗАННЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ.

5.1. Анализ структур взаимосвязанных электроприводов линий кабельного производства.

5.2. Реализация оптимальных динамических свойств взаимосвязанной системы электроприводов.

5.3; Синтез регуляторов рассматриваемой системы.

5.4. Моделирование взаимосвязанных электроприводов технологической линии скрутки и бронирования кабеля.

5.5. Разработка частотно-управляемого электропривода крутильной машины.

5.6. Выводы по главе 5.

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, повышение эффективности кабельного оборудования.

Основными направлениями развития кабельной промышленности являются [74, 81]:

- 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 выше перечисленных 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.

Объектом исследования в данной работе является электропривод технологических линий по производству кабеля, а именно - электропривод технологической линии скрутки и бронирования кабеля.

Скрутка является одним из основных технологических процессов в процессе производства кабеля. Из отдельных проволок скручиваются токопрово-дящие жилы, которые в свою очередь, после прохождения определенного технологического процесса, скручиваются в кабель. После прохождения ошлан-говки кабеля происходит его бронирование. Бронирование кабелей необходимо для обеспечения долговременной работоспособности токоведущих жил, так как обеспечивает их механическую защиту, что позволяет увеличить их ожидаемый срок службы. Более длительная долговечность обеспечивается применением в технологическом процессе изготовления кабеля бронирующих лент или проволочной брони, проволок защищающих кабель от механических повреждений и природных воздействий.

Из сказанного следует важность работ, направленных на повышение качества технологического процесса скрутки жил и бронирования кабеля в целом.

В настоящее время у нас в стране распространена типовая конструкция крутильных машин; с главным (коренным) валом, однодвигательным электроприводом и- системой разветвленных механических передач, сложность которых определяется необходимостью регулирования и согласования скоростей отдельных технологических узлов [93, 97]. Такое построение машин приводит к сложности их монтажа и наладки, накладывает также значительные ограничения на регулировочные свойства агрегатов, их технологические возможности, а в ряде случаев, как показывает анализ, не позволяет получать качественную продукцию и ограничивает достижение высокой производительности оборудования. Кроме того, наличие ручных.операций по переключению элементов механических передач при необходимости произвести подрегулировка технологических параметров или перейти на другой скоростной режим обработки практически исключает возможность использования управляющих вычислительных машин и автоматизации производственных процессов.

Поэтому поиск путей совершенствования существующих и разработка новых конструкций кабельных агрегатов должны проводиться с учетом всех свойств и возможностей современного электропривода, поскольку он является неотъемлемой частью любой машины. Одним из возможных решений, позволяющих достичь максимального использования машин, является переход от однодвигательного электропривода с жесткой механической связью технологических узлов к многодвигательному электроприводу рабочей машины с целью разделения функций, выполняемых отдельными электроприводами. При этом немаловажное значение имеет выбор системы электропривода.

В настоящее время ведущими фирмами МАЫ (Австрия), Rosendahl (Австрия), Nema (Германия), Nextrom; (Швейцария) производящими кабельное оборудование, признана целесообразность перехода в крутильных машинах к регулируемому электроприводу с: асинхронным двигателем, что позволяет существенно улучшить регулировочные свойства машин. Как правило, для этого ранее использовался электропривод постоянного тока с тиристорным преобразователем, в качестве примера- можно назвать комплектные электроприводы модели EHSM производства Венгрии, серии преобразователей «Thyresch» и «Simoreg» (Германия) и др.

Цель работы. Целью диссертационной работы является синтез и математическое моделирование системы взаимосвязанных частотно-управляемых электроприводов для крутильных машин кабельного производства.

3адачи исследования. Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие основные задачи:

- выявлены основные недостатки существующего (группового) электропривода на базе двигателей постоянного тока для кабельных машин;

- обоснована целесообразность перевода крутильных 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;

- получены схема замещения, основные соотношения и характеристики асинхронного электропривода крутильных машин при частотном управлении;

- получен комплекс динамических характеристик электропривода крутильных машин с использованием метода планирования эксперимента;

- разработана структурная схема взаимосвязанных электроприводов с ведущим электроприводом.

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 взаимосвязанных частотно-управляемых электроприводов крутильных машин, а именно:

- обоснована целесообразность и эффективность разработки индивидуального частотно-управляемого электропривода для крутильных машин взамен применяемого в настоящее время группового электропривода постоянного тока;

- обоснован рациональный закон частотного управления электроприводами крутильных машин;

- получен комплекс аналитических соотношений' для частотно-управляемого электропривода крутильных машин при широком варьировании параметров сети и нагрузки;

- разработана математическая модель частотно-управляемого электропривода крутильных машин;

- выполнено математическое моделирование индивидуального частотно-управляемого электропривода крутильных машин;

- выявлена взаимосвязь параметров и динамических характеристик электропривода крутильных машин при частотном управлении;

- разработана структурная схема взаимосвязанных электроприводов с ведущим электроприводом, которая обеспечивает управление технологическим параметром - шаг скрутки.

Практическая ценность. Настоящая работа имеет прикладной характер и основной своей задачей ставит вопрос улучшения качества работы крутильных машин. В связи с этим в работе решены следующие практические вопросы:

- выполнен анализ режимов работы крутильных 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 крутильных машин, имеющий лучшие энергетические, регулировочные и технико-экономические характеристики;

- предложена рациональная структура автономного инвертора напряжения (АИН) и микропроцессорного управления асинхронным электродвигателем крутильных 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:

- методологию усовершенствования электропривода крутильных машин путем замены группового электропривода постоянного тока на индивидуальный 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;

- комплекс динамических характеристик частотно-управляемого асинхронного электропривода кабельных машин и полученные при этом связи между характеристиками и параметрами двигателя;

- структурную схему взаимосвязанных электроприводов с ведущим электроприводом, которая обеспечивает управление технологическим параметром;

- рациональную структуру асинхронного частотно-управляемого электропривода с микропроцессорным.у правлением для кабельных машин.

Реализация, результатов работы. Полученные в работе результаты использованы ДЗАО «Армавирский завод связи», для модернизации су шествующего технологического оборудования по производству кабельной продукции. В отчетах научно-исследовательской работе Армавирского механико-технологического института (филиала) ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет», тема: «Исследование и алгоритмизация электрооборудования, процессов и систем электрики» per. №11.86.1. А также 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 конференции «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 В ПО 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 работа5 состоит из введения, пяти глав; заключения, списка литературы из 139 наименований и приложения. Общий объем диссертации: 189 с. печатного текста,, включая 80 рисунков и 7 таблиц.

Основные результаты и выводы по диссертационной работе:

1. Анализ группового электропривода кабельных машин с двигателями постоянного тока на основе главного распределительного вала и механической связью отдельных узлов показал, что достаточно поддерживать заданное соотношение рабочих скоростей отдельных узлов с точностью ±10%, а отдельных операций ±20%.

2. На основе анализа известных методов математического моделирования частотно-управляемых асинхронных двигателей обосновано выбран метод моделирования в трехфазной системе координат а-/? — у.

Выбор трехфазной системы координат a- /Г-у исключает необходимость двойного преобразования координат (прямое и обратное), при этом исключают погрешность, отрицательно сказывающуюся на точности моделирования.

Математическая погрешность моделирования частотно-управляемого асинхронного двигателя в трехфазной системе координат а-(5-у при реализации ее на ЭВМ не достигает ±10%, а в отдельных случаях, например, электромагнитного момента не достигает ±6%.

3; Составлена и решена система дифференциальных уравнений, описывающая переходные процессы механической части дискокрутильной машины ш тянущего устройства. В математической модели дискокрутильной машины учтено изменение массы рабочего органа, каким является отдающая катушка. Это позволило учесть статическое отклонение скорости второй массы равное 0,3 рад/с за весь цикл работы линии.

4. Количественное влияние отдельных параметров двигателя и рабочей машины в переходных режимах, оценки влияния отдельных параметров на важнейшие показатели, характеризующие переходный процесс в двигателе и отыскания функциональных зависимостей между ними был применен метод планирования эксперимента на основе ортогонального центрального композиционного планирования при 4-х переменных (а, Р, Мс и Rr), предусматривающий проведение 25 экспериментов.

Полученные целевые функции матрицы планирования эксперимента асинхронного двигателя показывают, что наибольшее влияние в полиномах оз уст, уда, ?уду> 1уда,Гуд$,1уду>Муд, t п оказывает параметр а-диапазон-изменения частоты двигателя (его влияние составляет более 60%). На время переходного процесса наибольшее влияние: оказывает Rr - активное сопротивление ротора (его влияние составляет более 70%).

Расхождение полученных величин составило coycm-5,S96%, ^а=7,507%, Va=6,305%, Муд=4,305%, /„=8,587%.

5: При построении систем взаимосвязанных электроприводов широко используется схема с ведущим электроприводом. Моделирование такой системы i показало, что частотная характеристика при частоте сор ~300 рад/с имеет значение коэффициента^ равный 1,2, при котором наблюдается несогласованная и неустойчивая работа электроприводов.

6. Предложенная структурная схема взаимосвязанных электроприводов с общим регулятором, который также выполняет функцию регулирования технологического параметра - шага скрутки. Моделирование.такой системы показало, что частотный пик равен 1, при этом наблюдается оптимальное согласование скоростей электроприводов.

7. Получена переходная характеристика изменения шага скрутки в системе управления без регулятора имеющая следующие показатели переходного процесса : Тр <8 с, а <86%, е <1%. Эти параметры не удовлетворяют требованиям предъявленным к системе.

В системе с регулятором переходной процесс имеет удовлетворительные показатели качества: Тр <17 с, а <15%, € —0%.

8. Предложена принципиальная электрическая схема частотно-управляемого электропривода с микропроцессорной системой управления. В ПЧ применена схема АИН и ШИМ, которая в настоящее время является наиболее прогрессивной и обеспечивает оптимальную реализация функции управления системой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате исследований, выполненных в работе, осуществлена, расширена и углублена теория частотного управления взаимосвязанными асинхронными двигателями применительно к электроприводу кабельных машин.

Поставленная в работе цель достигнута и закономерно вытекает из объективной необходимости развития теории и практики частотного управления серийными асинхронными двигателями с помощью микропроцессорного управления.

1. Автоматизированный электропривод / Под общ. ред. Н.Н. Петрова и др. -М.: Энергия, 1980. 408 е., ил.

2. Автоматизированный электропривод / Под ред. Н.Ф. Ильинского. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 544 е., ил.

3. Автоматизированный электропривод, силовые полупроводниковые приборы и преобразовательная техника. Актуальные проблемы и задачи / Под общ. ред. Н.Ф. Ильинского, И.А. Тельмана, М.Р. Юнькова. Энергоатомиздат, 1983.-472 е., ил.

4. Адаптивное управление технологическими процессами / Соломенцев Ю.М., Митрофанов В.Г. и др. М.: Машиностроение, 1980. - 536 е., ил

5. Архипцев Ю.Ф., Котоленцев Н.Ф. Асинхронные электродвигатели. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1986. - 104 е., ил.

6. Асинхронные двигатели общего назначения / Бойко Е. П., Гаинцев Ю. В., Ковалев Ю. М. и др. / Под ред. В. М. Петрова и А. Э. Кравчика. М.: Энергия, 1980.-488 е., ил.

7. Бабицкий О.Ш., Лехтман Л.Я. Технология скрутки кабелей: Крутильное оборудование кабельного производства. М.: Энергия, 1978. 135 с.

8. Бабочкин Г.И. и др. Частотно-регулируемый электропривод горных машин и установок. М.: Изд. центр РХТУ им. Д.И. Менделеева, 1998. - 240 е., ил.

9. Бакис К.Я. Экономическая эффективность автоматических линий в машиностроении. М.: Машиностроение, 1972. — 144 е., ил

10. Балакирев B.C. Экспериментальное определение динамических характеристик промышленных объектов управления. М.: Энергия, 1982. - 232 с.

11. Бачелис Д.С. Электрические кабели, провода и шнуры (справочник). Под общ. ред. Н.И. Белоусова. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1971. -244 е. ил

12. Башарин А.В. Графический метод расчета переходных процессов в автоматизированном электроприводе. JI.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1956. -326 с.

13. Башарин А.В., Постников Ю.В. Примеры расчета автоматизированного электропривода на ЭВМ: Учебное пособие для вузов. 3-е изд. - JL: Энер-гоатомиздат. Ленинградское отделение, 1990. - 512 е., ил.

14. Башарин А.В., Новиков В .А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами: Уч. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности «Электропривод и автоматизация промышленных установок» Л.: Энерго-атомиздат, 1982. - 392 е., ил.

15. Бекиров Я.А. Технология производства следящего гидропривода. М.: Машиностроение, 1977. — 224 е., ил.

16. Белоруссов Н.И. Электрические кабели и провода. М.: Энергия, 1971. -512 с., ил.

17. Белоусов Н.И., Федосеева Е.Г. Производство кабелей и проводов с пластмассовой изоляцией. М-Л: Энергия, 1966. - 97 е., ил

18. Блехман И.И. Синхронизация динамических систем. М.: Наука, 1971. -894 е., ил.

19. Борцов Ю.А., Соколовский Г.Г. Тиристорные системы электропривода с упругими связями. — Л: Энергия, 1979. 160 с. ил.

20. Брагин С.И. Электрический кабель: учеб. пособие для вузов. М.: Гос-энергоиздат, 1983. - 262 е., ил.

21. Бригеневич Б.В., Зевакин А.И. Автоматическое управление электроприводами моталок и прокатных станов. М.: Энергия, 1978. - 145 с.

22. Булгаков А.А. Частотное управление асинхронными двигателями 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатоиздат, 1982. - 216 е., ил.

23. Венгерское технологическое оборудование для кабельной промышленности. Материалы фирмы DIGER в/п «Технокомплекс», 1975. 164 с.

24. Верник С.М. Оптические кабели связи. М.: Радио и связь, 1988. — 142 с.

25. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений; — 3-е изд., перераб. Л.: Энергия, 1978. - 832 е., ил.

26. Воробьев И.И. Ременные передачи. 2-е изд., перераб. и доп. - М;: Машиностроение, 1979. — 167 е., ил

27. Воробьев И.И. Цепные передачи. Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1968.-251 е., ил

28. Ворошилов М.С. Проектирование и расчет следящих систем с программным управлением. М.: Машиностроение, 1969. -264 е., ил?29; Райтов Б.Х. Управляемые двигатели машины. - М.: Машиностроение, 1981.- 183 с.

29. Голубенцев А.И. Динамика переходных процессов в машинах со многими массами. М.: Машизд; 1959. 256 с.

30. Гольдберг О. Д.,Турин Я. С., Свириденко И. И. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов / Под ред. О. Д. Гольдберга 2-е изд., перераб. и доп. - М;: Высшая школа, 2001. - 430 е., ил

31. Горднев И.И. Оптические кабели: конструкции, характеристики, производство и решения. М.: Энергоатомиздат, 1991. 264 с.

32. Готовцев А.А., Котенок И.П. Проектирование цепных передач: Справочник 2-е изд., перераб и доп. - М:: Машиностроение, 1982. - 336 е., ил.

33. Гусяцкий Ю.М. Вопросы динамики частотно-регулируемого асинхронного электропривода с дискретно-аналоговым управлением. Труды МЭИ, вып. 550, 1981, с. 20-28Г

34. Гусяцкий Ю.М. Синтез быстродействующей системы частотно-управляемого асинхронного электропривода. Электричество, 1982, №10, с. 34-39.

35. Дащенко А.И., Белоусов А.П. Проектирование автоматических линий: Учеб. пособие для студентов машиностроительных спец. вузов. М.: Высшая школа, 1983. — 328 е. ил

36. Динамика управляемого электромеханического привода с асинхронным двигателем / Под. ред. В.Л. Вейц, П.Ф. Вербовой. Киев, 1988. - 271 с.

37. Динамика электрических машин: Межвузовский тематический сборник трудов. Омск: ОмПИ^ 1985. - 161 с., ил.

38. Дмитровский B.C. Расчет и конструирование; электрической изоляции: Учеб. пособие для студ. вузов. М.: Энергоиздат, 1981. - 392 е. ил.

39. Домбровский В.В., Зайчик В.М. Асинхронные машины: теория, расчет, элементы проектирования. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 368 е., ил.

40. Егоров В.Н., Корженевский-Яковлев О.В. Цифровое моделирование систем электропривода. — Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1986. 167 е., ил.

41. Затрубщиков Н.Б. Исследование динамических режимов асинхронного частотно-управляемого электропривода с автономным инвертором тока. Автореферат канд. дисс. М.: МЭИ, 1977. 20с;

42. Зомов Ю.С., Мень Я.М. Современное состояние и тенденции развития оборудования;для намотки изоляции на провода и кабели в СССР и за рубежом. М, 1975. - 46 е., ил.

43. Иванов-Смольский А.В. Электрические машины. М;: Энергия, 1980. -928 с.

44. Иванов-Смоленский А.В. Электромагнитные поля и процессы в электрических машинах и их физическое моделирование. — М;: Энергия, 1969. 828 с.

45. Ивоботенко Б.А., Ильинский Н.Ф., Копылов И.П. Планирование эксперимента в электромеханике. М.: Энергия, 1975. - 185 с.

46. Ильинский И.Ф. Электропривод постоянного тока у управляемым моментом. М.: Энергоатомиздат, 1981. - 144 е., ил.

47. Ильинский Н.Ф. Элементы теории эксперимента. М.: МЭИ, 1983. 92 с.

48. Ильинский Н.Ф., Козаченко В.Д. Общий курс электропривода: Учеб. для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 544 е., ил.

49. Инженерные расчеты и проектирование систем автоматического управления станками. М.: Машиностроение, 1976. - 160 е., ил

50. Белорусов Н:И., Лакерник P.M., Ларина Э.Т. Производство кабелей и проводов : Учебник для техникумов / Под ред; Н:И. Белорусова, И.Б. Пешкова. -М.: Энергоиздат, 1981. — 632 е., ил

51. Казовский Е.Я. Костенко М.П. Экспериментальное определение электромагнитных параметров асинхронных машин новыми методами. М.: Изд. АН СССР, ОТН «Энергетика и автоматика», 1960, №6: — с. 86 - 91 с.

52. Казовский Е.Я; Переходные процессы в электрических машинах переменного тока. Mi: Изд. АН СССР, 1962. - 624 с.

53. Кашкин. А.Б., Голоульников Е.М. Контрольные автоматы для автоматических линий. М.: Машиностроение, 1980. - 247 е., ил

54. Киреева Э.А. и др. Автоматизация и экономия электроэнергии в системах промышленного электроснабжения. Справочные материала и примеры расчетов. М.: Энергоатомиздат, 1998. - 320 е. ил

55. Ключев В.И: Теория электропривода: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 560 е., ил.58: Ключев В.И., Терехов В.И. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учебник для вузов. М.: Энергия, 1980. - 360 е., ил.

56. Кобыскина Г.Ф. Обмоточные провода с волокнистой изоляцией и технология их производства. М:: Энергия, 1968. - 240 с, ил.

57. Коловский М.З. Динамика машин. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1989. — 263 е., ил.

58. Кононенко Е.В., Сипайлов F.A, Хорьков К.А. Электрические машины. Учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1975. — 279 е., ил.

59. Копылов И.П. Применение вычислительных машин в инженерно-экономических расчетах (Электрические машины): Учебник для вузов. -М.: Высшая школа, 1980.-256 с.

60. Копылов И.П. Электрические машины: Учебник для вузов. 2-е изд., пере-раб. М.: Высшая школа, 2000. - 607 с.

61. Копылов И:П. Математическое моделирование электрических машин: -М.: Высшая школа, 2001. — 327 с.

62. Корниенко В.Г. Микропроцессорная техника в системах управления станками: Учеб. пособие Краснодар: Изд. КубГТУ, 1996. - 157 е., ил.

63. Костенко М.П., Пиотровский JI.M. Электрические машины. В 2-х ч. Ч. 2.-Машины переменного тока. Учебник для студентов высш. техн. учеб. заведений. Изд. 3-е, перераб. Л;: Энергия, 1973. 648 е., ил.

64. Кривицкий С.О., Эпинштейн И.И. Динамика частотно-регулируемого электропривода с автономными инверторами. М.: Энергия, 1970. - 149 е., ил.

65. Крон Г. Применение тензорного анализа в электромеханике. М.: Гос-энергоиздат, 1956. - 248 с.

66. Кузнецов М.М. и др. Проектирование автоматизированного производственного оборудования: Учеб пособие для вузов. М:: Машиностроение, 1987. - 282 с:, ил.

67. Куропаткин П.В. Оптимальные и адаптивные системы: Учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1980. - 287 е., ил

68. Лакерник P.M. Наложение металлических кабельных оболочек. М.: Энергия, 1980. 129 с.

69. Лебедев A.M. и др. Следящие электроприводы станков с ЧПУ. М.: Энергоатомиздат, 1988. -223 с. ил.

70. Ловит У.В. Линейные интегральные уравнения. М.: Гостехиздат, 1957. -266 с.

71. Логашев В.Г. Технологические основы гибких автоматических производств. — Л.: Машиностроение, 1985. 176 е., ил

72. Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления: Учебник / Под ред. Н.Д. Егупова; издание 2-ое. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 744 е., ил.

73. Микропроцессорное управление электроприводами станков с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1990. - 320 е., ил.

74. Миронов Л.М., Сафонов Ю.М. Статика, и динамика электротехнических систем.-М.: Изд. МЭИ,2000.-52 с.

75. Михайлов О.П., Цейтоян Л.Н. Измерительные устройства в системах адаптивного управления станками. —М.: Машиностроение, 1978. 152 е., ил

76. Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод: Учеб. для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1986.-420 е., ил.

77. Москаленко В.В. Электрический привод: Учеб. для вузов. М.: Высшая школа, 1991. - 430 е., ил.

78. Новое технологическое оборудование, современные средства автоматизации и механизации кабельного производства. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. Бердянск, 1984 г. -М.: Информэлектро, 1984.- 179 с.

79. Оборудование для кабельной промышленности. Каталог. В 3 частях М.: ВНИИЭМ, 1965. - 88 с. ил.

80. Орликов М.Л. Динамика станков 2-е изд., перераб. и доп. - К.: Вища школа, Головное изд-во, 1989. - 272 е., ил

81. Пар И.Т. Микропроцессорные системы управления непосредственного преобразователя частоты в системах автономного электропривода. Элек-тротехн. пром., сер. Преобразовательная техника, 1983, №2, с. 1-2.

82. Песков С.А., Гуров А.И., Кузин А.В. Центральные и периферийные устройства электронных вычислительных сред / Под ред. О.П. Глудкина. М.: Радио и связь, 200. - 496 е., ил.

83. Пешков И.Б. Обмоточные провода. М.: Энергоатомиздат, 1983. 352 с.

84. Проектирование и расчет динамических систем. Под ред. В.А. Климова. -JL: Машиностроение, 1974. 253 с. ил

85. Производство кабелей и проводов / Под. ред. Н.И. Белорусова, И.Б. Пешкова. М.: Энергоатомиздат, 1981. - 632 с.

86. Разработка и исследование новых систем электропривода перемоточно-технологических установок с регулированием натяжения: Отчет 7 Моск. энерг. ин-т ; Руководитель работы Н.Ф. Ильинский. — № ГР 73019744. М.: 1974.- 124 с.

87. Разработка и исследования автоматизированных электроприводов установок для изготовления специальных видов кабельной продукции. Отчет / Моск. энерг. ун-т, руков. раб. Н.Ф. Ильинский, № ГР78046079. М., 1980. -20 с.

88. Расчет и анализ надежности систем электропривода на стадии проектирования. М.: Изд. ВНИИЭМ по научно-технической информации, стандартизации и нормализации в электротехнике. - 1967. - 112 е., ил

89. Рахман Муклесур. Разработка частотного регулирования асинхронного электропривода с микропроцессорным управлением. Спец. 05.09.03, Дис. канд. МЭИ - М, 1987. - 270 с.

90. Ривин Е.И. Динамика привода станков. — М.: Машиностроение, 1966. 264 с.

91. Рубашкин И.Б. Адаптивные системы взаимосвязанного управления электроприводами. -JL: Энергия, Ленинградское отделение, 1975. 160 е., ил

92. Сабинин Ю.А., Грузов В .Л. Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы. М.: Энергоатоиздат. Ленинградское отделение, 1985. - 128 е., ил

93. Саватеева И.С. Разработка многодвигательных электроприводов кабельных агрегатов с электрическим согласованием скоростей: 05.09.03. Дис. канд. / МЭИ М. 1986. - 180 с.

94. Самосудов П.А., Самдигурский И.М. Контроль и регулирование в производстве проводов и кабелей с пластмассовой изоляцией. Обзор. М.: ВНИИЭМ, 1968. - 48 е., ил.

95. Сандлер А.С., Гусяцкий Ю.М., Затрубщиков Н.Б. Вопросы динамики асинхронного электропривода с автономным инвертором тока. — Электричество, 1979, №4, с. 38-43.

96. Сандлер А.С., Гусяцкий Ю.М., Кудрявцев А.В. и др. Развитие электроприводов переменного тока с частотным управлением. Электричество, 1973, №3, с.7-12.

97. Сандлер А.С., Сарбатов Р.С. Автоматизированное частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергия, 1974. 328 с.

98. Сейдж Эндрю Уайт. Оптимальное управление системами / Пер. с англ. Е.Б. Левиной, Ю.С. Шипаковой; Под.ред; Левина Б.Р. М.: Радио и связь, 1982. -392 с.

99. Смирнова В.И., Родинцев Р.И. Проектирование и расчет автоматизированных приводов: Учеб. для ср. спец. уч. заведений. М.: Машиностроение, 1990.-368 с. ил

100. Соколов М.М., Петров Л.П., Масандилов Л.Б., Ладензон В.А. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном электроприводе. М.: Энергия, 1967.-200 е., ил.

101. Специальные электрические машины. Источники и преобразователи энергии. В 2-х кн. / А.И. Бертиков, Д.А. Бут, С.Р. Мизюрин и др. Под.ред. Б.Л. Алиевского. М.: Энергоатомиздат, 1993. Кн. 1. - 320 е., кн.2. - 386 с.

102. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шишенского. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 616 е., ил

103. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами / Под ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина 3-е изд., перераб и доп. — М:: Энергоатомиздат, 1982.-416 е., ил

104. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей / Под ред. Л.Г. Мамиконянца; 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984^ - 240 е., ил.

105. Тарарыкин С.В., Тютиков В.В. Системы координирующего управления взаимосвязанными электроприводами / Ивановский гос. энерг. ун-т. Иваново; 2000: - 212 е., ил.

106. Татальбаум И.М., Шлыков Ф.М. Электрическое моделирование динамики5 механизмов электропривода. М.: Энергия, 1970. 236 с.

107. Теория автоматического управления. Кн. 1 Математическое описание, анализ устойчивости и качества систем автоматического регулирования. Под ред. В.В. Солодовникова: М.: Машиностроение, 1968. - 257 е., ил.

108. Тун; А.Я: Системы контроля скорости электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 169 е., ил.

109. Унгру Флоренс и Иордан Гейне. Системы согласованного вращения асинхронных электродвигателей. Пер. с нем. Б.А. Цветкова. Л.: Энергия, 1971.- 182 е., ил

110. Управление автоматическими линиями с помощью ЭВМ / В.В. Крыленко, И.Н. Миков и др. — М.: Машиностроение, 1983. 152 е., ил

111. Федоров О.В. Экономические оценки электроприводов промышленных установок. Учеб. пособ. Горький: ГПИ, 1990. - 91 с.

112. Финштейн В.Г. и др. Микропроцессорные системы управления тиристор-ными приводами / Под ред. О.В. Слежановского. М.: Энергоатоимздат, 1986.-240 е., ил.

113. Черноков Б.И. Эксплуатация автоматических линий. М.: Машиностроение, 1978.-217 е., ил

114. Чиликин М.Г., Сандлер A.G. Общий курс электропривода: Учеб. для студентов электромех. и электролэнергет. спец. вузов. 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1981. - 576 е., ил.

115. Шевцов С.В. Микропроцессоры в асинхронном электроприводе. ЭВМ в задачах управления. М.: Энергия, 1983. 83 с.

116. Электрические кабели и провода / Теоретические основы кабелей и проводов, их расчет и конструкция М:: Энергия, 1971. - 512 е., ил

117. Электронные и полупроводниковые устройства следящего привода. Учебник для втузов. Андрющенко В.А. и Ломов B.C. М;: Машиностроение, 1967.-320 е., ил.

118. Abbondanti A. Methods of the flux control in induction motors driven by W-VF supplies. In: Proc. Int. Semiconductor power converter conf., 1977, p. 177184.

119. Aldana F., Piere C.M. An optimal microcomputer controlled converter for feeding AC motors/ In: Proc. IF AC, control in power electronics and electrical drives, Luasanne, Switzerland, 1983, p. 445-451/

120. Edward P. Carnell, Thomas A. Lipo. Modeling and design of controlled current induction motor drive systems. IEEE Trans. On Ind. Appl., 1977, vol. 14-13, p. 321-329.

121. Min Ho Park, Seung Ki Sul. Microprocessor based optimal-efficiency drive of an induction motor. IEEE Trans. On Ind. Electronics, vol. IE-31, №1, 1994, p. 69-73.

122. Электротехнический справочник: использование электрической энергии / Под общ. ред. Профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. 8-е изд., испр. m доп. - М.: Издательство МЭИ, 2002. -696 с.

123. Макаров И.М., Менский Б.М. Линейные автоматические системы (элементы теории, методы расчета и справочный материал). 2-е изд:, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 504 е.; ил.

124. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 3-х т. Т.2: Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления / Под ред. Н.Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 736 е.; ил.

125. Андреев В.П., Сабинин Ю.А. Основы электропривода. 2-е изд., перераб. и доп.-Ml: Госэнергоиздат, 1963. -772 е., ил.

126. Морговский Ю.Я., Рубашкин И.Б., Гольдин Я.Г. Взаимосвязанные системы электропривода.-Л.: «Энергия», 1972.-200 е., ил.