1. Расчет диаграммы рабочего цикла

Зададимся величиной хода и временем движения [2]:

Определим угловую частоту вращения валков, 1/с.

Время разгона и торможения, с:

Определим длину участков разгона и торможения, м:

Путь движения с постоянной скоростью, м:

Определим время движения с постоянной скоростью, с:

Полное время движения, с:

Из этого можно определить время стоянки, с:

2. Расчет моментов и мощностей механизма. Выбор двигателя.

Сила сопротивления движению ленты вверх, Н [2]:

где – небольшой угол трения шкивов, равный 0,7

Сила сопротивления сползанию груза вниз, Н:

где – значительный угол трения груза о ленту конвейера, равный 2

Статическая мощность механизма, Вт:

где – КПД механизма, равный 0,9.

Предварительно выберем двигатель по статической мощности:

Выбираем двигатель А90LA8 [3], его параметры представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Номинальные данные двигателя А90LA8

		, %						кг м2	кг
0.75	930	71	0,7	2.3	122	2,4	2,0	0,0035	14

3. Расчет редуктора

Определим необходимое передаточное число редуктора:

где – номинальная скорость вращения двигателя, 1/с:

4. Определение моментов механизма

Статический момент, приведенный к валу двигателя, Нм:

Приведем к валу двигателя момент инерции линейно перемещаемой массы, [2]:

Момент нагрузки, Нм [2]:

где сумма сил сопротивления , Н.

Динамический момент, Нм [2]:

где – время разгона, с.

Динамический момент должен быть меньше, чем 130 % номинального момента , обеспечиваемого преобразователем и рассчитанного по номинальной мощности, Нм [2]:

Уточним нагрузку двигателя с учетом момента инерции. Пересчитаем

где – перегрузочная способность двигателя.

5. Расчет и выбор преобразователя

механизм мощность редуктор преобразователь

Требуемый ток преобразователя, А

где – перегрузочная способность преобразователя.

По каталогу [4] выбираем тиристорный преобразователь с векторным управлением фирмы Altivar типа ATV 11HU18M2E, его параметры приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Номинальные данные преобразователя ATV 11HU18M2E

	Максимальный линейный ток при ожидаемом к. з. 1 кА , А	Выходной ток	Мощность рассеяния при номинальной нагрузке , Вт
0,75	8,6	3,6	37

На рисунке 2 представлена функциональная схема системы регулирования скорости АД с векторным управлением.

Векторное управление частотно-регулируемого асинхронного электропривода связано как с изменением частоты и текущих значений переменных АД, так и со взаимной ориентацией их векторов в полярной или декартовой системе координат. За счет регулирования амплитудных значений переменных и углов между их векторами обеспечивается полное управление АД как в статике, так и в динамике, что дает заметное улучшение качества переходных процессов по сравнению со скалярным управлением. Именно этот факт и является определяющим при выборе систем с векторным управлением.

Вариант частотно-токового векторного управления является наиболее распространенным, поскольку при регулировании тока независимо от частоты питания АД обеспечивается регулирование и его момента. Это не только упрощает схему управления, но и одновременно ограничивает перегрев двигателя. При этом напряжения на обмотках статора АД устанавливаются автоматически в зависимости от его режима работы.

К числу основных допущений при математическом описании электромагнитных процессов в АД принято относить [5]:

1) синусоидальность распределения намагничивающих сил обмоток двигателя вдоль окружности воздушного зазора; отсутствие потерь в стали статора и ротора;

2) симметричность сдвига осей обмоток статора и ротора на 120˚;

3) отсутствие насыщения магнитной цепи двигателя.

Подобные допущения и переход от трехфазной модели двигателя к эквивалентной ей двухфазной, когда текущие переменные статора и ротора заменяются их проекциями на взаимно перпендикулярные оси координат х, у, вращающиеся с синхронной скоростью магнитного поля двигателя, существенно упрощают математическую модель двигателя и позволяют на ее основе создавать системы векторного управления с подчиненным регулированием координат аналогично электроприводам постоянного тока.

Система имеет два внешних контура регулирования – модуля вектора потокосцепления ротора и угловой скорости двигателя, а также два подчиненных им внутренних контура регулирования составляющих тока статора и в осях х и у ортогональной системы координат, вращающейся с синхронной скоростью поля двигателя. Система осуществляет независимое регулирование модуля вектора потокосцепления ротора и скорости ротора при сохранении прямой пропорциональности между моментом двигателя и составляющей намагничивающей силы статора, перпендикулярной вектору потокосцепления ротора. Сигнал задания потокосцепления ротора формируется в специальном вычислительном устройстве ВУ, использующем математическую модель АД и вводимые в нее реальные параметры двигателя: активные и реактивные сопротивления цепей статора и ротора, число пар полюсов, номинальные значения мощности, скорости, напряжения и тока статора, их частоты, КПД и мощности.

Рисунок 2 – Функциональная схема системы регулирования скорости АД с векторным управлением

Для быстрой и точной остановки привода применяется динамическое торможение, при котором механическая энергия преобразуется в электрическую в замкнутом контуре, электрически не связанным с сетью.