Аннотация
В статье рассматривается вопрос моделирования системы управления электроприводом намоточного станка СНП-0,1-150В «Пульсар» с целью определения параметров регуляторов для последующей наладки. Электропривод представляет собой два регулируемых асинхронных двигателя намоточного устройства и натяжного ролика, объединенных общей системой управления, обеспечивающих намотку провода катушки электрической микромашины на определенный шаблон с поддержанием натяжения. Для технологического процесса намотки тонкого провода без общего контура характерен высокий процент брака до 50%, основной причиной которого является обрыв провода из-за высокого натяжения. Система управления должна поддерживать как можно меньшее натяжение при сохранении прежней скорости намотки, что достигается точной настройкой регуляторов, которая будет меняться в зависимости от шаблонов, диаметра и материала провода. Наладка путем нескольких итераций при смене провода займет долгое время и приведет к большому браку наматываемого провода. Уменьшить эти негативные процессы возможно путем предварительного моделирования технологического процесса, модель которого разрабатывается в данной статье. В ней поэтапно показана разработка модели, начиная от расчета электродвигателей и до построения общего контура натяжения провода. Значительный интерес в данном исследовании составляет тот факт, что приводом натяжного ролика является двухфазный асинхронный двигатель с полым ротором. Он имеет малый момент инерции, позволяющий мгновенно реагировать на любое изменение заданной скорости и момента нагрузки. Однако в силу малой распространенности регулирование этих двигателей исследовано не в полной мере и заключалось скорее в разработке новых алгоритмов и типов широтно-импульсной модуляции, чем в применении их в многоконтурных системах управления реальных технологических процессов.
Ключевые слова
Моделирование, регулируемый электропривод, система управления, намоточный станок, тонкий провод, технологический процесс, регулирование натяжения, двухфазный асинхронный двигатель, трехфазный асинхронный двигатель, векторное управление, замкнутый контур.
1. Лысов А.Н., Виниченко Н.Т., Лысова А.А. Прикладная теория гироскопов: учебное пособие. Ч. 3. Челябинск: Изд. центр ЮУрГУ, 2009. 255 с.
2. Ларин В.П. Технология намотки в приборо- и электроаппаратостроении: учебное пособие. СПб.: СПбГУАП, 2003. 56 с.
3. Литвиненко А.М., Баранов Д.С. К определению погрешностей изготовления катушек на намоточном станке с электрическим приводом // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2019. № 1. С. 43-48.
4. Новиков В.А., Савва С.В., Татаринцев Н.И. Электропривод в современных технологиях: учебник для студентов вузов. М.: Академия, 2014. 400 с.
5. Еремин А. Новейшие решения по намотке катушек от компании FUR // Технологии в электронной промышленности. 2020. № 6. С. 50-53.
6. Литвиненко А.М., Баранов Д.С., Евтушенко Е.Р. Исследование особенностей изготовления катушек на намоточном станке с электрическим приводом // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2019. № 2. С. 30-36.
7. Литвиненко А.М., Баранов Д.С. Адаптивная система управления электроприводом намоточного станка // Электротехника. 2020. № 10. С. 31-36.
8. Litvinenko A.M., Baranov D.S. An adaptive control system for a winding-machine electric drive // Russian Electrical Engineering. 2020. T. 91. No. 10. Pp. 620-625. doi: 10.3103/S1068371220100077
9. Study of Thickness Control of Strip Head Section Using Mathematical Simulation Methods / V.R. Hramshin, A.S. Karandaev, A.A. Radionov, R.R. Hramshin // Вестник ЮУрГУ. Серия: Энергетика. 2013. Вып. 13. № 1. С. 144-151.
10. Храмшин В.Р. Разработка и внедрение автоматизированных электроприводов и систем регулирования технологических параметров широкополосного стана горячей прокатки // Вестник ИГЭУ. 2012. № 6. С. 100-104.
11. Система автоматического регулирования натяжения и петли с перекрестными связями для широкополосного стана горячей прокатки / А.С. Карандаев, С.А. Евдокимов, А.А. Чертоусов, В.Р. Храмшин // Изв. вузов. Электромеханика. 2004. №2. С. 21-27.
12. Храмшин В.Р. Разработка электротехнических систем непрерывной группы стана горячей прокатки при расширении сортамента полос: дис. … д-ра техн. наук; Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова. Магнитогорск, 2013. 393 с.
13. Hayakwong E., Kinnares V., Bunlaksanunusorn C. Two-phase induction motor drive improvement for PV water pumping system // 19th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), IEEE. 2016. 6 p.
14. Мещеряков В.Н., Белоусов А.С. Разработка алгоритма управления трехфазным инвертором двухфазного электропривода для снижения числа коммутаций ключевых элементов // Вестник ИГЭУ. 2019. №3. С. 49-61. doi: 10.17588/2072-2672.2019.3.049-061
15. Пат. 2704493 Российская Федерация, МПК B65H 54/08 (2006.01). Электропривод намоточного станка / А.М. Литвиненко, Д.С. Баранов; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет». №2018125577; заяв. 11.07.2018; опубл. 29.10.2019, Бюл. №31.
16. Burkovsky V.L., Litvinenko A.M., Baranov D.S. Optimal Control of Specialized Electric Drive // International Russian Automation Conference (RusAutoCon). IEEE, 2020. Pp. 16-21. doi: 10.1109/RusAutoCon 49822.2020.9208143.
17. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. высш. учеб. заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2006. 272 с.
18. Мещеряков В.Н., Данилов В.В. Повышение энергоэффективности асинхронного электропривода с векторным управлением за счет регулирования продольной составляющей тока статора при неполной статической нагрузке // Электротехнические системы и комплексы. 2018. № 3(40). С. 4-11. doi: 10.18503/2311-8318-2018-3(40)-4-11
19. Виноградов Н. В., Виноградов Ю.Н. Как самому рассчитать и сделать электродвигатель. 3-е изд. М.: Энергия, 1974. 168 с.
20. Мещеряков В.Н., Данилов В.В. Ограничение колебаний электромагнитного момента асинхронного двигателя при скалярном частотном управлении // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2018. Т. 18. №. 3. С. 88-97. doi: 10.14529/power180311
21. Development of a Control Algorithm for Three-Phase Inverter in Two-Phase Electric Drives Reducing the Number of Commutations / A.S. Belousov, V.N. Meshcheryakov, S. Valtchev, O.V. Kryukov // 1st International Conference on Control Systems, Mathematical Modelling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA). IEEE, 2019. Pp. 444-449. doi: 10.1109/SUMMA48161.2019.8947487