Сым созатын машиналардың электр жетектерінің негізгі қолданыстағы жүйелері
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Коммерциялық емес акционерлік қоғамы
Ғ. ДӘУКЕЕВ АТЫНДАҒЫ АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА
ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
Электр машиналары және электр жетегі__________ кафедрасы
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
PhD, доцент Шыныбай Ж.С.
(аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
_____________________2022 ж.
(қолы)
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы__Сым созу орнағының электр жетегін басқару жүйесін жаңғырту___________________________ _________________________________
5В071800 - Электр энергетика мамандығы бойынша
Орындаған ______Нұржанұлы Рамазан ЭПЦк-18-10________________
(аты - жөні) (тобы )
Жетекші ЭМЭЖ кафедрасының PhD, доценті Алмуратова Нургуль Канаевна__
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
_______________________________ _______ 2022 ж.
(қолы)
Кеңесшілер:
Техникалық бөлімі бойынша:
ЭМЭЖ кафедрасының PhD докторы, доцент Алмуратова Нургуль Канаевна___________________________ __________________________________
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
________________________________ _______ 2022 ж.
(қолы)
Экономикалық бөлім бойынша:
ИМжК кафедрасының доценті, э.ғ.к. Нұрпейіс Еділ Мейірханұлы_____
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
________________________________ _______ 2022 ж.
(қолы)
Өмір тіршілігі қауіпсіздігі бойынша:
____ ИЭЕҚ кафедрасының аға оқытушы Байзакова Саягуль Мухтаровна______
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
_________________________________ _______ 2022 ж.
(қолы)
Пікір жазушы:
___________________________________ __________________________________
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
_________________________________ _______ 2022 ж.
Алматы 2022
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Коммерциялық емес акционерлік қоғамы
ҒҰМАРБЕК ДӘУКЕЕВ АТЫНДАҒЫ АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА
ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
Электр энергетика және электр техника институты
5В071800 - Электр энергетикасы__________мамандығы
Электр машиналары және электр жетегі кафедрасы
жұмысты орындауға берілген
ТАПСЫРМА
Студент Нұржанұлы Рамазан____________________________ _____
(аты - жөні)
Жұмыс тақырыбы _____Сым созу орнағының электр жетегін басқару жүйесін жаңғырту___________________________ ________________________
___________________________________ _________________________________
Ректордың ____ 10. 2022 ж. № _____ бұйрығы бойынша бекітілген.
Аяқталған жұмысты тапсыру мерзімі: _20 мамыр 2022 ж.____________
Жұмысқа бастапқы деректер (талап етілетін жұмыс нәтижелерінің параметрлері және нысанның бастапқы деректері) _____M2AA250M қозғалтқышының Рн=55кВт; Uн=400В; Iн=95А; n=1500айнмин; cosφ=0,9; 2р=2; сым созу станының шеткі және аралық барабандарының диаметрі 350мм; Шығысындағы сым созу жылдамдығы 900-1200 ммин;_____________________
Дипломдық жұмыста әзірлеуге жататын сұрақтар тізімі немесе қысқаша мазмұны:___________________________ _________________________________
_____Негізгі бөлімде сым созу станының динамикасын зерттеуге және оны динамикалық бағдарламалау әдісімен басқару заңын анықтау үшін пайдалануға мүмкіндік беретін сым созу станының математикалық моделі жасалды, оптималдылық критерийі таңдалды, станның динамикасының тұрақтылығын анықтау бағдарламасы жасалып, басқару заңының өзгеру коэффициенттері анықталды._________________________ _________________________________
_____Арнайы бөлімде сымды созудың технологиялық үрдісі, созу стандарының конструкциясы қарастырылады, АҚ фазалық ротормен басқару жүйесі ЖТ - АҚ жүйесіне ауыстыру негізінде, электр энергиясын үнемдеуді, соғу моменттері мен іске қосу токтарын шектеу кезінде станның өнімділігі мен сенімділігін арттыруды қамтамасыз ететін созу стандарының түрлері салыстырылады._____________________ ________________________________
Сызба материалдарының (міндетті түрде дайындалатын сызуларды көрсету) тізімі ___________________________________ ____________________
_____Сым созу станы механизмінің кинематикалық сұлбасы________________
_____Қозғалтқыштың жүктемелік диаграммасы________________________ _
_____Қозғалтқыштың орынбасу сұлбасы____________________________ ____
_____Қозғалтқыштың табиғи және жасанды сипаттамалары_____________
_____Құрылымдық сұлба______________________________ _________________
_____Жиіліктің түрлендіргіштің күш тiзбeгiнiң cұлбасы___________________
_____Cым созу станы механизмінің электр жетегінің имитациялық моделі___________________________________ ___________________________
_____Қозғалтқыштың имитациялық моделі және өтпелі үрдістер сипаты___________________________________ ___________________________
Негізгі ұсынылатын әдебиеттер:
Пальмова Е.В., Гурьяновой М.К. Современные скоростные волочильные станки. - В сб. Расчёт и конструирование заводского оборудования. - М.: Машгиз, 2015.___________________________________ _____________________
Тарнавский А.Л. Эффективность волочения с противонатяжением. -М.: Металлургиздат, 2017.______________________________ _______________
Недовизий И.Н., Тарнавский А.Л. Скоростное волочение низкоуглеродистой стальной проволоки, -М.:Металлургиздат, 2020._________
Красильников Л.А., Соколов Н.В. Влияние закручивания при волочении на механические свойства проволоки. - Сталь, 2018, №2.___________________
Зудкин С.М., Пружан А.Г., Алалыкин Г.С. Электропривод и автоматика волочильных станов.-М.:Металлургия, 2021.___________________
Афанасьев В.Д. Стан многократного волочения с противонатяжением.- Сталь 2020, №7.________________________________ __
Жұмыс бойынша бөлімшелерге қатысты белгіленген кеңесшілер
Бөлімшелер
Кеңесші
Мерзімі
Қолы
Негізгі бөлім
Алмуратова Н.К.
16.05.2022
Өмір тіршілік қауіпсіздігі
Байзакова С.М.
29.04.2022
Экономикалық бөлім
Нұрпейіс Е.М.
01.05.2022
Дипломдық жұмысты дайындау
К Е С Т Е С І
№ рс
Тарау аттары, әзірленетін
сұрақтардың тізімі
Жетекшіге
ұсыну мерзімдері
Ескерту
1.
Әдебиеттермен жұмыс
10.11.2021
Орындалды
2.
Сым созатын стандардың классификациялары
07.12.2021
Орындалды
3.
Сым созатын стандардың сипаттамалары
05.01.2022
Орындалды
4.
Қозғалтқыш жетегін таңдау және есептеу
14.02.2022
Орындалды
5.
Функционалдық сұлба
29.03.2022
Орындалды
6.
Реттелетін электр жетектің күштік құрылғыларын таңдау
01.04.2022
Орындалды
7.
Жиілік түрлендіргіш жүйесі
06.04.2022
Орындалды
8.
Жиілікті түрлендіргіштердің сипаттамалары
10.04.2022
Орындалды
9.
Түрлендіргіштің реттегіш сипаттамасын тұрғызу және есептеу
18.04.2022
Орындалды
10.
Екі жылдамдықты қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыш жүйесі
24.04.2022
Орындалды
11.
Жылдамдықты сым созу электр жетегінің ажыратылған жүйесінің механикалық сипаттамасын құру мен есептеу
30.04.2022
Орындалды
12.
Өмір тіршілік қауіпсіздігі бөлімі
30.04.2022
Орындалды
13.
Экономикалық бөлім
01.05.2022
Орындалды
14.
Қорытынды
03.05.2022
Орындалды
Тапсырманың берілген уақыты 01 қараша 2022 ж.
Кафедра меңгерушісі Шыныбай Ж.С. PhD, доцент______ (қолы) (аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
Жұмыс жетекшісі Алмуратова Н.К., PhD, доцент (қолы) (аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
Орындалатын тапсырманы
қабылдаған студент Нұржанұлы Р. (қолы) (аты -жөні)
АНДАТПА
Дипломдық жұмыс "Сым созу орнағының электр жетегін басқару жүйесін жаңғырту" тақырыбына орындалған. Дипломға келесі бөлімдер кіреді: негізгі бөлім; арнайы бөлім; өмір қауіпсіздігі; экономикалық бөлім.
Негізгі бөлімде сым созу станының динамикасын зерттеуге және оны динамикалық бағдарламалау әдісімен басқару заңын анықтау үшін пайдалануға мүмкіндік беретін сым созу станының математикалық моделі жасалды, оптималдылық критерийі таңдалды, станның динамикасының тұрақтылығын анықтау бағдарламасы жасалып, басқару заңының өзгеру коэффициенттері анықталды.
Арнайы бөлімде сымды созудың технологиялық үрдісі, созу стандарының конструкциясы қарастырылады, АҚ фазалық ротормен басқару жүйесі ЖТ - АҚ жүйесіне ауыстыру негізінде, электр энергиясын үнемдеуді, соғу моменттері мен іске қосу токтарын шектеу кезінде станның өнімділігі мен сенімділігін арттыруды қамтамасыз ететін созу стандарының түрлері салыстырылады.
Қысқа тұйықталған роторы бар ТТ - АҚ жүйесі бойынша стан электр жетегінің математикалық моделі әзірленді, онда созу станының тарту және іске қосу режимдерінде технологиялық жүктемелерді қалыптастыру кезінде Matlab ортасында зерттеулер жүргізілді.
Экономикалық бөлімде екі жүйенің экономикалық тиімділігіне салыстырмалы талдау жасалады және басқару жүйесінің таңдалған нұсқасының өтелу мерзімі есептеледі.
Еңбек және тіршілік қауіпсіздігі мәселелері қаралды. Еңбек жағдайлары мен персоналды электр тогының соғуынан қорғауға талдау жүргізілді.
АННОТАЦИЯ
Дипломная работа выполнен на тему Модернизация системы управления электропривода волочильного стана. В него входят следующие разделы: основная часть; специальная часть; безопасность жизнедеятельности; экономическая часть.
В основной части создана математическая модель стана, позволяющая исследовать динамику стана и использовать её для определения закона управления методом динамического программирования, выбран критерий оптимальности, разработана программа определения устойчивости динамики стана, определены коэффициенты изменения закона управления.
В специальной части рассматривается технологический процесс волочения проволоки, конструкция волочильных станов, сравниваются типы волочильных станов, на основе замены АД с фазным ротором на сис - тему ТП -АД, обеспечивающую экономию электроэнергии, повышение производительности и надежности стана при ограничении ударных мо - ментов и пусковых токов.
Разработана математическая модель электропривода стана по системе ТП-АД с короткозамкнутым ротором, на которой проведены исследования в среде Matlab при формировании технологических нагрузок в заправочных и пусковых режимах волочильного стана.
В экономической части приведен сравнительный анализ экономической эффективности двух систем и рассчитан срок окупаемости выбранного варианта системы управления.
Рассмотрены вопросы по безопасности труда и жизнедеятельности. Произведен анализ условий труда и защиты персонала от поражения электрическим током.
ANNOTATION
The thesis was carried out on the topic "Development of a control system for the electric drive of the drawing mill". It includes the following sections: main part; special part; life safety; economic part.
In the main part, a mathematical model of the mill was created, which allows to study the dynamics of the mill and use it to determine the control law by dynamic programming, an optimality criterion was selected, a program for determining the stability of the dynamics of the mill was developed, the coefficients of change in the control law were determined.
In a special part, the technological process of wire drawing, the design of drawing mills is considered, the types of drawing mills are compared, based on the replacement of the AD with a phase rotor with the TP -AD system, which provides energy savings, increased productivity and reliability of the mill while limiting shock moments and starting currents.
A mathematical model of the electric drive of the mill according to the TP-AD system with a short-circuited rotor has been developed, on which studies have been carried out in the Matlab environment during the formation of technological loads in the filling and starting modes of the drawing mill.
In the economic part, a comparative analysis of the economic efficiency of the two systems is given and the payback period of the selected control system option is calculated.
The issues of labor and life safety are considered. The analysis of working conditions and protection of personnel from electric shock was carried out.
Мазмұны
Реті
№
Атауы
Бет
Кіріспе
8
1.
Сым созу теориясының негізгі ережелері мен сым созу машиналарының қолданыстағы электр жетек жүйелерін шолу
10
1.1
Сым созудың технологиялық үрдісі
10
1.2.1
Жинақтаусыз және барабандарда сымдардың сырғуының өзгерісімен жұмыс істейтін сым орайтын машиналар
13
1.2.2
Қозғалтқыштарының зәкірлері дәйекті қосылған электр жетегі
14
1.2.3
Қозғалтқыштардың зәкірлері параллель қосылған электр жетегі
15
1.2.4
Қозғалтқыштары жеке қоректенетін электр жетек
16
1.2.5
Сору барабандарының ортақ редукторы бар электр жетегі
17
1.3
Сым созатын машинаның электр жетегіне қойылатын технологиялық талаптарды түсіндіру
18
1.4
Электр жетек түрін таңдау
19
1.5
Тарау бойынша жалпы қорытынды және зерттеу мәселесінің тұжырымы
20
2.
Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқышты векторлық басқару жүйесін әзірлеу
21
2.1
Асинхронды қозғалтқыштың басқару нысаны ретіндегі математикалық сипаттамасы
21
2.2
Әр бір сым созу кезіндегі тарту күштерінің есептері
28
2.3
Сым созу кезіндегі жылдамдықты анықтау
29
2.4
Әр бір сым созу жолдарының қуатын анықтау. Жиілікті түрлендіргіш пен қозғалтқышты есептеу және таңдау
30
2.5
Сым созу стандарын басқару жүйелерін талдау
31
3
Электр жетегін басқару жүйесі
40
3.1
Жүйенің күштік бөлігін талдау және математикалық сипаттау
41
3.2
Сым созу орнағының электр жетегін басқару жүйесін әзірлеу
45
4
Экономикалық бөлім
50
4.1
Сымды созу станциясының электр жетегінің техникалық -экономикалық негіздемесі
50
4.2
Тұрақты ток жетегі (1-ші нұсқа) үшін капиталдық салымдар мен материалдық шығындарды анықтау
51
4.3
Айнымалы ток жетегі (2-ші нұсқа) үшін капиталдық салымдар мен материалдық шығындарды анықтау
54
4.4
Жoбaның экoнoмикaлық тиiмдiлiгiн есептеу
58
5
Өмір тіршілік қауіпсіздігінің негіздері
60
5.1
Сым созатын цехтағы еңбек қорғау бойынша ұйымдастыру және техникалық шаралар
60
5.2
Жұмыс бөлмесінде ауа алмасу жүйесіне есеп жүргізу
60
5.3
Электр қауіпсіздігін қамтамасыз етуде тұрақты тоқтағы электр қозғалтқышын нөлдеуге есеп жүргізу
64
5.4
Цехтағы өрттің алдын алу бойынша жүргізілетін шаралар. Қорғану құралдары
69
Қорытынды
71
Пайдаланылған әдeбиeттep тізімі
72
Кіріспе
Тақырыптың өзектілігі. Технологиялық механизмдердің жұмыс істеу тәртібі бір-бірінен айтарлықтай ерекшеленеді. Бұл механизмдердің көпшілігі технологиялық үрдістердің шарттары бойынша өнімнің қажет сапасын қамтамасыз ету үшін 1:2 -ден 1:10 -ға дейінгі ауқымда жылдамдықты реттеуді талап етеді. Бүгінде механизмдердің басым көпшілігінің электр жетегі жиіліктің статикалық түрлендіргішін басқаратын асинхронды қысқа тұйықталған қозғалтқыш негізінде орындалуы мүмкін. Жылдамдықтың жиілігін реттеу бірқалыпты, кең ауқымда жүзеге асады. Сонымен қатар, реттеу сипаттамалары жоғары қаттылыққа ие, ал қозғалтқыш шамадан тыс жүктемелі қабілетін сақтайды. Белгіленген жоғары көрсеткіштерге байланысты жиілік әдісі кең қолданысқа ие болып келе жатыр. Сонымен қатар, әртүрлі өндірістерде жиілікті түрлендіру жүйесі - асинхронды қозғалтқыш сенсорсыз басқарылатын электр жетегін құрудың мүмкінді тәсілдерінің бірі. Векторлы басқарудың сенсорсыз жүйелері - салыстырмалы түрде үлкен емес (10%-дан аз), бірақ жиілікті басқарылатын электр жетегінің өте маңызды және үнемі кеңейетін секторы. Осы қорытынды біліктік жұмысының аясында асинхронды электр қозғалтқышын датчиксіз векторлы басқару жүйесі синтезі мен аталмыш жүйені кабель өндірісіне енгізу міндеттерін шешудің бірнеше нұсқасы келтірілген.
Қазіргі уақытта Қазақстан Республикасында металл бұйымдары кәсіпорындарының көпшілігінде сым созғыш қайта балқытудың жабдықтары өз ресурстарын өндіріп болған, тозығы жеткен және кешенді қайта жаңғыртуды талап етіп тұр. Сым созатын машиналардың басым көпшілігі тозығы жеткен басқару жүйелерімен якорьдің параллель немесе тізбектей жалғайтын тұрақты тогы бар топтық электр жетектерімен жабдықталған (көп жағдайда қозғалтқышты қыздыру тізбегі бойынша)
Сым созатын машиналарын пайдалану - бұл сым жинақтау машиналары (дүкенде сатылатын түрі). Мұндай машиналар жоғары энергияны тұтынып қана қоймай, сымның жоғары жылдамдықпен созылу процестерін жүзеге асыра алмайды. Металл бұйымы зауыттарындағы әр түрлі машиналардың технико-экономикалық көрсеткіштерін зерттеу сым созу машиналарының техникалық қолданысының коэффициенті 0,5-тен аз екенін көрсетті.
Машиналардың өнімділігін төмендететін негізгі факторлар - сымның үзілуі, көмекші операцияларға (машинаға жанармай құю, орау аппараттарының катушкаларын ауыстыру үшін тоқтату) жұмсалған көп уақыт.
Барлық тарту барабандарына ортақ бәсеңдеткіші бар машиналарды қолдану арқылы сым тарту процесінің тиімділігін арттыруға болады. Алайда қазіргі уақытта қолданыстағы ортақ бәсеңдеткіші бар машиналарда сымдардың тым көп үзілгіштігі байқалады. Соның салдарынан кейбір жағдайларда жұмыс уақыты 44%-ға дейін жоғалады. Жоғары үзілгіштіктің негізгі себебі - электр жетекті басқару жүйесінің қанағаттанарлықсыздығы.
Сым орау машиналарының автоматтандырылған электр жетегіне арналған жұмыстардың басым көпшілігінде зәкірді тізбектей немесе параллель жалғайтын тұрақты ток қозғалтқыштары негізінде құрастырылған топтық электр жетегі әзірленіп немесе жетілдіріліп жатыр. Негізгі еңбектер өткен ғасырдың 60-шы... 80-ші жылдармен белгіленген.
Бүгінде қолданылып жүрген сым орау машиналарының электр жетегінің жүйесі үнемі дамып отыратын технологиялық талаптарға сай емес.
Осы жағдайға байланысты сым өндіруге арналған бар агрегаттарды модернизациялау мен жаңасын құруға бағытталған заманауи ғылыми-техникалық әзірлеудің қажеттілігі туындады.
Жұмыстың мақсаты: жалпы беріліс қорабы бар сым созатын машинаға арналған қысқа тұйықталған (ҚТ) роторы бар асинхронды қозғалтқышты сенсорсыз векторлық басқару жүйесін (СВБЖ) әзірлеу және математикалық, алгоритмдік негіздеу.
Жұмыстың мақсатын орындау үшін мынадай міндеттер қойылды және шешілді:
- Технологиялық процестің талаптарын ескере отырып, сым созатын машинаны векторлы басқару жүйесі әзірленді және орнатылды;
- Технологиялық жабдықтардың әртүрлі жұмыс істеу режимдерінде асинхронды қозғалтқышты басқару жүйесінің өнімділігіне зерттеу жүргізілді;
Сенсорсыз векторлық басқарудың жүйелерін құруға арналған жағдайды бақылаушы синтезделді және басқарудың сенсорсыз жүйелерінің бар құрылымдарына талдау жасалды.
- Әзірленген векторлық басқару жүйесінің жұмыс істеу сапасына зерттеу жүргізілді.
Зерттеу әдістері. Қорытынды біліктілік жұмысында қолданылды:
- электр машиналарының математикалық теориясының ережелері;
- энергияның электр механикалық түрленуінің динамикалық процестерін сипаттау кезінде қолданылатын әдістер;
- Эйлер сандық әдістері;
- MathCad бағдарламалық жасақтамасы мен Simulink MatLab модельдеу ортасында математикалық бағдарламалау және модельдеу.
1. Сым созу теориясының негізгі ережелері мен сым созу машиналарының қолданыстағы электр жетек жүйелерін шолу
1.1 Сым созудың технологиялық үрдісі
Сым созу үрдісі сым дайындаудың негізгі технологиялық операциялары қатарына жатады.
1.1 суретте көрсетілген сызбадан F тарту күшінің әсерінен тарту нәтижесінде сымның көлденең қимасы азайып, ұзындығы артқанын, ал тартылғаннан кейін (созу) металдың көлемі тұрақты болып қалатынын көруге болады.
Сәйкесінше көлденең қиманың созуға дейінгі диаметрін, ұзындығы мен ауданын d0, l0, s0 деп белгілеп, ал көлденең қиманың созып болғаннан кейінгі диаметрі, ұзындығы мен ауданын d1, l1, s1 деп белгілеп қарастырып отырған процестің негізгі параметрлерін анықтаймыз. Бұл параметрлерге жатады: қысу, ұзарту және созу коэффициенті. Қысу деген сөзді созуға дейінгі және созудан кейінгі қималар арасындағы айырмашылық деп түсінуге болады.
Абсолютті қысу
δабс=S0-S1 (1.1)
және салыстырмалы қысуды ажырату
δ=(S0-S1)S0=(d02-d12)d02 (1.2)
Салыстырмалы қысуды пайызбен көрсетуге болады. Ұзарту деп созуға дейінгі және созудан кейінгі айырмашылықты түсінуге болады.
Абсолютті ұзарту
λабс=l1-l0 (1.3)
Салыстырмалы ұзарту
λ=l1-l0)l0 (1.4)
Салыстырмалы ұзартуды пайызбен көрсетуге болады.
Монолитті сымдауыш
Мысты өзекше
Сурет 1.1 - Сым созу үрдісі
Созу коэффициентінің шамасы созуға дейінгі ұзындығы мен созуға дейінгі ұзындықтың қатынасынан анықталады
u=l1l0=S0S1=d02d12 (1.5)
Созуға ұшырайтын сымның тұрақтылық көлемінің шартына сүйене отырып, жоғарыда келтірілген тәуелділіктер арасындағы байланыс анықталады
δ=(d02-d12)d02=S0S1=d02d12 (1.6)
λ=(d02-d12)d02=S0S1=u-1 (1.7)
u=l0l1=d02d12=λ+1 (1.8)
Бір сымдауыш арқылы дайындаманы созу нәтижесінде алынатын сығу, ұзарту, созу шамаларының мәні δбір, λбір, uбір бірліктер деп аталады.
Бірнеше сымдауыш арқылы тұрақты түрде олардың тесіктерінің саңылауын азайта отырып дайындаманы созу кезінде (бірнеше созу) көрсетілген шамалардың жалпы мәнін аламыз [1].
1.2 Сым созатын машиналардың электр жетектерінің негізгі қолданыстағы жүйелері
Маркаларына қарай соншалықты әр түрлі номенклатуралар мен өлшемдеріне қарай үлкен диапазонда сым созу процесін орындау үшін әртүрлі типтегі барабанды тарту орнақтары қолданылады (1.2 сурет). Олар созу әдісіне, тартылған сымның өлшеміне және басқа да конструкциялық ерекшеліктеріне қарай әртүрлі топтарға бөлінуіне қарамастан, келесі негізгі бірліктерден тұрады:
- созу күшін тудыратын, созатын барабаннан;
- айналу электр қозғалтқыштан барабанға берілетін бәсеңдеткіштен, серпімді муфта немесе белдік беріліс арқылы бәсеңдеткішпен біріктірілген тұрақты немесе айнымалы токтың жетектік электр қозғалтқышынан тұратын оның электр жетегінен;
- басқару пульті мен басқару станцияларының қалқандары.
Әр барабанға жеке электр жетегі болған кездегі орнақ түйіндерінің негізгі құрамы осындай.
Топтық электр жетегінде айнымалы беріліс орнақтың барлық барабандарына жалпы беріліс арқылы жүзеге асырылады. Электр жетегінің құрамына мыналар кіреді: жетектік электр қозғалтқышы, электр жетекті басқару қалқаны және трансмиссиялық электр қозғалтқышынан қозғалысты беретін құрылғы.
Көптігі бойынша аталған орнақтар бір реттік сым созатын және көп реттік сым созатын орнаққа бөлінеді.
Сым созатын машиналар
Конструкциясы бойынша
Жұмыс істеу принципі бойынша
Қалың созу (5,5 мм)
Тартылатын сымның диаметрі бойынша
Ілмекті
Жинақталуымен
Сымның барабандарда сырғанамауымен
Сымның барабандарда сырғанауымен
Сымның айналмалы қозғалысымен
Сымның түзу сызық бойы қозғалысымен
Дөрекі созу (3,0...5,5 мм)
Бір реттік
Кинематикалық орындалуы бойынша
Еселік бойынша
Топтық жетекпен
Жеке жетекпен
Көп реттік
Тура ағынды
Орташа созу (1,8...3,0 мм)
Жіңішке созу (1,8...3,0 мм)
Тым жіңішке созу (1,8...0,8 мм)
Сым созатын машиналар
Конструкциясы бойынша
Жұмыс істеу принципі бойынша
Қалың созу (5,5 мм)
Тартылатын сымның диаметрі бойынша
Ілмекті
Жинақталуымен
Сымның барабандарда сырғанамауымен
Сымның барабандарда сырғанауымен
Сымның айналмалы қозғалысымен
Сымның түзу сызық бойы қозғалысымен
Дөрекі созу (3,0...5,5 мм)
Бір реттік
Кинематикалық орындалуы бойынша
Еселік бойынша
Топтық жетекпен
Жеке жетекпен
Көп реттік
Тура ағынды
Орташа созу (1,8...3,0 мм)
Жіңішке созу (1,8...3,0 мм)
Тым жіңішке созу (1,8...0,8 мм)
Сурет 1.2 - Сым созатын машиналардың классификациясы
Бір реттік созатын орнақтар негізінен бір ғана сымдауышпен тарту және барабанға бір мезгілде орау арқылы өте қалың сыммен (6 мм және одан да көп) тарту үшін қолданылады. Содан кейін ол дайын орам түрінде алынып, келесі тартуға жіберіледі.
Бірнеше рет созатын орнақтар дәйекті түрде саңылаулардың өлшемін қысқарта отырып созу процесін бір уақытта бірнеше орам арқылы жүргізуге мүмкіндік береді. Бұл әсіресе барабандағы сымның соңғы қозғалысында созу жылдамдығының күрт артуына және жоғары жалпы қысуға мүмкіндік береді. Бұл орнақтарда қалыңнан (811 мм) бастап микросымдарға дейінгі барлық дерлік өлшемдегі сым созылады.
1.2.1 Жинақтаусыз және барабандарда сымдардың сырғуының өзгерісімен жұмыс істейтін сым орайтын машиналар
Өндірісте конструкциясы әр түрлі бірнеше дүркін барабанды сым орайтын орнақтардың көп саны жұмыс істейді. Оларды сым орау тәсіліне қарай мынадай топтарға бөлуге болады:
1. Аралық барабандарда сым қорының өзгеруінсіз жұмыс істейтін орнақтар: аралық барабандардың жылдамдығын автоматты түрде реттеу; аралық барабандарда сымның сырғуымен;
2. Аралық барабандарда сым қорының өзгеруінсіз жұмыс істейтін орнақтар (дүкендегі түрі).
Бірінші топтағы орнақтардың жұмыс істеу принципі бірдей уақыт аралығында бірнеше дүркін сым орайтын орнақтың кез келген сымдауыш арқылы тартылатын металл көлемдерінің теңдігі заңына негізделген.
S0∙ϑ0=S1∙ϑ1=Sk-1∙ϑk-1 (1.2.1)
мұндағы v0 ... vk - тартылатын металдың жылдамдығы
s0 ... sk - оның көлденең қимасының ауданы.
Секундтағы көлемдері теңдігі деп аталатын бұл теңдіктің бүкіл созу процесі бойы сақталуы орнақтың үздіксіз және үзіліссіз жұмыс істеуінің қажетті шарты.
Тәжірибеде бұл теңдік сымдауыштардың жұмыс арнасының уақыт өте келе тозуы салдарына және бір немесе бірнеше аралық барабандарда тартылған сымның көлденең қимасының ұлғаюына байланысты бұзылады. 1.2.1 теңдікті қалпына келтіру үшін сәйкес аралық барабандардың айналу жылдамдығын азайту қажет, ол екі принципті түрде әр түрлі жолмен жүзеге асырылады:
- Аралық барабандардың ондағы сымның сырғымай созудың барлық циклі бойы жылдамдықтарын үздіксіз автоматты реттеумен.
Сым орайтын орнақтар осы принциптер бойынша сырғымай жұмыс істейді (ілмекті және түзу)
- Соңғысының тұрақты қозғалысы кезінде аралық барабандарда сымның салыстырмалы сырғу шамасының өзгеруі есебінен созу жылдамдығының өзгеруімен.
Сым орайтын орнақтар осы принцип бойынша сырғып жұмыс істейді.
1.2.2 Қозғалтқыштарының зәкірлері дәйекті қосылған электр жетегі
1.2.2 суретте электр жетекті қозғалтқыштарымен дәйекті түрде қосылған ілмекті сым созатын орнақтың электр жетегінің үлкейтілген функционалдық сызбасы көрсетілген. Мұндай сызбаның ерекшелігі барабандар арасында механикалық байланыс болған кезде сызу процесінің өзін-өзі реттеуін қамтамасыз ету. Сым орайтын орнақтарда мұндай механикалық қосылыс - бір уақытта бірнеше сымдауышта өңделетін сым. Сызу процесі артқы кернеулер болған кезде жүзеге асырылады. Олардың мәндерін сәйкес жетек қозғалтқыштарының қозу ағынын өзгерту арқылы кең ауқымда орнатуға болады.
Созу жылдамдығын басқару тізбектей жалғанға зәкірлерге берілетін кернеуді өзгерту арқылы жүзеге асырылады. Басқару жүйесі реттеудің сыртқы ЭҚК-ті және токтың ішкі контуры бар координаттарды бағынышты реттеу принципі бойынша орындалады. Реттегіштерді есептеу кезінде мұндай жетектің динамикалық сипаттамалары бүкіл орнақтың зәкір тізбегінің уақыт тұрақтысына тең электромагниттік тұрақтымен және жеке барабан жетектерінің электромеханикалық уақыт тұрақтыларының орташа мәніне тең тең электромеханикалық тұрақтымен анықталатыны ескеріледі.
Ілмекті орнақтарды өнеркәсіптік пайдаланудағы тәжірибе кернеу күштерінің ауытқу жағдайының өзгеруі салдарынан металдың деформациясы және қарсы кернеуі +- 50 %-ға жетуі мүмкін екенін көрсетеді. Сонымен қатар, қарсы кернеудің толық жоғалу мүмкіндігіне әкелетін металдың серпімділік қасиеттері осы ауытқулармен қабаттасады. Бұл авариялық режимдердің пайда болуы және технологиялық процестің бұзылуының бірден бір себебі болады.
ҚО1 ҚО2 ҚО3 ҚО4
ҚО1 ҚО2 ҚО3 ҚО4
Сурет 1.2.2 - Қозғалтқыш зәкірлерінің дәйекті түрде қосылатын сым орайтын машинаның электр жетегінің функционалдық сызбасы
Мұндай жүйелерді пайдалану олардың жұмыс істеу қабылеті мен сенімділігінің төмен болуын, жоғары жылдамдықта созу кезінде ұзақ мерзімде және тұрақты жұмыс істеудің мүмкін емес екенін көрсетті. Мұнда сымды қайта орнату кезінде бір рет орнатылған қарсы кернеу мәндері әрі қарай да қоректендіру кернеуімен анықталатын кез келген созу жылдамдығында өзгеріссіз қалады. Сондай-ақ қозғалтқыштардың қозу ағындарының бір мезгілде пропорционалды өзгеруі кезінде де қарсы кернеулер өзгермейді. Бірақ қарсы кернеу шамасына металдың сымдауышқа қысымы, сондай-ақ блоктардың әртүрлі механикалық инерциясы - орнақтардың үдеуі мен бәсеңдеуі арқылы үдеу айтарлықтай әсер етеді.
1.2.3 Қозғалтқыштардың зәкірлері параллель қосылған электр жетегі
Қозғалтқыштардың зәкірлері параллель қосылуының сызбасын жүзеге асыру кезінде (1.2.3 сурет) арнайы ұйымдастырылған басқару жүйелерінсіз әрбір қарсы кернеу маңызды болатынын және оның өз заңына сәйкес тиристорлық түрлендіргіштің шығысындағы кернеуге байланысты екенін ескеру қажет (жиілік түрлендіргіш шығысындағы кернеу жиіліктері). Қозғалтқыш зәкірлерін параллель қосу қолдану әрекеттері келесідей кемшіліктерді анықтады:
- орнақты қолмен орнатудың қиындығы;
- тартпа жағында орнақ жұмысын үздіксіз бақылаудың және кері керілуді бақылаудың болуы;
- сым созатын орнақтың өте тұрақсыз жұмысы (әсіресе динамикалық режимдерде қарсы кернеудің жоғалуы, сымның жиі үзілуі, барабандардағы сымның сырғып кетуі)
Қозғалтқыштары параллель қосылған түзу орнақтардың ең тұрақты жұмысына сымның үзілуіне әкелетін ауытқулардың орнын толтыру жүйесі ретінде әрекет ететін автоматты басқару жүйелерін қолдану кезінде қол жеткізілді. Мұндай жүйелердің жұмыс істеу алгоритмі
ҚО1 ҚО2 ҚО3 ҚО4
ҚО1 ҚО2 ҚО3 ҚО4
Сурет 1.2.3 - Қозғалтқыштардың зәкірлері параллель қосылған сым созатын машинаның электр жетегінің функционалды сызбасы
1.2.4 Қозғалтқыштары жеке қоректенетін электр жетек
Қоздыру орамасының арнасы арқылы орнақты басқару, жоғарыда қарастырылған сызбаларда жасалғандай, төмен динамикалық және кернеу мен кері кернеудің ауытқуымен байланысты жоғары жиілікті бұзылуларды өңдеуге мүмкіндік бермейді. Қозғалтқыштардың жеке қуат көзі жоғары жылдамдықты қамтамасыз ететіндігімен жақсы ерекшеленеді (зәкір тізбегі арқылы тұрақты ток қозғалтқыштарын басқару немесе ЖТ-АҚ негізіндегі жетек жүйелеріндегі жиілік түрлендіргіштерін пайдалану арқасында).
1.2.4 суретінде заманауи ілмекті сым созу орнағының сызбасы келтірілген. Металдың секундтағы көлемін бақылайтын және жетек қозғалтқыштарының айналу жылдамдығын синхрондайтын элемент ретінде пневматикалық жетегі бар ролик қолданылады.
Ролик алдын ала берілген күйден ауытқыған кезде жақындық сенсоры жиілік түрлендіргішінің кіреберісіне әсер ететін сигнал қалыптастырады. Әсер алдыңғы барабанның қозғалтқышының жылдамдығы түзетілетіндей және орнақтың бақыланатын орнында металдың секундтағы көлемін қалпына келтіретіндей етіп жүзеге асырылады.
15...25 мс жылдамдығымен сым созу кезінде ролик жүрісі 50 мм-ден асып кетпейді.
Қарсы кернеу моментінің өзгеру өсімі созу моментінің өзгеруіне тең. Осылайша, қозғалтқышты жеке қоректендіретін жүйенің кедергі моментінің өзгеруіне реакциясы қозғалтқыш арматурасының тізбектей қосылуы бар жүйеге ұқсас.
Қ1
Қ2
Қi-1
Қi
Қ1
Қ2
Қi-1
Қi
Сурет 1.2.4 - Қозғалтқыштары жеке қоректенетін сым созатын машина электр жетегінің функционал сызбасы
1.2.5 Сору барабандарының ортақ редукторы бар электр жетегі
Қазіргі уақытта сызу машиналарына арналған электр жетектерін дамытудың ең перспективті бағыты - ортақ редукторы бар электр жетегі: сым созатын машинасының барлық барабандары редуктормен қатты жалғанған. Сым созатын машинаның функционалды сызбасы 1.2.5 суретте көрсетілген.
Сурет 1.2.5 - Ортақ редукторы бар сым созатын машинаның электр жетегінің функционалды сызбасы
Машина жетегі үш жылдамдықты беріліс қорабы арқылы электр қозғалтқышымен қозғалады; электр қозғалтқыш білігінің беріліс қорабымен және беріліс қорабының машинаның негізгі білігімен қосылуы тісті муфталар арқылы жүзеге асырылады. Мұндай сызбаның негізгі кемшілігі - тұрақты ток электр қозғалтқышын пайдалану, сондай-ақ басқару жүйесін орнатудың күрделілігі және пайдалы әсер коэффициентінің жоғары еместігі.
Сондай-ақ, әрбір тартқыш роликтің 3 қадамы бар екенін атап өту керек. Осылайша, 1.2.5.1 суреттерінде көрсетілген сызбаларға сәйкес машина сыммен толтырылады.
Сурет 1.2.5.1 - Сымды созу кезінде 7(а), 11(б) машинаны сыммен толтыру және созу сызбасы
1.3 Сым созатын машинаның электр жетегіне қойылатын технологиялық талаптарды түсіндіру
Сым созатын машиналардың автоматтандырылған электр жетектеріне қойылатын талаптар технологиялық процестермен анықталады. Автоматтандырылған электр жетек келесідей жұмыс тәртіптерін қамтамасыз етуі керек; толтырылған машинаның тыныштық күйінен жұмыс жылдамдығына дейінгі үдеуі; орнатылған жылдамдықтағы жұмыс; төмендетілген жылдамдықтағы дәнекерлеу тігістерін домалату (созу); машинаны тежеу; машинаны шұғыл тоқтату.
Сымды барлық сымдауыштарға және орағыш катушкаға қайта толтыру еңбекті көп қажет ететін операциялардың бірі болып есептеледі. Қайта толтыру кезінде сым алдын ала сымдауыш тесігінен өткізіліп, оның тарту барабанына және орағыш катушкаға оралады. Әдетте, қайта толтыру қозғалу режимінде қолмен орындалады және (үздіксіз машиналар үшін) бірнеше іске қосу және тоқтату арқылы жүреді. Қайта толтыру жылдамдығының мәні 0,5... 1 мс аспауы керек. Бұл шектеу сымның үзілуін азайту және техникалық қызмет көрсету қызметкерімен жазатайым оқиғаларды болдырмау үшін енгізіледі. Сондай-ақ, сым созатын машиналарда толтыру кезеңінде деформация аймағында майлаудың болмауына (немесе жеткіліксіздігіне) байланысты тарту күші айтарлықтай жоғарылайтынын және кейбір деформациялануы қиын металдар мен қорытпалар үшін ол тіпті одан да асып түсетінін атап өту керек. Сондықтан мұндай металдар мен қорытпаларды өңдеу үшін тек қана домалату процесін қолдану қажет.
Толтырылған машинаны тоқтап тұрғаннан жұмыс жылдамдығына дейін үдету және жұмыс жылдамдығынан толық тоқтағанға дейін тежеу. Жұмыстың динамикалық режиміне қойылатын негізгі талап - тыныштық күйіне дейін кернеуді сақтай отырып, біркелкі жеделдетуді (тежеуді) қамтамасыз ету. Әйтпесе, серпілістердің пайда болуы да, интерфокальды кернеулердің жоғалуы да төтенше жағдайларға әкеледі. Сым созатын машиналарда сымның созылуы беріктік шегінен асып түсуі пайда болады және ол әдетте үзілуге алып келеді. Бұл статикалық үйкеліс коэффициентінің сырғанау үйкеліс коэффициентінен әлдеқайда жоғары болуына байланысты. Жеделдету мәні 1...2 мс[2] аспауы керек. Сонымен қатар зерттеулер көрсеткендей, сымдауышты айналдыру арқылы іске қосу жағдайларын жеңілдетуге болады.
Осылайша, заманауи сым созу орнақтардың автоматтандырылған электр жетектеріне мынадай талаптар қойылады:
- +- 5 %-дан аспайтын қателікпен динамикалық та, статикалық та жұмыс режимдерінде жылдамдықты реттеуді қамтамасыз ету; жылдамдықты реттеу диапазоны 1:50 шегінде;
- толтыру және жүргізуіп жіберу жұмыс режимін қамтамасыз ету;
- іске қосу және тежеу кезінде тұрақты жеделдетуді қамтамасыз ету;
- энергияны желіге қалпына келтірумен жұмыс, шұғыл және авариялық тежеу режимдерін қамтамасыз ету.
1.4 Электр жетек түрін таңдау
Қазіргі уақытта электр жетектерінің келесідей түрлері сым созу машинасының электр жетегіне технология қоятын талаптарға жауап бере алады:
1. Тиристорлық түрлендіргіш-қозғалтқыш жүйесі бойынша орындалған реттелетін тұрақты ток электр жетегі (ТТ-Қ).
2. Тұрақты тізбегі бар жүйелік жиілікті түрлендіргіш жүйесі бойынша асинхронды реттелетін электр жетегі (импульстік енді модуляциясы бар автономды инвертор) - қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыш (ЖТ-АҚ).
Соңғы уақытқа дейін сым созатын машиналарға арналған электр жетек жүйелері тек тұрақты ток қозғалтқыштары негізінде құрастырылды. Бұған сенімді жиілік түрлендіргіштерінің болмауы себеп болды. Алайда, ТТ-Қ жүйелерінің мынадай кемшіліктері бар:
- зәкір тогының көтерілу жылдамдығын шектеу, электр жетегінің инерция моментін ұлғайту, автоматты басқару жүйелері жылдамдығының төмендеуіне әкеп соғады;
- жоғары масса-ауқым көрсеткіштері;
- техникалық қызмет көрсетудегі еңбек сыйымдылық.
Атап өтілген кемшіліктер коллектордың және сәйкесінше коммутация процестерінің болуымен шартталған және асинхронды қысқа тұйықталған қозғалтқыш негізінде электр жетек жүйесін құру кезінде жойылуы мүмкін.
Қазіргі уақытта 35... 100 кВт қуат диапазонында ЖТ-АҚ жүйесі ойынша электр жетектерін өнеркәсіптік қолдануда жеткілікті тәжірибе бар. 1.4 кестеде әртүрлі өндірушілердің осындай электр жетектерінің жүйелеріне нарықтық бағалар көрсетілген.
1.4 кесте - Электр жетегі жүйелерінің нарықтағы бағасы
Өндіруші
Электр жетек жүйесінің бағасы мың рублькВт
ТТ-Қ
ЖТ-АҚ
Siemens
4,8
3,6
ABB
6,2
4,6
ControlсTechniques
5,7
4,3
Omron
4,3
Hyundai
4,7
Mitsubishi Electric
3,4
IG
3,6
Орташа нарықтық көрсеткіш
5,6
4,1
1.4 кестедегі мәліметтерді талдау ЖТ-АҚ жүйелері үшін нақты көрсеткіш бағасыкВт ТТ-Қ-ға қарағанда. 1,36 есе төмен екенін көрсетеді. Осылайша, экономикалық орындылығы тұрғысынан ЖТ-АҚ жүйесінің даусыз артықшылығы бар.
Сонымен бірге ЖТ-АҚ электр жетегі жүйелерінің белгілі кемшіліктері бар. Оларда желілік кернеуді қосарлы түрлендіру жүзеге асырылады. бұл жалпы алғанда электр жетек жүйесінің тиімділігін төмендетеді. Бұдан басқа 10 Гц-тен төмен жиіліктерде шығыс кернеуінің сатылы реттеу орын алады.
Жоғарыда айтылғандарға сүйене отырып, ЖТ-АҚ жүйесін сызу машинасының автоматтандырылған электр жетегі ретінде қабылдаған дұрыс.
1.5 Тарау бойынша жалпы қорытынды және зерттеу мәселесінің тұжырымы
Сымдарды тартудың технологиялық процесіне, сым созатын машиналардың электр жетегі жүйелерінің қолданыстағы конструкцияларына, сондай-ақ электр жетектермен басқарудың заманауи жүйелерінің жұмыс істеудің негізгі принциптеріне талдау жүргізу нәтижесінде негізгі артықшылықтар мен кемшіліктерді анықтауға және негізгі қорытындыларды тұжырымдауға болады.
1. Орташа диаметрдегі (1,8...3,0 мм) сымды жасау үшін барлық тарту энергетикалық қуат параметрлерін оңтайландыру есебінен сым созу процесінің тиімділігін айтарлықтай арттыруға және сым созу процесінің жылдамдығын арттыруға барлық созу барабандарына ортақ редукторы бар сым созатын машиналар перспективті болып есептеледі.
2. Қолданыстағы электр жетек жүйелерін жаңарту арқылы сым созу процесінің тиімділігін арттыруға болады. Бұл жалпы алғанда сым созу процесінің пайдалы әсер коэффициентінің айтарлықтай артуына алып келеді.
- Энергияға тиімділігіне қатысты: тұрақты ток қозғалтқышын айнымалы токтың асинхронды қозғалтқышына ауыстыру арқасында.
- Сым созу жылдамдығын арттыруға қатысты: заманауи электр жетекті басқару жүйесін пайдалану арқасында.
Асинхронды қозғалтқыштар негізіндегі электр жетек жүйелерін пайдаланған жағдайда келесі негізгі міндеттерді шешу қажет:
- Сым созатын машинаның процестерін модельдеу үшін қысқа тұйықталған роторы бар асинхронды қозғалтқышты математикалық үлгісін жасау
- Сым созатын машинаның электр жетегін басқару жүйесін жасау, жүйенің динамикалық және статикалық қасиеттеріне талдау жасау.
- Модельдеуді жүзеге асыру және әзірленген электр жетекті зерттеу.
4. ЖТ-АҚ жүйесі бойынша электр жетегі сым созатын машинаның негізгі электр жетегі ретінде пайдалану үшін экономикалық тұрғыдан тиімді екендігі дәлелденді.
2. Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқышты векторлық басқару жүйесін әзірлеу
2.1 Асинхронды қозғалтқыштың басқару нысаны ретіндегі математикалық сипаттамасы
Асинхронды қозғалтқыштың математикалық үлгісін құруды жеңілдету үшін келесі болжамдарды енгіземіз:
- барлық фазаның орамдарының параметрлері бірдей мәнге ие, яғни симметриялы жұмыс істеу режиміне ие;
- электр машинасының магнит өрісі ауа саңылауы бойымен синусоидальды таралуға ие;
- синусоидаль формадағы жиілік түрлендіргіштің шыға берісіндегі кернеуді қабылдаймыз, қуат арнасы бойынша асинхронды қозғалтқыш пен жиілік түрлендіргіш арасындағы өзара әсері ескерілмейді;
- қозғалтқыштың магниттік тізбегінлегі құйынды тоқтардың ағынынан және оның қайта магниттелуінен туындайтын болаттағы шығындар ғана ескерілмейд.
- статорлы токтарға шектеу қоюдың арқасында АҚ магниттік тізбегінің қанықтылығы ескерілмейді.
- ротордың өткізгіштеріндегі токтардың орын ауыстыруының әсері елеусіз, себебі жиілік түрлендіргіштен қоректену кезінде ротордағы токтың жиілігі механикалық сипаттаманың жұмыс бөлімімен шектеледі.
Жалпыланған асинхронды машина 2.1.1 суретінде көрсетілген. Ол стартордағы үш фазалы орамнан және ротордағы үш фазалы орамнан тұрады. Статор мен ротор орамдары кернеудің симметриялы үш фазалы көзіне қосылған. Мұндай машинаның математикалық сипаттамасы белігілі заңдарға негізделген.
Сурет 2.1.1 - Жалпыланған асинхронды машина
Киргофтың екінші заңын негізге ала отырып ротор мен статор үшін аламыз:
Статор үшін Ротор үшін
Теңдеулерде лездік кернеулер, статор мен ротор ағынының байланыс тоқтары, сондай-ақ орамдардың белсенді кедергісі пайда болады.
Орамдардың ағынды байланысын орамдардан өтетін тоқпен байланыстыратын Ампер заңын қолданамыз.
Статор үшін
Ротор үшін
Момент пен механикалық тепе-теңдік теңдеуі
Теңдеулердің жеңілдеткеннен және екі фазалы үлгіге келтіргеннен кейін теңдеу жүйесін аламыз.
Алынған жүйе айналмалы координаттар жүйесіндегі асинхронды қозғалтқыштың математикалық сипаттамасы. k 0 екенін ескере отырып, осы жүйені негізінде Matlab бағдарламалық ортасындағы өту процестерінің ұқсатуға арналған құрылымдық үлгіні құрамыз (2.1.2 суретті қараңыз).
Сурет 2.1.2 - Асинхронды қозғалтқыштың құрылымдық сызбасы
Сым созудың шеткі мәндерін есептеу
Кесте 2.1 - ВПТ 5750 сым созу станының паспорттық көрсеткіштері
Барабандар диаметрі
Шеткі және аралық
350 мм
Сатылы
350 мм
Барабандар саны
5 дана
Сым созу саны
5
Сым диаметр
Созуға дейін
8 мм
Созудан кейін
2,09 мм
Шикізаттың үзіліп кету деңгейі
Созуға дейін
0,3 - 1,4 кНмм[2]
Созудан кейін
1,4 - 2 кНмм[2]
Жалпы созу
92 - 65 %
Шығысындағы сым созу жылдамдығы
900 - 1200 ммин
Суытуға кететін жалпы салқын су мөлшері
1,2 м[3]сағ
Стан электр қозғалтқыштары
Қуаты
55 кВт
Қозғалтқыштар саны
5 дана
Айналу жылдамдығы
550 - 1500 айнмин
Станның массасы
7,2 т
Сым созу үрдісі:
Сым созу үрдісі кезіндегі сым диаметрлері
8 - 6,06 - 4,59 - 3 ,48 - 2,63 - 2,09 мм;
Сымдардың беріктілігінің шекті мәндері σ0 = 1250 Нмм[2],
Тарту сандары n = 5;
Сымды тартудың n - і мәнінің шекті мәні келесі формулалармен анықталады
δn=δ0+3,16∙4δ01-δшекті мәнn∙ δшекті мән+δk-1δсум, (2.1)
мұндағы 3,16 - ньютон бойынша шекті мәнді ескеретін көбейткіш;
δшекті мән - сым созу жолының созу кезіндегі шекті мәні;
δсум.n - барлық сым созулардан кейінгі жалпы орташа мәні;
n - берілген жол бойынша сым созулардың саны.
Берілген жол бойынша сым созулардың бірлік жолдары келесі формулалармен анықталады:
δn орташа мән=dn-12-d21-dn-12. (2.2)
Барлық сым созу жолдары бойынша тарту келесідей анықталады:
δn орташа мән=dn-12-d21-dn-12. (2.3)
2.1.1 Сым созудың бірінші жолының n = 1 кезіндегі есебі
Бірінші жолдың бір ғана орта мәні кезіндегі созу
δорта мән.1=d02-d12d02=82-6,06282=0,426.
Жалпы барлық созулардан кейінгі орташа мән
δорт.1=d02-d12d02=82-6,06282=0,426.
Бірінші созу кезіндегі беріктіктің шекті мәні:
σ1=σ0+3,16∙4σ01-δорташа 1∙1∙δед.ср.1+0,1∙σ0δсум.1=
=1250+3,16∙712501-0,426∙1∙0,426+0,6 ∙1250∙0,426=
=1250+251,43+81,6=1583,04 Нмм2.
Бірінші сым созудан кейінгі беріктіктің шекті мәнінің орташа мәні:
σорташа.1=σ0+σ12=1252+1583,142=1416 ,53 Нмм2.
2.1.2 Екінші сым созу жолының n = 2 ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Коммерциялық емес акционерлік қоғамы
Ғ. ДӘУКЕЕВ АТЫНДАҒЫ АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА
ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
Электр машиналары және электр жетегі__________ кафедрасы
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
PhD, доцент Шыныбай Ж.С.
(аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
_____________________2022 ж.
(қолы)
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы__Сым созу орнағының электр жетегін басқару жүйесін жаңғырту___________________________ _________________________________
5В071800 - Электр энергетика мамандығы бойынша
Орындаған ______Нұржанұлы Рамазан ЭПЦк-18-10________________
(аты - жөні) (тобы )
Жетекші ЭМЭЖ кафедрасының PhD, доценті Алмуратова Нургуль Канаевна__
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
_______________________________ _______ 2022 ж.
(қолы)
Кеңесшілер:
Техникалық бөлімі бойынша:
ЭМЭЖ кафедрасының PhD докторы, доцент Алмуратова Нургуль Канаевна___________________________ __________________________________
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
________________________________ _______ 2022 ж.
(қолы)
Экономикалық бөлім бойынша:
ИМжК кафедрасының доценті, э.ғ.к. Нұрпейіс Еділ Мейірханұлы_____
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
________________________________ _______ 2022 ж.
(қолы)
Өмір тіршілігі қауіпсіздігі бойынша:
____ ИЭЕҚ кафедрасының аға оқытушы Байзакова Саягуль Мухтаровна______
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
_________________________________ _______ 2022 ж.
(қолы)
Пікір жазушы:
___________________________________ __________________________________
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
_________________________________ _______ 2022 ж.
Алматы 2022
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Коммерциялық емес акционерлік қоғамы
ҒҰМАРБЕК ДӘУКЕЕВ АТЫНДАҒЫ АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА
ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
Электр энергетика және электр техника институты
5В071800 - Электр энергетикасы__________мамандығы
Электр машиналары және электр жетегі кафедрасы
жұмысты орындауға берілген
ТАПСЫРМА
Студент Нұржанұлы Рамазан____________________________ _____
(аты - жөні)
Жұмыс тақырыбы _____Сым созу орнағының электр жетегін басқару жүйесін жаңғырту___________________________ ________________________
___________________________________ _________________________________
Ректордың ____ 10. 2022 ж. № _____ бұйрығы бойынша бекітілген.
Аяқталған жұмысты тапсыру мерзімі: _20 мамыр 2022 ж.____________
Жұмысқа бастапқы деректер (талап етілетін жұмыс нәтижелерінің параметрлері және нысанның бастапқы деректері) _____M2AA250M қозғалтқышының Рн=55кВт; Uн=400В; Iн=95А; n=1500айнмин; cosφ=0,9; 2р=2; сым созу станының шеткі және аралық барабандарының диаметрі 350мм; Шығысындағы сым созу жылдамдығы 900-1200 ммин;_____________________
Дипломдық жұмыста әзірлеуге жататын сұрақтар тізімі немесе қысқаша мазмұны:___________________________ _________________________________
_____Негізгі бөлімде сым созу станының динамикасын зерттеуге және оны динамикалық бағдарламалау әдісімен басқару заңын анықтау үшін пайдалануға мүмкіндік беретін сым созу станының математикалық моделі жасалды, оптималдылық критерийі таңдалды, станның динамикасының тұрақтылығын анықтау бағдарламасы жасалып, басқару заңының өзгеру коэффициенттері анықталды._________________________ _________________________________
_____Арнайы бөлімде сымды созудың технологиялық үрдісі, созу стандарының конструкциясы қарастырылады, АҚ фазалық ротормен басқару жүйесі ЖТ - АҚ жүйесіне ауыстыру негізінде, электр энергиясын үнемдеуді, соғу моменттері мен іске қосу токтарын шектеу кезінде станның өнімділігі мен сенімділігін арттыруды қамтамасыз ететін созу стандарының түрлері салыстырылады._____________________ ________________________________
Сызба материалдарының (міндетті түрде дайындалатын сызуларды көрсету) тізімі ___________________________________ ____________________
_____Сым созу станы механизмінің кинематикалық сұлбасы________________
_____Қозғалтқыштың жүктемелік диаграммасы________________________ _
_____Қозғалтқыштың орынбасу сұлбасы____________________________ ____
_____Қозғалтқыштың табиғи және жасанды сипаттамалары_____________
_____Құрылымдық сұлба______________________________ _________________
_____Жиіліктің түрлендіргіштің күш тiзбeгiнiң cұлбасы___________________
_____Cым созу станы механизмінің электр жетегінің имитациялық моделі___________________________________ ___________________________
_____Қозғалтқыштың имитациялық моделі және өтпелі үрдістер сипаты___________________________________ ___________________________
Негізгі ұсынылатын әдебиеттер:
Пальмова Е.В., Гурьяновой М.К. Современные скоростные волочильные станки. - В сб. Расчёт и конструирование заводского оборудования. - М.: Машгиз, 2015.___________________________________ _____________________
Тарнавский А.Л. Эффективность волочения с противонатяжением. -М.: Металлургиздат, 2017.______________________________ _______________
Недовизий И.Н., Тарнавский А.Л. Скоростное волочение низкоуглеродистой стальной проволоки, -М.:Металлургиздат, 2020._________
Красильников Л.А., Соколов Н.В. Влияние закручивания при волочении на механические свойства проволоки. - Сталь, 2018, №2.___________________
Зудкин С.М., Пружан А.Г., Алалыкин Г.С. Электропривод и автоматика волочильных станов.-М.:Металлургия, 2021.___________________
Афанасьев В.Д. Стан многократного волочения с противонатяжением.- Сталь 2020, №7.________________________________ __
Жұмыс бойынша бөлімшелерге қатысты белгіленген кеңесшілер
Бөлімшелер
Кеңесші
Мерзімі
Қолы
Негізгі бөлім
Алмуратова Н.К.
16.05.2022
Өмір тіршілік қауіпсіздігі
Байзакова С.М.
29.04.2022
Экономикалық бөлім
Нұрпейіс Е.М.
01.05.2022
Дипломдық жұмысты дайындау
К Е С Т Е С І
№ рс
Тарау аттары, әзірленетін
сұрақтардың тізімі
Жетекшіге
ұсыну мерзімдері
Ескерту
1.
Әдебиеттермен жұмыс
10.11.2021
Орындалды
2.
Сым созатын стандардың классификациялары
07.12.2021
Орындалды
3.
Сым созатын стандардың сипаттамалары
05.01.2022
Орындалды
4.
Қозғалтқыш жетегін таңдау және есептеу
14.02.2022
Орындалды
5.
Функционалдық сұлба
29.03.2022
Орындалды
6.
Реттелетін электр жетектің күштік құрылғыларын таңдау
01.04.2022
Орындалды
7.
Жиілік түрлендіргіш жүйесі
06.04.2022
Орындалды
8.
Жиілікті түрлендіргіштердің сипаттамалары
10.04.2022
Орындалды
9.
Түрлендіргіштің реттегіш сипаттамасын тұрғызу және есептеу
18.04.2022
Орындалды
10.
Екі жылдамдықты қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыш жүйесі
24.04.2022
Орындалды
11.
Жылдамдықты сым созу электр жетегінің ажыратылған жүйесінің механикалық сипаттамасын құру мен есептеу
30.04.2022
Орындалды
12.
Өмір тіршілік қауіпсіздігі бөлімі
30.04.2022
Орындалды
13.
Экономикалық бөлім
01.05.2022
Орындалды
14.
Қорытынды
03.05.2022
Орындалды
Тапсырманың берілген уақыты 01 қараша 2022 ж.
Кафедра меңгерушісі Шыныбай Ж.С. PhD, доцент______ (қолы) (аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
Жұмыс жетекшісі Алмуратова Н.К., PhD, доцент (қолы) (аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
Орындалатын тапсырманы
қабылдаған студент Нұржанұлы Р. (қолы) (аты -жөні)
АНДАТПА
Дипломдық жұмыс "Сым созу орнағының электр жетегін басқару жүйесін жаңғырту" тақырыбына орындалған. Дипломға келесі бөлімдер кіреді: негізгі бөлім; арнайы бөлім; өмір қауіпсіздігі; экономикалық бөлім.
Негізгі бөлімде сым созу станының динамикасын зерттеуге және оны динамикалық бағдарламалау әдісімен басқару заңын анықтау үшін пайдалануға мүмкіндік беретін сым созу станының математикалық моделі жасалды, оптималдылық критерийі таңдалды, станның динамикасының тұрақтылығын анықтау бағдарламасы жасалып, басқару заңының өзгеру коэффициенттері анықталды.
Арнайы бөлімде сымды созудың технологиялық үрдісі, созу стандарының конструкциясы қарастырылады, АҚ фазалық ротормен басқару жүйесі ЖТ - АҚ жүйесіне ауыстыру негізінде, электр энергиясын үнемдеуді, соғу моменттері мен іске қосу токтарын шектеу кезінде станның өнімділігі мен сенімділігін арттыруды қамтамасыз ететін созу стандарының түрлері салыстырылады.
Қысқа тұйықталған роторы бар ТТ - АҚ жүйесі бойынша стан электр жетегінің математикалық моделі әзірленді, онда созу станының тарту және іске қосу режимдерінде технологиялық жүктемелерді қалыптастыру кезінде Matlab ортасында зерттеулер жүргізілді.
Экономикалық бөлімде екі жүйенің экономикалық тиімділігіне салыстырмалы талдау жасалады және басқару жүйесінің таңдалған нұсқасының өтелу мерзімі есептеледі.
Еңбек және тіршілік қауіпсіздігі мәселелері қаралды. Еңбек жағдайлары мен персоналды электр тогының соғуынан қорғауға талдау жүргізілді.
АННОТАЦИЯ
Дипломная работа выполнен на тему Модернизация системы управления электропривода волочильного стана. В него входят следующие разделы: основная часть; специальная часть; безопасность жизнедеятельности; экономическая часть.
В основной части создана математическая модель стана, позволяющая исследовать динамику стана и использовать её для определения закона управления методом динамического программирования, выбран критерий оптимальности, разработана программа определения устойчивости динамики стана, определены коэффициенты изменения закона управления.
В специальной части рассматривается технологический процесс волочения проволоки, конструкция волочильных станов, сравниваются типы волочильных станов, на основе замены АД с фазным ротором на сис - тему ТП -АД, обеспечивающую экономию электроэнергии, повышение производительности и надежности стана при ограничении ударных мо - ментов и пусковых токов.
Разработана математическая модель электропривода стана по системе ТП-АД с короткозамкнутым ротором, на которой проведены исследования в среде Matlab при формировании технологических нагрузок в заправочных и пусковых режимах волочильного стана.
В экономической части приведен сравнительный анализ экономической эффективности двух систем и рассчитан срок окупаемости выбранного варианта системы управления.
Рассмотрены вопросы по безопасности труда и жизнедеятельности. Произведен анализ условий труда и защиты персонала от поражения электрическим током.
ANNOTATION
The thesis was carried out on the topic "Development of a control system for the electric drive of the drawing mill". It includes the following sections: main part; special part; life safety; economic part.
In the main part, a mathematical model of the mill was created, which allows to study the dynamics of the mill and use it to determine the control law by dynamic programming, an optimality criterion was selected, a program for determining the stability of the dynamics of the mill was developed, the coefficients of change in the control law were determined.
In a special part, the technological process of wire drawing, the design of drawing mills is considered, the types of drawing mills are compared, based on the replacement of the AD with a phase rotor with the TP -AD system, which provides energy savings, increased productivity and reliability of the mill while limiting shock moments and starting currents.
A mathematical model of the electric drive of the mill according to the TP-AD system with a short-circuited rotor has been developed, on which studies have been carried out in the Matlab environment during the formation of technological loads in the filling and starting modes of the drawing mill.
In the economic part, a comparative analysis of the economic efficiency of the two systems is given and the payback period of the selected control system option is calculated.
The issues of labor and life safety are considered. The analysis of working conditions and protection of personnel from electric shock was carried out.
Мазмұны
Реті
№
Атауы
Бет
Кіріспе
8
1.
Сым созу теориясының негізгі ережелері мен сым созу машиналарының қолданыстағы электр жетек жүйелерін шолу
10
1.1
Сым созудың технологиялық үрдісі
10
1.2.1
Жинақтаусыз және барабандарда сымдардың сырғуының өзгерісімен жұмыс істейтін сым орайтын машиналар
13
1.2.2
Қозғалтқыштарының зәкірлері дәйекті қосылған электр жетегі
14
1.2.3
Қозғалтқыштардың зәкірлері параллель қосылған электр жетегі
15
1.2.4
Қозғалтқыштары жеке қоректенетін электр жетек
16
1.2.5
Сору барабандарының ортақ редукторы бар электр жетегі
17
1.3
Сым созатын машинаның электр жетегіне қойылатын технологиялық талаптарды түсіндіру
18
1.4
Электр жетек түрін таңдау
19
1.5
Тарау бойынша жалпы қорытынды және зерттеу мәселесінің тұжырымы
20
2.
Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқышты векторлық басқару жүйесін әзірлеу
21
2.1
Асинхронды қозғалтқыштың басқару нысаны ретіндегі математикалық сипаттамасы
21
2.2
Әр бір сым созу кезіндегі тарту күштерінің есептері
28
2.3
Сым созу кезіндегі жылдамдықты анықтау
29
2.4
Әр бір сым созу жолдарының қуатын анықтау. Жиілікті түрлендіргіш пен қозғалтқышты есептеу және таңдау
30
2.5
Сым созу стандарын басқару жүйелерін талдау
31
3
Электр жетегін басқару жүйесі
40
3.1
Жүйенің күштік бөлігін талдау және математикалық сипаттау
41
3.2
Сым созу орнағының электр жетегін басқару жүйесін әзірлеу
45
4
Экономикалық бөлім
50
4.1
Сымды созу станциясының электр жетегінің техникалық -экономикалық негіздемесі
50
4.2
Тұрақты ток жетегі (1-ші нұсқа) үшін капиталдық салымдар мен материалдық шығындарды анықтау
51
4.3
Айнымалы ток жетегі (2-ші нұсқа) үшін капиталдық салымдар мен материалдық шығындарды анықтау
54
4.4
Жoбaның экoнoмикaлық тиiмдiлiгiн есептеу
58
5
Өмір тіршілік қауіпсіздігінің негіздері
60
5.1
Сым созатын цехтағы еңбек қорғау бойынша ұйымдастыру және техникалық шаралар
60
5.2
Жұмыс бөлмесінде ауа алмасу жүйесіне есеп жүргізу
60
5.3
Электр қауіпсіздігін қамтамасыз етуде тұрақты тоқтағы электр қозғалтқышын нөлдеуге есеп жүргізу
64
5.4
Цехтағы өрттің алдын алу бойынша жүргізілетін шаралар. Қорғану құралдары
69
Қорытынды
71
Пайдаланылған әдeбиeттep тізімі
72
Кіріспе
Тақырыптың өзектілігі. Технологиялық механизмдердің жұмыс істеу тәртібі бір-бірінен айтарлықтай ерекшеленеді. Бұл механизмдердің көпшілігі технологиялық үрдістердің шарттары бойынша өнімнің қажет сапасын қамтамасыз ету үшін 1:2 -ден 1:10 -ға дейінгі ауқымда жылдамдықты реттеуді талап етеді. Бүгінде механизмдердің басым көпшілігінің электр жетегі жиіліктің статикалық түрлендіргішін басқаратын асинхронды қысқа тұйықталған қозғалтқыш негізінде орындалуы мүмкін. Жылдамдықтың жиілігін реттеу бірқалыпты, кең ауқымда жүзеге асады. Сонымен қатар, реттеу сипаттамалары жоғары қаттылыққа ие, ал қозғалтқыш шамадан тыс жүктемелі қабілетін сақтайды. Белгіленген жоғары көрсеткіштерге байланысты жиілік әдісі кең қолданысқа ие болып келе жатыр. Сонымен қатар, әртүрлі өндірістерде жиілікті түрлендіру жүйесі - асинхронды қозғалтқыш сенсорсыз басқарылатын электр жетегін құрудың мүмкінді тәсілдерінің бірі. Векторлы басқарудың сенсорсыз жүйелері - салыстырмалы түрде үлкен емес (10%-дан аз), бірақ жиілікті басқарылатын электр жетегінің өте маңызды және үнемі кеңейетін секторы. Осы қорытынды біліктік жұмысының аясында асинхронды электр қозғалтқышын датчиксіз векторлы басқару жүйесі синтезі мен аталмыш жүйені кабель өндірісіне енгізу міндеттерін шешудің бірнеше нұсқасы келтірілген.
Қазіргі уақытта Қазақстан Республикасында металл бұйымдары кәсіпорындарының көпшілігінде сым созғыш қайта балқытудың жабдықтары өз ресурстарын өндіріп болған, тозығы жеткен және кешенді қайта жаңғыртуды талап етіп тұр. Сым созатын машиналардың басым көпшілігі тозығы жеткен басқару жүйелерімен якорьдің параллель немесе тізбектей жалғайтын тұрақты тогы бар топтық электр жетектерімен жабдықталған (көп жағдайда қозғалтқышты қыздыру тізбегі бойынша)
Сым созатын машиналарын пайдалану - бұл сым жинақтау машиналары (дүкенде сатылатын түрі). Мұндай машиналар жоғары энергияны тұтынып қана қоймай, сымның жоғары жылдамдықпен созылу процестерін жүзеге асыра алмайды. Металл бұйымы зауыттарындағы әр түрлі машиналардың технико-экономикалық көрсеткіштерін зерттеу сым созу машиналарының техникалық қолданысының коэффициенті 0,5-тен аз екенін көрсетті.
Машиналардың өнімділігін төмендететін негізгі факторлар - сымның үзілуі, көмекші операцияларға (машинаға жанармай құю, орау аппараттарының катушкаларын ауыстыру үшін тоқтату) жұмсалған көп уақыт.
Барлық тарту барабандарына ортақ бәсеңдеткіші бар машиналарды қолдану арқылы сым тарту процесінің тиімділігін арттыруға болады. Алайда қазіргі уақытта қолданыстағы ортақ бәсеңдеткіші бар машиналарда сымдардың тым көп үзілгіштігі байқалады. Соның салдарынан кейбір жағдайларда жұмыс уақыты 44%-ға дейін жоғалады. Жоғары үзілгіштіктің негізгі себебі - электр жетекті басқару жүйесінің қанағаттанарлықсыздығы.
Сым орау машиналарының автоматтандырылған электр жетегіне арналған жұмыстардың басым көпшілігінде зәкірді тізбектей немесе параллель жалғайтын тұрақты ток қозғалтқыштары негізінде құрастырылған топтық электр жетегі әзірленіп немесе жетілдіріліп жатыр. Негізгі еңбектер өткен ғасырдың 60-шы... 80-ші жылдармен белгіленген.
Бүгінде қолданылып жүрген сым орау машиналарының электр жетегінің жүйесі үнемі дамып отыратын технологиялық талаптарға сай емес.
Осы жағдайға байланысты сым өндіруге арналған бар агрегаттарды модернизациялау мен жаңасын құруға бағытталған заманауи ғылыми-техникалық әзірлеудің қажеттілігі туындады.
Жұмыстың мақсаты: жалпы беріліс қорабы бар сым созатын машинаға арналған қысқа тұйықталған (ҚТ) роторы бар асинхронды қозғалтқышты сенсорсыз векторлық басқару жүйесін (СВБЖ) әзірлеу және математикалық, алгоритмдік негіздеу.
Жұмыстың мақсатын орындау үшін мынадай міндеттер қойылды және шешілді:
- Технологиялық процестің талаптарын ескере отырып, сым созатын машинаны векторлы басқару жүйесі әзірленді және орнатылды;
- Технологиялық жабдықтардың әртүрлі жұмыс істеу режимдерінде асинхронды қозғалтқышты басқару жүйесінің өнімділігіне зерттеу жүргізілді;
Сенсорсыз векторлық басқарудың жүйелерін құруға арналған жағдайды бақылаушы синтезделді және басқарудың сенсорсыз жүйелерінің бар құрылымдарына талдау жасалды.
- Әзірленген векторлық басқару жүйесінің жұмыс істеу сапасына зерттеу жүргізілді.
Зерттеу әдістері. Қорытынды біліктілік жұмысында қолданылды:
- электр машиналарының математикалық теориясының ережелері;
- энергияның электр механикалық түрленуінің динамикалық процестерін сипаттау кезінде қолданылатын әдістер;
- Эйлер сандық әдістері;
- MathCad бағдарламалық жасақтамасы мен Simulink MatLab модельдеу ортасында математикалық бағдарламалау және модельдеу.
1. Сым созу теориясының негізгі ережелері мен сым созу машиналарының қолданыстағы электр жетек жүйелерін шолу
1.1 Сым созудың технологиялық үрдісі
Сым созу үрдісі сым дайындаудың негізгі технологиялық операциялары қатарына жатады.
1.1 суретте көрсетілген сызбадан F тарту күшінің әсерінен тарту нәтижесінде сымның көлденең қимасы азайып, ұзындығы артқанын, ал тартылғаннан кейін (созу) металдың көлемі тұрақты болып қалатынын көруге болады.
Сәйкесінше көлденең қиманың созуға дейінгі диаметрін, ұзындығы мен ауданын d0, l0, s0 деп белгілеп, ал көлденең қиманың созып болғаннан кейінгі диаметрі, ұзындығы мен ауданын d1, l1, s1 деп белгілеп қарастырып отырған процестің негізгі параметрлерін анықтаймыз. Бұл параметрлерге жатады: қысу, ұзарту және созу коэффициенті. Қысу деген сөзді созуға дейінгі және созудан кейінгі қималар арасындағы айырмашылық деп түсінуге болады.
Абсолютті қысу
δабс=S0-S1 (1.1)
және салыстырмалы қысуды ажырату
δ=(S0-S1)S0=(d02-d12)d02 (1.2)
Салыстырмалы қысуды пайызбен көрсетуге болады. Ұзарту деп созуға дейінгі және созудан кейінгі айырмашылықты түсінуге болады.
Абсолютті ұзарту
λабс=l1-l0 (1.3)
Салыстырмалы ұзарту
λ=l1-l0)l0 (1.4)
Салыстырмалы ұзартуды пайызбен көрсетуге болады.
Монолитті сымдауыш
Мысты өзекше
Сурет 1.1 - Сым созу үрдісі
Созу коэффициентінің шамасы созуға дейінгі ұзындығы мен созуға дейінгі ұзындықтың қатынасынан анықталады
u=l1l0=S0S1=d02d12 (1.5)
Созуға ұшырайтын сымның тұрақтылық көлемінің шартына сүйене отырып, жоғарыда келтірілген тәуелділіктер арасындағы байланыс анықталады
δ=(d02-d12)d02=S0S1=d02d12 (1.6)
λ=(d02-d12)d02=S0S1=u-1 (1.7)
u=l0l1=d02d12=λ+1 (1.8)
Бір сымдауыш арқылы дайындаманы созу нәтижесінде алынатын сығу, ұзарту, созу шамаларының мәні δбір, λбір, uбір бірліктер деп аталады.
Бірнеше сымдауыш арқылы тұрақты түрде олардың тесіктерінің саңылауын азайта отырып дайындаманы созу кезінде (бірнеше созу) көрсетілген шамалардың жалпы мәнін аламыз [1].
1.2 Сым созатын машиналардың электр жетектерінің негізгі қолданыстағы жүйелері
Маркаларына қарай соншалықты әр түрлі номенклатуралар мен өлшемдеріне қарай үлкен диапазонда сым созу процесін орындау үшін әртүрлі типтегі барабанды тарту орнақтары қолданылады (1.2 сурет). Олар созу әдісіне, тартылған сымның өлшеміне және басқа да конструкциялық ерекшеліктеріне қарай әртүрлі топтарға бөлінуіне қарамастан, келесі негізгі бірліктерден тұрады:
- созу күшін тудыратын, созатын барабаннан;
- айналу электр қозғалтқыштан барабанға берілетін бәсеңдеткіштен, серпімді муфта немесе белдік беріліс арқылы бәсеңдеткішпен біріктірілген тұрақты немесе айнымалы токтың жетектік электр қозғалтқышынан тұратын оның электр жетегінен;
- басқару пульті мен басқару станцияларының қалқандары.
Әр барабанға жеке электр жетегі болған кездегі орнақ түйіндерінің негізгі құрамы осындай.
Топтық электр жетегінде айнымалы беріліс орнақтың барлық барабандарына жалпы беріліс арқылы жүзеге асырылады. Электр жетегінің құрамына мыналар кіреді: жетектік электр қозғалтқышы, электр жетекті басқару қалқаны және трансмиссиялық электр қозғалтқышынан қозғалысты беретін құрылғы.
Көптігі бойынша аталған орнақтар бір реттік сым созатын және көп реттік сым созатын орнаққа бөлінеді.
Сым созатын машиналар
Конструкциясы бойынша
Жұмыс істеу принципі бойынша
Қалың созу (5,5 мм)
Тартылатын сымның диаметрі бойынша
Ілмекті
Жинақталуымен
Сымның барабандарда сырғанамауымен
Сымның барабандарда сырғанауымен
Сымның айналмалы қозғалысымен
Сымның түзу сызық бойы қозғалысымен
Дөрекі созу (3,0...5,5 мм)
Бір реттік
Кинематикалық орындалуы бойынша
Еселік бойынша
Топтық жетекпен
Жеке жетекпен
Көп реттік
Тура ағынды
Орташа созу (1,8...3,0 мм)
Жіңішке созу (1,8...3,0 мм)
Тым жіңішке созу (1,8...0,8 мм)
Сым созатын машиналар
Конструкциясы бойынша
Жұмыс істеу принципі бойынша
Қалың созу (5,5 мм)
Тартылатын сымның диаметрі бойынша
Ілмекті
Жинақталуымен
Сымның барабандарда сырғанамауымен
Сымның барабандарда сырғанауымен
Сымның айналмалы қозғалысымен
Сымның түзу сызық бойы қозғалысымен
Дөрекі созу (3,0...5,5 мм)
Бір реттік
Кинематикалық орындалуы бойынша
Еселік бойынша
Топтық жетекпен
Жеке жетекпен
Көп реттік
Тура ағынды
Орташа созу (1,8...3,0 мм)
Жіңішке созу (1,8...3,0 мм)
Тым жіңішке созу (1,8...0,8 мм)
Сурет 1.2 - Сым созатын машиналардың классификациясы
Бір реттік созатын орнақтар негізінен бір ғана сымдауышпен тарту және барабанға бір мезгілде орау арқылы өте қалың сыммен (6 мм және одан да көп) тарту үшін қолданылады. Содан кейін ол дайын орам түрінде алынып, келесі тартуға жіберіледі.
Бірнеше рет созатын орнақтар дәйекті түрде саңылаулардың өлшемін қысқарта отырып созу процесін бір уақытта бірнеше орам арқылы жүргізуге мүмкіндік береді. Бұл әсіресе барабандағы сымның соңғы қозғалысында созу жылдамдығының күрт артуына және жоғары жалпы қысуға мүмкіндік береді. Бұл орнақтарда қалыңнан (811 мм) бастап микросымдарға дейінгі барлық дерлік өлшемдегі сым созылады.
1.2.1 Жинақтаусыз және барабандарда сымдардың сырғуының өзгерісімен жұмыс істейтін сым орайтын машиналар
Өндірісте конструкциясы әр түрлі бірнеше дүркін барабанды сым орайтын орнақтардың көп саны жұмыс істейді. Оларды сым орау тәсіліне қарай мынадай топтарға бөлуге болады:
1. Аралық барабандарда сым қорының өзгеруінсіз жұмыс істейтін орнақтар: аралық барабандардың жылдамдығын автоматты түрде реттеу; аралық барабандарда сымның сырғуымен;
2. Аралық барабандарда сым қорының өзгеруінсіз жұмыс істейтін орнақтар (дүкендегі түрі).
Бірінші топтағы орнақтардың жұмыс істеу принципі бірдей уақыт аралығында бірнеше дүркін сым орайтын орнақтың кез келген сымдауыш арқылы тартылатын металл көлемдерінің теңдігі заңына негізделген.
S0∙ϑ0=S1∙ϑ1=Sk-1∙ϑk-1 (1.2.1)
мұндағы v0 ... vk - тартылатын металдың жылдамдығы
s0 ... sk - оның көлденең қимасының ауданы.
Секундтағы көлемдері теңдігі деп аталатын бұл теңдіктің бүкіл созу процесі бойы сақталуы орнақтың үздіксіз және үзіліссіз жұмыс істеуінің қажетті шарты.
Тәжірибеде бұл теңдік сымдауыштардың жұмыс арнасының уақыт өте келе тозуы салдарына және бір немесе бірнеше аралық барабандарда тартылған сымның көлденең қимасының ұлғаюына байланысты бұзылады. 1.2.1 теңдікті қалпына келтіру үшін сәйкес аралық барабандардың айналу жылдамдығын азайту қажет, ол екі принципті түрде әр түрлі жолмен жүзеге асырылады:
- Аралық барабандардың ондағы сымның сырғымай созудың барлық циклі бойы жылдамдықтарын үздіксіз автоматты реттеумен.
Сым орайтын орнақтар осы принциптер бойынша сырғымай жұмыс істейді (ілмекті және түзу)
- Соңғысының тұрақты қозғалысы кезінде аралық барабандарда сымның салыстырмалы сырғу шамасының өзгеруі есебінен созу жылдамдығының өзгеруімен.
Сым орайтын орнақтар осы принцип бойынша сырғып жұмыс істейді.
1.2.2 Қозғалтқыштарының зәкірлері дәйекті қосылған электр жетегі
1.2.2 суретте электр жетекті қозғалтқыштарымен дәйекті түрде қосылған ілмекті сым созатын орнақтың электр жетегінің үлкейтілген функционалдық сызбасы көрсетілген. Мұндай сызбаның ерекшелігі барабандар арасында механикалық байланыс болған кезде сызу процесінің өзін-өзі реттеуін қамтамасыз ету. Сым орайтын орнақтарда мұндай механикалық қосылыс - бір уақытта бірнеше сымдауышта өңделетін сым. Сызу процесі артқы кернеулер болған кезде жүзеге асырылады. Олардың мәндерін сәйкес жетек қозғалтқыштарының қозу ағынын өзгерту арқылы кең ауқымда орнатуға болады.
Созу жылдамдығын басқару тізбектей жалғанға зәкірлерге берілетін кернеуді өзгерту арқылы жүзеге асырылады. Басқару жүйесі реттеудің сыртқы ЭҚК-ті және токтың ішкі контуры бар координаттарды бағынышты реттеу принципі бойынша орындалады. Реттегіштерді есептеу кезінде мұндай жетектің динамикалық сипаттамалары бүкіл орнақтың зәкір тізбегінің уақыт тұрақтысына тең электромагниттік тұрақтымен және жеке барабан жетектерінің электромеханикалық уақыт тұрақтыларының орташа мәніне тең тең электромеханикалық тұрақтымен анықталатыны ескеріледі.
Ілмекті орнақтарды өнеркәсіптік пайдаланудағы тәжірибе кернеу күштерінің ауытқу жағдайының өзгеруі салдарынан металдың деформациясы және қарсы кернеуі +- 50 %-ға жетуі мүмкін екенін көрсетеді. Сонымен қатар, қарсы кернеудің толық жоғалу мүмкіндігіне әкелетін металдың серпімділік қасиеттері осы ауытқулармен қабаттасады. Бұл авариялық режимдердің пайда болуы және технологиялық процестің бұзылуының бірден бір себебі болады.
ҚО1 ҚО2 ҚО3 ҚО4
ҚО1 ҚО2 ҚО3 ҚО4
Сурет 1.2.2 - Қозғалтқыш зәкірлерінің дәйекті түрде қосылатын сым орайтын машинаның электр жетегінің функционалдық сызбасы
Мұндай жүйелерді пайдалану олардың жұмыс істеу қабылеті мен сенімділігінің төмен болуын, жоғары жылдамдықта созу кезінде ұзақ мерзімде және тұрақты жұмыс істеудің мүмкін емес екенін көрсетті. Мұнда сымды қайта орнату кезінде бір рет орнатылған қарсы кернеу мәндері әрі қарай да қоректендіру кернеуімен анықталатын кез келген созу жылдамдығында өзгеріссіз қалады. Сондай-ақ қозғалтқыштардың қозу ағындарының бір мезгілде пропорционалды өзгеруі кезінде де қарсы кернеулер өзгермейді. Бірақ қарсы кернеу шамасына металдың сымдауышқа қысымы, сондай-ақ блоктардың әртүрлі механикалық инерциясы - орнақтардың үдеуі мен бәсеңдеуі арқылы үдеу айтарлықтай әсер етеді.
1.2.3 Қозғалтқыштардың зәкірлері параллель қосылған электр жетегі
Қозғалтқыштардың зәкірлері параллель қосылуының сызбасын жүзеге асыру кезінде (1.2.3 сурет) арнайы ұйымдастырылған басқару жүйелерінсіз әрбір қарсы кернеу маңызды болатынын және оның өз заңына сәйкес тиристорлық түрлендіргіштің шығысындағы кернеуге байланысты екенін ескеру қажет (жиілік түрлендіргіш шығысындағы кернеу жиіліктері). Қозғалтқыш зәкірлерін параллель қосу қолдану әрекеттері келесідей кемшіліктерді анықтады:
- орнақты қолмен орнатудың қиындығы;
- тартпа жағында орнақ жұмысын үздіксіз бақылаудың және кері керілуді бақылаудың болуы;
- сым созатын орнақтың өте тұрақсыз жұмысы (әсіресе динамикалық режимдерде қарсы кернеудің жоғалуы, сымның жиі үзілуі, барабандардағы сымның сырғып кетуі)
Қозғалтқыштары параллель қосылған түзу орнақтардың ең тұрақты жұмысына сымның үзілуіне әкелетін ауытқулардың орнын толтыру жүйесі ретінде әрекет ететін автоматты басқару жүйелерін қолдану кезінде қол жеткізілді. Мұндай жүйелердің жұмыс істеу алгоритмі
ҚО1 ҚО2 ҚО3 ҚО4
ҚО1 ҚО2 ҚО3 ҚО4
Сурет 1.2.3 - Қозғалтқыштардың зәкірлері параллель қосылған сым созатын машинаның электр жетегінің функционалды сызбасы
1.2.4 Қозғалтқыштары жеке қоректенетін электр жетек
Қоздыру орамасының арнасы арқылы орнақты басқару, жоғарыда қарастырылған сызбаларда жасалғандай, төмен динамикалық және кернеу мен кері кернеудің ауытқуымен байланысты жоғары жиілікті бұзылуларды өңдеуге мүмкіндік бермейді. Қозғалтқыштардың жеке қуат көзі жоғары жылдамдықты қамтамасыз ететіндігімен жақсы ерекшеленеді (зәкір тізбегі арқылы тұрақты ток қозғалтқыштарын басқару немесе ЖТ-АҚ негізіндегі жетек жүйелеріндегі жиілік түрлендіргіштерін пайдалану арқасында).
1.2.4 суретінде заманауи ілмекті сым созу орнағының сызбасы келтірілген. Металдың секундтағы көлемін бақылайтын және жетек қозғалтқыштарының айналу жылдамдығын синхрондайтын элемент ретінде пневматикалық жетегі бар ролик қолданылады.
Ролик алдын ала берілген күйден ауытқыған кезде жақындық сенсоры жиілік түрлендіргішінің кіреберісіне әсер ететін сигнал қалыптастырады. Әсер алдыңғы барабанның қозғалтқышының жылдамдығы түзетілетіндей және орнақтың бақыланатын орнында металдың секундтағы көлемін қалпына келтіретіндей етіп жүзеге асырылады.
15...25 мс жылдамдығымен сым созу кезінде ролик жүрісі 50 мм-ден асып кетпейді.
Қарсы кернеу моментінің өзгеру өсімі созу моментінің өзгеруіне тең. Осылайша, қозғалтқышты жеке қоректендіретін жүйенің кедергі моментінің өзгеруіне реакциясы қозғалтқыш арматурасының тізбектей қосылуы бар жүйеге ұқсас.
Қ1
Қ2
Қi-1
Қi
Қ1
Қ2
Қi-1
Қi
Сурет 1.2.4 - Қозғалтқыштары жеке қоректенетін сым созатын машина электр жетегінің функционал сызбасы
1.2.5 Сору барабандарының ортақ редукторы бар электр жетегі
Қазіргі уақытта сызу машиналарына арналған электр жетектерін дамытудың ең перспективті бағыты - ортақ редукторы бар электр жетегі: сым созатын машинасының барлық барабандары редуктормен қатты жалғанған. Сым созатын машинаның функционалды сызбасы 1.2.5 суретте көрсетілген.
Сурет 1.2.5 - Ортақ редукторы бар сым созатын машинаның электр жетегінің функционалды сызбасы
Машина жетегі үш жылдамдықты беріліс қорабы арқылы электр қозғалтқышымен қозғалады; электр қозғалтқыш білігінің беріліс қорабымен және беріліс қорабының машинаның негізгі білігімен қосылуы тісті муфталар арқылы жүзеге асырылады. Мұндай сызбаның негізгі кемшілігі - тұрақты ток электр қозғалтқышын пайдалану, сондай-ақ басқару жүйесін орнатудың күрделілігі және пайдалы әсер коэффициентінің жоғары еместігі.
Сондай-ақ, әрбір тартқыш роликтің 3 қадамы бар екенін атап өту керек. Осылайша, 1.2.5.1 суреттерінде көрсетілген сызбаларға сәйкес машина сыммен толтырылады.
Сурет 1.2.5.1 - Сымды созу кезінде 7(а), 11(б) машинаны сыммен толтыру және созу сызбасы
1.3 Сым созатын машинаның электр жетегіне қойылатын технологиялық талаптарды түсіндіру
Сым созатын машиналардың автоматтандырылған электр жетектеріне қойылатын талаптар технологиялық процестермен анықталады. Автоматтандырылған электр жетек келесідей жұмыс тәртіптерін қамтамасыз етуі керек; толтырылған машинаның тыныштық күйінен жұмыс жылдамдығына дейінгі үдеуі; орнатылған жылдамдықтағы жұмыс; төмендетілген жылдамдықтағы дәнекерлеу тігістерін домалату (созу); машинаны тежеу; машинаны шұғыл тоқтату.
Сымды барлық сымдауыштарға және орағыш катушкаға қайта толтыру еңбекті көп қажет ететін операциялардың бірі болып есептеледі. Қайта толтыру кезінде сым алдын ала сымдауыш тесігінен өткізіліп, оның тарту барабанына және орағыш катушкаға оралады. Әдетте, қайта толтыру қозғалу режимінде қолмен орындалады және (үздіксіз машиналар үшін) бірнеше іске қосу және тоқтату арқылы жүреді. Қайта толтыру жылдамдығының мәні 0,5... 1 мс аспауы керек. Бұл шектеу сымның үзілуін азайту және техникалық қызмет көрсету қызметкерімен жазатайым оқиғаларды болдырмау үшін енгізіледі. Сондай-ақ, сым созатын машиналарда толтыру кезеңінде деформация аймағында майлаудың болмауына (немесе жеткіліксіздігіне) байланысты тарту күші айтарлықтай жоғарылайтынын және кейбір деформациялануы қиын металдар мен қорытпалар үшін ол тіпті одан да асып түсетінін атап өту керек. Сондықтан мұндай металдар мен қорытпаларды өңдеу үшін тек қана домалату процесін қолдану қажет.
Толтырылған машинаны тоқтап тұрғаннан жұмыс жылдамдығына дейін үдету және жұмыс жылдамдығынан толық тоқтағанға дейін тежеу. Жұмыстың динамикалық режиміне қойылатын негізгі талап - тыныштық күйіне дейін кернеуді сақтай отырып, біркелкі жеделдетуді (тежеуді) қамтамасыз ету. Әйтпесе, серпілістердің пайда болуы да, интерфокальды кернеулердің жоғалуы да төтенше жағдайларға әкеледі. Сым созатын машиналарда сымның созылуы беріктік шегінен асып түсуі пайда болады және ол әдетте үзілуге алып келеді. Бұл статикалық үйкеліс коэффициентінің сырғанау үйкеліс коэффициентінен әлдеқайда жоғары болуына байланысты. Жеделдету мәні 1...2 мс[2] аспауы керек. Сонымен қатар зерттеулер көрсеткендей, сымдауышты айналдыру арқылы іске қосу жағдайларын жеңілдетуге болады.
Осылайша, заманауи сым созу орнақтардың автоматтандырылған электр жетектеріне мынадай талаптар қойылады:
- +- 5 %-дан аспайтын қателікпен динамикалық та, статикалық та жұмыс режимдерінде жылдамдықты реттеуді қамтамасыз ету; жылдамдықты реттеу диапазоны 1:50 шегінде;
- толтыру және жүргізуіп жіберу жұмыс режимін қамтамасыз ету;
- іске қосу және тежеу кезінде тұрақты жеделдетуді қамтамасыз ету;
- энергияны желіге қалпына келтірумен жұмыс, шұғыл және авариялық тежеу режимдерін қамтамасыз ету.
1.4 Электр жетек түрін таңдау
Қазіргі уақытта электр жетектерінің келесідей түрлері сым созу машинасының электр жетегіне технология қоятын талаптарға жауап бере алады:
1. Тиристорлық түрлендіргіш-қозғалтқыш жүйесі бойынша орындалған реттелетін тұрақты ток электр жетегі (ТТ-Қ).
2. Тұрақты тізбегі бар жүйелік жиілікті түрлендіргіш жүйесі бойынша асинхронды реттелетін электр жетегі (импульстік енді модуляциясы бар автономды инвертор) - қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыш (ЖТ-АҚ).
Соңғы уақытқа дейін сым созатын машиналарға арналған электр жетек жүйелері тек тұрақты ток қозғалтқыштары негізінде құрастырылды. Бұған сенімді жиілік түрлендіргіштерінің болмауы себеп болды. Алайда, ТТ-Қ жүйелерінің мынадай кемшіліктері бар:
- зәкір тогының көтерілу жылдамдығын шектеу, электр жетегінің инерция моментін ұлғайту, автоматты басқару жүйелері жылдамдығының төмендеуіне әкеп соғады;
- жоғары масса-ауқым көрсеткіштері;
- техникалық қызмет көрсетудегі еңбек сыйымдылық.
Атап өтілген кемшіліктер коллектордың және сәйкесінше коммутация процестерінің болуымен шартталған және асинхронды қысқа тұйықталған қозғалтқыш негізінде электр жетек жүйесін құру кезінде жойылуы мүмкін.
Қазіргі уақытта 35... 100 кВт қуат диапазонында ЖТ-АҚ жүйесі ойынша электр жетектерін өнеркәсіптік қолдануда жеткілікті тәжірибе бар. 1.4 кестеде әртүрлі өндірушілердің осындай электр жетектерінің жүйелеріне нарықтық бағалар көрсетілген.
1.4 кесте - Электр жетегі жүйелерінің нарықтағы бағасы
Өндіруші
Электр жетек жүйесінің бағасы мың рублькВт
ТТ-Қ
ЖТ-АҚ
Siemens
4,8
3,6
ABB
6,2
4,6
ControlсTechniques
5,7
4,3
Omron
4,3
Hyundai
4,7
Mitsubishi Electric
3,4
IG
3,6
Орташа нарықтық көрсеткіш
5,6
4,1
1.4 кестедегі мәліметтерді талдау ЖТ-АҚ жүйелері үшін нақты көрсеткіш бағасыкВт ТТ-Қ-ға қарағанда. 1,36 есе төмен екенін көрсетеді. Осылайша, экономикалық орындылығы тұрғысынан ЖТ-АҚ жүйесінің даусыз артықшылығы бар.
Сонымен бірге ЖТ-АҚ электр жетегі жүйелерінің белгілі кемшіліктері бар. Оларда желілік кернеуді қосарлы түрлендіру жүзеге асырылады. бұл жалпы алғанда электр жетек жүйесінің тиімділігін төмендетеді. Бұдан басқа 10 Гц-тен төмен жиіліктерде шығыс кернеуінің сатылы реттеу орын алады.
Жоғарыда айтылғандарға сүйене отырып, ЖТ-АҚ жүйесін сызу машинасының автоматтандырылған электр жетегі ретінде қабылдаған дұрыс.
1.5 Тарау бойынша жалпы қорытынды және зерттеу мәселесінің тұжырымы
Сымдарды тартудың технологиялық процесіне, сым созатын машиналардың электр жетегі жүйелерінің қолданыстағы конструкцияларына, сондай-ақ электр жетектермен басқарудың заманауи жүйелерінің жұмыс істеудің негізгі принциптеріне талдау жүргізу нәтижесінде негізгі артықшылықтар мен кемшіліктерді анықтауға және негізгі қорытындыларды тұжырымдауға болады.
1. Орташа диаметрдегі (1,8...3,0 мм) сымды жасау үшін барлық тарту энергетикалық қуат параметрлерін оңтайландыру есебінен сым созу процесінің тиімділігін айтарлықтай арттыруға және сым созу процесінің жылдамдығын арттыруға барлық созу барабандарына ортақ редукторы бар сым созатын машиналар перспективті болып есептеледі.
2. Қолданыстағы электр жетек жүйелерін жаңарту арқылы сым созу процесінің тиімділігін арттыруға болады. Бұл жалпы алғанда сым созу процесінің пайдалы әсер коэффициентінің айтарлықтай артуына алып келеді.
- Энергияға тиімділігіне қатысты: тұрақты ток қозғалтқышын айнымалы токтың асинхронды қозғалтқышына ауыстыру арқасында.
- Сым созу жылдамдығын арттыруға қатысты: заманауи электр жетекті басқару жүйесін пайдалану арқасында.
Асинхронды қозғалтқыштар негізіндегі электр жетек жүйелерін пайдаланған жағдайда келесі негізгі міндеттерді шешу қажет:
- Сым созатын машинаның процестерін модельдеу үшін қысқа тұйықталған роторы бар асинхронды қозғалтқышты математикалық үлгісін жасау
- Сым созатын машинаның электр жетегін басқару жүйесін жасау, жүйенің динамикалық және статикалық қасиеттеріне талдау жасау.
- Модельдеуді жүзеге асыру және әзірленген электр жетекті зерттеу.
4. ЖТ-АҚ жүйесі бойынша электр жетегі сым созатын машинаның негізгі электр жетегі ретінде пайдалану үшін экономикалық тұрғыдан тиімді екендігі дәлелденді.
2. Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқышты векторлық басқару жүйесін әзірлеу
2.1 Асинхронды қозғалтқыштың басқару нысаны ретіндегі математикалық сипаттамасы
Асинхронды қозғалтқыштың математикалық үлгісін құруды жеңілдету үшін келесі болжамдарды енгіземіз:
- барлық фазаның орамдарының параметрлері бірдей мәнге ие, яғни симметриялы жұмыс істеу режиміне ие;
- электр машинасының магнит өрісі ауа саңылауы бойымен синусоидальды таралуға ие;
- синусоидаль формадағы жиілік түрлендіргіштің шыға берісіндегі кернеуді қабылдаймыз, қуат арнасы бойынша асинхронды қозғалтқыш пен жиілік түрлендіргіш арасындағы өзара әсері ескерілмейді;
- қозғалтқыштың магниттік тізбегінлегі құйынды тоқтардың ағынынан және оның қайта магниттелуінен туындайтын болаттағы шығындар ғана ескерілмейд.
- статорлы токтарға шектеу қоюдың арқасында АҚ магниттік тізбегінің қанықтылығы ескерілмейді.
- ротордың өткізгіштеріндегі токтардың орын ауыстыруының әсері елеусіз, себебі жиілік түрлендіргіштен қоректену кезінде ротордағы токтың жиілігі механикалық сипаттаманың жұмыс бөлімімен шектеледі.
Жалпыланған асинхронды машина 2.1.1 суретінде көрсетілген. Ол стартордағы үш фазалы орамнан және ротордағы үш фазалы орамнан тұрады. Статор мен ротор орамдары кернеудің симметриялы үш фазалы көзіне қосылған. Мұндай машинаның математикалық сипаттамасы белігілі заңдарға негізделген.
Сурет 2.1.1 - Жалпыланған асинхронды машина
Киргофтың екінші заңын негізге ала отырып ротор мен статор үшін аламыз:
Статор үшін Ротор үшін
Теңдеулерде лездік кернеулер, статор мен ротор ағынының байланыс тоқтары, сондай-ақ орамдардың белсенді кедергісі пайда болады.
Орамдардың ағынды байланысын орамдардан өтетін тоқпен байланыстыратын Ампер заңын қолданамыз.
Статор үшін
Ротор үшін
Момент пен механикалық тепе-теңдік теңдеуі
Теңдеулердің жеңілдеткеннен және екі фазалы үлгіге келтіргеннен кейін теңдеу жүйесін аламыз.
Алынған жүйе айналмалы координаттар жүйесіндегі асинхронды қозғалтқыштың математикалық сипаттамасы. k 0 екенін ескере отырып, осы жүйені негізінде Matlab бағдарламалық ортасындағы өту процестерінің ұқсатуға арналған құрылымдық үлгіні құрамыз (2.1.2 суретті қараңыз).
Сурет 2.1.2 - Асинхронды қозғалтқыштың құрылымдық сызбасы
Сым созудың шеткі мәндерін есептеу
Кесте 2.1 - ВПТ 5750 сым созу станының паспорттық көрсеткіштері
Барабандар диаметрі
Шеткі және аралық
350 мм
Сатылы
350 мм
Барабандар саны
5 дана
Сым созу саны
5
Сым диаметр
Созуға дейін
8 мм
Созудан кейін
2,09 мм
Шикізаттың үзіліп кету деңгейі
Созуға дейін
0,3 - 1,4 кНмм[2]
Созудан кейін
1,4 - 2 кНмм[2]
Жалпы созу
92 - 65 %
Шығысындағы сым созу жылдамдығы
900 - 1200 ммин
Суытуға кететін жалпы салқын су мөлшері
1,2 м[3]сағ
Стан электр қозғалтқыштары
Қуаты
55 кВт
Қозғалтқыштар саны
5 дана
Айналу жылдамдығы
550 - 1500 айнмин
Станның массасы
7,2 т
Сым созу үрдісі:
Сым созу үрдісі кезіндегі сым диаметрлері
8 - 6,06 - 4,59 - 3 ,48 - 2,63 - 2,09 мм;
Сымдардың беріктілігінің шекті мәндері σ0 = 1250 Нмм[2],
Тарту сандары n = 5;
Сымды тартудың n - і мәнінің шекті мәні келесі формулалармен анықталады
δn=δ0+3,16∙4δ01-δшекті мәнn∙ δшекті мән+δk-1δсум, (2.1)
мұндағы 3,16 - ньютон бойынша шекті мәнді ескеретін көбейткіш;
δшекті мән - сым созу жолының созу кезіндегі шекті мәні;
δсум.n - барлық сым созулардан кейінгі жалпы орташа мәні;
n - берілген жол бойынша сым созулардың саны.
Берілген жол бойынша сым созулардың бірлік жолдары келесі формулалармен анықталады:
δn орташа мән=dn-12-d21-dn-12. (2.2)
Барлық сым созу жолдары бойынша тарту келесідей анықталады:
δn орташа мән=dn-12-d21-dn-12. (2.3)
2.1.1 Сым созудың бірінші жолының n = 1 кезіндегі есебі
Бірінші жолдың бір ғана орта мәні кезіндегі созу
δорта мән.1=d02-d12d02=82-6,06282=0,426.
Жалпы барлық созулардан кейінгі орташа мән
δорт.1=d02-d12d02=82-6,06282=0,426.
Бірінші созу кезіндегі беріктіктің шекті мәні:
σ1=σ0+3,16∙4σ01-δорташа 1∙1∙δед.ср.1+0,1∙σ0δсум.1=
=1250+3,16∙712501-0,426∙1∙0,426+0,6 ∙1250∙0,426=
=1250+251,43+81,6=1583,04 Нмм2.
Бірінші сым созудан кейінгі беріктіктің шекті мәнінің орташа мәні:
σорташа.1=σ0+σ12=1252+1583,142=1416 ,53 Нмм2.
2.1.2 Екінші сым созу жолының n = 2 ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz