Модернізація системи керування універсальною швейною машиною із застосуванням частотного електропривода

При заміні фрикційного привода швейних машин на частотно-регульований змінюється режим роботи асинхронного електродвигуна. У фрикційного привода електродвигун працює постійно з переходом від режиму холостого ходу в режим навантаження при виконанні технологічної операції. У частотно-регульованому приводі електродвигун включається тільки на момент виконання технологічної операції.

Для виконання на швейних машинах різних операцій електропривод крім основної функції обертання головного валу повинен забезпечувати повторно-короткочасний режим роботи, автоматичний і ручний пуск швейної машини, автоматичну зупинку швейної машини по закінченні операції з голкою в заданому положенні. Зміна частоти обертання головного валу швейної машини в залежності від виконуваної технологічної операції повинне відбуватися при відповідній команді від системи управління, причому час пуску і зупинки швейної машини повинен бути мінімальним (0,4-0,5 с).

Для забезпечення зазначених режимів роботи швейні машини відомих світових фірм-виробників таких як: «Juki» (Японія), «Durkopp», «Pfaff», «Strobel» (Німеччина), «Sun Star» (Корея) та ін, обладнані частотно -регульованим електроприводом з електронною системою управління.

У процесі виконання досліджень ставилося завдання об'єднання в єдину систему різних за природою функціонально закінчених елементів асинхронного привода за допомогою уніфікованих сполучають пристроїв-інтерфейсів.

У результаті була розроблена система частотного керування асинхронним електроприводом, яка дозволяє значно підвищити швидкісні характеристики швейної машини, скоротити час на допоміжні операції, і, відповідно, істотно збільшити продуктивність праці, а так само знизити споживання електроенергії.

Потужність, споживана електроприводом з мережі, відрізняється від потужності на валу швейної машини на значення потужності втрат в електроприводі, тобто .

Чим менше втрати. Тим більше ККД електроприводу. Потужність втрат складається з потужності електричних, магнітних і механічних втрат. Електричні втрати виникають в обмотках статора і ротора, тобто (Тут - втрати в обмотці статора і - втрати в обмотці ротора). Магнітні втрати в магнітопроводі виникають за рахунок явищ гістерезису і вихрових струмів у статорі і роторі , тобто . Втрати механічні викликані силами тертя в підшипниках о ковзаючу середу .

На основі викладеного

(1)

Вираз (1) можна спростити, якщо знехтувати магнітними втратами в пакеті ротора через їх малості в порівнянні з іншими доданками. Тому практично можна вважати, що

Потужність, що передається магнітним полем від статора до ротора , тобто потужність, споживана з мережі за вирахуванням втрат в статорі, тобто

Втрати в роторі складають , тому

Потужність на валу двигуна відрізняється від механічної на значення механічних втрат , тобто

Слід зазначити, що магнітні втрати при зміні навантаження двигуна від холостого ходу до номінальної, є постійною величиною, тобто не залежать від навантаження. Механічні втрати в електродвигуні мало залежать від навантаження. Для фрикційного електроприводу слід враховувати втрати потужності від фрикційної муфти, маховика і контрпривода. Оскільки асинхронний електродвигун в фрикційні електроприводі залишається включеним і працює на холостому ходу постійно в період між проведенням технологічних операцій на швейній машині, то слід враховувати, те, що повітряний зазор між ротором і статором збільшує магнітне опір магнітопроводу і в статорі трифазного асинхронного двигуна становить 20 - 45% номінального струму статора.

У таблиці 4.1 проведено розрахунки споживання електроенергії швейними машинами з ФЕП і ЧРЕП.

Таблиця 4.1 - Розрахунки споживання електроенергії ФЕП і ЧРЕП

Таким чином, у швейної машини, що працює від частотно-регульованого електроприводу споживання електроенергії в середньому на 24-28% менше, ніж у швейної машини з фрикційним електроприводом, скоротився час на допоміжні операції в середньому на 12%.

Висновки

1. На основі аналізу існуючих електроприводів універсальних швейних машин і технологічних процесів, виконуваних ними, визначені напрямки щодо заміни старих систем приводу на частотне регулювання машин і зниження енергоспоживання.

2. Управління параметрами технологічних процесів в універсальних швейних машинах з частотно-регульованим електроприводом здійснюється на основі взаємозв'язку моменту на головному валу машини, електромагнітного моменту ротора і регульованого напруги живлення електродвигуна.

3. Запропоновані методи модернізації частотно-регульованого електроприводу для універсальної швейної машини, дозволяють знизити енергоспоживання при виконанні різних технологічних операцій.

4. Теоретично обґрунтовано що час розбігу електродвигуна в частотно-регульованому електроприводі скорочено в 2,2 рази в порівнянні з фрикційним.

5. Доведено ефективність використання частотного перетворювача в електроприводі універсальних швейних машин, що забезпечує зниження енергоспоживання до 40% за рахунок відключення двигуна при виконанні допоміжних прийомів, час яких більш ніж в 2,5 рази перевищує машинний час всієї технологічної операції.

6. Розроблено рекомендації щодо використання частотно-регульованого електроприводу в універсальних швейних машинах при їх проектуванні і експлуатації.

7. Проведено моніторинг ринку частотних перетворювачів світових брендів.

Перелік посилань

1.Браславскій, І.Я. Про можливості енергозбереження при використанні регульованих асинхронних електроприводів / І.Я. Браславський / / Електротехніка. - 1988. - № 8. - С. 2-5.

2.Бут, Д.А. Безконтактні електричні машини / Д.А. Бут. - М.: Енергія, 990.-416 с.

3.Вешеневскій, С.Н. Характеристики двигунів в електроприводі / С.М. Вешеневскій. - М.: Енергія, 1977.

4.Ісаев, В.В. Устаткування швейних фабрик / В.В. Ісаєв. - М.: Легпромбитіздат, 1989. - 336 с.

5.Кацман, М.М. Електричний привід: підручник для студ. освітні. установ середовищ. проф. освіти / М.М. Кацман. - М.: Академія, 2005.-384 с.

6.Кузьмічев, В.Є. Промислові швейні машини: довідник / В.Є. Кузьмічов, Н.Г. Татова. - Подольск, 2001.

7.0ніщенко, Г.Б. Електричний привід: підручник для студ. Вузів / Г.Б. Онищенко. - М.: РАСГН, 2003. - 320 с.

8.Полухін, В.П. Конструктивно-уніфікований ряд швейних машин класу 31 з горизонтальною віссю човника / В.П. Полухін, Л.К. Милосердний. - М.: Легпромбитіздат, 1991. - 80 с.

9. Радін, В.І. Електричні машини: Асинхронні машини: навч. Для електромех. спец. вузів / В.І. Радін [и др.]; під ред. І.П. Копилова. - М.: Вищ. шк,

10.Франц, В.Я. Швейні машини. Ілюстроване посібник / В.Я. Франц,В.В. Ісаєв. -М.: Легпромбитіздат, 1986.

11.Цейтлін, Л.С. Електропривод, електрообладнання та основи управління

12.Harres, M.R. Discussion of Variable - Speed Switched Reluctance Motors System. -IEEE Proceeding pt. B. Vol. 128. N 5. September 1981. PP. 260-268.

13.Henneberqer, G., Fahimi В., Moallem M. Predicting the Transient Performance of a SRM Drive System Using Improved Magnetic Equivalent Circuit Method. - Intelligent Motion. June 1995. PP. 313-320.

Размещено на Allbest.ru