Пресс-ножницы НГ522

 

где η_у – коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя при нагрузке, отличающийся от номинального;

                                   

η_у = М_мин / М_н =15.75 / 17.5 =0.9,                   (2.29)

 

ΔР_н – потери за цикл, Вт

 

                                              ,                                 (2.30)

 

где η_дв – номинальный КПД электродвигателя.

 

                                                   Вт,                (2.31)

                                                  Вт.                                     (2.32)

 

Время цикла найдём по следующей формуле

 

                                              ,                                            (2.33) 

 

где t_ц – время одного цикла, с;

     е – относительная продолжительность включения, %.

     

       с,       (2.34)     

                                              ,        (2.35)

                                              с,                                (2.36)                   

                                              с,                         (2.37)

                                                                                  (2.38)

 

где J_p – момент инерции ротора, кг·м²;

      J_p = 0.008 кг·м²;

      J_мех = 0.006 кг·м²;

      i – передаточное отношение привода.

 

                                             ,                                                  (2.39)

 

где ω_2н – номинальная угловая скорость вращения ротора АД, рад/с,

 

  рад/с ,        (2.40)

                 рад/с,       (2.41)

                                                (2.42)

                                      

кг·м².      (2.43)

 

Из следующего соотношения найдём пусковой момент

 

                                                                                        (2.44)

 

где М_н – номинальный момент двигателя, Н∙м

 

                                               ,                                               (2.45)

            Н∙м,     (2.46)

 

18.4 Н∙м > 17.5 Н∙м – условие выполняется.

 

                             М_п = 2·М_н = 2∙18.4 = 36.8 Н·м.     (2.47)

 

Из следующего соотношения  найдём минимальный момент сопротивления двигателя

 

                                             (2.48)

                               М_min = 1.6∙М_н = 1.6∙18.4 = 29.44 Н·м,  (2.49)                    с.  (2.50)

 

Из следующего соотношения найдём тормозной момент

 

                                M_т = 2.4∙М_н = 2.4∙18.4= 44.16 Н∙м ,                   (2.51)                                    с,          (2.52)

                                , с,                                            (2.53)

                               с,  (2.54)

                              ,                           (2.55)

                               ,                                                         (2.56)

                               Н·м,                                    2.57)

                             

  (2.58)

                            

      (2.59)

              

  Вт. (2.60)

 

Если средние потери за цикл ΔР_ср не превышают номинальных ΔР_н, то это указывает, что двигатель по нагреву выбран правильно.

 

                                                   ΔР_ср < ΔР_{н ,}

    454.77 Вт < 750 Вт.

 

 

2.5 Расчет и построение статических нагрузок

 

 

Нагрузочная диаграмма электропривода учитывает статические и динамические нагрузки, преодолеваемые электроприводом  в течение цикла работы механизма.

Статическая нагрузочная  диаграмма (рисунок 2.3) механизма представляет график функциональной зависимости . Для периодического повторно-кратковременного режима работы (S3) с неизменной нагрузкой () в общем случае график выглядит следующим образом

 

Рисунок 2.3 – Упрощенная нагрузочная диаграмма механизма ножниц

 

 

2.6 Построение функциональной схемы базового электропривода

 

 

Построение позволяет  наглядно отразить устройство функциональных (рабочих) изменений, описание которых  оперирует любыми (в том числе  и несущественными) микросхемами, БИС  и СБИС. Поскольку функциональные схемы не имеют собственной системы  условных обозначений, их построение допускает  сочетание кинематических, электрических  и алгоритмических обозначений (для  таких схем более подходящим термином оказывается комбинированные схемы). На рисунке 2.5 представлена функциональная схема базового электропривода.

 

Рисунок 2.5 – Функциональная схема базового электропривода

 

Функциональная схема  содержит

– трансформатор;

– QF1 –выключатель автоматический;

– KM1 – магнитный пускатель;

– М – асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором.               

 

 

2.7 Построение структурной схемы базового электропривода и расчет параметров передаточных функций

 

 

На рисунке 2.6 представлена структурная схема базового электропривода

  

 

Рисунок 2.6 – Векторно-матричная структурная схема базового электропривода

 

В векторной форме исходные уравнения имеют следующий вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Преобразовав данные уравнения, получим

 – реализует переход  от реальной к мнимой единице.

 

 

 

 

 

 

 

Индуктивное сопротивление в статорной и роторной цепи соответственно

 

             (2.81)

 .                                    

 

Откуда следует

– индуктивность в цепи статора

 

 

 

где – частота питающей сети;

– индуктивность в цепи ротора

 

       (2.84)

 

где S – номинальное скольжение;

– индуктивность намагничивающего контура

 

 

                                   (2.85)

 

где .

Передаточная функция  механической части электропривода

 

 

 

               

 

 

 

 

 

 

2.8 Моделирование базовой системы и построение переходных функций в среде Matlab

 

 

Использование современных  программ объектно-ориентированного виртуального моделирования систем управления требует  от разработчика системы автоматического  регулирования вынести готовую  модель объекта, в качестве которого в данной статье будем подразумевать  асинхронный двигатель, на рабочее  поле программы и задать параметры  этого двигателя.

На рисунке 2.7, 2.8 представлена модель электропривода базовой системы соответственно в свернутом и развернутом виде

 

 

Рисунок 2.7 – Модель электропривода в свернутом виде

 

 

Рисунок 2.8 – Модель электропривода базовой системы в развернутом виде

 

Ниже, на рисунках 2.9, 2.10, 2.11 представлены графики переходных функций базовой системы.

 

 

Рисунок 2.9 – График переходного процесса угловой скорости

 

Рисунок 2.10 – График переходного процесса момента

 

Рисунок 2.11 – Графики переходных процессов базовой электромеханической системы

 

3. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Выбор частотного преобразователя для модернизации электромеханической системы

 

 

Для того чтобы правильно  выбрать преобразователь частоты  нужно знать особенности технологического процесса, а так же мощность и  номинальный ток двигателя, к  которому следует его дальнейшее подключение. Мощность двигателя можно  узнать из технических данных, а  номинальный ток посчитаем по формуле

 

 

 

где – номинальная мощность двигателя;

      – КПД двигателя;

      – коэффициент мощности.

Исходя из полученных данных, по каталогу выбираем подходящий преобразователь  частоты.

Micromaster 420 серии 6SE6420-2UD25-5CA1 – это преобразователь частоты для управления по скорости трехфазным двигателем. Предлагаемая модель покрывает диапазон потребляемых мощностей 120 Вт (однофазные) до 11 кВт (трехфазные). Преобразователи оснащены микропроцессорным управлением и работают с современной технологией IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, биполярный транзистор с изолированным управляющим электродом). Благодаря этому они являются надежными и многофункциональными. Специальный метод ШИМ с частотой модуляции по выбору обеспечивает низкий уровень шума работы двигателя. Различные защитные функции обеспечивают надежную защиту преобразователя и двигателя. Заводская установка MICROMASTER 420 подходит для решения множества задач управления по скорости. Благодаря сгруппированным по функциям параметрам MICROMASTER 420 может быть настроен и на сложные приложения. MICROMASTER 420 может использоваться как для

 

 

3.2 Технические данные преобразователя Micromaster 420 6SE6420-2UD25-5CA1

 

 

Краткие технические  данные (таблица 3.1) и схема подключения (рисунок 3.1) преобразователя представлены ниже

 

Таблица 3.1 –  Технические данные преобразователя

Мощность при  постоянном моменте               н  нагрузки, кВт	5,5
Перегрузка, %	150
Мощность при  переменном моменте нагрузки, кВт	5,5
Степень защиты	IP20/NEMA 1
Входная частота, Гц	47-63
Наряжение, В	380-480
Коэффициент мощности	0,7

 

 

Рисунок 3.1– Схема подключения Micromaster 420

 

 

 

3.3 Характеристики преобразователя Micromaster 420 6SE6420-2UD25-5CA1

 

 

Преобразователь частоты Siemens MICROMASTER 420 –универсальные решение для любых задач. Частотный преобразователь Siemens MICROMASTER 420 создан для работы с 3-х фазными сетями. Модульная конструкция гарантирует гибкость комплектации инвертора. Привод удобен при монтаже. Панели оператора  элементарно подключаются к частотному преобразователю. Для простоты монтажа клеммы управления инвертора оснащены безвинтовыми креплениями.Область применения: конвейеры, вентиляторы, подъемно-транспортная техника, машиностроение.  

Основные особенности

– простая установка;

– простой ввод в эксплуатацию;

– широкий выбор параметров, обеспечивающих конфигурирование для обширного спектра приложений;

– простое подключение кабелей;

– простое подключение кабелей.

Функциональные особенности

– управление U/f;

– линейное U/f с управлением по потокосцеплению (FCC) для улучшения динамических характеристик и системы регулирования  двигателя;

– многопозиционное управление U/f;

– автоматика повторного включения (AR);

– рестарт на лету;

– компенсация скольжения;

– быстрое ограничение тока (FCL) для работы без отключений;

– стояночный тормоз двигателя;

– встроенный тормоз постоянного тока;

– смешанное торможение для улучшения тормозной мощности;

– аналоговый вход;

– коммуникационный интерфейс;

– функция JOG;

– моторпотенциометр;

– постоянные частоты.

Особенности защиты

– защита от перенапряжения/пониженного напряжения;

– защита преобразователя от перегрева;

– защита от замыкания на землю;

– защита от короткого замыкания.

 

4 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ ПРЕСС-НОЖНИЦ

4.1 Сущность и актуальность  проведения модернизации пресс-ножниц НГ 5222

 

 

Пресс-ножницы комбинированные  предназначены для резки сортового, полосового и фасонного проката, пробивки отверстий, вырубки пазов. При оснащении дополнительным инструментом возможна резка швеллера и двутавра, шахтного профиля СВП 19, СВП 22, СВП 27.