Асинхронний двигун частотно-керованої мехатронної системи металооброблюваного верстату
Автор: Бойко Михайло Володимирович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електромеханічні системи автоматизації та електропривод
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У сучасних реаліях виробництва виробничі машини та механізми повинні відрізнятися великою продуктивністю при необхідній точності обробки, високим рівнем автоматизації, полегшуючи обслуговування, а також мати порівняно невисоку первинну вартість та невеликі експлуатаційні витрати, бути надійними та довговічними. Раніше, у приводах обертання металообробних станків широко застосовувалися двигуни постійного струму з живленням від системи імпульсно фазового управління чи тиристорних перетворювачів. Основний напрям застосування частотно-регульованого електроприводу це заміна електроприводу з двигунами постійного струму. У металообробній промисловості це в основному осі подач на шліфувальних, токарних та фрезерних станках, всілякі варіанти приводу головного руху. Але свої залишкові геометричні розміри деталь зазвичай отримують після обробки їх на шліфувальних верстатів різних типів. Однією з основних груп верстатів, робота яких безпосередньо визначає якість деталей, що випускаються, є шліфувальні станки. Наприклад, для безцентрошліфувальних верстатів однією з причин виникнення дефектів в обробці є нерівномірність обертання провідного кола, що призводить до різної чистоти обробки однієї і тієї ж деталі в різних місцях, що призводить до її повторного шліфування вже поза потоку. Однією з основних причин нерівномірного обертання провідного колу такі станки є система регулювання оборотів провідного кола. Для проведення модернізації системи регулювання обертання запропоновано використовувати асинхронний електродвигун [1,2] з керуванням від перетворювача частоти. Звичайний серійний асинхронний електродвигун загальнопромислового призначення не завжди може задовольнити умови роботи обладнання в режимі частотного управління, тому що не має датчиків положення (енкодерів), вбудованих термодатчиків, швидкодіючих (посилених) робочих гальм, примусової вентиляції тощо. Для створення спеціальних асинхронних двигунів [3,4] часто потрібна зміна конструктивної основи базового електродвигуна з необхідністю максимально уніфікувати застосовувані запасні частини та елементи конструкції від серійних електродвигунів. Це вимагає конструкторських розробок та експериментальних досліджень. Об’єкт дослідження – асинхронний двигун для частотно-керованої мехатронної системи металооброблюваного верстату. Предмет дослідження – перехідні процеси в частотно-керованій мехатронній системі металооброблюваного верстату. Мета дослідження: Проаналізувати роботу шліфувальних металообробних верстатів та систем електроприводу привідного кола. Для проведення модернізації системи регулювання обертання використати асинхронний електродвигун з керуванням від перетворювача частоти. Здійснити вибір компонент для модернізованої системи електроприводу та розглянути організацію керування асинхронного двигуна за допомогою перетворювача частоти серії SINAMICS G120. Здійснити електромагнітний розрахунок двигуна та на основі отриманих результатаів розробити математичну модель асинхронного двигуна в частотно-керованій мехатронній системі. В першому розділі пояснювальної записки розглянуто аналіз роботи шліфувальних металообробних верстатів. Особлива увага приділена перевагам і недолікам різних систем приводу верстатів. В другому розділі розглянуто вибір компонентів системи електроприводу шліфувальних верстатів на основі асинхронного електродвигуна. В третьому розділі розглянуто організацію керування асинхронним двигуном за допомогою перетворювача частоти серії SINAMICS G120. В четвертому розділі здійснено електромагнітний розрахунок двигуна. Отримані результати дозволять створити модель частотно-керованої мехатронної системи металооброблюваного верстату. В п’ятому розділі розроблена та досліджена модель асинхронного двигуна в частотно-керованій мехатронній системі в MATLABSimulink. Ключові слова:асинхронний двигун, металооброблюваний верстат, честотнийелектропривід, математична модель,регулювання швидкості. Перелік використаних літературних джерел: 1. Мальц, Э.М. Электротехника и электрические машины/ Мальц, Э.М: Корона век 2013 г. 304 с. 2. Усольцев, А.А. Электрические машины. Учебное пособие / Усольцев, А.А Издательство: СПб: НИУ ИТМО,2014 г 406 с. 3. Богодухов С.И. Материаловедение и технологические процессы в машиностроении: учебное пособие. / Богодухов С.И., Проскурин А.Д., Сулейманов Р.М., Схиртладзе А.Г. Старый Оскол: ТНТ, 2013. 560 с. 4. Никитенко Г. В. Электропривод производственных механизмов [Электронный ресурс]: учеб.пособие / Г. В. Никитенко. - Изд. 2-е, испр. и доп. - Санкт-Петербург : Лань, 2013. - 224 с.