CC BY
0УДК 62-9:681
М.С. Филатов, Р.К. Ахияров
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: filatovmihail41@gmail.com
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ГАЛТОВОЧНОЙ МАШИНЫ
Работа современных судостроительных и судоремонтных предприятий требует совершенствования технологий металлообработки и повышения качества изготавливаемых металлических деталей. Для этих целей широко применяются галтовочные машины различных конструкций. Основным элементом практически любой галтовочной машины, обеспечивающим ее функциональность и эффективность, является электропривод. Совершенствование электропривода галтовочной машины, разработка и внедрение современных систем управления является важной задачей.
Ключевые слова: галтовка, электропривод, частотный преобразователь.
M.S. Filatov, R.K. Akhiyarov
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003 e-mail: filatovmihail41@gmail.com
ELECTRIC DRIVE CONTROL SYSTEM OF A BARRELING MACHINE
The work of modern shipbuilding and ship repair enterprises requires improving metalworking technologies and improving the quality of manufactured metal parts. For these purposes, barreling machines of various designs are widely used. The main element of almost any finishing machine, ensuring its functionality and efficiency, is the electric drive. Improving the electric drive of the barreling machine, developing and implementing modern control systems is an important task.
Key words: barrel polishing, electric drive, frequency converter.
В настоящее время в нашей стране в связи со сложной международной обстановкой наблюдаются проблемы с товарооборотом и импортом иностранного промышленного оборудования, поэтому правительство России выделяет большое количество грантов и средств на поддержку и развитие российского промышленного оборудования. Листовой металл, изделия из металла имеют большое применение во всех отраслях российской экономики, а значит неотъемлемой частью является промышленное оборудование по обработке металла. Оборудование по обработке металла является большим энергоемким потребителем, такое оборудование называется галтовочным.
Галтовка - это обработка изделий сухими или жидкими абразивными материалами в специальных емкостях, которые вращаются внутри этих емкостей, либо происходит в ходе вибрации. Процесс обработки металла воздействием на него сыпучего абразивного материала, который вместе с деталями помещают внутрь специального оборудования и подвергают вращению либо вибрации. Металлические детали после галтовочной обработки приобретают почти окончательный вид и в некоторых случаях могут получать дополнительные положительные качества [1].
Управление электроприводом происходит при помощи регулирования частоты частотным преобразователем. Структурная схема работы системы управления электроприводом галтовочной машины представлена на рис. 1.
На данной схеме представлены основные части частотного преобразователя. Три фазы постоянного тока присоединены к выпрямителю, преобразующему переменный ток в постоянный, после выпрямителя стоит Г-образный фильтр, предназначенный для сглаживания пульсаций после выпрямления переменного тока.
Рис. 1. Структурная схема работы системы управления
Общий принцип работы микроконтроллера и инвертора в составе электропривода представлен на рис. 2.
Рис. 2. Принципиальная схема работы микроконтроллера и инвертора в составе электропривода
Затем ток при помощи инвертора преобразуется в переменный. В схеме инвертора находятся три пары транзисторов по паре на каждую фазу, каждый из транзисторов пропускает по одному сигналу [2], а именно У52; VS3 - положительный сигнал, а VS4; VSs; VS6 - отрицательный сигнал. Каждый из транзисторов шунтируется диодом в обратном направлении, база транзистора подключена к силовому драйверу, предназначенному для управления силовыми ключами через микроконтроллер, создавая плавное напряжение, изменяемое по величине и частоте, что в свою очередь и регулирует электропривод.
Для определения оптимальных режимов работы [3, 4], проведения испытаний и снятия рабочих характеристик была разработана физическая модель установки, общий вид которой представлен на рис. 3.
Рис. 3. Внешний вид испытательного макета, собранного на кафедре
По разработанным выше принципиальным структурным схемам (рис. 1 и 2) на кафедре был собран макет системы управления электроприводом, изображенный на рис. 3. Также была разработана графическая оболочка в программе Trace mode 6, позволяющая управлять электроприводом через персональный компьютер в дистанционном режиме по протоколу modbus [5] (рис. 4).
В состав макета входят щит системы управления электроприводом, асинхронный электродвигатель, релейно-контактная часть и программируемый частотный преобразователь фирмы Мицубиси. На кафедре был разработан и собран щит с системой управления электроприводом, проведены опыты, проверена работа. Была разработана система графического интерфейса управления через компьютер [6].
Для разработки полноценного энергоэффективного оборудования для обработки металла необходимо спроектировать галтовачную ванную или барабан. Разработка математической модели устройства для обработки металла позволит подробно исследовать величины напряжения, колебаний, возникающие в пружинных соединениях емкости, в которой будет происходить обработка металла. По математической модели можно определить и рассчитать основные коэффициенты и параметры, при которых устройство обработки металла будет работать более эффективно, с увеличенным моторесурсом пружинных опор и отдельных узлов, в которых будут наблюдаться динамические нагрузки, снижающие вероятность безотказной работы устройства.
Литература
1. Оборудование [Электронный ресурс] // Интернет-портал о металлообработке. - URL: https://wikimetall.ru/oborudovanie (дата обращения: 05.02.2024).
2. Труднев С.Ю. Исследование параллельной работы ШИМ-инвертора и однофазной сети // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - СПб, 2014. - Вып. 28. - С. 60-66.
3. Исследование тепловых процессов асинхронного электродвигателя в продолжительном режиме работы с вариативной нагрузкой / Г.С. Мясников, К.Р. Федосеев, Н.С. Рябовол, О.А. Белов // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Шестой нац. (всерос.) науч.-техн. конф. (9-10 ноября 2023 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2024. - С. 58-62.
4. Исследование тепловых процессов асинхронного электродвигателя в кратковременном режиме работы с номинальной нагрузкой / К.Р. Федосеев, Н.С. Рябовол, Г.С. Мясников, О.А. Белов // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Шестой нац. (всерос.) науч.-техн. конф. (9-10 ноября 2023 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2024. - С. 86-90.
5. Дыбля А.Ю., Дыбля Ю.В. Использование промышленного интерфейса RS-485 и протокола передачи данных MODBUS RTU в системах диспетчеризации здании // Славянский форум. -2019.- № 4. - С. 319-327.
6. Труднев С.Ю. Компьютерное моделирование однофазного асинхронного двигателя // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2020. - № 54. - С. 29-35.
