1.3 Требования предъявляемые к электроприводу

1. Регулирования скорости в пределах от 6 до 20 м/с. Максимальная скорость до 20 м/с.

2. Поддержка постоянного натяжение проволоки 500-900 Нм. Отсутствие натяжения является аварийным режимом.

3. Плавный пуск ( 33 секунды до выхода на установившуюся скорость намотки ) и торможение при минимальном времени 20-25 секунд.

4. Заправка заготовки ( проволоки ) на определенной заправочной скорости ( 1 м/с ).

5. Обеспечить полную емкость катушки ( вес ).

6. Обеспечение режимов рабочего, экстренного и аварийного торможения.

7. Для стабильного протекания процесса смотки (размотки) достаточным является поддержание натяжения с точностью до ±15%.

1.4 Выбор системы электропривода

Наиболее простым и часто встречающимся из электрических двигателей, используемых в промышленности, является асинхронный двигатель (АД) с короткозамкнутым ротором. Он компактен, имеет малую массу и стоимость, прост в эксплуатации по сравнению с двигателями постоянного тока. Достоинства АД обусловлены простотой короткозамкнутого ротора и отсутствием такого сложного в изготовлении и эксплуатации устройства как коллектор, присущего двигателям постоянного тока. Кроме того, в настоящее время системы частотно-регулируемого асинхронного электропривода не уступают по своим качественным и статическим характеристикам электроприводам постоянного тока, а по своим экономическим и эксплуатационным характеристикам во многом их превосходят.

Для питания АД наибольшее распространение получили преобразователи частоты со звеном постоянного тока и с автономным инвертором напряжения на базе IGBT-транзисторов, управляемых по методу широтно-импульсной модуляции (АИН с ШИМ).

Преимуществами таких преобразователей являются:

1. высокий коэффициент мощности (при использовании неуправляемого выпрямителя);

2. малая мощность управления;

3. малое время переключения (сотни наносекунд), высокая допустимая частота коммутации (до 16 кГц), что позволяет обеспечить при двухполярной синусоидальной ШИМ модуляции синусоидальные напряжения и токи в обмотках двигателя;

4. возможность выпуска в виде гибридных модулей.

Поэтому в данной выпускной квалификационной работе выбирается асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и питанием от преобразователя частоты (ПЧ) с промежуточным звеном постоянного тока и с автономным инвертором напряжения (АИН) на базе IGBT-транзисторов, управляемых по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

2 Расчет мощности и выбор двигателя

2.1 Расчет статических нагрузок. Предварительный выбор двигателя

Расчет мощности двигателя ведется для наиболее тяжелого режима намотки. В таблице 3 приведены максимально возможные технические данные, соответствующие данному режиму намотки.

Таблица 3 – Технические данные на расчет электропривода

Порядковый номер параметра	Наименование параметра	Данные параметра	Единицы измерения
1	Максимальное натяжение	Т=700	Н
2	Максимальная скорость моталки	Vм=20	м/с
3	Установившаяся скорость моталки при заданном параметре намотки (диаметр 2 мм)	Vуст=10	м/с
4	Заправочная скорость моталки	Vз=1	м/с
5	Диаметр барабана	Dб=0,45	м
6	Диаметр рулона	Dр=0,8	м
7	Ширина проволоки	b=0,002	м
8	Толщина проволоки	h=0,002	м
9	Максимальная масса рулона	1350	кг
10	Время разгона/торможения	tр=20/tт=25	с
11	Ускорение при разгоне/торможении	aр=0,45/aт=0,4	м/с ²
12	Время цикла	Тц=5288 (tр=4388/tп=900)	с
13	Момент инерции механизма без рулона	J=8,7	кгм ²
14	Передаточное число ременной передачи	i=2,5
15	КПД ременной передачи	Ƞ=0,95
Продолжение таблицы 3
16	Предел текучести материала	780	Н/мм ²