Исследование пусковых режимов асинхронного дебалансного вибродвигателя Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

І

УДК 621.313.333

ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКОВЫХ РЕЖИМОВ АСИНХРОННОГО

Исследованы пусковые режимы асинхронных вибродвигателей с дебалансным ротором. Показано, что скорость вибродвигателя в процессе асинхронного пуска нарастает неравномерно, и при определенной величине статического момента дебаланса имеет место провал скорости в первый полупериод вращения до полной остановки ротора.

Возникновение и развитие ряда новых областей науки и промышленности в последнее время вызвало необходимость в вибрационных системах с регулируемыми амплитудно-частотными характеристиками, которые, как правило, выполняются на базе асинхронных дебалансных вибродвигателей (АДВД) [1, 2]. Основным способом пуска асинхронных вибродвигателей является их непосредственный асинхронный пуск от питающей сети, и если для АДВД, предназначенных для работы на промышленной частоте, вопросы пуска не вызывают затруднений, так как их пусковой момент в 3 - 4 раза превышает статический момент дебалансов [3], то при частотном управлении появляется необходимость в увеличении статического момента дебалансов на низких частотах и изучение пусковых режимов приобретает важное значение [4].

Целью настоящей работы является разработка математической модели вибрационного электропривода и изучение пуска вибродвигателя в первый полупериод вращения. Пусковые режимы АДВД рассмотрим на примере динамической системы (рис. 1). Следует отметить, что рассматриваемая система является общим случаем для большинства промышленных вибрационных устройств направленных колебаний. Уравнения движения представленной вибрационной системы имеют вид:

2 2 ту + Ьуу + куу = ^01^1 ю 1 ео8(ю 1*) + т§2^2ю2 ео8(ю2*), (1)

2 2 тх + Ьхх + кхх = тщ Й1 ю 1 зт(ю 1 *) + тц2 ^2 ю 2 зт(ю 2 *), (2)

д

Уравнения (1) и (2) описывают движение виброплатформы в проекциях на оси У и X соответственно, а уравнения (3) и (4) - равновесие моментов на валу вибродвигателей 1 и 2.

ДЕБАЛАНСНОГО ВИБРОДВИГАТЕЛЯ

В.Н.ДМИТРИЕВ, А.А. ГОРБУНОВ

Ульяновский государственный технический университет

/1-= м ЭМ1 - м ВИБР1 - т 01К18 8Іп(ю 1 і) - М МЕХ1,

йі

йш 1

(3)

/2-= МЭМ2 -МВИБР2 -т02К28*т(ш2і)-ММЕХ2-

йш 2

(4)

© В.Н. Дмитриев, А.А. Горбунов Проблемы энергетики, 2008, № 1-2

////////////////////////

Рис. 1. Одномассовая вибрационная система

В уравнениях обозначено: т - масса виброплатформы с расположенными на ней двигателями; тоі - масса і-го дебаланса; у, х - смещения виброплатформы по осям У и X соответственно; у, X - скорости виброплатформы по осям У и X ; у , х - ускорения виброплатформы по осям У и X ; Я[ - эксцентриситет г-го дебаланса; g - ускорение свободного падения; Ь у и Ьх - коэффициенты сопротивления системы по осям У и X; к у и кх -жесткости упругих связей по осям У и X ; її - приведенный момент инерции г-го двигателя; М эм - электромагнитный момент на валу ї-го АДВД; М МЕХЇ -момент сопротивления на валу г-го АДВД, обусловленный механическими потерями; Мвибрі - вибрационный момент на валу 1-го АДВД

тоіЯішї соз(шіі) - проекция центробежной силы 1-го дебаланса на ось У 2

т о іЯі ш і зіп( ш і і) - проекция центробежной силы 1-го дебаланса на ось X тоiRig«ш(шіі) - момент сопротивления на валу 1-го АДВД, вызванный статическим моментом дебаланса; ш; - частота вращения вала 1-го АДВД.

Вибрационный момент 1-го АДВД имеет две составляющие:

МВИБРїУ = РхіУ - составляющая, обусловленная смещением системы по оси У и действием центробежной силы і-го АДВД вдоль оси X, где ¥хі определяется по формуле 2

рхі = тоі^іші зіп(шіі). (5)

МВИБРі^ = Руі х - составляющая, обусловленная смещением системы по оси X и действием центробежной силы і-го АДВД вдоль оси У, где ¥уі определяется по формуле

Руі = тоіЩші соз(шіі).

(6)

Результирующее выражение вибрационного момента, приложенного к валу г-го АДВД, определится выражением

Асинхронные двигатели представлены дифференциальными уравнениями в заторможенной системе координат.

На основе представленных уравнений в программной среде БЕЬРИІ создана математическая модель рассматриваемой вибрационной системы.

На рис. 2 показаны осциллограммы изменения частоты вращения АДВД на базе асинхронного двигателя марки 4АА56В4У3 при частоте питающей сети 25 Гц для различных значений массы дебаланса.

Рис. 2. Графики изменения скорости вращения АДВД при_/=25 Гц

Анализ результатов исследований показывает, что скорость АДВД в процессе асинхронного пуска нарастает неравномерно, и при определенной величине статического момента дебаланса имеет место провал скорости в первый полупериод вращения до полной остановки ротора - критический режим (М ст = 1,18 М п ), где М ст - статический момента дебаланса, а М п - пусковой момент двигателя. При этом время пускового процесса наибольшее. Дальнейшее увеличение дебалансной массы (М ст = 1,21 М п ) исключает возможность асинхронного запуска. С уменьшением статического момента дебалансов провалы в скорости вращения уменьшаются и условия пуска улучшаются.

Результаты экспериментальных исследований критического пускового режима, проведенные на лабораторной установке (на рис. 2 представлены знаком « х ») показали достаточно высокую точность разработанной математической модели вибрационного электропривода.

Выводы

1. Скорость вибродвигателя в процессе асинхронного пуска нарастает неравномерно, и при определенной величине статического момента дебаланса имеет место провал скорости в первый полупериод вращения до остановки ротора - критический режим, при этом Мст = 1,18 Мп . Дальнейшее увеличение дебалансной массы исключает возможность асинхронного запуска вибродвигателей.

2. Представленная математическая модель вибрационного электропривода с высокой точностью позволяет проводить анализ динамики

асинхронного вибровозбудителя в различных режимах работы с учетом параметров как самого асинхронного электродвигателя, так и вибрационной нагрузки.

Summary

This article is devoted to studying of starting modes of asynchronous vibration motors with a debalanced rotor. It is shown, that speed of vibration motor increases non-uniformly during asynchronous start-up, and at the certain value of the static torque of debalance the speed falls up to a full stopping of a rotor at the first half-cycle of rotation.

Литература

1. Базаров Н.Х. Автоматика вибромашин. - Ташкент: Узбекистан, 1976. -

11S с.

2. Динамика электромеханических систем вибрационных установок I Б.П. Лавров, В.М. Шестаков, О.П. Томчина м др. II Электричество. - 2001. - № 1. - С. 31-36.

3. Алимходжаев К.Т. Взаимное влияние электромагнитных и механических переходных процессов в асинхронных вибродвигателях II Электротехника. - 2003. - № S. - С. 20-24.

4. Гортинский В.В., Хвалов Б.Г. Управление электроприводом вибрационных машин II Электричество. - 19S2. - № 11. - С. 52-53.

Поступила 29.04.2007