CC BY
67
Моделирование работы электроприводов двухбалочного мостового крана
в системе Matlab/Simulink Головин Д. П.1, Лунев М. А.2, Савченко А. В.3
'Головин Дмитрий Петрович / Golovin Dmitry Petrovich — студент;
2Лунев Михаил Александрович /Lunev Michail Aleksandrovich — студент;
3Савченко Александр Владимирович /Savchenko Aleksandr Vladimirovich — кандидат технических наук, доцент, кафедра «Электроснабжение и электропривод», Южно-Российский государственный политехнический университет Новочеркасский политехнический институт имени М. И. Платова, г. Новочеркасск
Аннотация: в статье рассмотрена модель привода двухбалочного мостового крана. Исследованы
процессы, протекающие при движении моста.
Ключевые слова: моделирование, электропривод, мостовой кран.
УДК 681.5:004.42
Ликвидация ручных погрузочно-разгрузочных работ, исключение тяжелого ручного труда при выполнении основных и вспомогательных производственных операций, комплексная механизация и автоматизация производственных процессов во всех областях народного хозяйства немыслимы без использования широкого комплекса подъемно-транспортных машин. Современные поточные технологические и автоматизированные линии, межцеховой и внутрицеховой транспорт, погрузочно -разгрузочные операции на складах и перевалочных пунктах органически связаны с применением разнообразных типов подъемно-транспортных машин и механизмов [5], обеспечивающих непрерывность и ритмичность производственных процессов. Одним из разновидностей подъемно-транспортных машин является крановое электрооборудование.
Краны мостовые электрические предназначены для перемещения различных грузов на складах [3], в цехах производственных помещения и на открытых площадках. Они состоят из моста, перекрывающего весь пролет цеха, и грузовой тележки с механизмом подъема и передвижения. Мост передвигается по крановым рельсам, установленным на подкрановых балках цеховых зданий, а грузовая тележка - по рельсам моста крана. Среди его преимуществ выделяют его возможность обслуживать практически всю территорию цехов. Передвигается такой кран по надземным путям, не занимая, таким образом, площади на полу.
К основным параметрам крана относятся: грузоподъемность, пролет, база, высота подъема крюка, скорость подъема груза, скорость передвижения крана и тележки, колея и база тележки, режим работы, вес крана и тележки.
Для исследования работы системы перемещения груза мостового крана необходимо, согласно ранее полученному математическому описанию [1], построить математическую модель. Для этого рационально использовать пакет Simulink программа MATLAB.
Исследуется двухбалочный мостовой кран грузоподъемностью мном=10т, предназначенного для работы с ПВном=25%; скорость ^ом=1.2м/с; ускорение а=0.2м/с2; масса моста крана mH =22т; КПД передач механизма пм =0.8.
Используется асинхронный электродвигатель серии 4А с номинальной мощностью Рном=15кВт; номинальное напряжение Uном=380В; номинальная частота вращения пном=1000о6/мин; номинальный КПД п=87%.
Используется преобразователь частоты фирмы Siemens типа MICROMASTER 430, потребляемая мощность Рном=20кВт; напряжение питания Uном=380В; частота питающей сети 50Гц; Степень защиты IP 20.
Структурная схема [2] привода двухбалочного мостового крана приведена на рис. 1.
Рис. 1. Структурная схема привода двухбалочного мостового крана На схеме обозначены следующие параметры:
ТЭ =0.132с - электромагнитная постоянная времени электропривода;
кП=1, ТП=0.005с, т=0.003с - коэффициент и постоянные времени, характеризующие инерционные свойства и чистое запаздывание преобразователя, питающего двигатель;
кЭ=8.4 - коэффициент пропорциональности между напряжением и моментом двигателя; ТМ1=1.2с и ТМ2=0.3с - механические постоянные времени первой и второй масс, разделенных упругим элементом (УЭ);
Тл =0.0045с - постоянная времени диссипативных сил в УЭ.
При моделировании данной схемы были получены следующие графики переходных процессов.
Рис. 2. График переходного процесса скорости второй массы 02 при единичном ступенчатом воздействии по
напряжению управления Цу
Рис. 3. График переходного процесса скорости второй массы 02 при единичном ступенчатом воздействии по
моменту сопротивления Мс
âtEpAtSpQTlH
Frflflï m™ Tfl' Ну
ft ti 1 Ii ! !.i ) Ii 4 Ii
Рис. 4. График переходного процесса момента упругого взаимодействия Му при единичном ступенчатом воздействии по напряжению управления Цу
Айцотн Тй /Я
1ht ДО
Рис. 5. График переходного процесса момента упругого взаимодействия Му при единичном ступенчатом воздействии по моменту сопротивления Мс
В данной работе была создана структурная модель в среде MATLAB, получены графики переходных процессов для двухбалочного мостового крана.
Литература
1. Пятибратов Г. Я. Исследование на ПЭВМ автоматизированных систем подчиненного управления электроприводов с учетом упругости механических передач / Пятибратов Г. Я., Савченко А. В. // Методические указания к индивидуальному заданию по дисциплине «Информационные технологии в профессиональной деятельности» / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 2009. 24 с.
2. Кравченко О. А. Математическая модель электромеханической многокоординатной силокомпенсирующей системы / Кравченко О. А., Богданов Д. Ю., Барыльник Д. В. // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. Энергетика, 2014. Т. 14, № 1. С. 71-78.
3. Пятибратов Г. Я.Синтез системы управления движением объекта на гибком подвесе при действии внешних сил / Пятибратов Г. Я., Богданов Д. Ю., Бекин А. Б. // Пром-Инжиниринг-2015 : тр. Междун. науч.-техн. конф. 22-23 окт. 2015 г., Челябинск, Новочеркасск. [Электронный ресурс]. / Юж.-Урал. гос. ун-т» (нац. исслед. ун-т). Челябинск: ЮУрГУ, 2015. С. 166-171. Режим доступа: http://www.icie-rus.org/issues/ICIE-2015RU.pdf.
4. Богданов Д. Ю. Математическая модель многокоординатных систем тренажёрных комплексов подготовки космонавтов / Богданов Д. Ю., Бекин А. Б. // Управление большими системами: Материалы XII Всероссийской школы-конференции молодых ученых. под общей редакцией Д. А. Новикова, А. А. Воронина, 2015 (Волгоград, 07-11 сентября 2015 г.). М., 2015. С. 580-590.
5. Кравченко О. А. Особенности построения и создания многокоординатных электромеханических сило-компенсирующих систем / Богданов Д. Ю., Бекин А. Б. // Труды VIII Междунар. (XIX Всерос.) конф. по автоматизирован. электроприводу АЭП-2014, 7-9 окт. 2014 г.: в 2 т. / Национал. исследоват. Мордов. гос. ун-т им. Н. П. Огарева. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2014. Т. 1. С. 332-336.
