Репозиторій ЧДТУ
Репозиторій ЧДТУ зберігає і дозволяє легкий і відкритий доступ до всіх видів цифрового контенту, включаючи текст, зображення, анімовані зображення, MPEG і набори даних
Дізнатися більше
Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7825Повний запис метаданих
| Поле DC | Значення | Мова |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | Протасов, Сергій Юрійович | - |
| dc.contributor.author | Калиушко, Олександр Вікторович | - |
| dc.date.accessioned | 2026-03-11T17:57:44Z | - |
| dc.date.available | 2026-03-11T17:57:44Z | - |
| dc.date.issued | 2023-12 | - |
| dc.identifier.uri | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7825 | - |
| dc.description.abstract | У першому розділі на основі аналізу відомих конструкцій навантажувальних пристроїв випробувальних стендів встановлено, що для дослідження та випробування сучасних електроприводів широко застосовуються навантажувальні пристрої на основі машин змінного та постійного струму. При проведенні випробувань електроприводів з невеликим діапазоном регулювання кутової швидкості, встановлено доцільність використання навантажувальних пристроїв на основі машин змінного струму, що забезпечують високу надійність, безконтактність і низьку вартість пристрою. Запропоновано навантажувальний пристрій за структурою і схемою управління який відрізняться від відомих навантажувальних пристроїв простотою побудови, розроблений на основі двигуна ДР-0,8 із перетворювачем ПТ 150/20 з широтно-імпульсною модуляцією. В другому розділі розроблено та досліджено комп’ютерну модель навантажувального пристрою та систему управління ним, що дозволяє створювати на валу випробуваного електроприводу типові робочі характеристики. Розроблено та досліджено комп'ютерну модель електроприводу робота-маніпулятора з навантажувальним пристроєм. Проведено моделювання позиційної системи електроприводу з нелінійною корекцією. Запропонована структура навантажувального пристрою дозволяє ефективно проводити дослідження позиційного електроприводу при зміні моменту інерції об'єкта регулювання. Розроблена комп’ютерна модель асинхронного електроприводу з векторним керуванням призначена для дослідження та вивчення динамічних процесів та відрізняється від існуючих моделей простотою її будови та адекватністю. У третьому розділі наведені стендові випробування частотного асинхронного електроприводу із двигуном серії АІР та навантажувальним пристроєм. У процесі стендових випробувань проводився частотний пуск, гальмування та реверс асинхронного електроприводу. Навантаження на валу асинхронного двигуна при постійному електромагнітному моменті, здійснювалося за допомогою навантажувального пристрою. Для керування роботою частотного електроприводу та візуалізації процесів використовувалася програма MOVITOOLS MotionStudio. | uk_UA |
| dc.language.iso | uk | uk_UA |
| dc.subject | електропривод | uk_UA |
| dc.subject | комп'ютерна модель | uk_UA |
| dc.subject | навантажувальний пристрій | uk_UA |
| dc.subject | частотний перетворювач | uk_UA |
| dc.title | Методи та засоби дослідження системи електропривода з навантажувальними пристроями | uk_UA |
| dc.type | Master Thesis | uk_UA |
| Розташовується у зібраннях: | 141 Електрична інженерія (Електротехнічні системи електроспоживання) | |
Файли цього матеріалу:
| Файл | Опис | Розмір | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| ВКРМ_Калиушко.pdf Restricted Access | 3.05 MB | Adobe PDF | Переглянути/Відкрити Запит копії |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.
Extracted text
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИСТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ, АВТОТРАНСПОРТУ ТА МАШИНОБУДУВАННЯ Кафедра електротехнічних систем «До захисту допущено» Зав. кафедри ЕТС __________ О.О. Ситник (підпис) (ініціали, прізвище) «___»___________2023 р. Кваліфікаційна робота на здобуття ступеня вищої освіти магістра на тему: «Методи та засоби дослідження системи електропривода з навантажувальними пристроями» Виконав: здобувач вищої освіти _2_ курсу, групи ЕСЕ-022 Спеціальності: 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» (шифр і назва напряму підготовки, спеціальності) Калиушко Олександр Вікторович ______________ (прізвище, ім’я, по-батькові здобувача вищої освіти ) (підпис) Науковий к.т.н., доцент Протасов С.Ю. ______________ керівник (вчені ступінь та звання, прізвище та ініціали) (підпис) Нормоконтроль _к.т.н., доцент Ключка К.М.__ ______________ (вчені ступінь та звання, прізвище та ініціали) (підпис) Черкаси 2023 р. 3 РЕФЕРАТ По структурі робота складається зі вступу, трьох розділів основної частини та висновків основних результатів дослідження. Загальна кількість сторінок – 89, рисунків – 47, таблиць – 3, використаних літературних джерел – 37. Метою кваліфікаційної магістерської роботи є отримання найбільш повного обсягу режимів випробувань та налаштування сучасних електроприводів шляхом дослідження комп’ютерних моделей електроприводів з навантажувальними пристроями, що розширить можливості моделювання статичних і динамічних навантажень електроприводів виробничих механізмів. На основі мети дослідження, сформульовані такі завдання: 1. Здійснити вибір структури навантажувального пристрою та розробити систему управління, що забезпечить комп’ютерне моделювання комплексу навантажень на валу електроприводу. 2. Розробити комп’ютерні моделі типових електроприводів з навантажувальними пристроями. 3. Провести комп’ютерне моделювання при роботі з різними системами електроприводу. 4. Провести експеримент на випробувальному стенді та порівняти з комп’ютерними результатами. У першому розділі на основі аналізу відомих конструкцій навантажувальних пристроїв випробувальних стендів встановлено, що для дослідження та випробування сучасних електроприводів широко застосовуються навантажувальні пристрої на основі машин змінного та постійного струму. При проведенні випробувань електроприводів з невеликим діапазоном регулювання кутової швидкості, встановлено доцільність використання навантажувальних пристроїв на основі машин змінного струму, що забезпечують високу надійність, безконтактність і 4 низьку вартість пристрою. Запропоновано навантажувальний пристрій за структурою і схемою управління який відрізняться від відомих навантажувальних пристроїв простотою побудови, розроблений на основі двигуна ДР-0,8 із перетворювачем ПТ 150/20 з широтно-імпульсною модуляцією. В другому розділі розроблено та досліджено комп’ютерну модель навантажувального пристрою та систему управління ним, що дозволяє створювати на валу випробуваного електроприводу типові робочі характеристики. Розроблено та досліджено комп'ютерну модель електроприводу робота-маніпулятора з навантажувальним пристроєм. Проведено моделювання позиційної системи електроприводу з нелінійною корекцією. Запропонована структура навантажувального пристрою дозволяє ефективно проводити дослідження позиційного електроприводу при зміні моменту інерції об'єкта регулювання. Розроблена комп’ютерна модель асинхронного електроприводу з векторним керуванням призначена для дослідження та вивчення динамічних процесів та відрізняється від існуючих моделей простотою її будови та адекватністю. У третьому розділі наведені стендові випробування частотного асинхронного електроприводу із двигуном серії АІР та навантажувальним пристроєм. У процесі стендових випробувань проводився частотний пуск, гальмування та реверс асинхронного електроприводу. Навантаження на валу асинхронного двигуна при постійному електромагнітному моменті, здійснювалося за допомогою навантажувального пристрою. Для керування роботою частотного електроприводу та візуалізації процесів використовувалася програма MOVITOOLS MotionStudio. Ключові слова: електропривод, комп'ютерна модель, навантажувальний пристрій, частотний перетворювач, статичні та динамічні характеристики електроприводів. 5 ЗМІСТ ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ ................................................................................................................ 7 ВСТУП ..................................................................................................................... 8 РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ СУЧАСНИХ НАВАНТАЖУВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ ДЛЯ ПРОВЕДЕННЯ СТЕНДОВИХ ВИПРОБУВАНЬ ТА НАЛАШТУВАННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДІВ ....................................................... 11 1.1 Огляд існуючих навантажувальних пристроїв на електроприводів ....... 11 1.2 Навантажувальний пристрій для випробувань та налаштування електроприводів змінного струму з вентильним двигуном .......................... 17 1.3 Вибір елементів силової схеми навантажувального пристрою .............. 21 1.4 Висновки до розділу 1 ................................................................................. 24 РОЗДІЛ 2. ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМ ЕЛЕКТРОПРИВОДІВ З НАВАНТАЖУВАЛЬНИМИ ПРИСТРОЯМИ ЗАСОБАМИ КОМП’ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ............................................................ 25 2.1. Розробка структурної схеми та математичної моделі навантажувального пристрою........................................................................... 25 2.2. Розробка математичної моделі навантажувального пристрою та визначення параметрів системи регулювання ................................................ 33 2.3. Комп'ютерна модель електроприводу робота-маніпулятора з навантажувальним пристроєм .......................................................................... 37 2.4. Моделювання та дослідження позиційної системи електроприводу з нелінійною корекцією........................................................................................ 42 2.5. Дослідження режимів роботи частотного асинхронного електроприводу з векторним керуванням .................................................................................... 48 2.6 Висновки до розділу 2 ................................................................................. 59 6 РОЗДІЛ 3. ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ АСИНХРОННОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДА З НАВАНТАЖУВАЛЬНИМ ПРИСТРОЄМ ................ 61 3.1. Опис випробувального стенда асинхронного електроприводу з частотним регулюванням .................................................................................. 61 3.2 Робота програми управління MOVITOOLS MotionStudio та отримання характеристик при пуску асинхронного електроприводу ............................. 67 3.3. Дослідження динамічних характеристик при реверсі та гальмуванні асинхронного електроприводу ......................................................................... 76 3.4. Дослідження режимів роботи електроприводу на випробувальному стенді ................................................................................................................... 78 3.5 Висновки до розділу 3 ................................................................................. 82 ВИСНОВКИ ........................................................................................................... 83 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ............................................................. 85 7 ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ БНК – блок нелінійної корекції ЕП – електропривод ЕРС – електрорушійна сила ККД – коефіцієнт корисної дії МРС – магніторушійна сила НМ – навантажувальний двигун ПК – пристрій керування ПЧ – перетворювача частоти ТЗ – технічне завдання 8 ВСТУП Актуальність дослідження. У процесі розробки сучасних електроприводів потрібна експериментальна перевірка їх працездатності та визначення показників якості процесів регулювання. Ефективність використання сучасних електроприводів залежить від налаштувань параметрів під необхідні режими роботи та характеристики виконавчого органу машини. Для налаштування параметрів електроприводів на сьогоднішній день використовують математичне моделювання, фізичне моделювання та дослідження параметрів безпосередньо на об'єкті (верстаті, робочій машині тощо). На сьогоднішній день в умовах виробничої експлуатації застосовують випробувальні стенди з навантажувальними пристроями [12, 19, 20, 32], що є недоцільним та дороговартісним. Сучасні методи моделювання дозволяють досліджувати умови та режими роботи електроприводів, які наближені до реальних або виробничих – імітувати статичне та динамічне навантаження, моделювати особливості об'єкта управління, в'язке та сухе тертя, створювати різноманітне навантаження, яке можна змінювати за різними законами, проводити різні види вимірювань: моменту, струму, частоти обертання тощо. Застосування методів моделювання дає можливість дослідити параметри налаштовування електроприводу окремо від об'єкта його використання, що призводить до значного скорочення термінів введення об'єкта в експлуатацію. Крім того, результати моделювання може бути успішно використовувати в навчальному процесі для вивчення та дослідження сучасних електроприводів з мікропроцесорним управлінням [9, 11, 14, 22, 26]. Актуальність моєї теми кваліфікаційної роботи полягає в тому, що на сьогоднішній день завдяки сучасним засобам перетворювальної та комп'ютерної техніки, можна створювати стенди для досліджень, на яких можна випробувати та створювати необхідні навантажувальні характеристики, тим самим створюючи різні умови роботи автоматизованих 9 електроприводів у виробничому середовищі [1, 3, 4, 10]. У результаті за допомогою розроблених комп’ютерних моделей можна перевірити не тільки заявлені кількісні та якісні характеристики, але і запобігти більшості позаштатних ситуацій. Метою кваліфікаційної магістерської роботи є отримання найбільш повного обсягу режимів випробувань та налаштування сучасних електроприводів шляхом дослідження комп’ютерних моделей електроприводів з навантажувальними пристроями, що розширить можливості моделювання статичних і динамічних навантажень електроприводів виробничих механізмів. На основі мети дослідження, сформульовані такі завдання: 1. Здійснити вибір структури навантажувального пристрою та розробити систему управління, що забезпечить комп’ютерне моделювання комплексу навантажень на валу електроприводу. 2. Розробити комп’ютерні моделі типових електроприводів з навантажувальними пристроями. 3. Провести комп’ютерне моделювання при роботі з різними системами електроприводу. 4. Провести експеримент на випробувальному стенді та порівняти з комп’ютерними результатами. Об'єкт дослідження – навантажувальний пристрій електроприводу. Предмет дослідження – навантажувальні характеристики електроприводів. Методи досліджень. При вирішенні поставлених завдань використано математичний апарат теорії автоматичного управління, програмний пакет MATLAB/Simulink, методи математичного моделювання. Науковою новизною в роботі є запропонована комп'ютерна модель навантажувального пристрою, що дозволяє моделювати статичні та динамічні навантаження на валу електроприводу. 10 Апробація роботи. Основні аспекти наукового дослідження магістерської роботи були обговорені на студентській науково-практичній конференції ЧДТУ, яка відбувалася 18-20 квітня 2023 р. 11 РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ СУЧАСНИХ НАВАНТАЖУВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ ДЛЯ ПРОВЕДЕННЯ СТЕНДОВИХ ВИПРОБУВАНЬ ТА НАЛАШТУВАННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДІВ 1.1 Огляд існуючих навантажувальних пристроїв на електроприводів В даний час відомо достатню кількість навантажувальних пристроїв для стендових випробувань сучасних електроприводів, які дозволяють проводити випробування та налаштування параметрів електроприводів в умовах, наближених до виробничої експлуатації [15, 27]. Для роботи з електроприводами з серводвигунами, виробники даної техніки створюють спеціалізовані навчальні стенди для вивчення та підготовки фахівців, що можуть налаштовувати на оптимальні режими роботи та перевірки справності елементної бази, яка входить до складу електроприводу [1, 3, 4]. Наприклад, для серводвигунів серії 1FT(FK)6 і 1FT(FK)7, що випускаються фірмою Siemens, які оснащені інкрементальними і абсолютними енкодерами положення необхідно приводити дослідження для отримання максимально можливих потужних, швидкісних і точнісних показників. Загальний вигляд цих двигунів представлено на рисунку 1.1. У світі розробляються та випускаються стенди для дослідження методів експлуатації та налаштування електроприводів, які оснащені подібними двигунами, що дозволяють імітувати режими роботи металообробних верстатів, як головного приводу, так і прецизійних подач з імітацією різного навантаження. 12 Рис. 1.1 Електродвигун серії 1FT7 (Siemens) Але дані стенди громіздкі, мають велику вартість, спеціальне програмне забезпечення, яке написане для певного замовника і громіздке компонування. Система управління представлена рисунку 1.2. а) б) в) Рис. 1.2. Лабораторний стенд Siemens: а) система управління; б) двигун приводу подачі; в) двигун головного руху Інші виробники електроприводів створюють компактні варіанти, які мають модульне компонування, що позитивно позначається на можливості 13 його транспортування. Але при цьому модулі також мають жорстку конструкцію, що не дозволяє її змінювати. Приклад такого стенду представлено на рисунку 1.3. При малих розмірах даний тип стендів має обмежену кількість приводних валів, що також часто вимагає покупки спеціалізованого програмного забезпечення або ж за умови використання умовно безкоштовного програмного забезпечення (share ware) буде мати урізаний набір функцій. При багатосерійному виробництві та великій кількості однакових систем електроприводів на підприємствах та навчальних закладах, які готують спеціалістів для цих підприємств доцільно самостійно розробляти лабораторні стенди для навчання здобувачів освіти та підвищення рівня кваліфікації фахівців з електроприводів промислових підприємств. а) б) в) Рис. 1.3. Лабораторний стенд Bosch: а) зовнішній вигляд системи управління; б) навантажувальний та приводний електродвигун; в) імітаційна панель Такі стенди необхідно розробляти з можливістю імітації роботи обладнання близьким до виробничих. Для розробки та впровадження в навчальному процесі лабораторних стендів вони повинні бути виконанні із загальнопромислових компонентів, що дозволить їх уніфікувати його виробництво і знизити собівартість, а також використовувати "shareware" програмні продукти. Стенди повинні мати невелику потужність, можливість 14 імітації різних режимів роботи та можливість візуалізації роботи з побудовою графіків та характеристик. Розглянемо структуру випробувального стенду, створеного інституті автоматики та електротехніки Національного університету кораблебудування ім. адмірала Макарова [23], яка зображена на рисунку 1.4. Навантажувальний пристрій випробувального стенду зібрано з двох асинхронних частотно- регульованих електроприводів. Перший досліджуваний, а другий навантажувальний. Обидва електроприводи мають за перетворювачем частоти (UZ), асинхронний двигун (M), інкрементний датчик зворотного зв'язку по швидкості (PG), а також для обох двигунів один датчик моменту (BT). Вали обох електричних двигунів через муфту жорстко з’єднані між собою. Рис. 1.4. Структура випробувального стенду електроприводу з навантажувальним пристроєм 15 У режимі управління моментом, повинен працювати навантажувальний привод. Він повинен створити необхідний момент на валу досліджуваного електроприводу при певній частоті обертання. Пристрій керування (ПК) – це система управління або мікропроцесорний пристрій, основним завданням якого є керування робочим та реверсивним характеристикам за допомогою формування сигналів [34]. Відповідно до структури зображеної на (рисунку 1.4) виконана розробка функціональної схеми випробувального стенду та електроприводів. Параметри сучасних перетворювачів частоти представлені в таблиці 1.1 та мають відповідні методи управління, наприклад вольт-частотне з датчиком швидкості, векторне керування з розімкненим і замкнутим контуром [18, 21]. Таблиця 1.1 – Методи керування Вольт- Вольт- Векторне Векторне Характеристика частотне частотне керування з керування з керування без керування із розімкненим замкненим датчика датчика контуром контуром Діапазон регулювання 1:40 1:40 1:100 1:1000 швидкості Пусковий момент 150%/3 Гц 150%/3 Гц 150% 1 Гц 150%/0 Гц Точність підтримки ±2-3% ±0,03% ±0,2% ±0,02% швидкості Режим керування - - - + моментом 16 Розглянемо таблицю 1.1, в якій представлені методи керування. Один із основних принципів вольт-частотного регулювання полягає в тому, що за законом U/f = const відбувається одночасна зміна амплітуди частоти напруги живлення. Виходячи з вимог навантаження визначається конкретний вид залежності. Незалежним впливом є частота мережі живлення, а при даній частоті напруга визначається з вигляду механічної характеристики. Завдяки вольт-частотному керуванню забезпечується стабільність перевантажувальної здатності електроприводу, але не повною мірою забезпечується обертовий момент електродвигуна, яким не можливо управляти повною мірою. В основі векторного управління лежить уявлення про напруги, струми і потокозчеплення, як про просторові вектори. За рахунок формування гармонійних струмів і фаз напруг відбувається керування магнітним потоком двигуна, який у свою чергу регулює обертовий момент двигуна. Спеціальна структура системи управління забезпечує незалежне та практично безінерційне регулювання двох основних параметрів – швидкості обертання та моменту на валу [12]. Точність регулювання швидкості забезпечує векторне управління, а також номінальний момент на нульовій швидкості (за наявності датчика швидкості) плавне обертання валу двигуна в області малих частот. В даний момент існують 2 класи систем векторного управління системи зі зворотними зв'язками за струмои статорної обмотки, швидкості ротора і за магнітним потоком зчеплення ротора (містять датчики струму, швидкості і магнітного потокозчеплення) і бездатчикові системи, в яких контрольовані величини зворотних зв'язків обчислюють спостерігача стану системи електроприводу [16]. 17 1.2 Навантажувальний пристрій для випробувань та налаштування електроприводів змінного струму з вентильним двигуном На всі поширені автоматизовані системи та виконувані види робіт на цих об’єктах, у тому числі випробування та дослідження існує стандарт ДСТУ 2226-93 «Автоматизовані системи». Стандарт визначає стадію «Введення в дію випробувального стенду» з метою перевірки відповідності системи електроприводу вимогам технічного завдання, стадія перевірки виконання заданих функцій системи та стадія визначення і перевірки відповідності вимогам технічного завдання кількісних або якісних характеристик системи, усунення та виявлення помилок в роботі системи відповідно до розробленої технічної документації. При стендових випробуваннях автоматизованих електроприводів технічний персонал повинен знати експлуатаційну документацію, мати вміння та навички, які необхідні для виконання програми випробувань відповідно до ТЗ. Для автоматизованих електроприводів встановлюють такі основні види випробувань: 1) Випробування автоматизованої системи, яке попередньо проводять для визначення її працездатності та отримання дослідним шляхом експлуатаційних характеристик автоматизованої системи; 2) Випробування, які спрямовані на налаштування системи регулювання для забезпечення заданих режимів роботи. При цьому налаштування системи електроприводів залежить від багатьох факторів: параметрів технологічного процесу, що відповідають даним необхідних характеристик приводів; параметрів, які пов'язані з конструкцією промислової установки. За допомогою точної оптимізації параметрів електроприводів можна швидко та якісно підвищити ефективність використання. В даний час існує багато способів налаштування параметрів електроприводів: математичне моделювання, фізичне моделювання та 18 експериментальне моделювання (виготовляється безпосередньо на виробництві). Але в умовах виробничої експлуатації найбільш доцільно застосування фізичного (натурного) методу з імітацією (моделюванням) навантаження електроприводу виробничого механізму [35]. Для цього широко використовуються випробувальні стенди. Виходячи із вимог, випробувальні стенди повинні забезпечувати повний цикл налаштування параметрів системи управління електроприводом. Для цього вони містять у своєму складі навантажувальний пристрій, який дозволяє моделювати статичні та динамічні навантаження на валу досліджуємого електроприводу з урахуванням особливостей механічної передачі та об'єкта регулювання. Високі техніко-економічні вимоги пред'являються до виконавчих двигунів навантажувальних пристроїв, такі як можливість отримання широкого діапазону регулювання швидкості, min момент інерції, високий ККД і надійність, низька ціна та невеликі габарити і маса, необхідна перевантажувальна здатність, висока стабільність частоти обертання, низький рівень шуму та вібрації, гранична жорсткість механічних характеристик. Перерахованим вимогам задовольняють машини постійного струму, які забезпечують високий діапазон регулювання частоти обертання близько кількох тисяч. На низьких частотах забезпечується високе значення моменту, що відповідає робочим подачам металорізальних верстатів, а зменшене значення моменту на високих частотах – відповідають допоміжним переміщенням. Їх порівняно низькі номінальні частоти обертання дозволяють їх встановлювати в механізми і верстати без редукторів, що істотно спрощує кінематичний ланцюг, і дає можливість знизити статичні і динамічні похибки, а так само наблизити джерело руху до робочого механізму [31]. Зазвичай з електромагнітним гальмом, а також із тахогенератором і датчиком положення випускають високомоментні двигуни. Гальмо природно служить для забезпечення безпеки у разі відключення напруги живлення, а також для миттєвого гальмування та фіксації валу двигуна. Датчиком швидкості є тахогенератор в системі регулювання обертання валу двигуна. 19 Таким чином, завдяки вбудованій конструкції можна не тільки знизити габаритні розміри електроприводу, а і підвищити точність роботи електропривода. У зв'язку з наявністю постійних магнітів є можливість зменшити габаритні розміри системи збудження, а також і самого двигуна, що впливає на його енергетичні та динамічні характеристики. У результаті ефект від застосування високомоментних двигунів в електроприводах полягає у підвищенні продуктивності виробничого механізму та спрощенні його кінематичної схеми. В результаті збільшення швидкості переміщень в широкому діапазоні регулювання і мала інерційність приводу досягається за рахунок підвищення продуктивності обладнання в якому використовуються цей тип двигунів. Випробувальні стенди дозволяють створювати умови роботи електроприводу, наближені до виробничих та імітувати статичне і динамічне навантаження, моделювати пружні елементи, люфти механізмів, в'язке і сухе тертя, здійснювати зміну навантаження, яке змінюється за різними законами, проводити різні види вимірювань: моменту, струму, частоти обертання тощо. Застосування випробувальних стендів дає можливість налаштовувати електропривод окремо від виробничого механізму, що призводить до значного скорочення часу налаштування параметрів системи управління. Крім того випробувальні стенди можуть бути успішно застосовані в навчальному процесі для дослідження дослідження сучасних електроприводів з частотним керуванням [31]. Функціональна схема системи регулювання представлена на рис. 1.5 та складається з навантажувального двигуна НМ постійного струму (ПС) зі збудженням від постійних магнітів, вентильного перетворювача UM для живлення якоря та систему регулювання струму якоря, що має контур регулювання струму iя. До контуру регулювання iя входить датчик UA струму, що з'єднує шунт Rs з підсилювачем А та регулятором струму АА. Для формування моменту навантаження використовується зворотний зв'язок за швидкістю ω, що здійснюється за допомогою тахогенератора BR і 20 функціонального перетворювача FU, який забезпечує формування навантажувальних моментів. Як регулятор струму для оптимізації перехідних процесів служить ПІ – регулятор [21]. Рис. 1.5. Функціональна схема системи регулювання ЕП Функціональна схема типового лабораторного стенду з навантажувальним пристроєм представлена на рис. 1.6. [12] Рис. 1.6. Функціональна схема випробувального стенду з навантажувальним пристроєм ПС 21 Схема складається: 1) електропривод постійного струму, що складається з ПТ 150/20, і блоку живлення БЖ 150/80, блоку живлення гальма малоінерційного двигуна постійного струму серії ДР-0,8; 2) випробуваний вентильний електропривод на базі SIMODRIVE 610 з двигуном 1FT5044-0AF01 та транзисторно-імпульсним перетворювачемсерії 6SC61; 3) панель оператора, що складається із панелі управління та панелі індикації (амперметр, фазові вольтметри та світлові індикатори); 4) зовнішній модуль Е14-140 (або Е-440) (АЦП/ЦАП) на шину USB 1.1, який сумісний із персональним комп'ютером; 5) трансформатори типу 4AP4409-6LB 380/220 та 4AP4403-7LB 380/165; 6) комутаційне устаткування. 1.3 Вибір елементів силової схеми навантажувального пристрою Основним об'єктом стенду є вентильний електропривод, який складається транзисторно-імпульсного перетворювача SIMODRIVE 6SC61 досліджуваного серводвигуна змінного струму серії 1FT5, які узгоджуються між собою. Навантаженням для випробуваного двигуна є малоінерційний двигун постійного струму серії ДР потужністю 0,8 кВт, за допомогою передавального пристрою з'єднується з валом випробуваного двигуна. Навантажувальним двигуном керує транзисторний перетворювач ПТ 150/20, напруга на який подається з блоку живлення БЖ 150/80. Перетворювачі 6SC61 та ПТ150/20 управляються зовнішнім модулем Е14-440, який програмується сумісним комп'ютером, або за допомогою панелі ручного управління на стенді. Зовнішній модуль Е14-440 через шину USB 1.1 передає на клеми входу електроприводів сигнали (задавання) 22 частоти обертання, деблокування, гальмування електроприводів, імітуючи різні режими роботи електроприводу (у ручному режимі оператор з ПУ випробувального стенду (рис 1.6)), а також сигнали моменту навантаження та уточнені моменти на валу двигуна M = M a − M ем =1,5−1,27 = 0,23 Н⸱м. Виходячи із вихідних даних для електроприводу можна побудувати діаграму моментів на валу двигуна, яка зображена на рисунку. 1.7. Якщо M пуск = M1 =11,65 Н ⋅м < M max = 2 ⋅M н = 28 Н ⋅м, то обраний двигун відповідає умовам пуску та перевантаження. Рис. 1.7. Графік діаграми моментів на валу електродвигуна Перевіримо обраний електродвигуна за умовами нагрівання. Еквівалентний момент двигуна 5 ∑M 2 і ⋅ ti і 1 11,652 ⋅0,25+1,52 ⋅2,5+ (−8,65)2 ⋅0,25+1,52 ⋅0,8+ 0,232 ⋅0,2 M = екв = = = 3,9 Н ⋅м, tΣ 4 23 M екв < M н =14 Н ⋅м, таким чином обраний електродвигун підходить за характеристиками умови нагрівання. Струми електродвигуна на i-х інтервалах І M = 1 11,65 1 = = 26,5 А, СА 0,44 І M 2 1,5 2 = = = 3,4 А, СА 0,44 І M3 8,65 3 = = =19,7 А, СА 0,44 І M 4 1,5 4 = = = 3,4 А, СА 0,44 І M5 0,23 5 = = = 0,52 А. СА 0,44 Еквівалентний струм 5 ∑ І 2 і ⋅ ti 26,52 І і=1 ⋅0,25+ 3,42 ⋅2,5+19,72 ⋅0,25+ 3,42 ⋅0,8 + 0,522 ⋅0,2 екв = = = 8,9 А. tΣ 4 Номінальний струм силової частини перетворювача І І = екв 8,9 н.пер = = 8,6 А. 1,03 1,03 Відповідно до розрахункових даних перевірку проводимо по таблиці [36] так само силову частину А 30 з номінальним 30 А та максимальним струмом 60 А та тривалістю протікання не більше 200 мА/сек. Лабораторні умови: в стані спокою без перевантаження знаходиться інтегратор, напруга на інтеграторі дорівнює +14,2 В. При виникненні 24 перевантаження змінює свій вихідний сигнал інтегратор відповідно до зміни напруни ΔU. У результаті припустимо, виходить загальне збільшення -14,5 В, то починає спрацьовувати струмовий захист на виході інтегратора. 1.4 Висновки до розділу 1 У першому розділі на основі аналізу відомих конструкцій навантажувальних пристроїв випробувальних стендів встановлено, що для дослідження та випробування сучасних електроприводів широко застосовуються навантажувальні пристрої на основі машин змінного та постійного струму. При проведенні випробувань електроприводів з невеликим діапазоном регулювання кутової швидкості доцільно використовувати навантажувальні пристрої на основі машин змінного струму, що забезпечують високу надійність, безконтактність і низьку вартість пристрою. У разі проведення випробувань електроприводу з широким діапазоном регулювання кутової швидкості необхідно застосовувати навантажувальний пристрій побудований на основі двигуна постійного струму. Це дозволить створювати навантажувальні характеристики на валу досліджуваного електроприводу та забезпечить повний цикл налаштування параметрів системи керування електроприводом при відхиленні швидкостей валу. Запропоновано навантажувальний пристрій за структурою і схемою управління який відрізняться від відомих навантажувальних пристроїв простотою побудови, розроблений на основі двигуна ДР-0,8 із перетворювачем ПТ 150/20 з широтно-імпульсною модуляцією. 25 РОЗДІЛ 2 ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМ ЕЛЕКТРОПРИВОДІВ З НАВАНТАЖУВАЛЬНИМИ ПРИСТРОЯМИ ЗАСОБАМИ КОМП’ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ 2.1. Розробка структурної схеми та математичної моделі навантажувального пристрою Відповідно до узагальненої теорії електричних машин двигун навантажувального пристрою є машиною змінного струму і рівняння, що описують його стан є окремим випадком узагальненої теорії [5]. У процесі електромеханічного перетворення енергії МРС обмотки ротора (якоря) повинна бути нерухома щодо МРС, яка створюється обмоткою статора. Тому для отримання рівнянь перехідних процесів можна скористатися рівняннями узагальненої машини в координатних осях α, β. Приймемо такі позначення: usβ=uз; isβ=iз; urα=uя; irα=iя; Ls = Lз; Lr = Lя; usα=urβ=0; isα=irβ=0. В результаті одержуємо рівняння у вигляді u R i L di = + з з з з з ; dt di uя = Rяiя + L я я +ωрLтiз ; (2.1) dt М = рпLтiяiз. Компенсаційна обмотка додаткових полюсів безпосередньо в процесі електромеханічного перетворення енергії участі не беруть. Виходячи з цього активний та індуктивний опір включають у загальний опір Rя та загальну індуктивність розсіювання Lя якірного ланцюга машини. 26 Схема моделі машини постійного струму зображена на рисунку 2.1 та складається з обмотки якоря (ОЯ), обмотки додаткових полюсів (ДП) та компенсаційної обмотки (КО), які розташовані на статорі машини по вісі α. Рис. 2.1. Модель двигуна постійного струму навантажувального пристрою в координатах α, β Обмотка ДП обтікається струмом якоря в зоні, де здійснюється комутація струму в провідниках обмотки якоря і створює таке за значенням і напрямом магнітне поле при якому процеси комутації протікають найбільш сприятливо для нормальної роботи машини постійного струму. Обмотка КО є розподіленою обмоткою, що вкладається у пази головних полюсів. При протіканні по ній якірного струму КО створює магнітне, що компенсує поле реакції якоря по поперечній осі α, яке спотворює форму поля машини під головними полюсами і у зв'язку з насиченням магнітного ланцюга викликає розмагнічуючу складову. Завдяки дії компенсаційної обмотки, вплив поперечної реакції якоря на полі головних полюсів практично виключається та умови електромеханічного перетворення енергії максимально наближаються до тих умов, яким відповідають рівняння (2.1). Таким чином, обмотки ДП та КО є допоміжними обмотками машини постійного струму, 27 тому надалі проведемо спрощення запису рівнянь [5]. ЕРС машини визначається виразом е =ωрLтiз = сФω, (2.2) де с p = nN ; N – кількість активних провідників якоря; а - число паралельних 2πa гілок обмотки якоря. Рівняння для визначення електромагнітного моменту має вигляд М = рпLтiяiз = сФiя. (2.3) З урахуванням рівнянь (2.3 та 2.2), рівняння (2.1) отримаємо у вигляді u R di = з з зiз + Lз ; dt uя = rяiя + L′ diя я + сФω; (2.4) dt М = сФiя. де rя = Rя + Rдп + Rко – сумарний активний опір якірного ланцюга; L′я = Lя + Lдп + Lко – сумарна індуктивність якірного ланцюга; Rдп , Rко – активний опір додаткових полюсів та компенсаційної обмотки; Lдп , Lко – індуктивність додаткових полюсів та компенсаційної обмотки; Система рівнянь (2.4) є нелінійною, тому що ЕРС якоря машини та електромагнітний момент пропорційні добутку магнітного потоку відповідно на швидкість обертання і на струм якоря. Для побудови структурної схеми машини постійного струму запишемо систему рівнянь (2.4) в операторній формі 28 kФRз Ф(s) = 1+Т s ⋅uз (s); з i (s) 1r я = я ⋅uя (s) − kФ(s)ω(s); (2.5) 1+Тes M (s) = kФ(s)iя (s), де k Ф Ф = – коефіцієнт намагнічування; Т L = з з – постійна часу обмотки із Rз ′ збудження; Т Lя e = – електромагнітна стала часу якірного ланцюга; s d = – rя dt оператор диференціювання. З системи рівнянь (2.5) видно, що в обмотці збудження протікають перехідні процеси, які не залежать від процесів в якірному ланцюзі. Обмотка збудження являє собою аперіодичну ланку з коефіцієнтом передачі kФ та Rз постійної часу обмотки збудження Тз , яка для машин потужністю від 1 до 1000 кВт лежить у межах 0,2...5 с., причому зі збільшенням потужності швидко зростає [5]. Формувач струму якоря є також аперіодичним ланкою з коефіцієнтом передачі 1 r та електромагнітною постійною часу Тe . Для розрахунків Тe я індуктивність розсіювання якірного ланцюга машини може бути визначена за наближеною формулою Уманського-Лінвіля L′ γU я = ян , (2.6) рпωнІ ян де γ = 0,6 для некомпенсованих та γ = 0,25 для компенсованих електричних машин ПС; U ян та І ян – номінальна напруга та струм якоря машини. 29 Електромагнітна постійна часу якірного ланцюга знаходиться в межах Те = 0,02...0,1 с., причому найбільші значення відповідають некомпенсованим машинам. Для дослідження машини постійного струму в режимі двигуна необхідно систему рівнянь (2.5) доповнити рівнянням руху електроприводу М − Мс = J dω або М (s) − Мс (s) = Jsω(s), (2.7) dt де J – приведений до валу двигуна момент інерції якоря двигуна та приводного механізму; Мс – статичний момент опору навантаження. Сукупність рівнянь (2.5) та (2.7) дозволяє скласти структурну схему навантажувальної машини (рис. 2.2), що працює у режимі двигуна [8], яка представлена на 2.3. Схема має два входи управління зі зміни напруг Uз і Uя, один вхід для зміни величини моменту навантаження Мс і виходи вимірювання і передачі магнітного потоку Ф, струму якоря iя і кутової швидкості ω, що дозволяє використовувати схему для дослідження роботи двигуна в перехідних та встановлених режимах [1]. Рис. 2.2. Структурна схема навантажувального пристрою на основі двигуна з обмоткою незалежного збудження 30 Таблиця 2.1 – Технічні дані двигуна навантажувального пристрою № п/п Найменування Параметр 1 Номінальна потужність Рн = 800 Вт двигуна 2 Номінальна напруга Uн = 110 В 3 Номінальна частота nн = 3000 об/хв обертання двигуна 4 Номінальний струм двигуна Iн = 8,7 А 5 Число пар полюсів р = 1 6 Опір обмотки якоря RЯ = 0,84 Ом 7 Опір перетворювача RД = 0,264 Ом 8 Маховий момент двигуна GD2= 0,012 кг⸱см2 9 Частота мережі f = 50 Гц 10 Кратність максимального Кi = 2 струму двигуна Структурна схема навантажувального пристрою [19] на основі типових ланок наведена на рисунку 2.3. Рис. 2.3. Структурна схема навантажувального пристрою на основі типових ланок 31 У схемі (рис 2.3) наведені ланцюг виконавчого двигуна М, який є об'єктом регулювання і представлений за допомогою послідовно з'єднаних аперіодичних W01(p) та інтегруючих W02(p) ланок, вентильний перетворювач UM представлений періодичною ланкою, а також жорсткими зворотними зв'язками, що включають UA і BR – безінерційними ланками з коефіцієнтами передачі kТ та kс. Зробимо розрахунок параметрів системи регулювання, який виконаємо за умов: струм ланцюга якоря двигуна є безперервним, а його пульсації перебувають у допустимих межах; зовнішня та регулювальна характеристики лінійні; потік реакції якоря та ЕРС якоря не мають істотного впливу на динаміку електромагнітних процесів [5, 17]. Номінальна частота обертання двигуна ω 2π ⋅nн 2π ⋅3000 н = = = 314 с-1. 60 60 Номінальний момент М Р 800 н = н = = 2,5 Н⸱м. ωн 314 Опір якірного ланцюга двигуна rя = Rя + RД = 0,8+ 0,3 =1,1 Ом. Конструктивна електрична стала двигуна с Ф Uн − rяIн 110 +1,1⋅8,7 e = = = 0,3 В⸱с. ωн 314 32 Розрахункове значення індуктивності силового ланцюга L KП ⋅Uн 16 ⋅110 я = = = 0,03 Гн. 2 p ⋅ Iн ⋅nн 2 ⋅1⋅8,7 ⋅3000 Конструктивна механічна стала двигуна смФ М 2,6 = н = = 0,3 (Н⸱м)/с. Iн 8,7 Електромагнітна постійна двигуна Т Lя 0,03 е = = = 0,03 rя 1,1 Коефіцієнт передачі двигуна, K 1 1 л = = = 3,33 рад/(В⸱с). сeФ 0,3 Коефіцієнт передачі датчика струму UA k U 5 Т = Tm = = 0,4 В/А. ISm 2,5 ⋅ 2 ⋅4,3 Коефіцієнт підсилення транзисторного інвертора k kз 2Uн 1,5 ⋅ 2 ⋅110 П = = =16 в.о. U у 15 33 Момент інерції двигуна GD2 J 0,012 = = = 0,003 кг⸱м2. 4 4 2.2. Розробка математичної моделі навантажувального пристрою та визначення параметрів системи регулювання Оскільки контур регулювання повинні відпрацьовувати сигнал задавання за моментом, то на вхід схеми включаємо блок FU, а в контурі струму параметри ПІ - регулятора слід налаштовувати на «оптимум по модулю» [28, 29]. Передатну функцію розімкнутого контуру можна записати у вигляді (τT p +1) ⋅KП ⋅1 r W я ⋅KT RT ( p) = , (TIT p) ⋅ (TП p +1) ⋅ (Tе p +1) де τT , TIT – відповідно постійні часу диференціювання та інтегрування регулятора АА; KT – коефіцієнт передачі зворотного зв'язку струму. Під час налаштування параметрів АА регулятора на оптимум по модулю постійна Tе компенсується, а постійна TП дорівнює малої постійної Tµ . Коефіцієнт зворотного зв'язку за струмом U K у 15 T = = = 0,9 В/А. кі ⋅ І я 2 ⋅8,7 де кі = 2 – кратність пускового струму, U у =15 В – напруга керування. 34 Параметри регулятора струму τT =Те = 0,03с. 2Т T µ ⋅KП ⋅KТ 2 ⋅0,003 ⋅16 ⋅0,9 IT = = = 0,07 с. rя 1,1 Таким чином, оптимізація замкнутого контуру регулювання струму може бути представлена ланкою з аперіодичною передатною функцією WКTЗ ( p) І ( р) 1 K ⋅ 1 K = я = T = T ⋅ , U 2 ЗТ ( р) 2T µ p2 + 2Tµ p +1 TТ p +1 де TТ = 2Tµ – постійна часу. W ( p) τТ р +1 0,042 р +1 РT = = . ТІТ р 0,71p Коефіцієнт зворотного зв'язку за швидкістю обертання [1] U К 15 с = у = = 0,05 (В⸱с) / рад. ωн 314 Як середовище розробки та дослідження комп’ютерної моделі навантажувального пристрою електроприводу обрано пакет програм для математичних розрахунків MATLAB/Simulink від компанії Mathworks Inc, широко поширений як у науковому середовищі, так і в різних проектних організаціях [25]. Розроблена комп’ютерна модель навантажувального пристрою електроприводу представлена на рисунку 2.4. 35 Рис. 2.4. Комп’ютерна модель навантажувального пристрою електроприводу Модель навантажувального пристрою складається з якірного ланцюга двигуна W3 (Transferfcn4), транзисторного перетворювача UM2 (Transferfcn6), регулятора струму AA2 (Transferfcn7), датчика зворотного від’ємного зв'язку за струмом якоря UA2 (Gain3) та коефіцієнт зворотного зв'язку за ЕРС двигуна (Gain4). Управління моментом навантаження здійснюється блоком FU, який формує необхідні характеристики навантажувального статичного моменту на валу випробуваного електроприводу. Реєстрація кривих кутової швидкості ω обертання валу, а також обертального та навантажувального моментів здійснюється блоком осцилографування Scope. Для дослідження роботи навантажувального пристрою, схема якого зображена на рис. 2.4 містить привод, що включає модель електродвигуна W1 і W2, перетворювач UM1, а також блок управління SignalBulder, який формує тахограму у вигляді трапеції. Осцилограми отримані під час комп’ютерного моделювання навантажувального пристрою представлено на рисунку 2.5. З кривих видно, 36 що зміна моменту навантаження (крива 3) при зміні швидкості обертання (крива 1) не перевищує 5 %. Динамічний момент (крива 2) відповідає моменту інерції машин М та НМ. Рис. 2.5. Осцилограма зміни навантажувального та динамічного моментів на валу випробуваного електроприводу За допомогою функціонального перетворювача FU можна створювати на валу випробуваного електроприводу необхідні види моментів: M = const; M = с ω; M = с ω2. Види створюваних статичних моментів на валу випробуваного приводу з допомогою розробленої комп’ютерної моделі навантажувального пристрою електроприводу зображено на рисунку 2.6. 37 Рис 2.6. Статичні моменти навантажувального пристрою: а) M = const; б) M = с ω; в) M = с ω2 2.3. Комп'ютерна модель електроприводу робота-маніпулятора з навантажувальним пристроєм Для перевірки особливостей функціонування та працездатності навантажувального пристрою створено комп’ютерну модель у складі електроприводу портального робота-маніпулятора. Умовою моделювання системи електроприводу є проведення дослідження із максимальним врахуванням параметрів компонентів, що входять до його структури. Для цього необхідний контроль змінних параметрів електродвигунів, які недоступних для вимірювання в реальних машинах. Тому дослідження 38 приводів у широких межах проводимо шляхом математичного моделювання із застосуванням прикладного пакета MATLAB&Simulink [25]. Досліджуваний робот-маніпулятор (рис. 2.7) використовується для автоматичних операцій завантаження, розвантаження, а також транспортування заготовок від транспортера в робочу зону верстата. До складу портального робота-маніпулятора входить електропривод переміщення порталу та електроприводи рук для захоплення та переміщення деталей або заготовок [24]. Рис. 2.7. Загальний вигляд робота-маніпулятора Тахограма руху руки робота-маніпулятора за робочий цикл представлена на рисунку 2.8 [24]. Рис. 2.8. Тахограма руху руки робота-маніпулятора 39 На тахограмі відображені такі операції: – розгін двигуна до швидкості 3000 об/хв.; – сталий рух; – гальмування до демпферної швидкості 250 об/хв.; – рух зі швидкістю демпфування і гальмування до повної зупинки. Розглянемо комп’ютерну модель електроприводу руки робота- маніпулятора та навантажувального пристрою (рис. 2.9) [28, 29]. Рис. 2.9. Комп’ютерна модель електроприводу руки маніпулятора з навантажувальним пристроєм Верхня частина схеми комп’ютерної моделі (рис.2.9) – це модель електроприводу руки маніпулятора, а нижня частина – модель навантажувального пристрою. Комп’ютерна модель електроприводу руки маніпулятора складається із моделі синхронної машини (Transferfcn1 і transferfcn, Gain), транзисторного імпульсного інвертора UM (Transferfcn2), моделі регулятора струму AA (PID- Controller) і регулятора швидкості AR (PID зворотного зв'язку за струмом UA та швидкістю BR (Gain1, Gain2), а нелінійність Imax моделі забезпечує 40 обмеження статорного струму. Завдання швидкості забезпечується блоком SignalBulder, сигнал якого надходить на вхід регулятора AR через фільтр F. Модель навантажувального пристрою містить якірний ланцюг двигуна (Transferfcn4), транзисторний перетворювач UM (Transferfcn6), регулятор струму AA (PID-Controller 2), датчик від’ємного зворотного зв'язку за якорем UA (Gain3) і модель зворотного зв'язку за ЕРС двигуна (Gain4). Управління моментом навантаження здійснюється блоком SignalBulder1. Реєстрація кривих заданої ωз і дійсної ω кутової швидкості обертання ротора, а також обертового моменту М вентильного двигуна здійснюється блоком вимірювання Scope. Параметри електропривода руки маніпулятора [24]: – номінальний момент Мн = 4,5 Н⸱м; – номінальна частота обертання пн = 3000 об/хв; – конструктивна електрична стала двигуна сe = 0,48у.о.; – конструктивна механічна стала двигуна см = 0,4 у.о.; – електромагнітна постійна, Тs = 0,087 с; – коефіцієнт передачі датчика струму kс = 0,937 В/А; – коефіцієнт передачі датчика тахогенератора kТ = 0,05 В/А; – приведений момент інерції системи електроприводу J = 0,0015 кг⸱см2. Параметри електропривода навантажувального пристрою [37]: – номінальна потужність Рн = 0,8 кВт; – номінальна частота обертання пн = 3000 об/хв; – номінальна напруга Uн = 110 В; – номінальний струм Ін = 8,7 А; – коефіцієнт підсилення перетворювача kП =16 у.о.; – опір якірного ланцюга rя =1,1Ом; – конструктивна механічна стала см = 0,29 у.о.; – конструктивна електрична стала сe = 0,33у.о.; 41 – електромагнітна постійна, Тs = 0,03 с; – коефіцієнт передачі датчика струму kс = 0,9 В/А. Комп’ютерна модель дає можливість дослідити роботу електроприводу руки маніпулятора при моделюванні різних режимів зміни задаючого сигналу, статичного моменту опору, варіюванні значень навантаження, моменту інерції, коефіцієнта тертя рейково-зубчастої передачі, перевантажувальної здатності двигуна та відповідно одержати достатню необхідну для налаштування параметрів системи регулювання приводом інформацію. Результати моделювання електроприводу з вентильним двигуном разом та навантажувальним пристроєм представлені у вигляді осцилограм на рисунку 2.10. Рис. 2.9. Осцилограми режимів роботи електроприводу з вентильним двигуном та навантажувальним пристроєм 42 Процес пуску приводу здійснюється за рахунок подачі на керуючий вхід системи сигналу блоку Bulder-Signal і збурюючий сигнал блоку l Bulder- Signal 1. Керуючий сигнал блоку Bulder-Signal відповідає графіку заданої швидкості обертання ωз (рис. 2.10), а збурюючий сигнал блоку Bulder-Signal 1 імітує момент навантаження на валу двигуна. У контурі вузла струмообмеження є функція, що дозволяє встановити безпосередньо гранично-допустимі значення струму статора Іmax Sq в момент пуску. Блок дозволяє реєструвати задану кутову частоту ωз, обертовий момент М на валу двигуна, дійсну кутову частоту електроприводу ω. 2.4. Моделювання та дослідження позиційної системи електроприводу з нелінійною корекцією Як позиційні електроприводи різних механізмів та пристроїв широкого поширення набула система електроприводу з вентильним електродвигуном, за принципом побудованим підлеглого регулювання координат. При цьому типова система регулювання електроприводу містить три контури: струму, швидкості та положення. Застосування в позиційному електроприводі вентильного двигуна забезпечує безконтактність, можливість роботи в несприятливих середовищах, високу надійність та підвищену перевантажувальну здатність. Однак типові системи регулювання електроприводами мають жорстку структуру регулювання, яка дозволяє змінювати тільки параметри регуляторів при їх налаштуванні та параметри погодження датчиків зворотних зв'язків, що явно недостатньо при вирішенні задач подальшого підвищення швидкодії електроприводу [8, 20]. У даному підрозділі для підвищення швидкодії типової системи позиційного електроприводу з підлеглим регулюванням параметрів пропонується використовувати нелінійну корекцію [19, 20]. Корекція забезпечується програмним шляхом використання мікропроцесорної системи 43 на основі регулювання транзисторним перетворювачем вентильного двигуна або мікроконтролера управління маніпулятором. У структурній схемі (рис. 2.11) вентильний двигун зображено у вигляді електромеханічної частини, аналогом якої є машина постійного струму з постійною часу TS статора і моментом інерції JΣ. Даний опис можливий, якщо вплив перехресних зворотних зв'язків і поздовжньої складової статорного струму будуть скомпенсовані дією додаткових сигналів ек на вході широтно- імпульсного транзисторного UZ інвертора, представленого в схемі аперіодичною ланкою з постійною часу TП і коефіцієнтом kП. Система електроприводу, а саме частина, яка виконана за структурою підлеглого регулювання координат і включає в себе внутрішній контур регулювання поперечної складової струму статора isq, контур регулювання кутової швидкості ω, обертання ротора і контур переміщення координати х об'єкта. Від’ємні зворотні зв'язки організовані за допомогою датчика струму ДТ з коефіцієнтом передачі kОТ, тахогенератора ТГ з коефіцієнтом передачі kОС і датчика переміщення ДП з коефіцієнтом передачі kОП. В якості регулятора струму РТ обраний пропорційно-інтегральний регулятор, а в якості регуляторів РС швидкості і РП положення – П-регулятори [8]. На модульний оптимум налаштовані параметри всіх регуляторів, що забезпечують максимальну швидкодію розглянутої типової структури приводу переміщення. У систему включений блок нелінійної корекції (БНК) для отримання необхідної (вищої) швидкодії при відпрацюванні. Алгоритм БНК працює в реальному масштабі часу та забезпечує відпрацювання заданого хз переміщення у дві фази. У першій фазі, коли помилка ε перевищує задану εз помилку, тобто ε > εз, на вхід регулятора РС через умовний ключ К1 вводиться позитивний зворотний зв'язок зі швидкістю обертання двигуна з коефіцієнтів γ1. Внаслідок чого замкнута система позиціонування переходить на межу стійкості та рух об'єкта КП відбувається з граничним прискоренням. Як тільки помилка неузгодженості досягає величини ε ≤ εз, в дію вступає алгоритм другої фази. На вхід регулятора РС 44 замість позитивного зворотного зв'язку вводиться від’ємний зворотний зв'язок за швидкістю двигуна з програмованим коефіцієнтом γ2, що дозволяє забезпечити ефективне гальмування електроприводу і сформувати перехідний процес з необхідною величиною перерегулювання. Рис. 2.11. Структурна схема позиційного електроприводу з нелінійною корекцією Для підтвердження достовірності розробленої комп’ютерної моделі, проведено математичне моделювання позиційного електроприводу переміщення портального робота-маніпулятора, що забезпечує роботу балансувального верстата автоматичної лінії механоскладального виробництва корпорації «Богдан» [24]. Існуюча система електроприводу, побудована на базі промислового контролера з колекторним двигуном, яка не здатна забезпечити необхідну надійність і має низьку швидкодію, що призводить до загальних втрат продуктивності верстатів. Для підвищення надійності та швидкодії відпрацювання переміщень пропонується 45 використовувати типову систему електроприводу з вентильним двигуном та блоком БНК. Таблиця 2.2. – Параметри електроприводу механізму переміщення портального робота-маніпулятора [24] Найменування Величина Найменування параметру параметру Величина Конструктивна с = 0,478 Вб електрична стала e Маса рухомої двигуна частини каретки m = 420 кг Конструктивна механічна стала см = 0,42 Нм/А двигуна Статичний kОТ = 0,625 В/А момент опору Mс = 0,077 Н∙м Коефіцієнти kОС = 0,0477 Вб, навантаження передачі датчиків kОП = 15 В/м Номінальна частота Коефіцієнти kрт = 0,41; обертання пн = 3000 об/хв підсилення kрс =0,13; вентильного регуляторів kрп =0,31 двигуна – Радіус колеса Інтегральна рейкової передачі r = 0,079 м постійна часу TІТ =0,018 с Передатне число редуктора i = 6 мала постійна часу Tμ = 0,001 c Приведений Необхідний час момент інерції J відпрацювання Σ =1,79 10-2 кг∙м2 переміщення tп =1 с приводу каретки Номінальний струм Допустима вентильного Isq =10 А величина 2% двигуна перерегулювання Постійна час статорного TS = 0,0075 с Допустима ланцюга статична помилка Δхd = 2 мм В результаті проведеного комп’ютерного моделювання отримано осцилограми (рисунок 2.12, криві 1), які відповідають перехідним процесам у 46 системі електроприводу з підлеглим регулюванням координат та блоком нелінійної корекції, а осцилограми (криві 2) – перехідним процесам в електроприводі з регулюванням координат (підлеглим). Швидкість відпрацювання із заданим переміщенням у системі електроприводу з нелінійною корекцією змінюється за трикутним розподілом, що дозволяє повною мірою використовувати перевантажувальну здатність вентильного двигуна, тоді як у системі електроприводу без нелінійної корекції швидкість відпрацювання відповідно зміниться на трапеціїдальний закон і буде мати значно більшу кількість коливань. Якщо порівнювати отримані осцилограми перехідних характеристик відпрацювання заданого переміщення х = f(t) можна побачити, що включення в типову систему електроприводу з підлеглим регулюванням координат і блоку нелінійної корекції дозволяє скоротити час перехідного процесу у 2,5 рази порівняно з системою електроприводу без нелінійної корекції. При обробці заданого переміщення статична точність досягається тоді, коли момент Mс = Mн не перевищує допустиме значення, тобто Δх=0,002 м менше за допустиму статичну помилку Δхd Рис. 2.12. Порівняльні осцилограми перехідних процесів у системі позиційного електроприводу 47 При зміні моменту інерції об'єкта (рис. 2.13) час переміщення робота- маніпулятора змінюється меншою мірою: так за моменті інерції об'єкта 0,75 JΣ час переміщення tп =0,7 с, при 1,0 JΣ час переміщення tп =0,8 с, при 1,25 JΣ час переміщення tп =0,9 с. При цьому перерегулювання залишається в межах 2% зони. Рис. 2.12. Перехідні процеси в системі позиційного електроприводу при зміні моменту інерції об'єкта регулювання Істотне скорочення часу перехідного процесу і менша сприйнятливість до зміни параметрів об'єкта регулювання забезпечується структурою побудови нелінійної корекції, що працює не в часі, а через поточні значення координат і незалежно від того, в який час вони мають місце в процесі відпрацювання переміщення. Таким чином, у ході досліджень встановлено, що введення в типову систему позиційного електроприводу блоку нелінійної корекції дозволяє суттєво підвищити її швидкодію при відпрацюванні заданого переміщення. Запропонована структура навантажувального пристрою дозволяє найпростіше проводити дослідження позиційного електроприводу при зміні моменту інерції об'єкта регулювання. 48 2.5. Дослідження режимів роботи частотного асинхронного електроприводу з векторним керуванням На сьогоднішній день набуває широкого застосування частотний асинхронний електропривод з векторним управлінням [12]. Це пояснюється його високою надійністю, простотою та низькими витратами на обслуговування. У зв'язку актуальною є задача аналізу та дослідження показників якості роботи електроприводу на основі результатів його комп’ютерного моделювання при використанні навантажувального пристрою. Метод комп’ютерного моделювання дозволяє проводити дослідження електромеханічних процесів, робити вибір структури електроприводу та оцінювати динамічні властивості та характеристики частотного електроприводу. При цьому доцільно використовувати прикладний пакет MATLAB/Simulink [25]. Набір бібліотек пакету дозволяє створювати моделі навантажувального та випробуваного електродвигуна, систем управління та систем автоматизованого приводу. Але використання стандартних моделей пакета не дозволяє повною мірою вести облік змін даних параметрів приводу в процесі його роботи та проводити необхідні вимірювання, тому що більшість параметрів та змінних стану електроприводу недоступні. Так само не можна провести вимірювання параметрів ротора і струму статора в обертовій системі координат. Крім цього, застосування стандартних моделей не дає можливості зміни параметрів машини таких як насичення магнітної системи, втрати в сталі, а також ефекту витіснення струму в стержнях ротора [5]. У зв'язку з цим актуальною є задача розробки гібридної комп’ютерної моделі. У схемі, яка представлена на рисунку 2.14 використовується бездатчикова система векторного управління. У схемі вал ротора асинхронного двигуна М через редуктор забезпечує переміщення порталу, а статор двигуна отримує живлення від перетворювача частоти ПЧ. Регульованими змінними є намагнічуюча складова струму статора is1, 49 квадратурна складова струму статора is2, модуль потокозчеплення ротора ψr, кутова швидкість ротора ω та величина переміщення порталу X. Обчислення змінних здійснюється спостерігачем стану (НС), на вхід якого надходять статорні фазні струми isа, isb з датчика струму ДC та фазні напруги usа, usb. Рис. 2.14. Функціональна схема частотного асинхронного електроприводу з векторним керуванням Координатні перетворення статорних струмів з нерухомої системи координат (α, jβ) в обертальну (l, j2) виробляються в НС, а перетворення статорних напруг здійснюється за допомогою перетворювача координат (ПК). При цьому використовуються такі вирази [5] і s1= і sа cosγ + і sβ sinγ , і s2= −і sa sinγ + і sβ cosγ , u* = u* (2.8) sa s1 cosγ − u* s2 sinγ , u* * sβ = us1 sinγ + u* s2 cosγ . Система регулювання електроприводу має два канали управління: канал стабілізації магнітного потокозчеплення ротора та канал регулювання величини переміщення порталу. У контурах регулювання використовуються 50 регулятори струму РТ, потокозчеплення ротора PΨ, кутової швидкості РС і переміщення РП. Для створення математичної моделі рівняння асинхронного двигуна представлені в системі координат (α, jβ) dψ sα = u dt sα − rs ⋅ isα ; dψ sβ = u − r ⋅ i ; dt sβ s sβ (2.9) dψ rα = −r ⋅ i − p ⋅ω ⋅ψ ; dt r rα rβ dψ rβ = −rr ⋅ i − p ⋅ω ⋅ψ dt rβ rα . де ψ sα , ψ sβ , ψ rα , ψ rβ , usα , usβ , isα , isβ , irα , irβ – відповідно потокозчеплення ротора та статора, напруги статора, струмів ротора та статора в осях (α, β); rs , rr – активний опір ротора та статора; ω – кутова швидкість обертання ротора. Потокозчеплення, струми ротора статора асинхронного двигуна представляємо системою рівнянь ψ 0α =ψ sα − Lσα ⋅ isα ; i ψ sα = 0α − irα ; Lm ψ 0β =ψ sβ − Lσβ ⋅ isβ ; ψ i 0β sβ = − i L rβ ; (2.10) m i (ψ = rα −ψ 0α ) rα ; Lσ r (ψ i = rβ −ψ 0β ) rβ . Lσ r 51 де ψ 0α , ψ 0β – складові головного потокозчеплення у повітряному зазорі двигуна по осях α, β; Lm , Lσα , Lσβ – взаємна індуктивність фаз статора та ротора та індуктивності розсіювання статора та ротора; Рівняння руху електропривода та електромагнітного моменту J dω = M − M c; (2.11) dt M 2 = ⋅ p ⋅ (ψ sα ⋅ isβ −ψ sβ ⋅ isα ). (2.12) 3 де J – момент інерції ротора електродвигуна; M – електромагнітний момент електродвигуна; Mc – статичний момент опору на валу електродвигуна; р – число пар полюсів електродвигуна. Врахування насичення магнітного ланцюга шляхом головного потокозчеплення і шляхом потоку розсіювання виконуємо введенням в рівняння (2.12) функціональних залежностей 1 = f (ψ 0 ) та Lσ s = f (is ), (2.13) Lm де ψ 0 – модуль вектора потокозчеплення повітряного зазору електродвигуна; is – модуль вектора струму статора асинхронного електродвигуна. Ефект витіснення струму в роторній обмотці проявляється у зміні активного опору описується виразом [5] rr1 = k1 ⋅ rr = 0,07 ⋅h ⋅ s ⋅ rrр + rrl (2.14) 52 де k1 – коефіцієнт, що враховує зміну опорів під впливом поверхневого ефекту; rrр – опір пазової частини обмотки ротора; rrl – опору лобової частини обмотки ротора s – ковзання. Стандартні блоки бібліотеки MATLAB/Simulink, призначені для моделювання нелінійних систем LookupTable, можуть бути використані для врахування насичення магнітного ланцюга електродвигуна. Така повна модель електродвигуна як субсистема може входити до структури моделей замкнутих систем приводів (ЗСЕ) з векторним управлінням, маючи високу ступінь точності, забезпечуючи реальні передумови для різноманітних досліджень електроприводів у перехідних режимах реальних об'єктів [28, 29]. Використовуючи вирази (2.8), (2.9), (2.10), (2.11), і (2.12) можна скласти математичну (комп’ютерну) модель дослідження динамічних режимів, а додавання до неї виразів (2.13) і (2.14) забезпечить врахування змінних параметрів електродвигуна. На основі наведених рівнянь зі стандартних елементів в MATLAB/Simulink побудована комп’ютерна модель з векторним управлінням електроприводом з асинхронним двигуном, що представлена на рисунку 2.15. Завдяки керуючим сигналам постійного струму в системі управління можна будувати контури регулювання за принципами підлеглого регулювання, а також використовувати в них стандартні налаштування регуляторів, які розроблені для електроприводів постійного струму. Саме це рішення застосовується в каналі регулювання електромагнітного моменту і в каналі стабілізації модуля потокозчеплення ротора [29]. 53 Рис. 2.14. Комп’ютерна модель асинхронного електроприводу з векторним управлінням У схемі комп’ютерної моделі вбудовано асинхронний двигун М, перетворювач частоти ПЧ, спостерігач змінних стану асинхронного двигуна Н, регулятор стабілізації модуля потокозчеплення ротора ψ та регулятор швидкості обертання AR, а також прямий Subsystem 1 та зворотний Subsystem 2 координатні перетворювачі. У спостерігачі блок Real – ImagtoComplex відбувається обчислення вектора потокосцепления ротора ψr, а потім за допомогою блоку ComplextoMagnitude – Angle обчислюється модуль ψr та поточний кут стану вектора γ. Коефіцієнт kT є коефіцієнтом зв'язку за струмом, kψ – коефіцієнт зв'язку за потоком зчеплення ротора, а kC – коефіцієнт зв'язку за кутовою швидкістю ротора. Розроблена комп’ютерна модель асинхронного електроприводу з векторним керуванням призначена для дослідження та вивчення динамічних процесів, та відрізняється від існуючих моделей простотою її будови, за 54 допомогою неї можна враховувати зміну параметрів електродвигуна та проводити реєстрацію змінних векторів стану системи електроприводу. Максимальна кількість координат асинхронного електродвигуна доступна вимірювання та контролю при проведенні досліджень, крім того, модель забезпечує облік впливу насичення магнітного ланцюга та ефект витіснення струму в стержнях ротора в динамічних режимах роботи асинхронного електропривода. Проведемо дослідження адекватності розробленої комп’ютерної моделі шляхом проведення моделювання. В якості асинхронного електродвигуна електроприводу обраний двигун АИР 56 А2 з технічними характеристиками Рн=2,2 кВт, пн=3000 об/хв. Зробимо розрахунок параметрів системи регулювання електроприводом та коефіцієнтів зворотних зав’язків. Вектор струму статора is = ish cosϕ + jish sinϕ = 9,5+ j4,4. Вектор струму неробочого ходу i jUsh 0 = = j4,1. ω ⋅ Ls Потокозчеплення ротора jψ ψ r = 0 − Lσ r ⋅ iL s = j0,7 − 0,07. r Maксимальне значення модуля потокозчеплення ротора ψ rm = 2 ⋅ψ r = 0,94. 55 Коефіцієнт потокозчеплення U k = ψ m ψ = 5,4. ψ rm Коефіцієнт зворотного зв'язку за струмом k U с = сm = 0,4. ψ sm Коефіцієнт зворотного зв'язку за швидкістю k Uшm ш = = 0,02. ω0 Коефіцієнт підсилення регулятора швидкості k J ⋅ kc рш = =11,4. 6 ⋅ kr ⋅T ⋅ k ⋅ p ⋅ψ µ ш п r Коефіцієнт підсилення регулятора інвертора kз ⋅ 2 ⋅U k = фн П = 71. Uн Параметри регулятора струму Т Ls′ σ ⋅ Ls s = = 2 = 6,1⋅10−3. Rs′ Rs + kr + Rγ 56 2 ⋅T ⋅ k ⋅ k Т = µ П с = 5,7 ⋅10−3 IT . Rs′ Параметри регулятора потокозчеплення k рψ = 4,75. 4T ⋅ε ⋅ L ⋅ k TIψ = µ m ψ = 0,02. kc Результати моделювання режимів роботи та якісних показників асинхронного електроприводу з векторним управлінням представлено на рисунках 2.16 – 2.19 Рис. 2.16. Осцилограми отримані під час моделювання зміни координат під час пуску електроприводу: а) зміна кута повороту ротора – 1, потокозчеплення ротора ψ rа – 2 та модуль вектора потокосчеплення ротора ψ r – 3; б) швидкість обертання ротора – 4 , електромагнітний момент двигуна 57 Рис. 2.17. Осцилограма пускового моменту статорних струмів при скиданні навантаження та в номінальному режимі Рис. 2.18. Осцилограми в номінальному режимі та скиданні навантаження у обертовій системі координат 58 Рис. 2.19. Осцилограми зміни частоти обертання ротора (1), фазного струму статорної обмотки (2) та потокозчеплення ротора (3) при реверсі асинхронного електроприводу для розробленої моделі Рис. 2.20. Осцилограми зміни частоти обертання ротора (1), фазного струму статорної обмотки (2) і потокосцепления ротора (3) при реверсі асинхронного електроприводу для реальної установки Таким чином, отримані результати під час модельного експерименту за допомогою розробленої комп’ютерної моделі свідчить про адекватність та ефективність використання отриманої моделі в якості базового підходу для 59 дослідження режимів роботи частотного асинхронного електроприводу з векторним керуванням. 2.6 Висновки до розділу 2 Розроблено та досліджено комп’ютерну модель навантажувального пристрою та систему управління ним, що дозволяє створювати на валу випробуваного електроприводу типові робочі характеристики. Похибка при відтворенні навантаження становить наближено 5%. Розроблена комп’ютерна модель навантажувального пристрою за структурою і схемою управління відрізняться від відомих моделей простотою побудови та комп’ютерної реалізації. Розроблено та досліджено комп'ютерну модель електроприводу робота- маніпулятора з навантажувальним пристроєм. Використання розробленої моделі дає можливість дослідити роботу електроприводу робота- маніпулятора при моделюванні різних режимів, наприклад зміни задаючого сигналу, статичного моменту опору, варіюванні значень навантаження, моменту інерції, коефіцієнта тертя рейково-зубчастої передачі, перевантажувальної здатності двигуна та відповідно одержати достатню необхідну для налаштування параметрів системи регулювання приводом інформацію. Проведено моделювання позиційної системи електроприводу з нелінійною корекцією. Запропонована структура навантажувального пристрою дозволяє ефективно проводити дослідження позиційного електроприводу при зміні моменту інерції об'єкта регулювання. Проведене моделювання режимів роботи вентильного електроприводу портального робота-маніпулятора та позиційної системи електроприводу з нелінійною корекцією в програмі MATLAB/Simulink показали можливість створювати навантажувальні моменти відповідно до заданої програми і стійку роботу навантажувального пристрою в статичних і динамічних режимах, що 60 дозволяє суттєво підвищити її швидкодію при відпрацюванні заданого переміщення. Розроблена комп’ютерна модель асинхронного електроприводу з векторним керуванням призначена для дослідження та вивчення динамічних процесів та відрізняється від існуючих моделей простотою її будови та адекватністю. За допомогою неї можна враховувати зміну параметрів електродвигуна та проводити реєстрацію змінних векторів стану системи електроприводу. Максимальна кількість координат асинхронного електродвигуна доступна для вимірювання та контролю при проведенні досліджень, крім того, модель забезпечує врахування впливу насичення магнітного ланцюга та ефект витіснення струму в стержнях ротора в динамічних режимах роботи асинхронного електропривода. Отримані результати під час модельного експерименту за допомогою розробленої комп’ютерної моделі свідчать про адекватність та ефективність використання отриманої моделі в якості базового підходу для дослідження режимів роботи частотного асинхронного електроприводу з векторним керуванням. 61 РОЗДІЛ 3 ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ АСИНХРОННОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДА З НАВАНТАЖУВАЛЬНИМ ПРИСТРОЄМ 3.1. Опис випробувального стенда асинхронного електроприводу з частотним регулюванням Функціональна схема випробувального стенду представлена на рисунку 3.1. Вона складається з асинхронного електроприводу та навантажувального пристрою. Схема випробуваного асинхронного електроприводу живиться від мережі напругою 380 В частотою 50 Гц [13]. Досліджуваний асинхронний електродвигун із короткозамкненим ротором М1 та генератор навантаження М2 (навантажувальний пристрій) розміщені безпосередньо на стенді. Їх вали сполучені пружною муфтою. Для визначення швидкості обертання вала досліджуваного двигуна використовуються безконтактний тахометр. Струм в обмотці збудження LM2 генератора навантаження регулюється резистором RR1 та контролюється амперметром PA2. В якірному колі генератора навантаження увімкнено резистор опору навантаження RRн генератора. Струм в якірному колі генератора навантаження вимірюється амперметром РА1, а напруга – вольтметром PV1. Вимикач QF1 призначений для вмикання АД до мережі живлення змінного струму. Ватметр PW, амперметр PА та вольтметр PV дозволяють вимірювати потужність, струм та напругу в контурах АД. 62 Рис. 3.1. Функціональна схема випробувального стенду За допомогою персонального комп'ютера виконуються такі основні операції: – візуальне відображення стану параметрів та змінних електроприводу; – задання режимів роботи електроприводу; – автоматизація експериментальних досліджень; – осцилографування вимірюваних координат; – опрацювання результатів експериментальних досліджень. Регулювання швидкості обертання ротора двигуна М1 здійснюється ПЧ DANFOSS FC 51. Принцип роботи ПЧ електроприводу базується на перетворенні змінної напруги промислової частоти у змінну напругу регульованої частоти. Перетворювач розміщений у корпусі закритому двохсторонньою пластмасовою кришкою. На лицьовій стороні перетворювача частоти 63 знаходяться: цифровий дисплей управління, кнопки: меню, навігації та керування (рисунок 3.2). Рис. 3.2. Панель керування та контролю електроприводом з перетворювачем частоти DANFOSS FC 51 Дисплей дозволяє візуально контролювати поточний стан і параметри приводу, а саме: номер набору параметрів [Setup] – показує номер активного і корегованого наборів. Якщо один набір є активним та корегованим – відображається тільки номер активного набору (заводське налаштування). Якщо активний і корегований набір різні – на дисплеї відображаються 64 обидва номера. Миготливий номер набору – означає корегований номер набору; номер параметру; значення вибраного параметру (позначається великими цифрами); одиниці вимірювання вибраного параметра (Гц, А, В, кВт, к.с., %, с, об/хв); напрямок обертання валу двигуна позначається невеликою стрілкою із вказівкою напрямку за годинниковою стрілкою або проти. Натиснення «Кнопки меню» [Menu] після увімкнення живлення дозволяє перемикатись між меню: «Статус» [Status], яке може знаходиться в режимі [Readout Mode] (значення вибраного в даний момент зчитуємого параметра, що відображається на дисплеї), або [Hand on Mode] (на дисплеї відображається поточне завдання); «Швидке меню» [Quick Menu] – забезпечує швидкий доступ до найбільш використовуваних параметрів. Для входу до [Quick Menu] необхідно: - натиснути кнопку [Menu] до переміщення індикатора на дисплеї [Quick Menu] потім натиснути кнопку [ОК]; - для переходу між параметрами у «швидкому меню» використовуються кнопки зі стрілками [Δ], [∇ ]; - натиснути кнопку [ОК], щоб вибрати параметр; - для зміни значення параметра використовуються кнопки зі стрілками [Δ], [∇ ]; - щоб прийняти нове значення параметра необхідно натиснути кнопку [ОК]; - подвійне натиснення кнопки [Back] дозволяє перейти в меню [Status], а натиснення кнопки [Menu] дозволяє перейти в меню [Main Menu]; «Головне меню» [Main Menu] – забезпечує доступ до усіх параметрів. Для входу в «Головне меню»: 65 - натиснути кнопку [Menu] до переміщення індикатора на дисплеї [Main Menu]; - для переходу між групами параметрів використовуються кнопки зі стрілками [Δ], [∇ ]; - щоб вибрати групу параметрів, натиснути кнопку [ОК]; - для переходу між параметрами в групі використовуються кнопки зі стрілками [Δ], [∇ ]; - натиснути кнопку [ОК], щоб вибрати параметр; - для установки/зміни значення параметра використовуються кнопки зі стрілками [Δ], [∇ ]; - щоб прийняти значення параметра натиснути кнопку [ОК]; - подвійне натиснення кнопки [Back] дозволяє перейти в меню [Main Menu], а натиснення кнопки [Menu] дозволяє перейти в меню [Status]. Кнопки керування. Підсвічування жовтого кольору над кнопками керування показує на активність кнопки: [Hand on] – запуск двигуна; [Off/Reset] – зупинка (вимкнення) електродвигуна. В аварійному режимі виконується скидання сигналізації та перезапуск двигуна; [Auto on] – керування перетворювачем частоти здійснюється через клеми керування або через послідовний зв’язок; [Potentiometer] «Потенціометр» – в залежності від режиму роботи перетворювача може працювати: - автоматично (режим роботи в якості програмуючого аналогового входу); - в ручному режимі (потенціометр керує поточним завданням). Світлові індикатори (світлодіоди): «зелений» – живлення перетворювача частоти увімкнене, «жовтий» – попередження, «миготливий червоний» – аварійний сигнал. 66 Програмування основних налаштувань. Таблиця 3.1 Основні налаштування [Quick Menu] 1 № Найменування Діапазон Функція 1-20 Потужність двигуна [0,09]/[0,12]÷ Введіть потужність електродвигуна із [кВт]/[к.с] [30]/[40] паспортної таблички 1-22 Напруга двигуна, В [50÷999] Введіть напругу електродвигуна із паспортної таблички 1-23 Частота двигуна, Гц [20÷400] Введіть частоту електродвигуна із паспортної таблички 1-24 Струм двигуна, А [0,1÷100] Введіть струм електродвигуна із паспортної таблички 1-25 Номінальна частота [100÷9999] Введіть номінальну частоту обертання валу обертання валу двигуна, електродвигуна із паспортної таблички об/хв 1-29 Автоматична адаптація [0]=викл. Використовуйте ААД для оптимізації двигуна (ААД) [2]=дозвіл робочих характеристик: ААД 1. Стоп VLT; 2. Оберіть [2]; 3. [Hand on] 3-02 Мінімальне завдання [-4999÷4999] Введіть значення мінімального завдання 3-03 Максимальне завдання [-4999÷4999] Введіть значення максимального завдання 3-41 Час розгону 1, с [0,05÷3600] Час розгону від 0 до номінальної швидкості електродвигуна, пар. 1-23 3-42 Час гальмування 1, с [0,05÷3600] Час гальмування від номінальної швидкості електродвигуна, пар. 1-23 до 0 Загальний вигляд випробувального стенду електроприводу представлено на рисунку 3.3 [13]. 67 Рис. 3.3. Випробувальний стенд асинхронного електроприводу з перетворювачем частоти DANFOSS FC 51 3.2 Робота програми управління MOVITOOLS MotionStudio та отримання характеристик при пуску асинхронного електроприводу MOVITOOLS MotionStudio – ефективний інструмент для керування приводами та візуалізації процесів [7]. Основними можливостями програми є: – зручний пуск приводу та налаштування параметрів; – діагностика приводу за допомогою вбудованої функції осцилографа; – перегляд стану підключених пристроїв. 68 Рис.3.4. Вхід програми MotionStudio 1. Запуск програми управління асинхронним електроприводом виконується в наступній послідовності: - запустіть програму MOVITOOLS MotionStudio і виберіть NewProject для створення нового проекту → Ok; Рис. 3.5. Вибір нового проекту досліджень 69 - у рядку "Projectname" введіть ім'я проекту, наприклад Work1 → Ok; - натисніть правою кнопкою миші по Serial (COM 4 USB) і виберіть Networkscan Розпочнеться сканування мережі; Рис. 3.6. Сканування готовності обладнання до стенду Відобразиться зображення перетворювача частоти. Натискання правою кнопкою миші дає змогу відкриття контекстного меню. Виберіть "Startup" - "Manu-aloperation". Рис. 3.7. Вибір операції «Пуск» програми» 70 2. Для пуску електроприводу на задану швидкість обертання необхідно виконати такі операції на комп'ютері: - натисніть для активації ручного режиму "ActivateManualoperation", потім для запуску двигуна - "Start"; Рис. 3.8. Мнемонічна схема пуску асинхронного електроприводу Змініть швидкість обертання двигуна на «Variable» (на рисунку 292 об/хв). 3. Для виконання реверсу та гальмування електроприводу необхідно виконати наступні операції на комп'ютері: 5.3.1. Зробіть реверс (за допомогою кнопок «CCW» та «CW» можна змінювати напрямок обертання). Щоб зупинити двигун, натисніть «Stop». Дослідження динамічних властивостей асинхронного електроприводу проводиться при запуску електроприводу на задану швидкість обертання. При цьому здійснюється зняття осцилограм швидкості та струму. 71 Рис. 3.9. Мнемонічна схема вибору виду пуску та гальмування електроприводу При пуску перехідний процес має коливальний характер. Значення першого піку моменту 2,2 в.о. , потім, у міру розгону, коливання моменту та швидкості зменшуються. Ударний характер електромагнітного моменту створює великі динамічні навантаження і може викликати пошкодження елементів кінематичного ланцюга електроприводу. При частотному пуску асинхронного двигуна ударні піки електромагнітного моменту можуть бути знижені до допустимого рівня, а перехідні процеси набувають монотонного вигляду. В цілому динамічні характеристики асинхронного електроприводу аналогічні характеристикам електроприводу постійного струму. Але так як механічна постійна часу асинхронного двигуна більш м’якіша, то можуть мати місце коливання ротора. Ці коливання повинні бути усунені дією системи регулювання. 72 Рис. 3.10. Мнемонічна схема вибору виду пуску та гальмування електроприводу – натисніть правою кнопкою миші на зображення перетворювача частоти, виберіть «Diagnostics», потім – «Scope». В результаті відкриється нове вікно Scope. Для подальшого зручнішого використання розташуйте на екрані 2 відкритих вікна: правою кнопкою по панелі завдань → «Вікна зліва направо». 73 Рис. 3.11. Виконання діагностики електроприводу Рис. 3.12. Вікно керування осцилографом 74 У вікні «Scope» на панелі інструментів потрібно натиснути «RecordSettings». У вікні «RecordSettings» натиснути «Start», потім – «Trigger». Рис. 3.13. Вибір вимірюваних величин електроприводу Розпочнеться запис. Запустіть двигун, збільшіть швидкість, зупиніть двигун. Щоб завантажити результати у вікні «RecordSettings», натисніть «Load». Приблизно через хвилину відбудеться завантаження даних і з'являться осцилограми. Зеленим кольором показана задана швидкість [об/хв], синім – реальна швидкість [об/хв], бірюзовим – активний струм [% від номінального струму], червоним – двійкові входи [біти]. За допомогою кнопки «zoom» на панелі інструментів можна збільшити необхідний відрізок часу, наприклад, момент пуску. 75 Рис. 3.14. Осцилограми пуску асинхронного електроприводу При запуску дійсна осцилограма швидкості обертання (крива 2) повторює задану криву швидкості обертання (крива 1). Перехідний процес має лінійний характер. Значення першого піку статора (крива 3) відповідає 2,2 о.е., потім, у міру розгону двигуна, струм зменшується до номінального значення. Частотний пуск дозволяє знизити величину пускового струму при прямому пуску двигуна, який створює динамічні перевантаження і може викликати пошкодження елементів кінематичного ланцюга електроприводу. В цілому динамічні характеристики асинхронного електроприводу аналогічні характеристикам приводу постійного струму. В осцилограмі статорного струму можна виділити динамічну та статичну складові струму (рисунок 3.15). 76 Рис. 3.15. Осцилограма активного статорного струму 3.3. Дослідження динамічних характеристик при реверсі та гальмуванні асинхронного електроприводу Для виконання реверсу та гальмування асинхронного електроприводу: – запустіть двигун, збільшіть швидкість; – у вікні «RecordSettings» натисніть «Start», потім «Trigger»; – зробіть реверс. Зупиніть двигун. Натисніть Load. Процес реверсу асинхронного електроприводу показано на рис. 3.16. реверс здійснюється із проміжною операцією, тобто спочатку проводиться операція гальмування, а потім пуск у зворотному напрямку. Як видно з осцилограм, динамічна складова струму статора при реверсуванні зростає, потім її фаза змінюється на 1800 і збільшується амплітуда. Для визначення часу гальмування та пуску необхідно у осцилограмах реверсу виділити (рис.3.17) режим гальмування та пуску електродвигуна у зворотному напрямку. Час гальмування становить 0,12 сек, а час зворотного пуску 0,28 сек. 77 Рис. 3.16. Осцилограми гальмування та реверсу асинхронного електроприводу Рис. 3.17. Визначення часу гальмування та пуску електроприводу 78 3.4. Дослідження режимів роботи електроприводу на випробувальному стенді Точність у налаштуванні електроприводів DANFOSS FC 51 безпосередньо впливає на показники роботи обладнання такі як продуктивність. Так як налаштування контурів електроприводів на обладнанні займає зазвичай досить багато часу, це в свою чергу може призвести до значного простою обладнання, виходячи з цього, необхідно використовувати випробувальні стенди для налаштування електроприводів. Внутрішній і зовнішній контур швидкості та струму містить систему регулювання електроприводу. Внутрішній контур регулювання поперечної складової ISq струму електродвигуна необхідно налаштовувати за умови технічного оптимуму. На панелі регулювання перетворювача частоти DANFOSS FC 51 відповідно до інструкції та налаштування передбачені DІР – вмикачі, дані перемикачі виставляються за типом використовуваного електродвигуна та інша налаштування не потрібне [13]. На платі за допомогою потенціометрів TN, KP і Tacho здійснюється налаштування контуру регулювання швидкості на симетричний оптимум. За допомогою послідовного збільшення виконують налаштування Кр, це відноситься до замкнутої системи з ПІ-регулятором. У зв'язку з цим можна отримати перехідний процес при подачі прямокутного імпульсного сигналу завдання або збурення. Період таких коливань Тк і значення Ті = Тк/6 постійної інтегрування визначається за допомогою осцилограми. Налаштування оптимізації та параметрів для систем з ПІ-регулятором використовують і застосовують для стійких систем що визначаються за методом Циглера. Так як в електроприводі немає можливості відключити інтегральну складову, то побудована в середовищі Simulink комп’ютерна модель буде оптимізована за даним методом [14, 28, 29]. 79 На випробувальному стенді було отримано характеристики струму та швидкості для перевірки коефіцієнтів асинхронного електроприводу при збільшені навантаження (рисунок 3.18) Рис. 3.18. Експериментальні дані осцилограми для електроприводів DANFOSS FC 51 Проаналізувавши наведені властивості, можна зробити висновок, що спостерігається збіжність процесів. Збіжність є фактично за струмом і швидкості обертання, а також за перехідним процесом, а держані дані відповідають повною мірою отриманим значенням в процесі моделювання. Так як вся модель не може повністю врахувати реальні умови та дискретні властивості роботи частотного перетворювача, відповідно форма характеристик матиме незначну відмінність. Отримані перехідні процеси, які відповідають кривим пуску асинхронного електроприводу. Через те, що у частотного перетворювача 80 DANFOSS FC 51 є тільки дві пари гнізд: задане і дійсне значення струму і швидкості, то на випробувальному стенді можна зняти тільки ці характеристики. Для порівняння реальних ідеалізованих кривих наведемо криві тих самих перехідних процесів (рисунок 3.19, 3.20), вже отриманих значень при підключенні зовнішнього модуля до випробуваного приводу та до персонального комп’ютера. Дані будуть оброблятися в пакеті MATLAB. Звичайно якщо якісно розглядати перехідний процес, то неозброєним оком видно, що коливання струму на характеристиках, які були зняті на випробувальному стенді, значно більші за амплітудою і вищі за частотою. Рис. 3.19. Осцилограма швидкості 81 Рис. 3.20. Осцилограма струму Модель, яка побудована у програмному середовищі пакета Simulink, може врахувати фізичні процеси, зумовлені нелінійними характеристиками перетворювача і електродвигуна. З наведених кривих видно, що перерегулювання на перехідних характеристиках швидкості виникає через те, що на випробувальному стенді характеристики знімалися при значно меншому інерційному моменті електродвигуна [9 - 12]. У розділі 3 описано випробувальний стенд для дослідження та налаштування електроприводів із частотними перетворювачами, який можна зібрати самостійно можна використовувати для налаштування частотного електроприводу та дослідження характеристик статичного навантаження. Результати отримані за допомогою комп’ютерної моделі показали її адекватність щодо даних отриманих за допомогою випробувального стенда. 82 3.5 Висновки до розділу 3 Проведено стендові випробування частотного асинхронного електроприводу із двигуном серії АІР та навантажувальним пристроєм. У процесі стендових випробувань проводився частотний пуск, гальмування та реверс асинхронного електроприводу. Навантаження на валу асинхронного двигуна при постійному електромагнітному моменті, здійснювалося за допомогою навантажувального пристрою. Для керування роботою частотного електроприводу та візуалізації процесів використовувалася програма MOVITOOLS MotionStudio. Порівнявши отримані результати за допомогою експерименту на випробувальному стенді та комп’ютерній моделі, можна дійти висновку про збіжність процесів за струмом та швидкістю обертання, а також за перехідними процесами. Слід відмітити, що вся модель не може повністю врахувати реальні умови та дискретні властивості роботи частотного перетворювача, і відповідно форма характеристик матиме незначну відмінність. 83 ВИСНОВКИ 1. Розроблено та досліджено комп’ютерну модель навантажувального пристрою та систему управління ним, що дозволяє створювати на валу випробуваного електроприводу типові робочі характеристики. Похибка при відтворенні навантаження становить наближено 5%. Розроблена комп’ютерна модель навантажувального пристрою за структурою і схемою управління відрізняться від відомих моделей простотою побудови та комп’ютерної реалізації. 2. Розроблено та досліджено комп'ютерну модель електроприводу робота-маніпулятора з навантажувальним пристроєм. Використання розробленої моделі дає можливість дослідити роботу електроприводу робота- маніпулятора при моделюванні різних режимів, наприклад зміни задаючого сигналу, статичного моменту опору, варіюванні значень навантаження, моменту інерції, коефіцієнта тертя рейково-зубчастої передачі, перевантажувальної здатності двигуна та відповідно одержати достатню необхідну для налаштування параметрів системи регулювання приводом інформацію. 3. Проведено моделювання позиційної системи електроприводу з нелінійною корекцією. Запропонована структура навантажувального пристрою дозволяє ефективно проводити дослідження позиційного електроприводу при зміні моменту інерції об'єкта регулювання. Проведене моделювання режимів роботи вентильного електроприводу портального робота-маніпулятора та позиційної системи електроприводу з нелінійною корекцією в програмі MATLAB/Simulink показали можливість створювати навантажувальні моменти відповідно до заданої програми і стійку роботу навантажувального пристрою в статичних і динамічних режимах, що дозволяє суттєво підвищити її швидкодію при відпрацюванні заданого переміщення. 84 4. Розроблена комп’ютерна модель асинхронного електроприводу з векторним керуванням призначена для дослідження та вивчення динамічних процесів та відрізняється від існуючих моделей простотою її будови та адекватністю. За допомогою неї можна враховувати зміну параметрів електродвигуна та проводити реєстрацію змінних векторів стану системи електроприводу. Максимальна кількість координат асинхронного електродвигуна доступна для вимірювання та контролю при проведенні досліджень, крім того, модель забезпечує врахування впливу насичення магнітного ланцюга та ефект витіснення струму в стержнях ротора в динамічних режимах роботи асинхронного електропривода. Отримані результати під час модельного експерименту за допомогою розробленої комп’ютерної моделі свідчать про адекватність та ефективність використання отриманої моделі в якості базового підходу для дослідження режимів роботи частотного асинхронного електроприводу з векторним керуванням. 5. Проведено стендові випробування частотного асинхронного електроприводу із двигуном серії АІР та навантажувальним пристроєм. У процесі стендових випробувань проводився частотний пуск, гальмування та реверс асинхронного електроприводу. Навантаження на валу асинхронного двигуна при постійному електромагнітному моменті, здійснювалося за допомогою навантажувального пристрою. Для керування роботою частотного електроприводу та візуалізації процесів використовувалася програма MOVITOOLS MotionStudio. Порівнявши отримані результати за допомогою експерименту на випробувальному стенді та комп’ютерній моделі, можна дійти висновку про збіжність процесів за струмом та швидкістю обертання, а також за перехідними процесами. Слід відмітити, що вся модель не може повністю врахувати реальні умови та дискретні властивості роботи частотного перетворювача, і відповідно форма характеристик матиме незначну відмінність. 85 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 1. Баховець Б. О. Автоматизований електропривод: навч. посіб. / Б. О. Баховець. – Рівне: НУВГП, 2010. – 238 с. 2. Жуйков В. Я., Рогаль В. В.Б Будьоний В. Я. та ін. Енергетична електроніка. Частина 3. Електроживлення спеціальних установок.– Електронний підручник. / Пілінський В.В., Родіонова М.В., Швайченко В.Б. – гриф МОН України №1. 4/18-Г 113 від 10.01.2009 р.). URL: http://www.dstu.dp.ua/Portal/Data/3/22/3-22-b3/index.htm 3. Бондаренко В.І. Основи електричного привода. Навчальний посібник . – Запоріжжя: ЗНТУ, 2003. – 314 с. 4. Булгар В.В. Теорія електроприводу: збірник задач / Булгар В.В. – Одеса: Поліграф, 2006. – 408с. – (ОНПУ). 5. Електричні машини в системах електропривода: питання теорії і практики / Ю. Г. Лега та інші; Черкаський держ. технологічний ун-т. - Черкаси: ЧДТУ, 2003. – 143 с. 6. Енергозбереження засобами промислового електропривода: Навчальний посібник/ Закладний О. М., Праховник А. В., Соловей О.І, — К.Кондор, 2005. — 408 с. 7. Інженерне програмне забезпечення MOVITOOLS® MotionStudio https://www.sew-eurodrive.ua/ 8. Калиушко О.В. Розробка та дослідження математичної моделі електропривода з вентильним двигуном/ О.В. Калиушко, С.Ю. Протасов / Збірник тез доповідей студентської науково-практичної конференції ЧДТУ: 18–20 квіт. 2023 р. [Електронний ресурс] / [упоряд.: Єгорова О. В., Захарова О. В., Кисельов В. Б. та ін.] ; М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ, 2023.– С. 206-207. 9. Коваль А.В. Ідентифікація та моделювання технологічних об’єктів: навч. посібник / А.В. Коваль. − Житомир : ЖДТУ, 2018. − 133 с. 86 10. Колб Ант. А. Теорія електроприводу: [навчальний посібник] / Ант. А. Колб, А.А. Колб – [2-е вид. перероб. і допов.]. – Д.: НГУ, 2010. – 540с. 11. Кравець І.О. Імітаційне моделювання: Навч. Посібник / І.О. Кравець. - ЧДУ ім. Петра Могили, 2010.- 107 с. 12. Левицький, С. М. Елементи систем автоматизації та електроприводу : навчальний посібник / С. М. Левицький, М. П. Розводюк. – Вінниця : ВНТУ, 2013. – 152 с 13. Методичні рекомендації до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизований електропривод» для здобувачів освітнього ступеня бакалавр спеціальності 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» усіх форм навчання [Електронний ресурс] / Ситник О.О., Протасов С.Ю., Семко І.Б.; М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси: ЧДТУ, 2022. – 65 с. 14. Моделювання електромеханічних систем. Математичне моделювання систем асинхронного електроприводу: навчальний посібник / О. І. Толочко. – Київ, НТУУ «КПІ», 2016. – 150 с. 15. Островерхов, М. Я. Ідентифікація електротехнічних об’єктів керування [Електронний ресурс]: навчальний посібник для здобувачів ступеня бакалавра спеціальності 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка», які навчаються за освітньою програмою «Електротехнічні пристрої та електротехнологічні комплекси» / М. Я. Островерхов, А. М. Сільвестров, Г. І. Кривобока ; КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Електронні текстові дані (1 файл: 5,9 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. – 353 с. 16. Павленко Т. П. Електротехнологічні установки : конспект лекцій для магістрів усіх форм навчання за спеціальністю 141 – Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / Т. П. Павленко, О. М. Петренко, Н. П. Лукашова ; Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бекетова. – Харків : ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2018. – 130 с 87 17. Перехідні процеси в системах електропостачання: підручник для ВНЗ / Г.Г. Півняк, І.В. Жежеленко, Ю.А. Папаїка, Л.І. Несен, за ред. Г.Г. Півняка ; М-во освіти і науки України, Нац. гірн. ун-т. – 5-те вид., доопрац. та допов. – Дніпро : НГУ, 2016. – 600 с. 18. Попович М. Г., Ковальчук О. В. Теорія автоматичного керування: Підручник. — 2-ге вид., перероб. і догі. — К.: Либідь, 2007. — 656 с. 19. Попович М.Г. Електромеханічні системи автоматичного керування та електроприводи. Навч. посіб. за напрямом «Електромеханіка» / М.Г. Попович О.Ю. Лозинський, В.Б. Клепіков та інш. – К.: Либідь, 2005. – 680 с. Ч.1. 20. Попович М.Г. Електромеханічні системи автоматичного керування та електроприводи. Навч. посіб. за напрямом «Електромеханіка» / М.Г. Попович, О.Ю. Лозинський, В.Б. Клепіков та інш. – К.: Либідь, 2005. – 680 с. Ч.2. 21. Попович М.Г., Ковальчук О.В. Теорія автоматичного керування: Підручник. – 2-ге вид., – К.: Либідь, 2007. - 656 с. 22. Регульований електропривод. Теорія. Моделювання: Навчальний посібник / І.М. Голодний, Ю.М. Лавріненко, М.В. Синявський, В.В. Козирський, Л.С. Червінський, В.М. Решетнюк, В.В. Савченко; За ред. І.М. Голодного. – 2-е вид., доп. і пере-роб. – К.: Аграр Медіа Груп, 2012. – 513 с. 23. Сайт Інституту автоматики та електротехніки Національного університету кораблебудування ім. адмірала Макарова http://iae.nuos.edu.ua/uk 24. Сайт Корпорації «Богдан» https://bogdan.ua/ 25. Сайт лабораторії MATLAB https://www.mathworks.com/ 26. Ситник В. Ф., Орленко Н. С. Імітаційне моделювання: Навч. посібник. - К.: КНЕУ, 2010. - 232 с. 88 27. Теорія електропривода: Підручник / [Попович М.Г., Борисюк М.Г., Гаврилюк В.А. та ін.]; за ред. М.Г. Поповича. – К.: Вища шк., 1993. – 494с. 28. Чабан В. Й. Математичне моделювання електромеханічних систем. — Львів: Вид-во Держ. ун-ту «Львівська політехніка», 1997. 29. Чорний, О.П. Моделювання електромеханічних систем: Підручник / О.П. Чорний, А.В. Луговой, Д.Й. Родькін, Г.Ю. Сисюк, О.В. Садовой – Кременчук, 2001. – 410 с. 30. Шавьолкін О.О. Силові напівпровідникові перетворювачі енергії: Навчальний посібник. Харків : ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2015. 403 с. 31. Шульга О.В. Автоматизоване керування електроприводами. Навчальний посібник: Полтава: ПолтНТУ, 2007. – 293 с. 32. Amethod for determining location of voltage fluctuations sourcein electricg rid/[Electronic resource] https://cyberleninka.ru/article/v/a-method-for- determining-location-of-voltage-fluctuations-source-in-electric-grid 33. An Asynchronous Electric Drive with the Indirect Control of the Output Varia-bles/ [Electronic resource] https://www.matecconferences.org/articles /matecconf /abs/2017/05 /matecconf_smart2017_01039/matecconf_smart 2017_01039.html 34. An induction sensor for measuring currents of nanosecond range/[Electronic resource]https://cyberleninka.ru/article/v/an-induction-sensor-for- measuring-currents-of-nanosecond-rangе 35. Paperback, R. Resmi, R. Sheeba. Electrical Drives and Control for Automation, Genre: B.Tech, Mechanical Engineering, Second Edition, 2018. – 278 p. 36. Statistical optimization off requency regulate dinductionel ectric drives withsca-larcontrol/[Electronic resource] https://cyberleninka.ru/article/v/statistical-optimization-of-frequency- regulated-induction-electric-drives-with-scalar-control 89 37. Three-phase energy supply systems simulation for the total power loss escompo-nentsas sessment/ [Electronic resource] https://cyberleninka.ru/article/v/three-phase-energy-supply-systems- simulation-for-the-total-power-losses-components-assessment