Частотний пуск електропривода зарезонансної вібраційної машини

Abstract

An above resonance vibration machine with two-shaft unbalanced vibrators for compaction of rigid concrete mixtures in the form is considered. It is noted that for such vibration machines, an unregulated electric drive with an overestimated power of the drive motors is usually used. This enables to quickly overcome the resonant zone during start-up, but in steady state, the drive motors operate with significant underload, which leads to a deterioration in the energy performance of the motors. For the possible replacement of drive motors of excessive power with less powerful ones, the start-up of a resonant vibration machine using a frequency-controlled electric drive was investigated. Using mathematical modelling, a study was conducted to investigate the influence of the basic laws of frequency control on overcoming the resonant zone during start-up. The influence of the laws of frequency control was determined by comparing the maximum displacement of the working body of the vibration machine and the starting current of the motor during frequency and direct start-up. Analysis of the obtained simulation results showed that the basic laws of frequency control do not provide a reduction in the amplitude of oscillations of the working body of the vibration machine and dynamic loads when overcoming the resonant zone during the start-up process, if the frequency start-up time is greater than the direct time. Further studies were carried out with the optimal frequency sweep time for this vibration machine and replacing the drive motors with less powerful ones for the following four cases: with a linear frequency control law, with a stepwise increase in the supply voltage and a linear change in frequency, with a simultaneous stepwise increase in voltage and frequency, with a stepwise increase in frequency and a linear change in voltage. The stepwise increase in the voltage and frequency of the supply was performed at the moment when the value of the supply frequency of the induction motor was equal to the specified resonant frequency of the vibration machine. It is shown that with a linear change in the voltage and frequency of the supply, a decrease in the acceleration of the drive motors in the resonant zone is observed, and a stepwise increase in the frequency leads to "jamming" of the rotors of the drive motors of the vibration machine. It is noted that to overcome the resonant zone during the frequency start-up of induction motors of above resonant vibration machines, it is advisable to use only a step-like increase in voltage, which will allow setting the drive motors with the power required for steady-state operation.

Розглянуто зарезонансну вібраційну машину з двовальними дебалансними віброзбуджувачами для ущільнення жорстких бетонних сумішей у формі. Зазначено, що для таких вібраційних машин зазвичай застосовують нерегульований електропривод із завищеною потужністю приводних двигунів. Це дозволяє швидко подолати резонансну зону у процесі пуску, але в усталеному режимі приводні двигуни працюють з суттєвим недовантаженням, що погіршує енергетичні показники двигунів. Для можливої заміни приводних двигунів завищеної потужності на менш потужні досліджено пуск зарезонансної вібраційної машини за використання частотно-регульованого електроприводу. За допомогою математичного моделювання проведено дослідження впливу основних законів частотного керування на подолання резонансної зони під час пуску. Вплив законів частотного керування визначався за допомогою порівняння максимального переміщення робочого органа вібромашини і пускового струму двигуна під час частотного та прямого пуску. Аналіз отриманих результатів моделювання показав, що основні закони частотного керування не забезпечують зменшення амплітуди коливань робочого органа вібромашини і динамічних навантажень під час подолання резонансної зони у процесі пуску, якщо час частотного пуску буде більшим за час прямого. Подальші дослідження проводилися за оптимального часу розгортки частоти для цієї вібраційної машини та заміни приводних двигунів на менш потужні для таких чотирьох випадків: у разі лінійного закону частотного керування, у разі стрибкоподібного збільшення напруги живлення та лінійної зміни частоти, у разі одночасного стрибкоподібного збільшення напруги та частоти, у разі стрибкоподібного збільшення частоти та лінійної зміни напруги. Стрибкоподібне збільшення напруги та частоти живлення виконувалося у момент, коли значення частоти живлення асинхронного двигуна дорівнювало заданій резонансній частоті вібраційної машини. Показано, що у разі лінійної зміни напруги і частоти живлення спостерігається зменшення прискорення приводних двигунів у резонансній зоні, а стрибкоподібне збільшення частоти викликає «застрягання» роторів приводних двигунів вібраційної машини. Зазначено, що для подолання резонансної зони в процесі частотного пуску асинхронних двигунів зарезонансних вібраційних машин доцільно застосовувати тільки стрибкоподібне збільшення напруги, що дозволить встановлювати приводні двигуни потужністю, необхідною для усталеного режиму.