PDF《论文独创性声明》

4 到7倍,巨大的启动电流会在启动过程中产生冲击,引起电机内部机械应力和热应力的变 化, 同时还会引起电网电压下降. 因此大容量的皮带机在使用液力耦合器时还必须附加电机软启动设备. 其次,液力耦合器在长时间工作时,会引起液体温度升高,融化合金塞,引起漏液,增大维护工作量. 第三,使用液力耦合器启动时,皮带机的加载时间比较短,容易引起皮带张力的瞬时变化,还是会增加 皮带撕裂的风险,因此对皮带的强度要求很高.第四,在长距离的皮带机中,例如本项目内的皮带机, 需要采用多电机驱动.如果使用液力耦合器驱动,无法解决多电机驱动时的功率平衡问题. 皮带输送机负载情况比较复杂,阻力矩的组成因素较多,静态阻力、运行阻力和各种附加阻力的存 Siemens Industry Expert Meeting

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17 在, 使得理论计算十分困难, 但总体上表现为电动机转子轴上的恒力矩负载, 包括各种阻力和转动惯量. 静态阻力的存在使得驱动系统必须克服较大的静摩擦阻力才能起动,因此需要较大的起动力矩.该负载 特性 TL 可用下面分段函数进行描述: ? ? ? í ì ? <

? * - - =

1 1

1 0 n n T n n n n T T T T Le Le Lq Lq L ……(1-1) 其中:TLq 为最大负载力矩(N.m),TLe 为额定负载力矩(N.m),n1 为额定负载时的转速.当电动机速度 达到 n1 时,负载趋向于恒力矩 TLe. 机械运动方程为: dt dn GD T T L D * = -

375 2 ……(1-2) TD 为电动机输出电磁转距,G 为转动部分的重量,D 为转动部分的转动直径, (GD

2 为飞轮力矩,系统 转动部分的总飞轮惯量)当ΔT=TD-TL>

0 时,dn/dt>

0,电动机加速,反之减速.对于胶带输送机负载, 初始起动条件为:ΔT= TD -TLq>

0,即需要驱动系统输出的起动力矩大于 TLq.采用速度闭环矢量控制方 式,可以调节转速,并且调速范围宽,控制精度高.在启动时启动电流小,避免了使用传统液力耦合器 时的大启动电流. 采用脉冲编码器作为速度反馈信号, 可获得全速度范围的高精度调速性能及动态性能, 并具有媲美直流调速器的极佳低速性能,可实现下面的优化 S 速度曲线跟随性能. 忽略胶带在滚筒上的打滑、胶带弹性变形及振荡因素,可以认为胶带线速度n和主电动机转速 n 存 在固定的比例关系:n=Rn(R 为滚筒半径) .因此下面的模型中仅以胶带线速度n为代表.下面各式中, Vm(m/s)为额定带速,T(s)为起动周期,a(m/s

2 )为加速度. 根据张力波的产生和传播机理,起动时动张力在胶带中的分布并不均匀,张力波的传播和叠加将引 起长距离输送机的剧烈振荡,因此有专家提出在起动前设置一个低速预张紧过程,使长胶带内部的张力 分布基本均匀后再按 S 曲线加速起动,要求驱动器具有很高的低速性能. 该优化 S 曲线模型如下: 该分段函数一次微分 dv/dt 为加速度曲线模型: Siemens Industry Expert Meeting

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17 如设计要求以加速度 a........