МНОГОЦИЛИНДРОВАЯ СИНХРОННАЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНАЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНАЯ ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ПОДЪЕМНАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ЕЕ РАБОТЫ

I. Область техники

Настоящее изобретение относится к подъемной системе и способу работы подъемной системы, в частности, к многоцилиндровой синхронной энергоэффективной высокопроизводительной гидравлической подъемной системе и способу ее работы, которые применимы к гидравлическим подъемникам и строительным подъемным платформам.

II. Уровень техники

Приводные механизмы подъемных систем главным образом включают фрикционный привод и гидравлический привод. Гидравлический привод обладает преимуществами, заключающимися в высокой выходной мощности, бесступенчатом регулировании скорости, простоте системы, легкости управления и т.п., но имеет меньшую производительность, чем фрикционный привод. Целью развития подъемных систем в будущем можно назвать «экологическую безопасность и энергоэффективность». В настоящее время, большинство гидравлических подъемных систем используют электрогидравлическое пропорциональное управление и объемное управление скоростью. Хотя такой подход к регулированию может снизить потери энергии при подъеме подъемника, он может привести к повышению температуры гидравлической системы при опускании подъемника, так как масло в масляном цилиндре проходит через дроссельный клапан для обеспечения опускания под давлением. При опускании подъемника гравитационная потенциальная энергия не используется; хуже того, гравитационная потенциальная энергия преобразуется в тепловую энергию, что приводит к повышению температуры масла и оказывает влияние на стабильность системы.

Опорные механизмы гидравлических подъемников главным образом включают домкратный механизм прямого действия и домкратный механизм непрямого действия. Домкратный механизм прямого действия обладает преимуществами перед домкратным механизмом непрямого действия, такими как простая и компактная конструкция и высокая эксплуатационная эффективность. В настоящее время домкратные механизмы прямого действия главным образом включают средний домкратный механизм прямого действия или двухцилиндровый домкратный механизм прямого действия. При использовании этих двух домкратных механизмов прямого действия гидравлический цилиндр может испытывать воздействие большого бокового усилия, и детали подъемника (например, направляющие башмаки) могут подвергаться сильному износу при нахождении подъемной кабины в состоянии несбалансированной нагрузки, что неблагоприятно сказывается на стабильности работы системы.

III. Раскрытие сущности изобретения

Техническая задача:

Для устранения недостатков известного уровня техники предлагается многоцилиндровая синхронная энергоэффективная высокопроизводительная гидравлическая система, которая имеет простую и компактную конструкцию, является энергосберегающей, может работать стабильно и обладает высокой надежностью; кроме того, предлагается способ работы такой системы.

Техническая структура:

Многоцилиндровая синхронная энергоэффективная высокопроизводительная гидравлическая подъемная система, предложенная в настоящем изобретении, содержит масляную схему подпитки, схему объемного управления скоростью и рекуперации энергии, схему ручного подъема, схему синхронной блокировки, множество гидравлических цилиндров, поддерживающих снизу подъемную платформу, и датчик наклона, установленный на подъемной платформе, причем

масляная схема подпитки соединена со стороной впуска схемы объемного управления скоростью и рекуперации энергии,

сторона выпуска схемы объемного управления скоростью и рекуперации энергии присоединена к трубопроводу на стороне впуска схемы синхронной блокировки,

схема ручного подъема присоединен к трубопроводу, соединяющему схему объемного управления скоростью и рекуперации энергии со схемой синхронной блокировки,

каждый из множества гидравлических цилиндров присоединен к схеме блокировки, соединенной с клапаном распределения и сбора потоков и электрогидравлическим сервоклапаном, а

схемы блокировки, клапаны распределения и сбора потоков и электрогидравлические сервоклапаны образуют схему синхронной блокировки для множества гидравлических цилиндров;

масляная схема подпитки содержит двигатель и масляный подпиточный насос, соединенный с двигателем, причем

впускное отверстие масляного подпиточного насоса соединено через фильтр с трубопроводом, присоединенным к масляному резервуару,

выпускное отверстие масляного подпиточного насоса соединено через выпускной обратный клапан насоса с трубопроводом схемы объемного управления скоростью и рекуперации энергии, и

перепускной клапан, сообщающийся с масляным резервуаром, расположен в трубопроводе, соединенном с выпускным отверстием выпускного обратного клапана насоса;

схема объемного управления скоростью и рекуперации энергии содержит аккумулятор, гидравлический регулирующий обратный клапан подачи/возврата масла, соленоидный направляющий клапан подач и/возврата масла, предохранительный клапан, частотно-регулируемый двигатель с переменной скоростью вращения, гидравлический насос, гидравлический двигатель, генератор мощности и соленоидный направляющий клапан подъема/спуска, причем

аккумулятор и гидравлический регулирующий обратный клапан подачи/возврата масла соединены с трубопроводом, присоединенным к выпускному отверстию выпускного обратного клапана насоса,

маслорегулирующее отверстие гидравлического регулирующего обратного клапана подачи/возврата масла соединено с открытым/закрытым отверстием соленоидного направляющего клапана подачи/возврата масла, выпускное отверстие гидравлического регулирующего обратного клапана подачи/возврата масла соединено с впускным отверстием противокавитационного обратного клапана, масловсасывающим отверстием гидравлического насоса и масловыпускным отверстием гидравлического двигателя,

частотно-регулируемый двигатель с переменной скоростью вращения механически соединен с входным валом гидравлического насоса,

генератор мощности механически соединен с выходным валом гидравлического двигателя, масловыпускное отверстие гидравлического насоса соединено с предохранительным клапаном и впускным отверстием соленоидного направляющего клапана подъема/спуска, и

масловпускное отверстие гидравлического двигателя соединено с выпускным отверстием соленоидного направляющего клапана подъема/спуска;

схема ручного подъема содержит ручной гидравлический насос, соединенный с трубопроводом, присоединенным к впускному/выпускному отверстию соленоидного направляющего клапана подъема/спуска, и направляющий клапан ручного спуска, соединенный с выпускным отверстием ручного гидравлического насоса;

схема синхронной блокировки содержит клапан распределения и сбора потоков, соединенный с трубопроводом, присоединенным к впускному/выпускному отверстию соленоидного направляющего клапана подъема/спуска, причем

потокораспределительное отверстие клапана распределения и сбора потоков соединено с масловпускным отверстием электрогидравлического сервоклапана, и

потокораспределительное отверстие клапана распределения и сбора потоков соединено с масловпускным отверстием другого электрогидравлического сервоклапана;

впускное отверстие схемы блокировки соединено с потокораспределительным отверстием клапана распределения и сбора потоков, а

выпускное отверстие схемы блокировки соединено с бесштоковой камерой соответствующего гидравлического цилиндра.

Гидравлические цилиндры представлены в количестве двух, трех, четырех, шести, восьми или десяти цилиндров.

Схема блокировки содержит гидравлический регулирующий обратный клапан блокировки, соленоидный направляющий клапан блокировки, соединенный с маслорегулирующим отверстием гидравлического регулирующего обратного клапана блокировки, и ручной направляющий клапан разблокировки, соединенный параллельно с гидравлическим регулирующим обратным клапаном блокировки.

Способ работы вышеописанной многоцилиндровой синхронной энергоэффективной высокопроизводительной гидравлической подъемной системы, включающий следующие этапы:

1. подъем подъемной платформы:

включение электропитания соленоидного направляющего клапана подачи/возврата масла и открывание гидравлического регулирующего обратного клапана подачи/возврата масла таким образом, чтобы впускное отверстие гидравлического регулирующего обратного клапана подачи/возврата масла сообщалось с его выпускным отверстием, и гидравлическое масло, находящееся в аккумуляторе, поступало в гидравлический насос под воздействием давления масла и производило крутящий момент;

и одновременно, управление частотно-регулированным двигателем с переменной скоростью вращения для его работы при изменяющейся частоте с целью объемного регулирования скорости таким образом, что гидравлический насос выдает мощность при предварительно заданном давлении и расходе, гидравлическое масло проходит через соленоидный направляющий клапан подъема/спуска, клапан распределения и сбора потоков и гидравлический регулирующий обратный клапан блокировки в бесштоковые камеры гидравлических цилиндров, и, таким образом, подъемную платформу приводят в действие для перемещения вверх;

2. спуск подъемной платформы:

включение электропитания соленоидного направляющего клапана блокировки и открывание гидравлического регулирующего обратного клапана блокировки, с тем чтобы выпускное отверстие гидравлического регулирующего обратного клапана блокировки сообщалось с его впускным отверстием;

включение электропитания соленоидного направляющего клапана подъема/спуска таким образом, что гидравлическое масло в бесштоковых камерах гидравлических цилиндров проходит обратно под собственным весом подъемной платформы через гидравлический регулирующий обратный клапан блокировки, клапан распределения и сбора потоков и соленоидный направляющий клапан подъема/спуска и приводит в действие гидравлический двигатель, и, таким образом, подъемная платформа перемещается вниз;

гидравлический двигатель заставляет генератор мощности вращаться и генерировать электроэнергию, и, таким образом, осуществляют первичную рекуперацию энергии;

гидравлическое масло, выходящее из масловыпускного отверстия гидравлического двигателя, аккумулируют через гидравлический регулирующий обратный клапан подачи/возврата масла в аккумуляторе, и, таким образом, осуществляют вторичную рекуперацию энергии;

3. синхронизация цилиндров во время подъема/спуска:

выравнивание скоростей потоков гидравлического масла, поступающих в гидравлические цилиндры по существу через клапан распределения и сбора потоков;

управление электрогидравлическими сервоклапанами для частичного сброса масла, находящегося в подающем маслопроводе, через который масло подают в гидравлический цилиндр при более высокой скорости потока, в масляный резервуар в соответствии с сигналом, содержащим информацию о наклоне, в реальном времени, подаваемым от датчика наклона, установленного на подъемной платформе,, с тем чтобы осуществлять точную синхронизацию цилиндров и тем самым поддерживать в режиме реального времени подъемную платформу в уравновешенном положении;

4. управление подъемной платформой в ручном режиме:

поворот ручного направляющего клапана разблокировки в левое положение для осуществления разблокирования, с тем чтобы управлять подъемной платформой вручную в случае отключения электропитания или отказа гидравлической подъемной системы; в частности:

для подъема подъемной платформы ручной гидравлический насос может быть приведен в действие вручную для осуществления подачи гидравлического масла в систему таким образом, чтобы гидравлическое масло проходило через клапан распределения и сбора потоков и ручной направляющий клапан разблокировки в бесштоковые камеры гидравлических цилиндров, и таким образом осуществлялось перемещение подъемной платформы вверх;

для спуска подъемной платформы направляющий клапан ручного спуска может быть вручную повернут в левое положение таким образом, чтобы гидравлическое масло в бесштоковых камерах гидравлических цилиндров поступало обратно через ручной направляющий клапан разблокировки, клапан распределения и сбора потоков и направляющий клапан ручного спуска в масляный резервуар, и таким образом подъемная платформа перемещалась вниз;

после того, как подъемная платформа достигает необходимого контролируемого положения, ручной направляющий клапан разблокировки и направляющий клапан ручного спуска имеют возможность ручного перевода в исходное правое положение так, чтобы подъемная платформа была зафиксирована в этом положении.

Достигаемые технические результаты:

Благодаря вышеописанной технической структуре настоящее изобретение имеет следующие преимущества перед известным уровнем техники:

1. Система является высокопроизводительной и энергоэффективной и осуществляет рекуперацию энергии:

гидравлическая подъемная система использует схему объемного управления скоростью с частотным регулированием, который осуществляет энергоэффективный подъем; гидравлическая подъемная система использует генератор мощности и аккумулятор для преобразования гравитационной потенциальной энергии платформы при спуске в электрическую энергию и гидравлическую энергию и аккумулирует энергию для ее добавления в следующем цикле подъема, так что гидравлическая система образует замкнутую систему, и осуществляется высокопроизводительная и энергоэффективная работа системы.

2. Множество цилиндров точно синхронизированы, и подъемная платформа обладает высокой устойчивостью к несбалансированной нагрузке:

гидравлическая подъемная система использует клапан распределения и сбора потоков для грубой синхронизации, а затем использует датчик наклона, установленный на платформе, для определения ошибки синхронизации и использует обратную связь по погрешности угла наклона для управления электрогидравлическим сервоклапаном посредством системы управления, с тем чтобы частично сбрасывать масло, находящееся в подающем маслопроводе, через который масло поступает в гидравлический цилиндр при более высокой скорости потока, в масляный резервуар через электрогидравлический сервоклапан, и, таким образом, обеспечивает точную синхронизацию и поддерживает в режиме реального времени подъемную платформу в уравновешенном состоянии при подъеме или спуске платформы. Система использует множество цилиндров для поддержки и подъема, с тем чтобы повысить устойчивость подъемной платформы к несбалансированной нагрузке.

3. Система обладает высокой стабильностью и надежностью в работе:

Гидравлическая подъемная система использует схему объемного управления скоростью и рекуперации энергии, обладает высокой производительностью, генерирует меньше тепла и, таким образом, может снизить повышение температуры масла и работает стабильно. Система использует клапан распределения и сбора потоков для грубой синхронизации масляных цилиндров и использует электрогидравлические сервоклапаны для точной синхронизации масляных цилиндров; следовательно, подъемная платформа может осуществлять синхронный подъем или спуск даже в случае отказа электрогидравлических сервоклапанов. Система имеет простую блочно-модульную конструкцию, является безопасной и надежной.

IV. Описание чертежей

Фиг. 1 изображает чертеж гидравлической структуры всей системы в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 2 изображает чертеж гидравлической структуры масляной схемы подпитки в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 3 изображает чертеж гидравлической структуры схемы объемного управления скоростью и рекуперации энергии в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 4 изображает чертеж гидравлической структуры схемы ручного подъема в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 5 изображает чертеж гидравлической структуры схемы синхронной блокировки, приводящего в действие три гидравлических цилиндра, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 6 изображает чертеж гидравлической структуры схемы блокировки в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 7 изображает чертеж гидравлической структуры схемы синхронной блокировки, приводящего в действие два гидравлических цилиндра, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 8 изображает чертеж гидравлической структуры схемы синхронной блокировки, приводящего в действие четыре гидравлических цилиндра, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 9 изображает чертеж гидравлической структуры схемы синхронной блокировки, приводящего в действие шесть гидравлических цилиндра, в соответствии с настоящим изобретением;

На чертежах: 1 — масляная схема подпитки; 2 — схема объемного управления скоростью и рекуперации энергии; 3 — схема ручного подъема; 4 — схема синхронной блокировки; 5 — гидравлический цилиндр; 6 — подъемная платформа; 6-1 — датчик наклона; 1-1 — фильтр; 1-2 — двигатель; 1-3 — масляный подпиточный насос; 1-4 — выпускной обратный клапан насоса; 1-5 — перепускной клапан; 2-1 — аккумулятор; 2-2 — гидравлический регулирующий обратный клапан подачи/возврата масла; 2-3 — соленоидный направляющий клапан подачи/возврата масла; 2-4 — противокавитационный обратный клапан; 2-5 — предохранительный клапан 2-6 — частотно-регулируемый двигатель с переменной скоростью вращения; 2-7 — гидравлический насос; 2-8 — гидравлический двигатель; 2-9 — генератор мощности; 2-10 — соленоидный направляющий клапан подъема/спуска; 3-1 — ручной гидравлический насос; 3-2 — направляющий клапан ручного спуска; 4-1 — клапан распределения и сбора потоков; 4-2 — электрогидравлический сервоклапан; 4-3 — схема блокировки; 4-31 — соленоидный направляющий клапан блокировки; 4-32 — гидравлический регулирующий обратный клапан блокировки; 4-33 — ручной направляющий клапан разблокировки.

V. Осуществление изобретения

Далее более подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи.

Вариант 1:

Как показано на фиг. 1, многоцилиндровая синхронная энергоэффективная высокопроизводительная гидравлическая подъемная система главным образом содержит масляная схема 1 подпитки, схема 2 объемного управления скоростью и рекуперации энергии, схема 3 ручного подъема, схема 4 синхронной блокировки, множество гидравлических цилиндров 5, поддерживающих снизу подъемную платформу 6, и датчик 6-1 наклона, установленный на подъемной платформе 6, причем

масляная схема 1 подпитки соединен посредством трубопровода со схемой 2 объемного управления скоростью и рекуперации энергии,

схема 2 объемного управления скоростью и рекуперации энергии,

схема 3 ручного подъема и контур 4 синхронной блокировки соединены друг с другом посредством трубопроводов,

каждый гидравлический цилиндр 5 присоединен к схеме 4-3 блокировки, соединенной с клапаном 4-1 распределения и сбора потоков и электрогидравлическим сервоклапаном 4-2 соответственно, а

схемы 4-3 блокировки, клапаны 4-1 распределения и сбора потоков и электрогидравлические сервоклапаны 4-2 образуют схему 4 синхронной блокировки для трех гидравлических цилиндров 5.

Масляный контур 1 подпитки выполнен с возможностью доливания гидравлического масла в случае его недостаточного количества в системе с замкнутым контуром, вызванного регулированием схемы 4 синхронной блокировки и утечками системы, и уменьшения повышения температуры масла в системе;

схема 2 объемного управления скоростью и рекуперации энергии выполнен с возможностью подачи питания к системе, регулирования скорости и рекуперации энергии;

схема 3 ручного подъема выполнена с возможностью подъема и спуска платформы в ручном режиме в случае отказов системы;

схема 4 синхронной блокировки выполнена с возможностью регулирования синхронного подъема/спуска трех гидравлических цилиндров 5 и блокировки цилиндров при неподвижной платформе 6;

датчик 6-1 наклона выполнен с возможностью определения положения платформы и передачи информации о положении по каналу обратной связи к центру управления в режиме реального времени таким образом, чтобы осуществлять управление по замкнутому контуру.

Как показано на фиг. 5, схема 4 синхронной блокировки, приводящая в действие три гидравлических цилиндра, содержит клапан 4-1 распределения и сбора потоков с коэффициентом разделения потока 1:2, соединенный посредством трубопровода с впускным/выпускным отверстием Р соленоидного направляющего клапана 2-10 подъема/спуска, причем

отверстие A клапана 4-1 распределения и сбора потоков соединено с отверстием A электрогидравлического сервоклапана 4-2 и схемы 4-3 блокировки,

отверстие B клапана 4-1 распределения и сбора потоков соединено с отверстием B электрогидравлического сервоклапана 4-2 и отверстием P клапана II распределения и сбора потоков с коэффициентом разделения потока 1:1,

потокораспределительные отверстия клапана II распределения и сбора потоков соединены с электрогидравлическим сервоклапаном II и схемой II блокировки соответственно, и

схема 4-3 блокировки соединена с бесштоковой камерой соответствующего гидравлического цилиндра 5.

После двойного разделения масло разделяют на три потока, которые поступают в схему/из схемы 4-3 блокировки и гидравлические цилиндры 5 по существу при одинаковой скорости потока;

электрогидравлические сервоклапаны используют для дополнительного регулирования скорости втекания/вытекания масла масляных цилиндров и, таким образом, осуществляют точную синхронизацию.

Поскольку погрешность разделения может быть исправлена просто сбросом небольшой части потока через сервоклапан, могут быть использованы малообъемные сервоклапаны, и стоимость системы может быть снижена, а отклик системы на регулирование синхронизации может быть улучшен.

Как показано на фиг. 2, масляная схема 1 подпитки содержит фильтр 1-1, соединенный с масляным резервуаром.

Фильтр 1-1 установлен для обеспечения чистоты масла, поступающего в гидравлическую систему, и, таким образом, обеспечения надежности работы системы;

масловсасывающее отверстие масляного подпиточного насоса 1-3 соединено посредством трубопровода с фильтром 1-1,

двигатель 1-2 механически соединен с входным валом масляного подпиточного насоса 1-3,

отверстие A выпускного обратного клапана 1-4 насоса соединено посредством трубопровода с масловыпускным отверстием масляного подпиточного насоса 1-3, и

выпускной обратный клапан 1-4 насоса выполнен для предотвращения вытекания обратно из системы масла, поступающего в систему под высоким давлением, и воздействия на масляный подпиточный насос 1-2;

перепускной клапан 1-5 соединен посредством трубопровода с отверстием B выпускного обратного клапана 1-4 насоса и может быть отрегулирован для управления давлением масла, поступающего в гидравлическую систему.

Как показано на фиг. 3, схема 2 объемного управления скоростью и рекуперации энергии содержит аккумулятор 2-1, соединенный с отверстием B выпускного обратного клапана 1-4 насоса, и гидравлический регулирующий обратный клапан 2-2 подачи/возврата масла.

Аккумулятор 2-1 выполнен с возможностью хранения гидравлического масла, вытекающего обратно при спуске платформы, и, таким образом, осуществления рекуперации энергии; маслорегулирующее отверстие.

К гидравлического регулирующего обратного клапана 2-2 подачи/возврата масла соединено с отверстием P соленоидного направляющего клапана 2-3 подачи/возврата масла, и эти два клапана управляют маслом в гидравлической системе для обеспечения поступления масла в аккумулятор или вытекания его из аккумулятора;

отверстие A гидравлического регулирующего обратного клапана 2-2 подачи/возврата масла соединено с отверстием В противокавитационного обратного клапана 2-4, масловсасывающим отверстием гидравлического насоса 2-7 и масловыпускным отверстием гидравлического двигателя 2-8, противокавитационный обратный клапан 2-4 выполнен с возможностью предотвращения кавитации в гидравлическом насосе 2-7;

частотно-регулируемый двигатель 2-6 с переменной скоростью вращения механически соединен с входным валом гидравлического насоса 2-7,

генератор 2-9 мощности механически связан с выходным валом гидравлического двигателя 2-8,

масловыпускное отверстие гидравлического насоса 2-7 соединено с предохранительным клапаном 2-5 и отверстием A соленоидного направляющего клапана 2-10 подъема/спуска, и

масловпускное отверстие гидравлического двигателя 2-8 соединено с отверстием B соленоидного направляющего клапана 2-10 подъема/спуска, причем

предохранительный клапан 2-5 регулирует максимальное давление масла, поступающего в гидравлические цилиндры, для обеспечения безопасности системы;

соленоидный направляющий клапан 2-10 подъема/спуска выполнен с возможностью регулирования рабочего направления подъемной платформы.

Как показано на фиг. 4, схема 3 ручного подъема содержит ручной гидравлический насос 3-1, соединенный посредством трубопровода с отверстием Р соленоидного направляющего клапана 2-10 подъема/спуска и направляющим клапаном 3-2 ручного спуска.

Ручной гидравлический насос 3-1 содержит фильтр, ручной насос и предохранительный клапан;

направляющий клапан 3-2 ручного спуска представляет собой двухпозиционный двухходовой ручной направляющий клапан.

Как показано на фиг. 6, схема 4-3 блокировки содержит гидравлический регулирующий обратный клапан 4-32 блокировки, соленоидный направляющий клапан 4-31 блокировки, соединенный с маслорегулирующим отверстием К гидравлического регулирующего обратного клапана 4-32 блокировки, и ручной направляющий клапан 4-33 разблокировки, параллельно соединенный с гидравлическим регулирующим обратным клапаном 4-32 блокировки, причем

гидравлический регулирующий обратный клапан 4-32 блокировки выполнен с возможностью блокировки гидравлических цилиндров 5 и удерживания давления при нахождении подъемной платформы в неподвижном положении;

соленоидный направляющий клапан 4-31 блокировки выполнен с возможностью разблокирования гидравлического регулирующего обратного клапана 4-32 блокировки при спуске платформы;

ручной направляющий клапан 4-33 разблокировки выполнен с возможностью разблокирования гидравлического регулирующего обратного клапана 4-32 блокировки перед опусканием платформы в ручном режиме в случае отказов системы.

Вариант 2:

Данный вариант осуществления изобретения по существу аналогичен варианту 1 с той лишь разницей, что схема синхронной блокировки приводит в действие два гидравлических цилиндра 5.

Как показано на фиг. 7, схема 4 синхронной блокировки, приводящая в действие три гидравлических цилиндра, содержит клапан 4-1 распределения и сбора потоков с коэффициентом разделения потока 1:1, соединенный с впускным/выпускным отверстием P соленоидного направляющего клапана 2-10 подъема/спуска, причем

потокораспределительные отверстия клапана 4-1 распределения и сбора потоков соединены с электрогидравлическим сервоклапаном 4-2 и схемой 4-3 блокировки соответственно, и

схема 4-3 блокировки соединена с бесштоковой камерой соответствующего гидравлического цилиндра 5;

после прохождения через клапан 4-1 распределения и сбора потоков с коэффициентом разделения потока 1:1 масло разделяют на два потока, которые поступают в схему/из схемы 4-3 блокировки и гидравлические цилиндры 5 по существу при одинаковой скорости потока;

электрогидравлические сервоклапаны используют для дополнительного регулирования скорости втекания/вытекания масла масляных цилиндров и, таким образом, осуществляют точную синхронизацию.

Вариант 3:

Данный вариант осуществления изобретения по существу аналогичен варианту 1 с той лишь разницей, что схема синхронной блокировки приводит в действие четыре гидравлических цилиндра 5.

Как показано на фиг. 8, схема 4 синхронной блокировки, приводящий в действие четыре гидравлических цилиндра, содержит клапан 4-1 распределения и сбора потоков с коэффициентом разделения потока 1:1, соединенный с впускным/выпускным отверстием Р соленоидного направляющего клапана 2-10 подъема/спуска, причем

потокораспределительные отверстия клапана 4-1 распределения и сбора потоков соединены с электрогидравлическим сервоклапаном 4-2 и двумя клапанами II распределения и сбора потоков с коэффициентом разделения потока 1:1 соответственно, а

потокораспределительные отверстия клапана II распределения и сбора потоков соединены с электрогидравлическим сервоклапаном II и схемой 4-3 блокировки соответственно.

Схема 4-3 блокировки соединен с бесштоковой камерой соответствующего гидравлического цилиндра 5.

После двойного разделения масло разделяют на четыре потока, которые поступают в схему/из схемы 4-3 блокировки и гидравлические цилиндры 5 по существу при одинаковой скорости потока;

электрогидравлические сервоклапаны используют для дополнительного регулирования скорости втекания/вытекания масла масляных цилиндров и, таким образом, осуществляют точную синхронизацию.

Вариант 4:

Данный вариант осуществления изобретения по существу аналогичен варианту 1 с той лишь разницей, что схема синхронной блокировки приводит в действие шесть гидравлических цилиндров 5.

Как показано на фиг. 9, схема 4 синхронной блокировки, приводящая в действие шесть гидравлических цилиндров, содержит клапан 4-1 распределения и сбора потоков с коэффициентом разделения потока 1:1, соединенный посредством трубопровода с впускным/выпускным отверстием Р соленоидного направляющего клапана 2-10 подъема/спуска, причем

потокораспределительные отверстия клапана 4-1 распределения и сбора потоков соединены с электрогидравлическим сервоклапаном 4-2 и двумя клапанами II распределения и сбора потоков с коэффициентом разделения потока 1:2 соответственно,

отверстие A клапана II распределения и сбора потоков соединено с отверстием A электрогидравлического сервоклапана II и схемой 4-3 блокировки,

отверстие B клапана II распределения и сбора потоков соединено с отверстием B электрогидравлического сервоклапана II и отверстием Р клапана III распределения и сбора потоков с коэффициентом разделения потока 1:1,

потокораспределительные отверстия клапана III распределения и сбора потоков соединены с электрогидравлическим клапаном III и схемой II блокировки соответственно.

Схема 4-3 блокировки соединена с бесштоковой камерой соответствующего гидравлического цилиндра 5.

После разделения потока масло разделяют на шесть потоков, которые поступают в схему/из схемы 4-3 блокировки и гидравлические цилиндры 5 по существу при одинаковой скорости потока;

электрогидравлические сервоклапаны используют для дополнительного регулирования скорости втекания/вытекания масла масляных цилиндров и, таким образом, осуществляют точную синхронизацию.

Предложенный способ подъема многоцилиндровой синхронной энергоэффективной высокопроизводительной гидравлической подъемной системы включает следующие этапы:

1. подъем подъемной платформы:

при получении команды на подъем система управления включает электропитание соленоидного направляющего клапана 2-3 подачи/возврата масла и отпирает гидравлический регулирующий обратный клапан 2-2 подачи/возврата масла таким образом, чтобы впускное отверстие В гидравлического регулирующего обратного клапана 2-2 подачи/возврата масла сообщалось с выпускным отверстием A, и гидравлическое масло, находящееся в аккумуляторе 2-1, поступало в гидравлический насос 2-7 под воздействием давления масла и производило крутящий момент;

при этом, система управления осуществляет управление частотно-регулируемым двигателем 2-6 с переменной скоростью вращения для его работы при изменяющейся частоте с целью объемного регулирования скорости таким образом, что гидравлический насос 2-7 выдает мощность при предварительно заданном давлении и расходе, обеспечивая высокопроизводительную и энергоэффективную работу;

гидравлическое масло проходит через соленоидный направляющий клапан 2-10 подъема/спуска, клапан 4-1 распределения и сбора потоков и гидравлический регулирующий обратный клапан 4-32 блокировки в бесштоковые камеры гидравлического цилиндра 5, и, таким образом, подъемную платформу 6 приводят в действие для перемещения вверх;

2. спуск подъемной платформы:

при получении команды на спуск система управления включает электропитание соленоидного направляющего клапана 4-31 блокировки и отпирает гидравлический регулирующий обратный клапан 4-32 блокировки, с тем чтобы выпускное отверстие В гидравлического регулирующего обратного клапана 4-32 блокировки сообщалось с впускным отверстием A; и

включает электропитание соленоидного направляющего клапана 2-10 подъема/спуска таким образом, что гидравлическое масло в бесштоковых камерах гидравлических цилиндров 5 проходит обратно под собственным весом подъемной платформы 6 через гидравлический регулирующий обратный клапан 4-32 блокировки, клапан 4-1 распределения и сбора потоков и соленоидный направляющий клапан 2-10 подъема/спуска и приводит в действие гидравлический двигатель 2-8, и, таким образом, подъемная платформа 6 перемещается вниз;

гидравлический двигатель 2-8 заставляет генератор 2-9 мощности вращаться и генерировать электроэнергию, и, таким образом, осуществляют первичную рекуперацию энергии;

гидравлическое масло, выходящее из масловыпускного отверстия гидравлического двигателя 2-8, аккумулируют через гидравлический регулирующий обратный клапан 2-2 подачи/возврата масла в аккумуляторе 2-1, и, таким образом, осуществляют вторичную рекуперацию энергии;

3. синхронизация цилиндров во время подъема/спуска:

скорости потоков гидравлического масла, поступающих в каждый гидравлический цилиндр и вытекающих из него, по существу равны между собой после того, как гидравлическое масло распределяют через клапан 4-1 распределения и сбора потоков;

система управления осуществляет управление электрогидравлическими сервоклапанами 4-2 для частичного сброса масла, находящегося в подающем маслопроводе, через который масло подают в гидравлический цилиндр 5 при более высокой скорости потока, в масляный резервуар в соответствии с сигналом, содержащим информацию о наклоне, в реальном времени, подаваемым от датчика 6-1 наклона, установленного на подъемной платформе, с тем чтобы осуществлять точную синхронизацию цилиндров и тем самым поддерживать в режиме реального времени подъемную платформу в уравновешенном положении;

4. управление подъемной платформой в ручном режиме:

в случае отключения электропитания или отказа гидравлической подъемной системы необходимо осуществлять управление подъемной платформой 6 вручную, для чего, в первую очередь, ручной направляющий клапан 4-33 разблокировки поворачивают вручную в левое положение для осуществления разблокировки;

для подъема подъемной платформы 6 ручной гидравлический насос 3-1 может быть приведен в действие вручную для осуществления подачи гидравлического масла в систему таким образом, чтобы гидравлическое масло проходило через клапан 4-1 распределения и сбора потоков и ручной направляющий клапан 4-33 разблокировки в бесштоковые камеры гидравлических цилиндров 5, и таким образом осуществлялось перемещение подъемной платформы 6 вверх;

для спуска подъемной платформы 6 направляющий клапан 3-2 ручного спуска может быть вручную повернут в левое положение таким образом, чтобы гидравлическое масло в бесштоковых камерах гидравлических цилиндров 5 поступало обратно через ручной направляющий клапан 4-33 разблокировки, клапан 4-1 распределения и сбора потоков и направляющий клапан 3-2 ручного спуска в масляный резервуар, и таким образом подъемная платформа 6 перемещалась вниз;

после того, как подъемная платформа 6 достигает необходимого контролируемого положения, ручной направляющий клапан 4-33 разблокировки и направляющий клапан 3-2 ручного спуска могут быть вручную приведены в исходное правое положение так, чтобы подъемная платформа 6 была зафиксирована в этом положении.

Несмотря на то, что настоящее изобретение изображено и описано со ссылкой на несколько вариантов осуществления, оно не ограничено этими конкретными вариантами. Любой эквивалентный вариант конструкции или процесса, полученный на основе настоящего изобретения, равно как и любое прямое или косвенное применение в других соответствующих технических областях считаются входящими в объем охраны настоящего изобретения.

Синхронные Параллельная работа — Энциклопедия по машиностроению XXL

На фиг. 229 показаны регуляторные характеристики трех двигателей, включенных в синхронную параллельную работу. При числе оборотов установки Пу каждый из двигателей вырабатывает крутя-  [c.308]

Фиг. 274. Структурная схема системы синхронной параллельной работы двигателей с регуляторами прямого действия.

При включении в синхронную параллельную работу двигателей с регуляторами непрямого действия порядок уравнения (586) увеличится на п при регуляторах с жесткой обратной связью и на 2п при изодромных регуляторах с остаточной степенью неравномерности.  [c.465]

В чем состоят эти основные условия Они заключаются прежде всего в объединении всех генерирующих источников (электростанций) единой электрической связью, которая обеспечивает синхронную работу между собой отдельных агрегатов и всех входящих в энергосистему электрических станций. Параллельная работа электростанций на общие электрические сети может быть обеспечена линиями электропередач, рассчитанными на пропуск необходимых мощностей. Нарушение этого основного технического правила может привести к расстройству параллельной работы электростанций и как следствие — дезорганизации энергоснабжения потребителей.  [c.54]

Параллельная работа 1 (1-я) — 536 Синхронные двигатели 1 (1-я) — 536 8—22  [c.262]

Параллельная работа синхронных генераторов.  [c.535]

Включение на параллельную работу. Синхронные генераторы обычно работают совместно на общие шины. По условиям работы приходится отдельные генераторы отключать или приключать к шинам.  [c.535]

Параллельной работой турбогенератора называется такая, когда он работает синхронно на одну общую электросеть вместе с другими турбогенераторами данной электростанции или с турбогенераторами нескольких электростанций с одинаковой частотой.  [c.55]

Параллельная работа турбоагрегата имеет место в тех случаях, когда данный генератор включен параллельно с другими генераторами в одну электрическую сеть. Это может быть сеть только данной ТЭЦ или нескольких станций предприятия (гидравлических, паровых, дизельных) либо энергосистема большой мощности. При параллельной работе все генераторы системы работают синхронно с одной частотой, а при одинаковом числе полюсов— с одной скоростью вращения. Генераторы сети (системы) вынуждают генератор данной турбины вращаться со скоростью, отвечающей частоте системы или сети предприятия.  [c.105]

Дизели, оборудованные механическими регуляторами, во многих случаях включаются в параллельную работу так, что угловые скорости коленчатых валов при всех возможных режимах либо одинаковы, либо между ними выдерживается постоянное соотношение. Такая параллельная работа называется синхронной.  [c.308]

Объединение мощности двигателей при помощи редуктора создает условия, при которых все двигатели как на равновесном режиме, так и в течение переходного процесса имеют либо одинаковую угловую скорость вращения валов, либо между ними выдерживается строго постоянное соотношение. Примерно такими же являются условия параллельной работы дизель-генераторов переменного тока. Такая параллельная работа называется синхронной.  [c.458]

Включение в силовые передачи таких элементов, как гидромуфты, нарушает синхронность работы, так как между ведущей и ведомой частями системы появляется скольжение, т. е. неравенство угловых скоростей. Такая параллельная работа называется асинхронной.  [c.458]

Синхронные машины. Назначение синхронных машин. Устройство и принцип действия синхронных машин. Включение синхронных генераторов на параллельную работу. Принцип обратимости синхронных машин. Синхронный электродвигатель. Область применения.  [c.326]

Экспериментальные исследования показали, что при включении на параллельную работу индукторных генераторов с асинхронными и синхронными приводами не требуются какие-либо  [c.110]

Теория устойчивости движения, одним из основоположников которой является знаменитый русский ученый, математик и механик Л. М. Ляпунов, за последние десятилетия подверглась значительной разработке и развитию как в области механики, так и в области электротехники. Много исследований, значительная часть которых принадлежит советским ученым, посвящено, например, устойчивости параллельной работы синхронных электрических машин, в частности, связанных друг с другом длинной линией электропередачи или электрической системой. Имеются и работы об устойчивости электрической дуги,  [c.155]

По сравнению с параллельной работой генераторов постоянного тока параллельная работа синхронных генераторов имеет ряд особенностей  [c.323]

Р. я.—один из основных факторов, характеризующих магнитные и электрические свойства синхронных машин. Она оказывает сильное влияние на изменение напряшения, на установившийся ток короткого замыкания, устойчивость параллельной работы синхронных машин, на пределы регулировки реактивных токов. Обычно Р. я. синхронных машин характеризуется отношением установившегося тока короткого замыка-  [c.116]

В конце 1935 г. Центральный ветроэнергетический ин-т в Москве закончил проект В. с. с диаметром ветроколеса 50 л и с синхронным генератором для параллельной работы на общую сеть. Общий вид этой В. с. показан на фиг. 2. При скорости ветра 15 м/ск она будет развивать мощность 1 ООО к У при 24 об/мин.  [c.356]

Условия включения синхронных машин на параллельную работу  [c.309]

Пуск вспомогательным двигателем производится следующим образом синхронный двигатель сцепляется с вспомогательным и доводится до синхронной скорости. После этого синхронный двигатель возбуждается как генератор до нормального напряжения, синхронизируется и включается на параллельную работу с сетью. Вспомогательный двигатель после этого отключается.  [c.310]

В электрической системе с п синхронными двигателями при автоматическом регулировании возбуждения осуществляется параллельная работа синхронных машин. При этом связь между синхронными двигателями через систему электроснабжения характеризуется уравнениями баланса мощностей  [c.23]

При параллельной работе группы поршневых компрессорных установок с синхронным приводом и совпадении фаз колебаний различных видов всех компрессорных установок механические и электрические колебания, а также пульсации давления в технологических коммуникациях и аппаратах могут превысить допустимые значения. Возможно усиление всех видов колебаний одновременно или только отдельных видов. Условия усиления колебаний зависят от взаимного расположения компрессорных установок, технологической схемы их работы, динамических свойств и характеристик всей системы, включая компрессор с приводом, трубопроводы и технологические аппараты, системы электроснабжения и строительные сооружения.  [c.72]

Для однотипных компрессорных установок с синхронным приводом при жестких связях между фундаментами и симметричной технологической схеме работы минимум всех видов колебаний достигается при одинаковых сдвигах фазы колебаний всех компрессорных установок одно относительно другого. Так, при параллельной работе двух компрессорных установок КА1 и КА2 (рис. 28) колебания минимальны при сдвиге фазы колебаний на 180°, что достигается относительным сдвигом кривошипов компрессоров на 180°. При параллельной работе п компрессорных установок относительный сдвиг кривошипов каждой установки должен составить 360 °/п.  [c.72]

Кроме ручной синхронизации, в современных агрегатах находят применение системы автоматической и полуавтоматической синхронизации. Более простым методом включения генератора в параллельную работу является способ самосинхронизации. Сущность его заключается в том, что турбогенератор разворачивается до оборотов, близких к синхронному числу оборотов, и без возбуждения включается в параллель. После включения масляного выключателя генератора на обмотки ротора подается возбуждение, и турбогенератор автоматически втягивается в синхронизм.  [c.37]

Прежде чем переходить к исследованию этого уравнения, мы покажем, в каких случаях могут быть приведены к такому же уравнению задачи о работе синхронного мотора и о параллельной работе генераторов.  [c.484]

Колебания скорости звена приведения при работе машинного агрегата приводят к изменению момента движущей силы Мд, так как для большинства двигателей Мд является функцией ш (см. гл. 22). У ряда двигателей — синхронных электродвигателей, гидродвигателей и др. (см. гл. 20), имеющих жесткую характеристику, эти колебания незначительны. Но для некоторых (асинхронных, постоянного тока с параллельным возбуждением и др.) они существенны. Поэтому для более точного определения момента инерции маховика следует учитывать характеристику двигателя. Если участок  [c.345]

Наличие предохранительной муфты 18 позволяет повысить надежность работы привода, а наличие маховика 19 и подшипниковых опор 10 позволяет упростить наладку привода и осуществлять вращение планетарных механизмов и исполнительных органов при выключенных двигателях вручную. При вращении маховика 19 входные звенья 20, 26, 32 и 38 благодаря опорам 6, 7, 8 п 9 остаются неподвижными, а передача вращения от маховика 19 к выходным звеньям 24, 30, 36 и 42 осуществляется по тем же кинематическим цепям, чго и при включенных двигателях. Такое выполнение привода позволяет сообщать вращение нескольким параллельно работающим технологическим роторам при равномерном распределении нагрузки между ними и постоянном соотношении их скоростей вращения, t Маршруты потоков деталей. Одной из основных конструктивных особенностей автоматических роторных и роторно-конвейерных линий является наличие жесткого привода, обеспечивающего синхронное вращение всех роторов. На каждую позицию принимающего ротора поступают детали со строго определенных позиций передающего ротора. Вопросы управления качеством изготовляемых деталей, управления потоками продукции и т. д. привели к необходимости исследования принципов передачи обрабатываемых деталей между инструментальными блоками соседних и последующих роторов.  [c.314]

Синхронные транспортные системы обеспечивают синхронную работу всех технологических и вспомогательных агрегатов, производят в одно и то же время передачу объектов обработки с операции на операцию на всех позициях обработки в соответствии с принятым тактом работы, работают без подпора деталей к позиции обработки в таких системах станки и элементы транспортной системы работают в едином Жестком ритме. Подобные транспортные системы применяют в синхронных АЛ они снабжены приводным межоперационным жестким транспортом, требуют высокой степени надежности, так как отказ в работе любого транспортного устройства приводит к остановке всей транспортной системы. Как правило, заделы деталей в этих системах пассивные. Встраивание параллельно работающего оборудования или создание активных заделов вызывает значительное усложнение системы.  [c.318]

Отражены вопросы проектирования гидросистем в машинах различных назначений. Даны рекомендации, схемы и конструктивные решения, направленные на увеличение надежности и долговечности системы рассматриваются основные принципы регулирования скорости, автоматические способы переключения скоростей, получение весьма малых и скачкообразных подач, вопросы повышения к. п. д. системы, последовательное включение в работу нескольких исполнительных механизмов, синхронная работа цилиндров и гидромоторов при их параллельном и последовательном подключении. Приведены конструктивные схемы аккумуляторов, расчетные зависимости и принципиальные схемы подключения их. Рассчитана на инженеров, занимающихся проектированием гидравлических систем, а также может быть полезна студентам машиностроительных институтов при изучении курса гидропривода и гидроавтоматики.  [c.2]

В простейшем случае для получения согласованной работы двух цилиндров, включенных в систему параллельно, применяются дроссели в сочетании с обратными клапанами. При тщательной настройке дросселей можно добиться равенства расходов жидкости, а следовательно, и скоростей поршней, однако изменение вязкости масла и перепада давления в дросселе при изменении нагрузки вызывает рассогласование в работе цилиндров. Для получения синхронного перемещения поршней в обоих направлениях, очевидно, для двух цилиндров понадобится четыре дросселя и столько же обратных клапанов. Точность синхронизации при таком способе невысокая рассогласование может составлять примерно 10%.  [c.111]

Объединение трехфазных электростанций сопровождалось преодолением серьезных технических трудностей, из которых самой существенной было соблюдение синхронной работы генераторов. На ранних электростанциях переменного тока все генераторы работали изолированно, питая каждый свою группу потребителей. Но уже к 90-м годам прошлого века относятся попытки создать условия для параллельной работы так, в 1896 г. на Охтинской гидроэлектростанции (Петербург) инженеры В. Н. Чиколев и Р. Э. Классов разработали синхронизирующее устройство для включения на параллельную работу двух генераторов [18].  [c.73]

В седьмом разделе решен вопрос практической реализации моделей ЦН. С этой целью использована комплексная модель ЦН для расчета параметров режима нефтетранспортной системы, состоящей их НПС и участка нефтепровода, при различных вариантах совместной (последовательной или параллельной) работы нескольких насосов. Синтезированы алгоритмы оптимального управления током возбуждения приводных синхронных электродвигателей и разработан метод расчета экономической эффективности внедрения тиристорного регулируемого электропривода.  [c.33]

Двигатель-генератор представляет собой механическое соединение синхронного двигателя и синхронного генератора первый приключается к одной сети, а второй—к другой. Эта система является наиболее распространенной для соединения сетей между собой. Числа периодов сетей относятся как числа полюсов обеих машин в виду этого двигатель-генератор не может ареобразовывать энергию любой частоты в любую. Возбуждение каждой машины производится обычно от отдельного генератора постоянного тока. Агрегат доводится до синхронной скорости, необходимой для приключения двигателя к его сети, небольшим вспомогательным двигателем или, в новых установках, пользуются асинхронным пуском. В этом случае синхронный двигатель имеет соответствующую конструкцию. Для возможности регулирования непосредственно агрегатом распределения мопщости, при параллельной работе с другими асинхронными машинами, статор двигателя делается поворотным. Сдвигая его относительно статора генератора, можно изменить режим работы. Синхронный двигатель обыкновенно играет и роль синхронного конденсатора— улучшает os 9 своей сети. Отметим, что минимальная мопщость агрегата при параллельной работе станций д. б. не менее 10— 15% мопщости меньшей из них при гидроустановках не менее 15—20%. Вместо синхронного двигателя иногда применяют hh-  [c.308]

В настоящее время в отечественной энергетике создаются и вводятся в эксплуатацию турбо- и гидрогенераторы большой единичной мощности. С росгом мощности синхронных генераторов увеличиваются их индуктивные сопротивления и уменьшаются постоянные инерции генераторов, т. е. ухудшаются условия обеспечения устойчивости параллельной работы их в энергосистеме. С увеличением единичной мошности генераторов соответственно увеличивается и мощность возбуждения. Выполнять для мощных генераторов электромашинные возбудители постоянного тока, удовлетворяющие современным требованиям, не представляется возможным. Поэтому в настоящее время получили широкое распространение вентильные системы возбуждения, т. е. такие системы, где переменный ток преобразуется в постоянный с помощью управляемых или неуправляемых выпрямителей на ртутных или кремниевых вентилях. Применение высоконадежных быстродействующих систем возбуждения с автоматическим регулятором возбуждения сильного действия позволяет обеспечивать устойчивость параллельной работы генераторов при ухудшении динамических параметров энергосистемы.  [c.6]

Динамическая схема поршневых компрессорных установок с синхронным приводом представляет собой совокупность указанных процессов в их взаимодействии (рис. 6). Внешнее воздействие на рабочий процесс f t) выражается в заданном изменении режима работы поршневой компрессорной установки, например, по производительности или другим технологическим параметрам. Внеш нее воздействие на процесс трения у 1) обычно характеризуется статистическими данными, определяющими условия работы тру-рся деталей поршневого компрессора. На упругие элементы. Синода оказывают воздействие силы инерции неуравновешенных талей F t). В цехах компрессии химических предприятий, на различных компрессорных станциях располагаются до 10 и более эднотипных поршневых компрессорных установок с синхронным риводом, которые при параллельной работе оказывают взаимное «Ф яние через систему электроснабжения, строительные сооружения (фундаменты) и технологические коммуникации (трубопроводы и технологические аппараты). Взаимное влияние компрессорных установок на рис. 6 отражается внешними воздействиями от других компрессорных агрегатов КА.  [c.17]

В это же время начинают формироваться основы теории трехфаз-ых машин, Еш,е Доливо-Добровольский дал первоначальный анализ аспределения намагничивающей силы в трехфазной машине, исследо-ал некоторые вопросы параллельной работы синхронных генераторов, азработал руководящие принципы проектирования электрических ашин распределенные по окружности статора н ротора обмотки, воз-южное уменьшение магнитного рассеяния, уменьшение воздушного за-ора в асинхронном двигателе, введение в машины переменного тока арабанного типа обмотки и полузакрытых пазов.  [c.439]

Принцип работы прибора в виде блок-схемы приведен на рис. 1. Источник излучения 1 помещается внутри контролируемой трубы 3, которая в процессе контроля движется в направлении, параллельном оси сварного шва.Источник помещен в контейнер, соединенный с механизмом перемещения 2, который обеспечивает при контроле возвратно-поступательное движеиие источника в направлении перпендикулярном оси шва. Индикатор интенсивности излучения 4, снабженный щелевой диафрагмой, перемещается синхронно и синфазно с источником излучения при помощи другого механизма перемещения 5. Для синхронизации имеется специальный блок синхронизации 6. Двингение механизмов обеспечивает сплошной контроль сварного шва по всей длине трубы.  [c.321]

При указанной схеме электропривода модулирующего диска возможна параллельная синхронная работа многих вибраторов (рис. 10.16). Это расширяет экспериментальные возможности, особенно когда нужно создать сложную фазовую картину возбуждения. В частности, появляется возможность имитировать в условиях лаборатории возбужднне невращающегося рабочего колеса цепью бегущих силовых волн. Необходимое распределение фаз возбуждения может достигаться различными средствами, например соответствующим разворотом статоров синхронных двигателей относительно корпусов вибраторов.  [c.214]

---

Преимущества синхронных двигателей с реактивным ротором в установках с постоянным крутящим моментом

Radius Systems (входит в состав группы компаний Polyplastic) разрабатывает и производит системы пластмассовых трубопроводов для предприятий коммунального хозяйства и строительной промышленности.

Монтаж комплектов от компании AББ, состоящих из синхронных двигателей с реактивным ротором и частотных преобразователей со специальным программным обеспечением (SynRM), в установки со сдвоенным экструдером позволяет снизить энергопотребление до 15%, существенно сократить операционные затраты на сервисное обслуживание и снизить акустический шум.

На предприятии компании Radius Systems в Дербишире (Великобритания) действует 14 экструзионных линий, каждая из которых производит полиэтиленовые трубы диаметром от 16 до 1200 мм, а также работает цех литьевого прессования, где изготавливаются соответствующие фитинги для коммунальных предприятий, занимающихся перекачкой газа и воды.

На восьми линиях установлены двигатели постоянного тока, многие из которых эксплуатируются уже более 20 лет. Например, сильно загруженная линия 12 оснащена двигателем постоянного тока мощностью 182 кВт, который регулярно выходит из строя, что приводит к увеличению простоев и затрат на сервисное обслуживание. По оценкам специалистов компании ежегодные траты на статические и динамические испытания, замену щеток и другие сервисные работы, выполняемые сторонними организациями, составляют приблизительно 2000 фунтов стерлингов на каждую машину.

В компании Radius Systems на смену традиционным двигателям постоянного тока, используемым в экструзионных линиях, постепенно приходят двигатели переменного тока, что позволяет снизить энергопотребление, расходы на техническое обслуживание и уровень шума.

Контроль «до и после»

Компания Inverter Drive Systems (IDS) — уполномоченный поставщик услуг AББ в графстве Дербишир — получила запрос на проведение контроля показателей двигателя постоянного тока линии 12 в формате «до и после». Такой формат позволяет посчитать экономию электроэнергии, а также подтвердить, что инвестиции на замену оборудования соответствуют политике Radius Systems, которая требует, чтобы срок окупаемости капиталовложений не превышал трех лет.

«Контроль системы критически важен для успешного внедрения любого оборудования, — поясняет Фил Найтингейл (Phil Nightingale), инженер по сбыту в компании IDS. — В результате мы можем точно определить реальный потенциал экономии электроэнергии и, следовательно, правильно подобрать параметры синхронного двигателя и привода. Зачастую нам удается уменьшить типоразмер электропривода и в то же время превысить контрольные производственные показатели».

Осуществив детальный контроль, компания IDS определила диапазон регулирования работающего на линии двигателя постоянного тока. В результате было выявлено, что типоразмер двигателя превышает потребности системы, а, следовательно, фактическое потребление энергии превышает необходимое расчетное значение. Кроме того, несмотря на регулярное сервисное обслуживание, КПД двигателя, который находится в непрерывной эксплуатации на протяжении 20 лет, значительно отличается от заявленного в паспортных данных.

Основанная в 1969 г. компания Radius Systems — единственный поставщик решений для всех этапов жизненного цикла трубопроводов

Диапазон экономии энергии

Результаты анализа показывают, что экономия электроэнергии после внедрения комплекта SynRM на линии 12 может составить от 8 до 15 % при сроке окупаемости капиталовложений не более двух лет. К тому же отпадает потребность в дополнительных ежегодных операционных затратах (2000 фунтов стерлингов) на сервисное обслуживание двигателя постоянного тока.

«Диапазон от 8 до 15 % объясняется тем, что очень сложно в точности определить цикл производства конечной продукции для измерения энергопотребления, — поясняет Роб Беттс (Rob Betts), директор производства в компании Radius Systems. — Фактическая экономия электроэнергии зависит от нескольких параметров технологического процесса: видов сырья, типов и профилей изделий, температуры в матрице и цилиндре, а также внешних условий. Например, в холодный день энергопотребление повышается, поскольку для нагрева технологического оборудования требуется больше энергии».

Компания Radius выпускает полиэтиленовые трубы диаметром от 16 до 1200 мм и фитинги для коммунальных предприятий, занимающихся перекачкой газа и воды

Передовая технология

Двигатель SynRM (200 кВт, 1500 об/мин, IE4) в сочетании с промышленным частотным преобразователем серии ACS880 обеспечивает значительно более высокий КПД, чем стандартные асинхронные электродвигатели с питанием от преобразователя частоты. Это объясняется тем, что синхронный двигатель с реактивным ротором изначально предназначен для запуска и работы от преобразователя частоты. Соответственно, для такого оборудования заявляется КПД приводной системы. В то время как установка преобразователя частоты для регулирования скорости асинхронного двигателя снижает класс энергоэффективности двигателя, указанный в его паспортных данных. Следует также отметить, что при работе новый электропривод с синхронным двигателем создает значительно меньше шума, чем прежний двигатель постоянного тока. «Использование технологии SynRM позволило снизить акустический шум в производственном цеху. Об этом мы и мечтать не могли, — говорит Беттс. — И хотя мы не замеряли уровни, существенное уменьшение шума на предприятии заметили все. А это огромный плюс».

У прежнего двигателя постоянного тока существовала проблема, обусловленная его габаритами. «Двигатели постоянного тока чаще всего вытянуты в длину при небольшом диаметре станины, — объясняет Беттс,- Тогда как индукционные машины, как правило, короче, но диаметр у них больше». Между тем синхронный двигатель с реактивным ротором за счет плотности мощности может быть на один-два типоразмера меньше традиционного асинхронного электродвигателя, что является преимуществом при прямой замене двигателя постоянного тока.

Изделия Radius имеют небольшой вес, легко монтируются и оптимально подходят как для новой, так и для модернизируемой инфраструктуры. Изделия снабжены специальным покрытием и отличаются высокими барьерными свойствами. Они легко монтируются и обеспечивают оптимальное использование материалов.

Проблемы, обусловленные постоянным крутящим моментом

Синхронные двигатели с реактивным ротором изначально были спроектированы для управления механизмами с переменным моментом нагрузки, такими как центробежные насосы, вентиляторы и компрессоры. После получения положительной обратной связи от заказчиков, компания АББ решила расширить спектр применения таких двигателей для механизмов с постоянным крутящим моментом, в частности для экструдеров. В связи с чем, инженерами компании было создано специальное программное обеспечения для преобразователей частоты, учитывающее особенности работы синхронных двигателей с реактивным ротором в механизмах с постоянным моментом нагрузки на валу. Несмотря на немногочисленность примеров работающих установок с постоянным крутящим моментом, Беттс был уверен в принятом решении: «У нас не было сомнений по поводу новой технологии. Она прошла масштабные испытания, и мы полностью доверяли авторитетной торговой марке АББ. Собственно, о каком-либо риске и мысли не возникало. Мы сумели тщательно спланировать процедуру замены двигателей постоянного тока на синхронные двигатели с реактивным ротором таким образом, чтобы работы по монтажу и вводу в эксплуатацию завершить всего за пять дней и минимизировать потери предприятия от простоя оборудования».

Двигатель SynRM (200 кВт, IE4) без труда заменил в экструдере двигатель постоянного тока

В срок и без превышения сметы

Беттс подводит итоги: «Будем ли мы в дальнейшем рассматривать возможность использования комплектов SynRM? Безусловно. Высокий класс энергоэффективности двигателей и энергоэффективные решения в целом — это технологии завтрашнего дня. Конкурентоспособные цены, быстрая окупаемость капиталовложений и минимальные сроки поставки — все это позволяет нам не сомневаться в преимуществах комплектов SynRM.

На нашем предприятии установлено около 300 электродвигателей, приблизительно 20 % — двигатели с регулируемой скоростью. Исходя из опыта успешного внедрения и учитывая поддержку со стороны компании IDS, мы решили провести унификацию оборудования на предприятии и использовать исключительно электроприводы компании АББ. Тесные партнерские связи между корпорацией АББ и компанией IDS очень важны для нас, поскольку обеспечивают техническую и сервисную поддержку здесь, на месте».

Комплект, состоящий из двигателя SynRM и привода, хорошо зарекомендовал себя в условиях работы при постоянном крутящем моменте в экструзионной линии компании Radius Systems, а также в системах с квадратичным управлением крутящим моментом — в насосах и вентиляторах.

Компания АББ (www.abb.com) занимает лидирующие позиции в области технологий автоматизации, которые позволяют заказчикам, работающим в коммунальных и промышленных организациях, повысить производительность и снизить степень воздействия на окружающую среду. Группа компаний АББ осуществляет деятельность приблизительно в 100 странах и имеет штат численностью 140 000 человек.

Если у вас возникнут вопросы по техническим терминам, содержащимся в этом документе, воспользуйтесь глоссарием: www.АББ.com/glossary

Цилиндры с круглым корпусом и гидроцилиндры со стяжными шпильками Rexroth

Интеллектуальные гидравлические системы и опыт сочетания нескольких технологий

Компания Rexroth является ведущим поставщиком промышленного гидравлического оборудования и занимает выдающееся положение на рынке, предлагая компоненты, системы, технические знания и опыт, ориентированные на практическое применение, а также высокую компетентность в области инжиниринга.

Rexroth поставляет самый широкий спектр гидравлического оборудования на мировом рынке, включая как стандартные компоненты, так и специальные системы и решения для конкретных случаев применения на предприятиях наших клиентов. Вся продукция компании отличается высоким качеством.

Обзор изделий

Указанные в этой статье  данные и характеристики используются исключительно в рамках общего обзора ассортимента продукции «Цилиндры с круглым корпусом и гидроцилиндры со стяжными шпильками» компании Bosch Rexroth AG.

Обзор содержит не все технические параметры и варианты изделия и не служит заменой технического паспорта. Подробную информацию о конкретных цилиндрах можно найти в соответствующих технических паспортах.

Предоставляемые нами сведения не позволяют делать заключение о конкретных свойствах изделия или его пригодности для определенной цели применения.

Данная информация не освобождает пользователя от проведения собственных экспертиз и проверок.

Технология изготовления цилиндров Rexroth

• Исполнение в цилиндрическом корпусе
  Благодаря своей прочной конструкции гидроцилиндры в исполнении в цилиндрическом корпусе являются надежными приводными элементами и прекрасно подходят для использования в экстремальных рабочих условиях. Характерными областями применения являются общее машиностроение, прокатные цеха и металлургические комбинаты, прессы, краны, металлические гидротехнические сооружения или судостроение.
  В ассортименте цилиндров с круглым корпусом марки Rexroth можно найти цилиндры как в резьбовом, так и в сварном исполнении. Для сварных цилиндров характерна короткая, компактная конструкция. Они прошли испытания и протестированы для работы до 2 миллионов нагрузочных циклов.
• Исполнение со стяжными шпильками
  Разработанные по принципу стяжного болта цилиндры в первую очередь используются в станкостроительной промышленности и на технологическом оборудовании автомобильной промышленности. Благодаря небольшим установочным размерам гидроцилиндры со стяжными шпильками и сварные цилиндры с круглым корпусом можно использовать в ограниченном монтажном пространстве.
• Engineering to order (ETO)
  Все цилиндры Rexroth могут изготавливаться по спецзаказам и с учетом всех индивидуальных пожеланий в рамках процесса «Engineering to Order». Просто обратитесь к нам!

Доступно по умолчанию (выдержка):

Высокая точность благодаря прямой направляющей в головке или ведущим пояскам
Использование разъема предохранительной системы удаления воздуха в качестве места измерения при помощи измерительной муфты
Правильно подобранные, стандартизированные системы герметизации для всех специфических отраслевых применений
Безопасность в конечных положениях благодаря саморегулирующемуся или регулируемому демпфирование в конце хода
Датчики Регистрация перемещения по всей длине хода благодаря встроенным системам измерения хода с аналоговыми или цифровыми выходными сигналами Контроль конечного положения с помощью индуктивных датчиков движения
Присоединения трубопровода в форме трубной резьбы (дюймовой или метрической) и в форме фланцевого соединения. Расположение присоединений на выбор
Компактный блок цилиндров благодаря установленным присоединительным плитам для регулировочных клапанов, распределителей и обратных клапанов (тип SV/SL)
Различное лакокрасочное покрытие в зависимости от заданных классов консервации

Цилиндр с круглым корпусом
Конструктивный ряд CDL2
Стандарты	Нормы компании Rexroth
Технический паспорт	17326
Номинальное давление в бар	160 (16), 250 (25)
Виды крепления	4
Диаметр поршня в мм	25 … 200
Макс. длина хода в мм	3000
Направляющие	Непосредственно в головке цилиндра
Демпфирование в конце хода	–
Предохранительная система удаления воздуха	–
Регистрация перемещений	–
Контроль конечного положения	–
Навесные детали	Шарнирная головка, стойка подшипника
Конструктивный ряд CDh2, CGh2, CSh2
Стандарты	Нормы компании Rexroth
Технический паспорт	17332
Номинальное давление в бар	250 (25)
Виды крепления	6
Диаметр поршня в мм	40 … 320
Макс. длина хода в мм	6000
Направляющие	Непосредственно в головке цилиндра/направляющие кольца
Демпфирование в конце хода	Саморегулирующееся; регулируемое
Предохранительная система удаления воздуха	Предохранительная система удаления воздуха
Регистрация перемещений	Магнитострикционный метод
Контроль конечного положения	Индуктивные датчики движения
Навесные детали	Шарнирная головка, поворотная головка
Конструктивный ряд CDh4, CGh4, CSh4
Стандарты	Нормы компании Rexroth
Технический паспорт	17338
Номинальное давление в бар	350 (35)
Виды крепления	6
Диаметр поршня в мм	40 … 320
Макс. длина хода в мм	6000
Направляющие	Непосредственно в головке цилиндра/направляющие кольца
Демпфирование в конце хода	Саморегулирующееся; регулируемое
Предохранительная система удаления воздуха	Предохранительная система удаления воздуха
Регистрация перемещений	Магнитострикционный метод
Контроль конечного положения	Индуктивные датчики движения
Навесные детали	Шарнирная головка, поворотная головка
Конструктивный ряд CDM1, CGM1, CSM1
Стандарты	ISO 6020-1
Технический паспорт	17329
Номинальное давление в бар	160 (16)
Виды крепления	9
Диаметр поршня в мм	25 … 200
Макс. длина хода в мм	3000
Направляющие	Непосредственно в головке цилиндра/направляющие кольца
Демпфирование в конце хода	Саморегулирующееся; регулируемое
Предохранительная система удаления воздуха	Предохранительная система удаления воздуха
Регистрация перемещений	Магнитострикционный метод
Контроль конечного положения	Индуктивные датчики движения
Навесные детали	Шарнирная головка, вилкообразная головка, стойка подшипника
Конструктивный ряд CDh3, CGh3, CSh3
Стандарты	ISO 6020-2
Технический паспорт	17335
Номинальное давление в бар	250 (25)
Виды крепления	6
Диаметр поршня в мм	40 … 320
Макс. длина хода в мм	6000
Направляющие	Непосредственно в головке цилиндра/направляющие кольца
Демпфирование в конце хода	Саморегулирующееся; регулируемое
Предохранительная система удаления воздуха	Предохранительная система удаления воздуха
Регистрация перемещений	Магнитострикционный метод
Контроль конечного положения	Индуктивные датчики движения
Навесные детали	Шарнирная головка, вилкообразная головка, стойка подшипника
Гидроцилиндр со стяжными шпильками
Конструктивный ряд CDT3, CGT3, CST3
Стандарты	ISO 6020-2
Технический паспорт	17049
Номинальное давление в бар	160 (16)
Виды крепления	13
Диаметр поршня в мм	25 … 200
Макс. длина хода в мм	2700
Направляющие	Направляющая втулка в головке цилиндра/направляющие кольца
Демпфирование в конце хода	Саморегулирующееся; регулируемое
Предохранительная система удаления воздуха	Предохранительная система удаления воздуха
Регистрация перемещений	Магнитострикционный метод
Контроль конечного положения	Индуктивные датчики движения
Навесные детали	Шарнирная головка, стойка подшипника

• Конструктивный ряд CD…: цилиндр с односторонним штоком поршня (дифференциальный цилиндр)
• Конструктивный ряд CG…: цилиндр с двусторонним штоком поршня (синхронный цилиндр)
• Конструктивный ряд CS…: цилиндр с системой измерения хода

Электростанции с дизельными двигателями Ricardo

Дизельные электростанция, на базе двигателя RICARDO полностью готовы к работе после предпродажной подготовки и обкатки под нагрузкой 70% от номинальной мощности. Все электростанции укомплектованы глушителем, АКБ, залиты маслом и охлаждающей жидкостью.

Соответствие стандартам:
Электростанции имеют сертификат соответствия:
соответствие ГОСТ Р 53174-2008,ГОСТ Р 51318.12-99 (СИСПР 12-97), ГОСТ 12.1.012-2004, ГОСТ 12.1.003-83

Таблица стоимости

Склад	Модель	Исполнение	Стоимость с НДС-18%
3 шт.	АД-30 «RICARDO»	открытая на раме	325 000-00
1 шт.	АД-50 «RICARDO»	открытая на раме	380 000-00
3 шт.	АД-60 «RICARDO»	открытая на раме	405 000-00
4 шт.	АД-100 «RICARDO»	открытая на раме	565 000-00
1 шт.	АД-200 «RICARDO»	открытая на раме	1 260 000-00
1 шт.	АД-100 «RICARDO»	кожух	650 000-00
1 шт.	АД-200 «RICARDO»	кожух	1 360 000-00

АД-30 (Технические характеристики)

Общие характеристики
Серия	АД-30
Мощность номинальная, кВт / кВА	30 / 38
Мощность максимальная, кВт / кВА	33 / 42
Коэффициент мощности	0,8
Напряжение (В)	400/230
Количество фаз	3
Частота, Гц	50
Номинальный ток (А)	56
Объём системы охлаждения (л)	13
Объём топливного бака (л)	110
Расход топлива при 100% мощности л/ч	8,3
Степень автоматизации	1-я (ручной запуск)
Система аварийной остановки	да
Датчик уровня топлива	электронный
Исполнение	открытая на раме
Глушитель	промышленный
Габаритные размеры (Д;Ш;В; мм)	1650х740х1350
Масса, кг	780
Двигатель
Производитель / Модель	RICARDO / K4102DS
Мощность номинальная, кВт	33
Мощность максимальная, кВт	36,3
Количество цилиндров	4
Расположение цилиндров	L
Рабочий объём двигателя (л)	4,05
Система охлаждения	жидкостная
Частота вращения коленвала (об/мин)	1500
Напряжение бортового электрооборудования, (В)	12
Пусковое устройство (стартер)	электростартер 12В
Ёмкость масляной системы (л)	13
Генератор (альтернатор)
Производитель / Модель	MOTOR / WHI 184H
Постоянная мощность (кВт)	30
Тип генератора	бесщеточный, синхронный
Система возбуждения	SHUNT
Напряжение (В)	400/230
Номинальный ток (А)	56
Частота, Гц	50
Количество фаз	3
Класс защиты обмотки	IP21
Степень изоляции	H
Фактор мощности (cos φ)	0,8
Регулятор напряжения	электронный
Контроллер
Производитель / Модель	SMARTGEN / HGM-6120U
Язык интерфейса контроллера	Русский
Класс защиты	IP55

АД-50 (Технические характеристики)

Общие характеристики
Серия	АД
Мощность номинальная, кВт / кВА	50 / 62,5
Мощность максимальная, кВт / кВА	55 / 68,7
Коэффициент мощности	0,8
Напряжение (В)	400/230
Количество фаз	3
Частота, Гц	50
Номинальный ток (А)	90
Объём системы охлаждения (л)	13
Объём топливного бака (л)	140
Расход топлива при 100% мощности л/ч	11,6
Степень автоматизации	1-я (ручной запуск)
Система аварийной остановки	да
Датчик уровня топлива	электронный
Исполнение	открытая на раме
Глушитель	промышленный
Габаритные размеры (Д;Ш;В; мм)	1850х750х1500
Масса, кг	810
Двигатель
Производитель / Модель	RICARDO / N4105ZD
Мощность номинальная, кВт	62
Мощность максимальная, кВт	68
Количество цилиндров	4
Расположение цилиндров	L
Рабочий объём двигателя (л)	4,3
Система охлаждения	жидкостная
Система впуска воздуха	с турбонаддувом
Частота вращения коленвала (об/мин)	1500
Пусковое устройство (стартер)	электростартер 12В
Ёмкость масляной системы (л)	13,4
Генератор (альтернатор)
Производитель / Модель	MOTOR / 224E
Постоянная мощность (кВт)	50
Тип генератора	бесщеточный, синхронный
Система возбуждения	SHUNT
Напряжение (В)	400/230
Номинальный ток (А)	90
Частота, Гц	50
Количество фаз	3
КПД, %	94
Класс защиты обмотки	IP21
Регулятор напряжения	электронный
Контроллер
Производитель / Модель	SMARTGEN / HGM-6120U
Язык интерфейса контроллера	Русский
Класс защиты	IP55

АД-60 (Технические характеристики)

Общие характеристики
Серия	АД
Мощность номинальная, кВт / кВА	60  /75
Мощность максимальная, кВт / кВА	66 / 82,5
Коэффициент мощности	0,8
Напряжение (В)	400/230
Количество фаз	3
Частота, Гц	50
Номинальный ток (А)	108
Объём системы охлаждения (л)	19
Объём топливного бака (л)	140
Расход топлива при 100% мощности л/ч	16,1
Степень автоматизации	1-я (ручной запуск)
Система аварийной остановки	да
Датчик уровня топлива	электронный
Исполнение	открытая на раме
Глушитель	промышленный
Габаритные размеры (Д;Ш;В; мм)	1920х800х1200
Масса, кг	850
Двигатель
Производитель / Модель	RICARDO / R4105ZLDS
Мощность номинальная, кВт	66
Мощность максимальная, кВт	73
Количество цилиндров	4
Расположение цилиндров	L
Рабочий объём двигателя (л)	4,15
Система охлаждения	жидкостная
Система впуска воздуха	с турбонаддувом
Частота вращения коленвала (об/мин)	1500
Пусковое устройство (стартер)	электростартер 12В
Ёмкость масляной системы (л)	13
Генератор (альтернатор)
Производитель / Модель	MOTOR / 224F
Постоянная мощность (кВт)	60
Тип генератора	бесщеточный, синхронный
Система возбуждения	SHUNT
Напряжение (В)	400/230
Номинальный ток (А)	108
Частота, Гц	50
Количество фаз	3
КПД, %	94
Регулятор напряжения	электронный
Контроллер
Производитель / Модель	SMARTGEN / HGM-6120U
Язык интерфейса контроллера	Русский
Класс защиты	IP55

АД-100 (Технические характеристики)

Общие характеристики
Серия	АД
Мощность номинальная, кВт / кВА	100 / 125
Мощность максимальная, кВт / кВА	110 / 137,5
Коэффициент мощности	0,8
Напряжение (В)	400/230
Частота, Гц	50
Номинальный ток (А)	180
Объём системы охлаждения (л)	25
Объём топливного бака (л)	210
Расход топлива при 100% мощности л/ч	26,6
Система аварийной остановки	да
Датчик уровня топлива	электронный
Исполнение	открытая на раме
Габаритные размеры (Д;Ш;В; мм)	2300х860х1500
Масса, кг	1240
Двигатель
Производитель / Модель	RICARDO / R6105AZLDS
Мощность номинальная, кВт	110
Мощность максимальная, кВт	121
Количество цилиндров	6
Расположение цилиндров	L
Тактность двигателя	4
Рабочий объём двигателя (л)	6,75
Система охлаждения	жидкостная
Система впуска воздуха	с турбонаддувом
Частота вращения коленвала (об/мин)	1500
Диаметр цилиндра (мм)	105
Ход поршня (мм)	130
Степень сжатия в цилиндрах	16:1
Регулятор оборотов	механический
Напряжение бортового электрооборудования, (В)	24
Удельный расход топлива (г/кВт*ч)	218
Тип топливного фильтра	одноразовый
Рекомендуемый тип масла	SAE 15W40/10W30
Тип масляного фильтра	одноразовый
Удельный расход масла (г/кВт*ч)	1,6
Уровень шума (dB/7м)	95
Вид топлива	дизельное
Масса, кг	630
Габаритные размеры (Д;Ш;В; мм)	2300х860х1500
Генератор (альтернатор)
Производитель / Модель	MOTOR / WHI 274D
Постоянная мощность (кВт)	100
Тип генератора	бесщеточный, синхронный
Система возбуждения	SHUNT
Напряжение (В)	400/230
Номинальный ток (А)	180
Частота, Гц	50
Количество фаз	3
КПД, %	94
Класс защиты обмотки	IP21
Регулятор напряжения	электронный
Контроллер
Производитель / Модель	SMARTGEN / HGM-6120U
Язык интерфейса контроллера	Русский
Класс защиты	IP55

АД-200 (Технические характеристики)

Общие характеристики
Серия	АД
Мощность номинальная, кВт / кВА	200 / 250
Мощность максимальная, кВт / кВА	220 / 275
Коэффициент мощности	0,8
Напряжение (В)	400/230
Количество фаз	3
Частота, Гц	50
Номинальный ток (А)	360
Объём системы охлаждения (л)	39
Объём топливного бака (л)	450
Расход топлива при 100% мощности л/ч	50
Степень автоматизации	1-я (ручной запуск)
Система аварийной остановки	да
Датчик уровня топлива	электронный
Исполнение	открытая на раме
Габаритные размеры (Д;Ш;В; мм)	2900х1050х2000
Масса, кг	2130
Двигатель
Производитель / Модель	RICARDO / WT12D
Мощность номинальная, кВт	288
Мощность максимальная, кВт	360
Количество цилиндров	6
Расположение цилиндров	L
Рабочий объём двигателя (л)	10
Система охлаждения	жидкостная
Система впуска воздуха	с турбонаддувом
Частота вращения коленвала (об/мин)	1500
Пусковое устройство (стартер)	электростартер 24В
Удельный расход топлива (г/кВт*ч)	205
Ёмкость масляной системы (л)	27
Генератор (альтернатор)
Производитель / Модель	MOTOR / WHI-4ES
Постоянная мощность (кВт)	200
Тип генератора	бесщеточный, синхронный
Система возбуждения	SHUNT
Напряжение (В)	400/230
Номинальный ток (А)	360
Частота, Гц	50
Количество фаз	3
Класс защиты обмотки	IP21
Регулятор напряжения	электронный
Контроллер
Производитель / Модель	SMARTGEN / HGM-6120U
Язык интерфейса контроллера	Русский
Класс защиты	IP55

Двигатель электромобиля — принцип работы, устройство, виды

По планам многих автоконцернов – именно за тяговым двигателем для электромобиля – будущее. Так известно, что в плане развития известного гиганта Bentley Motors значится, что к 2030-му году компания полностью трансформируется в производителя электроавтомобилей. На электродвигатели ставки также делают такие известные на весь мир компании, как Nissan, Volvo, Aston Martin. 

Тенденции таковы, что в массовом производстве сейчас больше представлены легковые электромобили и городской электротранспорт (согласно планам, в ряде таких стран как, к примеру, Франция и Норвегия в 2025-2030-м гг. автобусы в городах будут полностью заменены на электротранспорт).

Но чувствуется интерес и к установке электромоторов на грузовой транспорт. Особенно электродвигатели интересны производителям городских развозных фургонов, терминальных тягачей и коммунальных грузовиков.

На весь мир уже хорошо известен седельный тягач капотного типа Tesla Semi, в коммунальном хозяйстве США активно не первый год используют мусоровозы PETERBILT на электротяге, в Евросоюзе возрастает интерес к седельному тягачу с электродвигателем Emoss Mobile Systems B.V. и Renault Trucks –развозному автомобилю для продуктов.

На постсоветском пространстве свой коммерческий электротранспорт пока только начинает появляться, но уже активно говорят про грузовик МАЗ-4381Е0 (на грузовике установлен асинхронный тяговый электродвигатель мощностью 70 кВт (95 л.с.), ориентированный на транспортировку грузов в черте города, и электрогрузовик Moskva опытно-конструкторского бюро Drive Electro (главное назначение — доставка товаров в магазины). Не за горами время, когда этот коммерческий транспорт с электромоторами будет активно востребован автопарками, логистическими центрами, предприятиями.

Также, безусловно, давно, как данность мы принимаем, что на электродвигателе работают трамваи, троллейбусы, погрузчики на складах и локомотивы. Трёхфазный асинхронный двигатель помогает двигаться на давно полюбившихся поездах «Ласточка» и «Сапсан».

Принцип работы

Принцип работы двигателя электромобиля основан на преобразовании электроэнергии в механическую энергию вращения. Главные участники преобразования энергии – статор и ротор.

Как работает традиционный электромотор?

1. Магнитное поле статора действует на обмотку ротора.
2. Возникает вращающий момент.
3. Ротор начинает двигаться.

Наглядная схема двигателя электромобиля в системе электропривода представлена ниже:

Важная особенность классического электрокара – отсутствие дифференциала, коробки передач, передаточных устройств с шестеренками. Энергия от электромотора поступает прямо на колеса.

Без коробки передач – и большинство «гибридов» с электродвигателем и ДВС. Исключение – «гибриды» с параллельной схемой передачи на колёса крутящего момента. К ней мы ещё вернёмся в этой статье в разделе, посвящённом гибридным автомобилям.

Принцип работы любого электродвигателя базируется на процессах взаимного притяжения и отталкивания полюсов магнитов на роторе и статоре. Движение осуществляется под действием самого магнитного поля и инерции.

Устройство

Как устроен двигатель электромобиля?

При описании принципа работы электродвигателя, уже было упомянуто, что главные компоненты двигателя электромобиля– ротор и статор.

1. Ротор – это вращающийся компонент двигателя.
2. Статор находится в неподвижном состоянии. Он ответственен за создание неподвижного магнитного поля.

Ротор

Классический ротор автомобиля состоит из сердечника, обмотки и вала. У некоторых электродвигателей в состав ротора также входит коллектор.

• Сердечник – это металлический стержень, на периферии которого располагается обмотка. Непосредственно через сердечник происходит замыкание магнитной цепи электродвигателя. Сердечник изготавливается из стальных пластин круглой формы. По структуре похож на слоёный пирог. При производстве сердечников используют изолированные листы стали с присадками кремния. В этом случае обеспечены увеличение КПД электродвигателя, наименьшие удельные потери в металле на единицу массы, снижение величины размагничивающих вихревых токов Фуко, которые возникают из-за перемагничивания сердечника. На поверхности сердечника есть продольные пазы. Через них прокладывается обмотка.
• Вал – металлический стержень, который непосредственно передаёт вращающий момент. Также изготавливается из электротехнической стали. Служит основой для насаживания сердечника. На концах вала есть резьба, выемки под шестерёнки, подшипники качения, шкивы.
• Коллектор – блок, крепящийся на валу. Представляет собой систему медных пластин. Изолирован от вала. Служит выпрямителем переменного тока, переключателем-автоматом направления тока (в зависимости от вида электродвигателя).

Статор (индуктор)

Статор состоит из станины, сердечника и обмотки:

• Станина статора – корпус статора. Как правило, корпус бывает алюминиевым или чугунным. Алюминиевые станины популярны у электродвигателей легковых авто, чугунные – у спецтехники, которая вынуждена работать в условиях высокой вибрации. Станина служит базой крепления основных и добавочных полюсов.
• Сердечник статора – цилиндр из профилированных стальных листов. Фиксируется винтами внутри станины. Снабжён пазами для обмотки.
• Обмотка. Создаёт магнитный поток. При пересечении проводников ротора наводит в них электродвижущую силу.

Виды

Электродвигатели классифицируют по типу питания привода, конструкции щеточно-коллекторного узла, количеству фаз для запитывания:

• По типу питания привода. Устройства делятся на моторы переменного и постоянного тока. Двигатели постоянного тока способны обеспечить более точную и плавную регулировку оборотов, высокий КПД. Двигатели переменного тока выручают, когда важна высокая перегрузочная способность. Это удачный вариант для подъёмно-транспортных машин. Впрочем, существуют и универсальные моторы, которые функционируют от переменного и постоянного тока.
• По конструкции щеточно-коллекторного узла. Выпускаются бесколлекторные и коллекторные моторы. Бесколлекторный мотор работает за счёт движения ротора с постоянным магнитом. У конструкции нет щеточно-коллекторного узла. Решение обеспечивает достойный крутящий момент, широкий диапазон скоростей и высокий КПД. Важные преимущества бесколлекторного мотора – надёжность, способность к самосинхронизации, возможность подпитываться при переменном напряжении. Ресурс бесколлекторного мотора ограничен исключительно ресурсом подшипников. У коллекторных моторов присутствует щелочно-коллекторный узел. Удобство решения связано с тем, что он может использоваться и в качестве переключателя тока в обмотках, и как извещатель положения ротора, нет необходимости в контролле. Проблема коллекторных моделей – в том, что они зависимы от постоянных магнитов, которые, как известно, со временем, к огромному сожалению, теряют свои свойства.
• По количеству фаз для запитывания. В зависимости от того, как запитывается обмотка, электродвигатели бывают однофазными и трёхфазными. В автомобилестроении широкое распространение получили трёхфазные решения, это связано с рядом технических характеристик (мощность, перегрузочная способность, частота вращения на холостом ходу).

Обратите внимание! Работать трёхфазные моторы могут синхронно и асинхронно, а в качестве ротора используются как короткозамкнутые, так и фазные модели. Самый популярный вариант – трехфазные асинхронные моторы с короткозамкнутым ротором. Они стоят на большинстве современных электрокаров.

Асинхронные и синхронные двигатели

Синхронные моторы – двигатели переменного тока, у которых частота вращения ротора идентична частоте вращения магнитного поля (измерение производится в воздушном зазоре). В автомобилестроении синхронные моторы встретить можно нечасто (хотя в мире техники – это, в целом, очень популярное решение – особенно в климатотехнике, насосных системах).

Но есть производители авто, которые при производстве электрокаров предпочитают устанавливать на свои машины именно синхронные двигатели. Яркий пример – концерн Renault. Синхронными двигателями на электромагнитах он оснастил электрокар Renault Zoe. На электромагниты подаётся постоянный ток. Полярность магнитов ротора стабильна. Полярность магнитов статора при этом изменяется и обеспечивает бесперебойное вращение.

Преимущество синхронных двигателей на электромагнитах у авто – максимальная оптимизация рекуперации энергии торможения. И главный «конёк» авто с таким типом электродвигателя – полная безопасность при буксировке.

Гораздо более популярный вариант – асинхронные двигатели. Это двигатели переменного тока, у которых потенциал напряжения – магнитного поля не совпадает с частотой вращения ротора. Типичным 3-фазным асинхронным двигателем оснащены, например, хорошо известные автомобили Tesla S и Tesla Х.

Иногда асинхронные моторы называют индукционными, так как в роторе в соответствие с законом Ленца у них индуцируется электромагнитная сила.

Двигатель-колесо

Обособленно среди электромоторов стоит двигатель-колесо. Особенность двигателя- колеса – ориентир крутящего момента и силы напряжения на конкретное колесо.

Такие решения можно встретить в плагин-гибридных автомобилях («гибридах» с параллельной схемой, при описании устройства гибридных авто ниже по тексту мы остановимся на них подробнее). Работает двигатель-колесо в паре с ДВС.

У первых плагин-гибридных автомобилей с двигателем-колесом агрегат был монтирован в ступицу колеса, а работа осуществлялась исключительно в паре с внутренним зубчатым редуктором.

Некоторые же современные модели моторов, монтируемые внутри колёс, вполне могут работать без зубчатого редуктора. Это увеличивает управляемость, позволяет избежать увеличения удельного веса шасси, уменьшить риски, повышает КПД.

Преимущества и недостатки электродвигателей

Преимуществ у электродвигателей существенно больше, нежели недостатков. Более того, за счёт усовершенствования и конструктивных особенностей самих электроприводов, и инфраструктуры, связанной с зарядкой, многие вещи, которые вчера ещё казались критичными, сегодня теряют свою актуальность.

Преимущества

• Не требуется «раскачка». Крутящий момент достигает максимума непосредственно при включении. Именно по этой причине электрический двигатель электромобиля не требует наличия стартеров и сцеплений – неотъемлемых спутников ДВС.
• Удобство. Для включения заднего хода (то есть коррекции со стороны вращения мотора) достаточно поменять полярность, сложная коробка передач не требуется.
• Высокий КПД. У машин с электродвигателями он достигает 95 %.
• Независимость. На любой отметке скорости достигается максимальный показатель крутящего момента.
• У мотора – малый вес. Производители могут себе легко позволить создавать компактные автомобили.
• Есть все возможности для рекуперации энергии торможения. Если у авто с ДВС кинетическая энергия просто уходит в колодки (и стирает их), то у электромобиля в режиме рекуперации мотор может функционировать как генератор. В режиме генерации электроэнергия просто трансформируется в другую форму и быстро накапливается в АКБ. Особенно решение эффективно для транспортных средств с длинным тормозным путем. На объём генерируемой и накопленной энергии существенно влияет маршрут (рельеф, в частности наличие холмистых участков на дороге и уклон дороги).
• Снижение расходов на эксплуатацию машины. Зарядку можно производить от электросети. Это существенно дешевле, нежели использование дизеля, бензина. Выгода очевидна даже по сравнению с бензиновыми авто эконом-класса.
• Малый уровень шума.
• В большинстве случаев для мотора не требуется принудительное охлаждение.
• Экологичность. Использование транспорта с электродвигателем снижает количество выхлопных газов в воздухе.

Недостатки

Долгое время считалось, что самый большой минус использования электродвигателя – его зависимость от аккумуляторов, которые быстро выходят из строя. Теперь это неактуально. Современные батареи электрокаров, представленных в массовом выпуске, гарантируют пробег автомобиля 150-200 тыс. км. Потерял актуальность и тот фактор, что машины с электродвигателем существенно уступают бензиновым по мощности. Электротяга современных электромоторов уже не уступает ДВС.

Поэтому недостатки электродвигателей сейчас правильно свести не к недостаткам конструкции, а к плохо развитой инфраструктуре для того, чтобы подзаряжать электромобили. Если в США, Скандинавии подзарядить электрокар легко, то до недавнего момента даже в Западной и Центральной Европе с инфраструктурой для подзарядки таких машин были проблемы.

В России, Беларуси, Украине, Казахстане, пока, увы, с инфраструктурой ситуация ещё хуже. Хотя, например, в России число заправок для электрокаров с 2018 по 2020 год возросло в 3 раза, но полотно покрытия площадками для зарядки очень неоднородное. В Москве – более плотное, в регионах – слабое. Даже разрыв с такими городами-гигантами как Санкт-Петербург и Челябинск — колоссальный.

Устройство электромобиля

Рассматривая электродвигатель, важно остановиться на устройстве электромобиля в целом, изучение электродвигателя не самого по себе, а как части системы электропривода, где электродвигатель – один из его базовых компонентов, его «сердце». Но «организм», функционирует только тогда, когда в порядке все другие «органы» – части электропривода:

• Аккумуляторная батарея.
• Бортовое зарядное устройство. Его функция – обеспечение возможности заряжать аккумуляторную батарею от бытовой электрической сети.
• Трансмиссия. Распространены трансмиссия с одноступенчатым зубчатым редуктором (чаще всего встречающийся и наиболее простой вариант) и бесступенчатая трансмиссия с гидротрансформатором (для старта с места), плавно изменяющие отношение скоростей вращения и вращающих моментов мотора и ведущих колес транспортного средства во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.
• Инвертор. Назначение инвертора – трансформирование высокого напряжения постоянного тока аккумулятора в трехфазное напряжение переменного тока.
• Преобразователь постоянного тока. Функция – зарядка дополнительной батареи, которая используется для системы освещения, кондиционирования, аудиосистемы.
• Электронная система управления (блок управления). Отвечает за управление функциями, связанными с энергосбережением, безопасностью комфортом. В её «подчинении» – оценка заряда АКБ, оптимизация режимов движения, регулирование тяги, контроль за использованной энергией и за напряжением, управлением ускорением и рекуперативным торможением.

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея (аккумулятор) – один из наиболее дорогих компонентов системы. По своей значимости играет такую же роль, как бензобак для ДВС. Электромобиль движется за счёт электричества, полученного от электросети во время зарядки и хранящегося в АКБ.

При этом важно помнить, что у большинства электромобилей устанавливаются одновременно два аккумулятора: один тяговой – он питает именно мотор и стартерный (как и в машинах с ДВС, он помогает системе освещения, системе подогрева). Эти аккумуляторы разные не только по назначению, но и техническим характеристикам.
Тяговый аккумулятор электрического двигателя электромобиля предназначен для питания мотора, запуска двигателя. У него нет высокого пускового тока, но он заточен на длительную работу, выдерживает большое количество циклов заряда-разряда.

Типичная тяговая АКБ – моноблочная секционная конструкция. Тяговая АКБ состоит из толстых электронных пластин – пористых сепараторов и электролитного вещества.
Самые распространенные аккумуляторы – литий-ионные. У них – наиболее высокая энергетическая плотность, не требуется обслуживание, достаточно низкий саморазряд.

Устройство и особенности гибридных систем

Свои особенности – у гибридных систем. В гибридных системах электродвигатель может рассматриваться и как «партнёр» ДВС, и как допэлемент, помогающий добиться экономии топлива и при этом повышения мощности.

Устройство «гибрида» отличается в зависимости от реализованной схемы передачи на колёса крутящего момента.

• Параллельная. Аккумуляторы передают энергию электромотору, бак – топливо для ДВС. Оба агрегата равноправны и способны создать условия для перемещения авто. Но работает такая схема только при наличии коробки передач. Параллельная схема успешно реализована у автомобиля Honda Civic. Нередко гибриды с параллельной схемой выделяют в отдельную группу и называют плагин-гибридными.

• Последовательная. Любое действие начинается с включения ДВС. Он же отвечает за последующие действия: поворот генератора для запуска электромотора, зарядку аккумуляторов.

• Последовательно-параллельная. Через планетарный редуктор соединены ДВС, электродвигатель и генератор. В зависимости от условий движения может использоваться тяга электродвигателя или ДВС. Режим выбирается программно системой управления транспортного средства. Среди хорошо известных последовательно-параллельных «гибридов» – Toyota Prius, Lexus-RX 400h.

Классический гибридный автомобиль использует интегрированный в трансмиссию электрический мотор-генератор.

При этом для получения электрической тяги у гибридных систем задействованы четыре базовых компонента:

• Мотор-генератор. Является обратимой силовой установкой. Может работать в двух режимах: непосредственно тягового мотора и генератора для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи. При работе в режиме мотора возможно создание крутящего момента и мощности, которых хватит для старта и движения автомобиля с выключенным ДВС, при работе устройства в режиме генератора продуцируется высоковольтная электроэнергия.
• Высоковольтные силовые кабели. Изолированные электрические кабели большого сечения. Важны для переноса энергии между компонентами высоковольтных электроцепей.
• Высоковольтные аккумуляторные батареи. Включенные в последовательную цепь аккумуляторные элементы. Позволяют накопить в батарее большой объём электроэнергии.
• Высоковольтный силовой модуль управления для управления потоком электроэнергии для движения транспортного средства на электрической тяге.

Гибридные авто открывают новые эксплуатационные возможности, с одной стороны можно быть максимально экологичным, радоваться комфортной езде и сэкономить на топливе, а с другой стороны, при разряде аккумулятора владелец авто не попадёт впросак, если невозможно подзарядить мотор: в работу вступит ДВС.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях напрямую связаны с тем, насколько активно будет развиваться инфраструктура. Там, где она не обеспечена, использование электрокаров действительно ограничено. Ведь без подзарядки у многих авто – малая дальность пробега.

Впрочем, даже последняя проблема активно решаемая. Немецкие и японские разработчики (компании DBM Energy, Lekker Energie, Japan Electric Vehicle Club) сумели доказать миру: потенциал у электродвигателей, аккумуляторов без подзарядки может достигать 500 -1000 тысяч километров пробега. Правда, пока что 1 000 тысяч км пробега без подзарядки возможны только в теории, а 500-600 уже на практике.

На данный момент доступность такого транспорта – на уровне инженерно-конструкторской работы, экспериментальных выпусков, но есть перспективы что их подхватят автогиганты, и не за горизонтом – серийное производство.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях очень тесно связаны и с политикой отдельных государств. Например, в Норвегии обладатели электромобилей освобождены от уплаты ежегодного налога на транспорт, пользования платными дорогами, паромными переправами и даже большинством парковок. С учётом того, что налоги и тарифы в Скандинавии одни из самых высоких, мотивация приобрести именно авто с электродвигателем, а не ДВС – очень высокая.

Обратите внимание, что на базе LCMS ELECTUDE есть специальный раздел “Электрический привод”, в нём подробно разбираются электродвигатели, виды электропривода, системы зарядки, особенности обслуживания транспорта с электромотором. Кроме комплексных теоретических знаний в обучающих модулях приводятся многочисленные практические примеры.

Векторное управление для асинхронного электродвигателя «на пальцах» / Хабр

В предыдущей статье

«Векторное управление электродвигателем «на пальцах»

рассматривалась векторная система управления для синхронных электродвигателей. Статья получилась большой, поэтому вопрос про асинхронные электродвигатели (induction motors) был вынесен в отдельную публикацию. Данная статья является продолжением предыдущей и опирается на приведенные там объяснения принципов работы электродвигателей. Она расскажет об особенностях работы асинхронного двигателя применительно к векторному управлению, а также покажет отличия в структуре векторной системы управления между синхронной и асинхронной машиной.

Как работает асинхронный электродвигатель? Наиболее популярное объяснение говорит что-то типа «статор создает вращающееся магнитное поле, которое наводит ЭДС в роторе, из-за чего там начинают течь токи, в результате ротор увлекается полем статора и начинает вращаться». Лично я от такого объяснения всю физику процесса понимать не начинаю, поэтому давайте объясню по-другому, «на пальцах».

Все же видели видео, как магнит взаимодействует с медным цилиндром? Особенно обратите внимание на диапазон времени с 0:49 до 1:03 – это уже самый настоящий асинхронный двигатель:

Эффект происходит из-за появления в цилиндре вихревых токов. Согласно закону электромагнитной индукции, открытого Майклом Фарадеем, при изменении магнитного потока замкнутого контура в нем возникает ЭДС (по-простому считайте, что напряжение). Эта ЭДС, применительно к медному цилиндру, тут же вызывает появление в цилиндре тока. При этом этот ток тоже создает свой, ответный магнитный поток, направленный ровно в противоположную сторону от изменения потока магнита, который мы подносим:

Индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

Это можно понимать так, что замкнутый контур сопротивляется изменению магнитного потока внутри себя. Если вы резко поднесёте магнит к медному цилиндру, т.е. сделаете резкое изменение магнитного потока, то в цилиндре потекут такие ответные токи, что магнитное поле внутри цилиндра в первый момент времени будет равно нулю: магнитное поле поднесенного магнита будет полностью скомпенсировано магнитным полем токов цилиндра (с допущениями, конечно). Если магнит поднести и держать, то токи в цилиндре из-за наличия активного сопротивления меди постепенно спадут, а поле цилиндра, создаваемое его токами, пропадет: магнитный поток постоянного магнита «прорвется» внутрь цилиндра, как будто никакого цилиндра и нет. Но стоит попытаться убрать магнит, как цилиндр отреагирует снова – теперь он будет пытаться сам «воссоздать» внутри себя пропадающий магнитный поток, т.е. будет опять сопротивляться изменению магнитного потока, в данном случае его исчезновению. Но что значит «воссоздать магнитный поток»? Это значит, что на какое-то время медный цилиндр можно считать условно «постоянным магнитом» – в нем циркулирует вихревой ток, создающий магнитное поле (на этом же принципе «висят» сверхпроводники в магнитном поле, но это совсем другая история).

Давайте теперь обратимся к конструкции асинхронного двигателя. Ротор асинхронного двигателя условно можно представлять себе также в виде медного цилиндра. Но в реальных конструкциях это некая решётка в виде «беличьей клетки» (рисунок 1) из меди или алюминия, совмещенная с магнитопроводом (шихтованное железо).

Рисунок 1. Ротор асинхронного двигателя типа «беличья клетка» с током в одной из «рамок» беличьей клетки, реагирующей на нарастание внешнего магнитного поля.

На рисунке схематично показано протекание тока в одной из «рамок», т.е. в некоторых прутьях беличьей клетки, если сверху поднести магнит (создать ток в статоре). На самом деле ток в этом случае протекает во всех прутьях, кроме, условно, верхнего и нижнего, для которых изменения потока нет (но они бы среагировали на горизонтально поднесенный магнит).

Помните ещё из начала прошлой статьи картинку со схематическим изображением двухфазной синхронной машины, где ротором был магнит? Давайте теперь сделаем из неё асинхронный двигатель: вместо магнита поставим две перпендикулярные короткозамкнутые катушки, символизирующие медный цилиндр ротора (рисунок 2).

Рисунок 2. Схематическое изображение двухфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Замена цилиндра на две катушки для пояснения принципа работы (или моделирования) корректна, точно также как корректна замена трехфазной обмотки на двухфазную. Только в этом случае мы заменяем… «бесконечнофазную обмотку» цилиндра (бесконечное число рамок) на две катушки с эквивалентной индуктивностью и сопротивлением. Ведь двумя катушками можно создать точно такой же вектор тока и магнитного потока, как и цилиндром.

А теперь давайте сделаем на короткое время из асинхронной машины синхронную. Подадим в катушку оси β постоянный ток и подождем секунды две-три, пока в роторе перестанут течь ответные токи: «поднесем внешний магнит». То есть дождемся спадания токов в роторе, чтобы магнитное поле статора «пронзило ротор» и никто ему не мешал. Что теперь будет, если выключить ток в статоре? Правильно, на те же две-три секунды, пока ток ротора этому противится, мы из ротора получим «обычный магнит» (рисунок 3).

Рисунок 3. Асинхронный двигатель, когда только что выключили постоянный ток по фазе

β

– течет ток в роторе

i_rd

.

Что же мы ждем? Быстрее, пока магнит не пропал, рисуем вдоль него привычную ось d (как в синхронной машине) и перпендикулярную ей ось q, привязанные к ротору. Включаем структуру векторного управления синхронной машиной, подаем ток по оси q, создавая момент, поехали!

Так можно даже действительно сделать несколько оборотов, пока наш сахарный магнит не растаял, а ось d не ушла в небытие. Что же делать? Давайте не будем выключать ток по оси d, подпитывая наш магнит! И опять же сохраним структуру векторного управления синхронной машиной, просто подав задание по оси d (раньше там был ноль). Итак, смотрим на рисунок 4: оси d, q по датчику положения «приделаны» к ротору, двигатель стоит, подан ток по оси d в статоре, что в данном случае для стоячей машины совпадает с осью β. Тока по оси q пока нет: ждем, пока ротор «намагнитится». И вот подаем ток i_sq (s – статор)! Поехали!

Рисунок 4. Подадим ток в ось

d

, намагнитив машину, подготовив всё для подачи тока в ось

q

статора.

Далеко ли мы уедем таким методом барона Мюнхгаузена? К сожалению, нет. Смотрите, что произошло (рисунок 5):

Рисунок 5. А магнит-то сполз!

Двигатель начал крутиться, но через некоторое время после того, как мы подали ток в ось q, образовав суммарный ток i_s и «прибив» этот вектор к положению ротора, магнит в роторе «съехал»! И встал ровно вдоль вектора i_s. Ротор же не понимает, где мы нарисовали ему оси d, q… Ему все равно, крутился он или нет. Важно, что его внутренний «наведенный магнит» в конечном счете хочет стать сонаправленным с магнитным потоком статора, «подчиниться» внешнему потоку. Из-за съехавшего магнита двигатель перестанет крутиться: мало того, что между магнитом ротора и током i_q нет желаемых 90 градусов, так еще и ток оси d теперь его тянет в противоположную сторону, компенсируя момент, создаваемый током i_q. Метод барона Мюнхгаузена не удался.

Что же делать с ускользающим магнитом ротора? А давайте сделаем структуру векторного управления асинхронного двигателя не в осях d,q, приделанных к ротору, а в других осях, приделанных именно к текущему положению «магнита ротора» – назовем их оси x,y, чтобы отличать от d,q. По «научному» – это оси, ориентированные по потокосцеплению ротора. Но как же узнать, где конкретно сейчас это потокосцепление ротора, т.е. куда повернут магнит в роторе? Его положение зависит… во-первых, от положения самого ротора (датчик положения у нас есть, хорошо), во-вторых, от токов статора (создающих поток статора, по которому и собирается в конечном счете повернуться магнит ротора), а в-третьих от параметров роторной цепи – индуктивности и сопротивления «медного цилиндра» (он же беличья клетка, он же роторная обмотка, он же цепь ротора). Поэтому… зная всё это, положение «магнита» ротора можно просто вычислять по нескольким дифференциальным уравнениям. Делает это так называемый наблюдатель потокосцепления ротора, выделенный цветом на итоговой структурной схеме векторного управления асинхронным двигателем (рисунок 6).

Рисунок 6. Векторная датчиковая структура управления асинхронным двигателем

В наблюдатель заводятся показания с датчика положения ротора, а также текущие токи статора в осях α, β. На выходе наблюдателя – положение «магнита» ротора, а именно угол наблюдаемого потокосцепления ротора . В остальном структура полностью аналогична таковой для синхронной машины, только оси d,q переименованы в x,y, а на ось x подано задание тока, который будет поддерживать наш «магнит» в роторе. Также на многих обозначениях добавлен индекс “s”, чтобы показать, что данная величина имеет отношение к статору, а не к ротору. Также надо отметить, что в западной литературе не используют оси x,y: у них ось d всегда направлена по полю ротора, что для асинхронного двигателя, что для синхронного. Наши ученые еще в советское время разделили оси d,q и x,y, чтобы исключить путаницу: d,q прикреплены к ротору, а x,y к полю ротора.

Что же получается? Магнит ротора всё время скользит, сползает от текущего положения на роторе в сторону тока оси y. Чем больше этот ток, тем сильнее скольжение. Наблюдатель в реальном времени вычисляет положение этого магнита и «подкручивает» оси x,y всё время вперед по отношению к осям d,q (положению ротора). Ось x всегда соответствует текущему положению потокосцепления в роторе – положению «магнита». Т.е. оси x,y бегут всегда (в двигательном режиме) немного быстрее вращения ротора, компенсируя скольжение в нем. Токи в роторе, если их измерить или промоделировать, получаются синусоидальными. Только изменяются они не с частотой статорных токов, а с частотой этого скольжения, т.е. очень медленно. Если в статоре промышленного асинхронника 50Гц, то при работе под нагрузкой частота тока в роторе – единицы герц. Вот, собственно, и весь секрет векторного управления для асинхронного двигателя.

Чем векторное управление асинхронным двигателем лучше, чем скалярное? Скалярное управление это такое, когда к двигателю прикладывается напряжение заданной частоты и амплитуды – например, 380В 50Гц. И от нагрузки на роторе оно не зависит – никаких регуляторов токов, векторов… Просто задается частота напряжения и его амплитуда – скалярные величины, а токи и потоки в двигателе пусть сами себе удобное место находят, как хотят. В установившемся режиме работы двигателя векторное управление неотличимо от скалярного – векторное точно также будет прикладывать при номинальной нагрузке те же, скажем, 380В, 50Гц. Но в переходных режимах… если нужно быстро запустить двигатель с заданным моментом, если нужно отрабатывать диаграмму движения, если есть импульсная нагрузка, если нужно сделать генераторный режим с определенным уровнем мощности – всё это скалярное управление или не может сделать, или делает это с отвратительными, медленными переходными процессами, которые могут к тому же «выбить защиту» преобразователя частоты по превышению тока или напряжения звена постоянного тока (двигатель колеблется и может запрыгивать в генераторный режим, к которому преобразователь частоты не всегда приспособлен).

В векторной же структуре «всё под контролем». Момент вы задаете сами, поток тоже. Можно ограничить их на нужном уровне, чтобы не превысить уставок защиты. Можно контролируемо форсировать токи, если кратковременно нужно сделать в несколько раз больший момент. Можно регулировать не только момент двигателя, но и поток (ток оси x): если нагрузка на двигателе мала, то нет никакого смысла держать полный поток в роторе (делать магнит «номинального режима») – можно ослабить его, уменьшив потери. Можно стабилизировать скорость регулятором скорости с высокой точностью и быстродействием. Можно использовать асинхронный привод в качестве тягового (в транспорте), задавая требуемый момент тяги. В общем, для сложных применений с динамичной работой двигателя векторное управление асинхронным двигателем незаменимо.

Также есть отличительные особенности векторного управления асинхронного двигателя от синхронного. Первая – это датчик положения. Если для синхронного привода нам нужно знать абсолютное положение ротора, чтобы понять, где магнит, то в асинхронном приводе этого не требуется. Ротор не имеет какой-то выраженной полюсной структуры, «магнит» в нем постоянно скользит, а если посмотреть в формулы наблюдателя потокосцепления ротора, то там не требуется знания положения: в формулы входит только частота вращения ротора (на самом деле есть разные формулы, но в общем случае так). Поэтому на датчике можно сэкономить: достаточно обычного инкрементального энкодера для отслеживания частоты вращения (или даже тахогенератора), абсолютные датчики положения не требуются. Вторая особенность – управление потоком в асинхронном электродвигателе. В синхронной машине с постоянными магнитами поток не регулируется, что ограничивает максимальную частоту вращения двигателя: перестает хватать напряжения на инверторе. В асинхронном двигателе, когда это случается… просто уменьшаете задание по оси x и едете дальше! Максимальная частота не ограничена! Да, от этого будет снижаться момент двигателя, но, главное, ехать «вверх» можно, в отличие от синхронной машины (по-правде там тоже можно, но недалеко, не для всех двигателей и с кучей проблем).

Точно также существуют бездатчиковые алгоритмы векторного управления асинхронным двигателем, которые оценивают угол потокосцепления ротора не используя сигнал датчика положения (или скорости) вала ротора. Точно также, как и для синхронных машин, в работе таких систем есть проблемы на низкой частоте вращения ротора, где ЭДС двигателя мала.

Также следует сказать пару слов о роторе. Если для промышленных асинхронных двигателей его удешевляют, используя алюминиевую беличью клетку, то в тяге, где массогабаритные показатели важнее, наоборот, могут использовать медный цилиндр. Так, во всеми любимом электромобиле Tesla стоит именно асинхронный электродвигатель с медным ротором (рисунок 7)

Рисунок 7. Ротор асинхронного электродвигателя Tesla Model S в стальной обшивке (фото из разных источников за разные годы)

Вот, собственно, и всё, что я хотел сказать про асинхронный двигатель. В данной обзорной статье не рассмотрены многие тонкости, такие как регулятор потока ротора, возможное построение векторной структуры в других осях координат, математика наблюдателя потокосцепления ротора и многое другое. Как и в конце прошлой статьи, за дальнейшими подробностями отсылаю читателя к современным книгам по приводу, например к «Анучин А. С. Системы управления электроприводов. МЭИ, 2015».

На каком микроконтроллере можно сделать полноценное векторное управление, читайте, например, в статье «Новый отечественный motor-control микроконтроллер К1921ВК01Т ОАО «НИИЭТ», а как это отлаживать в статье «Способы отладки ПО микроконтроллеров в электроприводе». Также наша фирма ООО «НПФ Вектор» предлагает разработку на заказ систем управления электродвигателями и другим электрооборудованием, примеры выполненных проектов можно посмотреть на нашем сайте.

P.S.
У специалистов прошу прощения за не совсем корректное обращение с некоторыми терминами, в частности с терминами «поток», «потокосцепление», «магнитное поле» и другими – простота требует жертв…

Система управления электрогидравлической синхронизацией на RBPT

% PDF-1.7 % 1 0 объект > >> эндобдж 6 0 obj > эндобдж 2 0 obj > транслировать application / pdf10.1016 / j.procir.2014.01.135

Система управления электрогидравлической синхронизацией на RBPT

Олукореде Тиджани Аденуга

Кхумбулани Мпофу

Гибочный пресс с изменяемой конфигурацией

Пропорциональная интегральная производная

Гибкая производственная система

Реконфигурируемые производственные инструменты

Коммерческая полка

Процедуры CIRP, 17 (2014) 835-840.DOI: 10.1016 / j.procir.2014.01.135

Elsevier B.V.

journalProcedia CIRP © 2014 Опубликовано Elsevier BV2212-82711720142014835-84083584010.1016 / j.procir.2014.01.135 http://dx.doi.org/10.1016/j.procir.2014.01.1356.410.1016/j.procir.2014.01.135noindex14-lsevier 07-10T16: 38: 48 + 05: 302014-07-10T16: 44: 52 + 05: 302014-07-10T16: 44: 52 + 05: 30TrueAcrobat Distiller 10.0.0 (Windows) uuid: 7f19601b-f949-400c- 8303-f248bee28db1uuid: c2cdce18-c18a-45bc-868c-e9f09b74aea3 конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > эндобдж 7 0 объект > / ExtGState> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC] / XObject> >> / Повернуть 0 / TrimBox [0 0 595.276 841,89] / Тип / Страница / Аннотации [41 0 R] >> эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > / ExtGState> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / TrimBox [0 0 595.276 841.89] / Тип / Страница >> эндобдж 10 0 obj > / ExtGState> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / TrimBox [0 0 595.276 841.89] / Тип / Страница >> эндобдж 11 0 объект > / ExtGState> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / TrimBox [0 0 595.276 841,89] / Тип / Страница >> эндобдж 12 0 объект > / ExtGState> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / TrimBox [0 0 595.276 841.89] / Тип / Страница >> эндобдж 13 0 объект > / ExtGState> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / TrimBox [0 0 595.276 841.89] / Тип / Страница >> эндобдж 14 0 объект > транслировать HtVr6> rM; I ݘ Mw: 4IH $ R%) {ԯ.

Что такое синхронизированная подъемная система и чем она отличается от насоса с делением потока?

Синхронизированная подъемная система — это электронная система, разработанная для управляемого гидравлического движения.Это система с электронным управлением, в которой давление и удлинение ряда цилиндров передаются обратно в центральную компьютерную систему управления. Эта система управления автоматически открывает и закрывает гидрораспределители по мере необходимости, чтобы поддерживать уровень нагрузки в пределах установленного и определенного допуска. Таким образом, система компенсирует небольшие колебания производительности насоса или разницу в размере цилиндра. Синхронизированная подъемная система обычно используется для таких применений, как подъем или перемещение мостов, подъем и опускание тяжелого оборудования, выравнивание конструкций и структурные испытания.

Система управления позволяет вручную управлять отдельными цилиндрами в целях настройки, а также полностью синхронизировать подъем и опускание. На сенсорном экране отображается мониторинг и регистрация данных, а комплексные функции безопасности входят в стандартную комплектацию.

Насосы с разделенным потоком, такие как серия Hi-Force HSP, предназначены для обеспечения многоточечного подъема конструкции с неравномерным распределением нагрузки. Насос обеспечивает номинально равный поток масла к каждому выпускному отверстию для подъема груза, что обеспечивает достаточно равный подъем для многих применений.Однако, если имеется неравномерное распределение нагрузки или требуется особенно длинный ход цилиндра, небольшие отклонения подъемной силы увеличиваются, что в некоторых случаях может привести к неравномерному подъему. В то время как серия насосов HSP предлагает ручной пульт управления, позволяющий производить независимую регулировку каждого цилиндра по мере необходимости на протяжении всего подъема, синхронизированная подъемная система может быть более подходящим вариантом для применения, если требуется более высокая точность.

Hi-Force предлагает ряд насосов HSP с разделенным потоком по всей своей сети, однако синхронизированные подъемные системы разрабатываются командой дизайнеров и инженеров специально для каждого конкретного случая применения.

ПЛК управления шириной импульса двойного действия Система синхронного гидравлического подъема

ПЛК управления шириной импульса двойного действия Система синхронного гидравлического подъема

Описание продукта

В этой системе используется гидравлический привод, автоматический режим управления давлением и смещением с обратной связью для реализации многоточечного управления, широко используемого при замене резиновых подшипников автомобильного моста, подъеме эстакады, синхронном подъеме внутреннего речного моста, подъеме и исправлении оборудования и т. Д.

Состав системы и основной принцип

Эта система состоит из 1 насосной станции высокого давления, групп регулирующих клапанов, гидроцилиндров, устройств контроля хода, устройств контроля давления и 1 комплекта электрической системы управления.

Гидравлическая насосная станция управляет потоком с помощью двухпозиционного клапана, в зависимости от регулирования частоты переключения для изменения потока, который достигает цели, выходной поток может регулироваться непрерывно. Точное управление синхронизацией каждого гидроцилиндра в процессе подъема и балансировки нагрузки в процессе взвешивания может быть достигнуто путем согласования с соответствующим электрическим устройством управления, чтобы объединить управление давлением и смещением с обратной связью.

Технические параметры

Синхронная точность перемещения: ≦ ± 0,5 мм

Источник питания: AC380V / 50 Гц (3 фазы)

Макс. Рабочее давление: 700 бар

Режим управления: широтно-импульсная модуляция

Рабочий интерфейс: человеко-машинный интерфейс

Устройство сигнализации: сигнальная лампа

Описание конструкции

Плунжерный гидравлический насос, оснащенный балансировочными клапанами, гарантирует гидравлические цилиндры в регулировании скорости забора масла при подъеме и опускании, смягчает влияние гидравлического удара на точность синхронизации, может блокировать гидравлические цилиндры без утечки, гарантирует, что гидравлические цилиндры не будут свободно падать в случае аварийного отключения питания и нагрузки гидроцилиндра не выйдет из-под контроля.Эта система также оснащена датчиком давления и датчиком перемещения. При подъеме гидроцилиндра устройство определения давления может отслеживать вес груза в режиме реального времени. В то же время устройство обнаружения смещения может измерять высоту подъема гидроцилиндров в режиме реального времени.

Характеристики электрической системы управления в основном состоят из контроллера SIEMENS PLC, сигнал отправляется на PLC для контроля с помощью датчика давления и датчика перемещения каждого цилиндра.В соответствии с инструкциями, отправленными с главной станции управления, группы приводных клапанов, масла под давлением на выходе для подъема или опускания соответствующего гидроцилиндра. В соответствии с обнаруженным значением давления и величиной смещения ПЛК непрерывно корректирует ошибку смещения и поддерживает синхронизацию каждой нагрузки.

Технические параметры

Модель	Очки	Синхронный Прецизионный	Двигатель Мощность	Напряжение	Рабочий Давление	Поток	Масляный бак Емкость	Масса	Размеры
		(мм)	(кВт)	(AC / V)	(МПа)	(L)	(L)	(кг)	(мм)
КЕТ-ДМТБ-4	4-точечная синхронизация	≤ ± 0.5	2,2	380	70	2	130	220	760 × 870 × 1210
КЕТ-ДМТБ-8	8-точечная синхронизация	≤ ± 0,5	2,2	380	70	2	130	240	760 × 870 × 1210
КЕТ-ДМТБ-12	12-точечная синхронизация	≤ ± 0.5	2,2	380	70	2	130	260	760 × 870 × 1210
КЕТ-ДМТБ-16	16-точечная синхронизация	≤ ± 0,5	2,2	380	70	2	200	380	1100 × 960 × 1130
КЕТ-ДМТБ-24	24-точечная синхронизация	≤ ± 0.5	2,2	380	70	2	200	432	1100 × 960 × 1130

---

---

Предыдущий: ПЛК управления преобразованием частоты двойного действия Синхронная гидравлическая подъемная система

Далее: Интеллектуальная система гидравлического управления натяжением

---

Математическое моделирование, моделирование и практика многоточечного синхронного управления подъемом. Пример использования мостов

При комбинированной транспортировке транспортных средств с несколькими балками подъем нескольких гидроцилиндров должен обеспечивать определенную точность синхронизации, в противном случае конструкция моста будет могут быть повреждены, и могут произойти даже серьезные строительные аварии.Изучается синхронный подъем большого сборного моста. В соответствии с требованиями синхронного подъема моста выбирается соответствующая стратегия управления и спроектирована гидравлическая система синхронного подъемного устройства. Создана математическая модель синхронной подъемной гидросистемы и применен нечеткий ПИД-регулятор. Моделирование нечеткой адаптивной системы ПИД-регулирования для синхронного подъемного устройства выполняется с использованием программного обеспечения моделирования MATLAB, и результаты моделирования показывают, что рациональность системы управления проверена.Результаты экспериментов показывают, что управление системой удобно и точность синхронизации высока, что может служить эталоном для управления синхронным подъемом.

1. Введение

Когда мост подвергается длительному воздействию нагрузки и окружающей среды, возникают структурные повреждения различной степени, которые необходимо заменить, если они серьезны. Балочные мосты широко используются на современных городских дорогах, причем этот тип мостов имеет большой пролет и большой транспортный поток.После того, как мост будет восстановлен, это окажет огромное влияние на движение транспорта. Обычный метод замены моста займет много времени, что серьезно затруднит движение транспорта. Поэтому срочно необходима новая технология быстрой замены мостов, чтобы уменьшить влияние на трафик [1].

Вступив в 21 век, СПМТ (самоходный модульный транспортер) постепенно используется при замене мостов и новых строительных проектах. Это может значительно повысить эффективность работы и завершить строительство за несколько часов.Воздействие дорожного движения будет сведено к минимуму, а безопасность строительства также будет повышена [2, 3].

Кроме того, цельный сборный мост может быть доставлен на площадку моста и установлен, что может обеспечить достаточное время обслуживания бетонного покрытия настила моста и долгосрочное качество моста [4, 5]. В последние годы, с ростом количества успешных строительных проектов, повысился технологический уровень мостового транспорта и подъема.Но в настоящее время отсутствует систематическая научно-теоретическая база и отсутствие процесса раннего усовершенствования и аргументации, в основном опираясь на многолетний опыт строительства. Это проблема дальнейшего совершенствования технологии подъема мостов, которая требует дальнейшего углубленного изучения [6].

Для мостов большой грузоподъемности и тяжелых условий эксплуатации часто требуется несколько гидроцилиндров для одновременного подъема груза. Асинхронность в процессе подъема может привести к механической конструкции, опрокидыванию и даже серьезной аварии.Поэтому очень важно изучить, как добиться высокоточного синхронного управления несколькими гидроцилиндрами [7–9]. Из-за разницы в точности изготовления, герметичности и сопротивлении трению даже гидроцилиндры идентичной конструкции также не могут обеспечить высокоточную синхронизацию [10]. Следовательно, должна быть принята подходящая стратегия синхронного управления для повышения точности управления гидравлической системой с несколькими приводами [11]. Для обеспечения безопасности и надежности мостового транспорта и подъема, особенно при комбинированных перевозках, многоцилиндровая подъемная система требует высокой точности синхронизации.

В данной статье исследуется система синхронного подъема большого моста по методу SPMT. В соответствии с техническими требованиями синхронного подъема спроектирована электрогидравлическая замкнутая система управления перемещением и схема управления «ведущий-ведомый». Эта статья представляет собой успешное применение восстановления моста. Результаты исследования могут решить проблему, заключающуюся в том, что точность синхронного подъема трудно повысить при большой нагрузке и большой частичной нагрузке.Популяризация и применение результатов исследований позволяет эффективно добиться быстрого и безопасного строительства мостовой техники. В то же время результаты исследования также имеют важное значение для управления синхронизацией других нескольких приводов.

Работа организована следующим образом: подъемная система и технические требования для синхронного подъема анализируются в разделе 2. Создана математическая модель одноканальной подъемной системы, а в разделе 3 получена передаточная функция электрогидравлического пропорционального клапана.Согласно схеме синхронного подъема с несколькими цилиндрами, основанной на стратегии управления «ведущий-ведомый», эффекты управления при условиях нагрузки 600 и 1000 тонн сравниваются с использованием технологии нечеткого ПИД-регулирования и программного обеспечения для моделирования MATLAB в Разделе 4. Результаты показывают, что « Master-Slave », основанная на нечетком ПИД-регуляторе, подходит для технологических требований подъема мостов. Наконец, в разделе 5 проводится испытание синхронного подъема, и результаты показывают, что несколько подъемных цилиндров работают стабильно и имеют высокую точность синхронизации.

2. Анализ подъемной системы

2.1. Введение в подъемную систему

Разница между транспортным средством с балками и обычным транспортным средством заключается в том, что гидроцилиндры подъема установлены на платформе транспортного средства с балками. Как показано на Рисунке 1, может быть реализована интеграция транспортировки и подъема. Подъемная система является важной частью балочного транспортного средства, которое состоит из механической конструкции, а также гидравлической и электронной системы управления.Он может реализовать все грузоподъемные задачи на протяжении всего процесса строительства.

В процессе подъема моста, если ошибка синхронизации подъема гидроцилиндра превышает безопасный диапазон, мост будет создавать дополнительное внутреннее напряжение, которое приведет к повреждению конструкции моста [12]. В то же время в реальной конструкции из-за вертикальной погрешности установки гидроцилиндра и других неблагоприятных факторов трудно обеспечить абсолютную вертикаль подъемного гидроцилиндра, что неизбежно будет создавать часть горизонтальной силы при подъеме. процесса, поэтому в процессе подъема должны быть приняты меры по ограничению и контролю.

При возведении некоторых крупных сборных мостов, особенно при транспортировке мостов специальной формы, требуется комбинированная транспортировка. Комбинированная транспортировка [13] двумя транспортными средствами показана на рисунке 2, а комбинированная транспортировка [14] четырьмя транспортными средствами показана на рисунке 3. В настоящее время подъемная система нескольких транспортных средств составляет сложную группу гидравлических систем, и синхронное управление подъемом нескольких точек становится особенно важным.

2.2. Технические требования для синхронного подъема

В основе этого документа лежит реальный проект подъема и демонтажа старого моста и возведения нового моста. Требования к точному управлению подъемным устройством высоки, что требует точного контроля скорости подъема и перемещения и гарантирует, что ошибки многоточечной синхронизации при подъеме контролируются в безопасном диапазоне [15]. Расчет силы моста выполняется с помощью программного обеспечения конечных элементов.Когда в процессе подъема старого моста происходит отклонение смещения менее 5 мм, конструкция моста теоретически не треснет и может соответствовать стандарту сноса. Когда новый мост возводится целиком, поскольку новый мост представляет собой цельную стальную конструкцию, допустимый диапазон деформации велик, а также он может соответствовать стандартам монтажа и строительства.

Следовательно, отклонение смещения необходимо контролировать в пределах 5 мм, что выдвигает высокие технические требования к конструкции электрогидравлической системы управления.Как только отклонение смещения достигнет или превысит допустимое значение, система управления немедленно подаст сигнал тревоги и закроет гидравлическую систему для обеспечения безопасности тела моста, затем проанализирует и выяснит причины и, наконец, продолжит подъем после устранения всех проблем.

3. Математическая модель одноканальной подъемной системы

3.1. Принцип управления рабочим объемом гидроцилиндра

Состав системы управления рабочим объемом гидроцилиндра спроектирован, как показано на рисунке 4.Это замкнутая электрогидравлическая пропорциональная система управления положением. Сигнал установленного смещения передается на пропорциональный усилитель через контроллер, а затем пропорциональный распределитель управляется через усилитель для управления потоком в гидроцилиндр. Датчик смещения определяет смещение гидроцилиндра и сравнивает его с заданным смещением. Отклонение смещения может быть уменьшено контроллером.

3.2. Математическая модель цилиндра с клапанным управлением

Симметричная система асимметричного гидроцилиндра с клапанным управлением используется в многоцилиндровой синхронной подъемной гидравлической системе. Чтобы сделать модель асимметричного цилиндра с регулируемым клапаном простой и интуитивно понятной, при построении математической модели системы предполагается следующее предположение об идеальном состоянии [16]: (1) Клапан представляет собой идеальный четырехцилиндровый клапан с нулевым открытием. ходовой золотниковый клапан, и он симметричен (2) Внутренняя и внешняя утечка гидравлического цилиндра представляет собой идеальный ламинарный поток, и сжимаемостью масла можно пренебречь (3) Клапан имеет идеальную чувствительность; то есть изменение потока может происходить мгновенно при смещении золотника и изменении давления клапана (4) Давление масла в питающей линии постоянно, а давление масла в обратной магистрали равно нулю (5) Потеря давления и динамические характеристики трубопровод не контролируется

Схема системы цилиндров с регулируемым клапаном показана на рисунке 5.

Давление нагрузки можно определить в соответствии с внешней нагрузкой гидроцилиндра. Когда поршень выдвинут, давление нагрузки может быть получено следующим образом: где — давление внешней нагрузки гидроцилиндра, — давление левой полости в гидроцилиндре, — давление правой полости в гидроцилиндре. , — площадь левой полости гидроцилиндра, а — площадь правой полости гидроцилиндра.

Когда золотник клапана перемещается вправо, шток гидроцилиндра выдвигается; согласно предположениям (1) и (4) уравнение потока левой и правой камер гидроцилиндра может быть получено следующим образом: где — поток левой полости в гидроцилиндре, — поток правой полости в гидроцилиндре. гидравлический цилиндр, — давление питания, — коэффициент расхода пропорционального клапана, — смещение золотника, — это градиент площади дроссельной заслонки, — это плотность гидравлического масла.

Из уравнений (2) и (3) можно сделать следующие выводы:

С помощью уравнений (1) — (4) можно получить следующие уравнения:

Выходная мощность гидроцилиндра следующая :

Обычно в идеальных условиях справедливо следующее уравнение:

Таким образом, поток нагрузки можно определить в следующей форме:

Трубопровод между пропорциональным клапаном и гидроцилиндром короткий и толстый, поэтому потеря давления в трубопроводе можно пренебречь.Считается, что давление в гидроцилиндре одинаково везде, объемный модуль упругости и температура масла постоянны, а состояние потока внутренней и внешней утечки считается ламинарным потоком. В соответствии с допущениями (2) и (5) можно получить следующее уравнение: где — коэффициент внутренней утечки гидроцилиндра, — коэффициент внешней утечки гидроцилиндра, — эффективный объемный модуль упругости, — эффективный объем левой камеры гидроцилиндра, а — эффективный объем правой камеры гидроцилиндра.

Эффективный объем в уравнениях (10) и (11) можно записать следующим образом: где — начальный объем левой камеры гидроцилиндра, — начальный объем правой камеры гидроцилиндра, — выходное смещение штока поршня гидроцилиндра.

С помощью уравнений (10) — (13) можно получить следующие уравнения:

С помощью уравнений (5), (6), (14) и (15) уравнение потока гидравлического цилиндра получается как следующим образом: где — эквивалентный коэффициент утечки, — дополнительный коэффициент утечки, — эквивалентный общий объем.И,, и определяются следующим образом:

Когда поршень гидроцилиндра находится в среднем положении, сжимаемость масла является наиболее значительной, собственная частота силовой составляющей минимальна, демпфирование — минимальным. , а стабильность наихудшая. Поэтому, кроме среднего положения, все остальные места безопасны. Выбранная позиция анализа — поршень в середине гидроцилиндра.

Когда золотник гидрораспределителя перемещается вправо, уравнение расхода для гидрораспределителя выглядит следующим образом: где — коэффициент усиления потока, а — коэффициент расхода / давления.

Когда шток поршня выходит наружу (), уравнение баланса между выходной силой и силой нагрузки гидравлического цилиндра выглядит следующим образом: где — эквивалентная жесткость пружины нагрузки, — общая масса поршня и нагрузка, преобразованная в поршень. , и — коэффициент вязкого демпфирования между поршнем и грузом.

Уравнения (16), (20) и (19) преобразуются с помощью преобразования Лапласа, и результаты получаются следующим образом:

Путем исключения промежуточных переменных из уравнения (20) — (22) уравнение связи между выходное смещение гидроцилиндра, смещение золотника гидрораспределителя и внешняя сила нагрузки могут быть получены следующим образом: где — общий коэффициент расход-давление.

В этой системе упругая нагрузка очень мала и ею можно пренебречь, то есть. Как правило, коэффициент вязкого демпфирования достаточно мал, чтобы им можно было пренебречь. Тогда уравнение (23) можно упростить следующим образом: где — собственная гидравлическая частота, — коэффициент гидравлического демпфирования, и определяются следующим образом:

3.3. Передаточная функция электрогидравлического пропорционального клапана

В технике пропорциональный реверсивный клапан обычно можно рассматривать как колебательный элемент второго порядка, поэтому передаточную функцию электрогидравлического пропорционального клапана можно записать следующим образом: где — смещение золотника, — входной ток, представляет собой усиление смещения золотника по отношению к входному току, является собственной частотой пропорционального распределителя и представляет собой коэффициент гидравлического демпфирования пропорционального распределителя.

Пропорциональный усилитель можно представить как пропорциональный элемент из-за его высокой динамической характеристики и частоты вращения. Передаточную функцию пропорционального усилителя можно выразить следующим образом: где — коэффициент усиления пропорционального усилителя, а — входное напряжение пропорционального усилителя.

Функция датчика перемещения заключается в преобразовании сигнала положения штока поршня входного гидроцилиндра в соответствующий сигнал напряжения, поэтому его можно упростить в пропорциональный элемент, а передаточная функция выглядит следующим образом: где — коэффициент усиления датчика перемещения, — сигнал напряжения обратной связи, — перемещение гидроцилиндра.

Согласно уравнениям (24) и (26) — (28), блок-схема передаточной функции системы гидроцилиндров с электрогидравлическим пропорциональным клапаном может быть получена, как показано на рисунке 6.

4. Режим управления и моделирование синхронной подъемной системы

4.1. Анализ моделирования нечеткого ПИД-регулирования для подъемной системы

Нечеткое ПИД-регулирование разработано на основе обычного ПИД-регулирования. Это продукт комбинации нечеткой теории и ПИД-регулирования.В то же время это также метод контроля, часто используемый в промышленности. Основное различие между методом управления и традиционным управлением состоит в том, что три параметра обычного ПИД-регулятора являются фиксированными и неизменными, в то время как нечеткий ПИД-регулятор может изменяться, и в соответствии с изменением сигнала ошибки, чтобы улучшить эффект управления. Имитационная модель Simulink нечеткого ПИД-регулирования одноканальной подъемной системы спроектирована, как показано на рисунке 7.

Проведен анализ моделирования ступенчатой ​​характеристики системы, нагрузка установлена ​​на 100 тонн, и показаны результаты моделирования. на рисунке 8.По сравнению с обычным ПИД-регулированием кривая переходной характеристики системы более стабильна, перерегулирование явно уменьшается, а способность противодействия помехам становится сильной после использования нечеткого ПИД-регулирования. Процесс подъема относительно стабилен, что может гарантировать безопасность подъема моста. В то же время можно увидеть, что время отклика меньше, а установившаяся ошибка меньше из рисунка 8. В целом, по сравнению с обычным управлением, нечеткое ПИД-регулирование имеет лучшие характеристики и больше подходит для подъема моста. .

4.2. Схема управления синхронным подъемом

Существует много способов управления гидравлической синхронизацией. Управление без обратной связи использует синхронный контур, а управление с обратной связью использует «равный режим» и «режим ведущий-ведомый» и так далее. Управление с обратной связью часто может обеспечить более высокую точность управления [17, 18]. Подъемная система многотранспортного комбинированного режима относится к многогранной цилиндровой системе, и синхронизация является более сложной [19]. Чтобы получить лучшую точность синхронизации и динамический отклик, после обращения к большому количеству соответствующей литературы и аналогичного исследовательского опыта используется комбинация стратегии управления «ведущий-ведомый» и стратегии управления нечетким ПИД-регулятором [20].Схема управления подъемной системой «ведущий-ведомый» представлена ​​на рисунке 9.

4.3. Моделирование и анализ управления синхронным подъемом

Рассматривая мост как платформу, поддерживаемую четырьмя точками, разработана четырехточечная система синхронного подъема [21]. Управление синхронизацией «главный-подчиненный» использует выходной сигнал смещения точки 1 в качестве управляющего входного сигнала точек 2, 3 и 4. В то же время каждая точка возвращает свой выходной сигнал для формирования управления с обратной связью.Имитационная модель создана, как показано на Рисунке 10.

В моделировании общие нагрузки установлены на 600 т и 1000 т, кривые погрешности синхронного подъемного перемещения с использованием стратегии синхронного управления «ведущий-ведомый» показаны на Рисунки 11 и 12. Когда начальные частичные нагрузки составляют 20 т, 40 т и 60 т, можно видеть, что максимальные синхронные ошибки подъемной системы составляют 1,7 мм, 2,0 мм, 2,5 мм и 2,3 мм, 2,7 мм, 3,3 мм соответственно. Видно, что он полностью соответствует техническим требованиям мостового подъема.

5. Эксперимент по отладке системы синхронного подъема

Для этой системы синхронного подъема новая стратегия управления изучается с помощью математического моделирования и программного обеспечения, определяются некоторые параметры управления контроллером и улучшается стратегия управления проверена. Однако имитационная модель не может полностью отразить реальную работу. Необходимо провести полевые испытания и отладку, чтобы в дальнейшем определить, идеален ли эффект схемы.

Математическое моделирование и имитация могут служить ориентиром для проектирования. После того, как проектная схема определена и завершена, а также завершена сборка и изготовление всего транспортного средства, проводится отладочный эксперимент синхронного подъема для проверки рациональности конструкции. После осмотра проводится эксперимент по подъему, как показано на рисунке 13.

В ходе эксперимента можно получить сигналы смещения каждого гидроцилиндра в реальном времени.После эксперимента кривые погрешности синхронизации при частичной нагрузке и без частичной нагрузки получают, как показано на рисунке 14. Можно видеть, что отклонение смещения составляет менее 5 мм, и это может соответствовать требованиям синхронного подъема моста.

6. Результаты

В целях синхронного подъема большого сборного моста с помощью нескольких цилиндров создана одноканальная математическая модель подъемной системы и получена передаточная функция между перемещением гидроцилиндра и пропорциональным реверсивным клапаном.Выбрана и разработана стратегия управления синхронизацией «ведущий-ведомый». Эффект синхронизации проверяется с помощью программного обеспечения MATLAB. Нечеткое ПИД-регулирование применяется к модели, и параметры в имитационной модели настраиваются для получения наилучшего эффекта. По результатам моделирования подтверждено, что нечеткое ПИД-регулирование и стратегия управления «ведущий-ведомый» очень эффективны. И результаты испытаний показывают, что высокая синхронная точность при большой нагрузке и большой дисбалансной нагрузке может быть получена после применения этой стратегии при синхронном подъеме с несколькими цилиндрами.

Доступность данных

Все данные, полученные или проанализированные в ходе этого исследования, включены в эту рукопись. При необходимости другие соответствующие данные могут быть получены от соответствующего автора по почте по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Благодарности

Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (51675461) и Фондом научно-исследовательских проектов Департамента образования Аньхой (KJ2019A1161).

Большой ансамбль цилиндров | Festo USA

Современные автомобили — яркий пример полностью автоматизированных процессов. От самого маленького винта до самого большого металлического листа, от первой секунды производства до финального теста производительности двигателя — за каждым автомобилем стоит бесшовная цепочка из тысяч отдельных шагов. С развитием технологий автоматизации повышается качество продукции. Чем безопаснее и надежнее станут процессы, тем больше снизятся эксплуатационные расходы на техническое обслуживание и время простоя оборудования.

Таким образом, повышенная надежность процесса является решающим конкурентным преимуществом для таких компаний, как NSM Magnettechnik GmbH, производителя индивидуальных конвейерных систем, который работает с ведущими компаниями автомобильной промышленности. В новой системе штабелирования металлических листов специалисты выбрали комбинацию цилиндр / клапан, состоящую из отдельного клапана VUVG и стандартного цилиндра DSBC с саморегулирующимся демпфированием в конечных положениях PPS. Готовое к установке решение с пятью сотнями этих цилиндров обеспечивает точное демпфирование и синхронное движение.

Маленькие изменения, большое влияние
Часто самое большое отличие заключается в мелочах, например, в замене пневматических цилиндров в системе штабелирования для заготовок из листового металла. Если из заготовок нужно сделать идеальные внешние панели обшивки автомобиля, такие как автомобильные крыши, двери, капоты и ботинки, вам понадобится нечто большее, чем просто безупречно вырезанная заготовка.

Процессы установки и укладки заготовок также должны быть безошибочными. Если хотя бы один из 500 пневматических цилиндров толкает лист, перемещаемый магнитной полосой, в стопку в неправильное время или в неправильном направлении, это приводит к дефектам, ухудшающим качество продукции.В предыдущих системах процесс толкания деталей из листового металла, перемещаемых с помощью магнита, выполнялся с использованием цилиндров DNCB с регулируемой вручную амортизацией PPV. После перехода на новые цилиндры DSBC с саморегулирующимся демпфированием PPS надежность процесса значительно повысилась.

Синхронные подъемные системы

Характеристики
• Управление подъемными операциями из центральной системы управления повышает безопасность и производительность труда
• Подъемная система для управления 4, 8 или 12 точками подъема (12 точек только для Standard EVO)
• Интуитивно понятный пользовательский интерфейс обеспечивает простую настройку и управление с помощью нескольких вариантов подъема.
• Точность до 1 мм между ведущими и отстающими цилиндрами
• Для использования со стандартными цилиндрами одностороннего или двустороннего действия
• Встроенные предупреждающие и стоп-сигналы для оптимальной безопасности
• Доступен с несколькими вариантами потока для оптимальной скорости подъема

Продукты
Enerpac предлагает две серии синхронных подъемных систем:
• Стандартные синхронные подъемные системы (EVO): комплексная система для множества применений
• Базовые синхронные подъемные системы (EVOB): экономичное решение для базовых приложений
• Индивидуальные системы, адаптированные к уникальному проекту Также доступны требования ct.

Стандартная синхронная подъемная система EVO
Это комплексная автономная конструкция с простым в использовании программным обеспечением, которое чрезвычайно эффективно при выполнении как базовых, так и сложных приложений.

Стандартная система EVO имеет девять режимов работы. Оператор может перейти к любому из этих меню:
1. Ручной
2. Предварительная нагрузка
3. Автоматический
4. Быстрый отвод
5. Сброс давления
6. Наклон
7. Сценический подъемник
8. Взвешивание *
9.Определение центра тяжести *
* Доступно в системе EVO-W с откалиброванными датчиками

Характеристики стандартной системы EVO
• Использует обратную связь от датчиков давления и хода для управления ходом и контролем нагрузки
• Возможность объединения в сеть для связи до 4 систем вместе (требуется отдельный главный блок управления)
• Частотно-регулируемый привод (VFD) и ПЛК для точной синхронизации и управления потоком масла
• Хранение данных

Базовая система синхронного подъема EVOB
Использование лидирующей на рынке Z- Насосы и компоненты стандартного класса EVO, EVOB предлагают экономичное решение для базовых применений, требующих только управления ходом для максимум 8 точек подъема.

EVOB-System имеет три режима работы. Оператор может перейти в любое из этих меню:
1. Ручной
2. Автоматический
3. Сброс давления

Системы синхронного подъема — WB Equipment Corp.

Подъемная система EVOB

---

Удлинитель датчика и ход цилиндра

Потенциальные области применения этой системы — многочисленные синхронизированные подъемные рычаги, толкание, вытягивание и позиционирование с использованием компьютерных технологий, а гидросистема высокого давления стала популярной во многих отраслях промышленности. мир.

Грузоподъемность этой системы не ограничена. За счет добавления в установку большего количества гидроцилиндров или большего количества эта система позволяет поднимать груз массой 50 000 тонн и более с высоким уровнем безопасности и точности.

Система подъема и опускания с компьютерным управлением

• Блок управления на базе персонального компьютера с удобным интерфейсом Windows
• Цифровое управление процессом подъема с точностью до + — 0,04 дюйма [1 мм] между опорной и отстающей точками подъема
• Возможность работы с несколькими точками подъема, от 2 до 24 точек
• Возможность записи данных, графических представлений и распечатки
• Автоматическая остановка при заданном ходе или пределе нагрузки

Система синхронного подъема EVOB позволяет одному оператору управлять всем подъемом работа с одного устройства без необходимости ручного контроля.EVOB сочетает в себе гидравлику высокого давления с элементами управления PLC (Programmable Logic Controller) для мониторинга и управления каждой точкой подъема. Через интегрированный человеко-машинный интерфейс (HMI) все движения управляются с центрального пункта управления, который отображает операции в реальном времени с обновлениями статуса в реальном времени.

Устанавливая новые стандарты точности и контроля

Точность

— Цифровое управление процессом подъема с точностью до 0,04 дюйма [1 мм] между точками подъема
— Мониторинг на экране в реальном времени обеспечивает полное состояние подъема Безопасность
— Программируемое цифровое управление для «отказоустойчивой» работы
— Измеряется фактическое перемещение груза
— Управляемые обратные клапаны автоматически удерживают давление в баллоне в случае отказа шланга Удобство обслуживания
— Всемирная сеть авторизованных сервисных центров Enerpac
— Простота обслуживания, простота обслуживания, стандартные компоненты Enerpac Простота эксплуатации
— Управление одним человеком
— Контроллер на базе ПК работает в среде Windows
— Управление мышью с помощью мыши
— Доступны многоязычные экраны данных
— Стандартный Enerpac 10,000 psi одностороннего и двустороннего действия цилиндры

.