Обмотка машины

Введение

Намоточные машины, также называемые намотками, используются в целлюлозно-бумажной промышленности, а также в текстильной, стальной и пластмассовой промышленности.

Важной характеристикой большинства обмоток является то, что сила, действующая на намоточный материал, должна оставаться постоянной. Это реализуется путем управления крутящим моментом намотки пропорционально радиусу переменного крена. Обратите внимание, что здесь принято, что материал подается в намоточный двигатель с постоянной скоростью. Последнее подразумевает, что угловая скорость мотора вынуждена уменьшаться пропорционально радиусу крена. Следовательно, намоточная машина является приложением постоянной степени, потому что продукт механического крутящего момента намоточной машины и ее угловой скорости является постоянным.

Описание обмотки обмотки

Следующий рисунок показывает физическое представление намотки, где W - ширина крена, _r1радиус сердечника, _r2радиус крена и MT толщину материала.

Физическое представление обмотки обмотки

Помимо описанных выше переменных, симуляция также требует следующих параметров и переменных:

MV	Масса материала на модуль объема
L	Длина материала
M	Масса материала
_Jr	Инерция материала
_Jc	Инерция сердечника мотора
_Bω	Коэффициент вязкого трения мотора

Схема комплектной обмотки

Схема полной системы обмотки показывает Simulink^® схема комплектной обмотки. Эта система состоит из четырех блоков: блока Winder Control, блока DC Motor Drive, блока Speed Reducer и блока Winder Model.

Описание блока

Блок Model намотчика

Этот блок вычисляет различные переменные мотора с помощью следующих уравнений.

Скорость поверхности S

$S = ω \cdot r_{2}$

где ω - угловая скорость обмотки.

Длина материала L

$L = \int S d t$

Крен радиус _r2

$r_{2} = \sqrt{\frac{L \cdot M T}{π} + r_{1}^{2}}$

Матрица масс M

$M = M V \cdot π \cdot W \cdot (r_{2}^{2} - r_{1}^{2})$

Общая инерция обмотки _Jtи инерция материала _Jω

$J_{t} = J_{ω} + J_{c}$

где

$J_{ω} = \frac{1}{2} \cdot M \cdot (r_{2}^{2} + r_{1}^{2})$

Угловая скорость мотора вычисляется с помощью следующего дифференциального уравнения

$T_{e} = J_{t} \frac{d ω}{d t} + B \cdot ω + T_{l}$

где _Tl- крутящий момент нагрузки на мотор, а _Te- электрический крутящий момент привода мотора. Вычисление натяжения или силы F приложенной к материалу обмотки, основано на том же дифференциальном уравнении, что и выше, где крутящий момент нагрузки выражен как _Tl = F· _r2. Переставка уравнений в терминах < reservedrangesplaceholder0 > выражений

$F = \frac{T_{e} - (J_{t} \cdot \dot{ω}) - (B \cdot ω)}{r_{2}}$

Эта расчетная сила подается назад на блок Winder Control с порядка регулирования.

Обратите внимание, что в вышеприведенных двух уравнениях, член $ω \cdot {\dot{J}}_{t}$ опущен, поскольку он был признан незначительным для рассматриваемого здесь дела.

Блок управления обмоткой обмотки

Этот блок содержит ПИД-регулятор, который регулирует натяжение, приложенное к материалу обмотки. Выход этого контроллера силы - точка множества элементарных исходов крутящего момента для электропривода наматывающей машины. Блок Winder Control, показанный в блоке управления обмоткой обмотки, также содержит характеристику зависимости натяжения от скорости для внешнего процесса подачи материала в обмотку обмотки с постоянной скоростью. Эта характеристика состоит из прямой линии наклона, равной отношению натяжения исходного материала к постоянной скорости поверхности.

Блок управления обмоткой обмотки

Блок привода двигателя постоянного тока

Этот блок содержит полный 2D квадрантный трехфазный привод постоянного тока выпрямителя с его трехфазным источником напряжения. Привод постоянного тока рассчитан на 5 л.с., 220 В, 50 Гц и регулируется крутящим моментом.

Блок редуктора скорости

Двигатель постоянного тока соединяется с мотором с помощью Speed Reducer блока. Коэффициент снижения скорости равен 10, что позволяет мотору поворачиваться в 10 раз медленнее, чем мотору, в то время как крутящий момент, передаваемый валом, почти в 10 раз выше на низкоскоростной стороне. Крутящий момент, требуемый для намотки в этом примере, составляет приблизительно 200 Н.м.

Результаты симуляции

Модель симуляции обмотки машины содержится в файле cs_winder. Параметрами симуляции являются параметры приложения обмотки бумаги, где ширина крена составляет 10 м. Откройте файл и проверьте параметры в масках Simulink блока Winder Model, блока Winder Control, блока DC Motor Drive и блока Speed Reducer. В блоке Winder Control вы увидите, что точка набора натяжений составляет 300 Н, а точку набора скоростей поверхности - 5 м/с.

Скорость изменения набора точки натяжения ограничивается внутри 25 Н/с, так что точка набора растяжений требует 12 с, чтобы достичь своего конечного значения. Обратите внимание, что временной шаг симуляции полной модели составляет 1 мкс в порядок, чтобы соответствовать редуктору скорости, который является блоком, который требует наименьшего временного шага симуляции.

Запустите симуляцию и наблюдайте, насколько хорошо натяжение материала и перепад скорости поверхности соответствуют их предписанным значениям в Material Tension и Surface Speed соответственно. Movder Angular Speed, Mechanical Torque и степень показывает угловую скорость, механический крутящий момент и степень. Обратите внимание, что после достижения рабочей точки (300 Н, 5 м/с) угловая скорость уменьшается, и крутящий момент увеличивается, как линейно, так что степень приблизительно постоянна. Причина, по которой механическая степень не является точно постоянной, но немного уменьшается, заключается в том, что собственная инерция обмотки уменьшающейся скорости обеспечивает небольшую часть постоянной степени, требуемой обмоткой.

Натяжение материала

Скорость поверхности

Угловая скорость обмотки, механический крутящий момент и степень

Документация