Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

ПЧ состоит из следующих основных частей: выпрямителя, инвертора и системы управления.

В выпрямителе переменное напряжение сети преобразуется в напряжение постоянного тока. После него пульсирующее однополярное напряжение сглаживается с помощью фильтра.

Трехфазный инвертор осуществяет преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение заданной частоты и амплитуды, которое прикладывается к обмоткам статора электродвигателя. Инвертор состоит из шести транзисторных ключей, чаще всего используют силовые IGBT-транзисторы. По сравнению с тиристорами они имеют более высокую частоту переключения, что позволяет вырабатывать выходной сигнал синусоидальной формы с минимальными искажениями.

Структурная схема ПЧ представлена на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 - Структурная схема преобразователя частоты

Обозначения в схеме на рисунке 1.6:

• В – выпрямитель;

• АИН – автономный инвертор напряжения;

• СУИ ШИМ – система управления импульсами широтно-импульсного преобразователя;

• САР – система автоматического регулирования.

Управляющий сигнал напряжения поступает на САР и является задатчиком скорости. После преобразования из САР выходит напряжение требуемой частоты на СУИ ШИМ, где формируются управляющие импульсы на транзисторные ключи, соединенные с выводами СУИ ШИМ. В АИН формируется напряжение заданной частоты в зависимости от частоты поступающих сигналов на транзисторные ключи.

Широтно-импульсное управление характеризуется периодом модуляции, внутри которого обмотка статора электродвигателя подключается поочередно к положительному и отрицательному полюсам выпрямителя. Чем больше частота модулирования сигналов, тем больше выходное напряжение приближено к синусоидальному закону, благодаря фильтрующим свойствам самих обмоток.

На рисунке 1.7 представлена двухполярная последовательность прямоугольных импульсов.

Рисунок 1.7 - Двухполярная последовательность прямоугольных импульсов

Такая система управления обладает высоким КПД.

На рисунке 1.8 представлена 3-х фазная мостовая схема автономного инвертора на IGBT-транзисторах.

Рисунок 1.8 - Трехфазная мостовая схема автономного инвертора на IGBT-транзисторах

Она состоит из шести диодов, соединенных по мостовой схеме, образующих какскад выпрямителя; входного фильтра, включающего и и шести IGBT-транзисторов V1-V6, включенными встречно-параллельно диодами обратного тока D1-D6, образующими каскад инвентора.

Существует два способа регулирования выходного напряжения инвертора:

• амплитудным за счет изменения входного напряжения ;

• широтно-импульсным за счет изменения программы переключения вентилей V1-V6 при Uв = const.

1. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ЧАСТОТНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАСОСОВ

2.1 Структурная схема системы управления

В модернизируемой системе управление насосами будет осуществляться с помощью следующих элементов:

• центробежного насоса с асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Насос включается при подаче на него трехфазного напряжения и предназначен для создания напора воды;

• частотного преобразователя. ПЧ включается в зависимости от управляющего сигнала и преобразовывает трехфазное напряжение сети в трехфазное питающее напряжение насоса требуемой частоты;

• датчиков уровня воды. Они предназначены для определения уровня воды в пруде;

• программируемого реле. Предназначено для управления ПЧ и обработки сигналов от датчиков уровня воды;

• графического терминала. Служит в качестве панели оператора для удобного раздельного и совместного управления фонтанами.

Энергетический обмен происходит по двум каналам.

• Силовой канал. По этому каналу протекают высокие рабочие токи, необходимые для создания электромагнитного момента двигателя насоса. Представляет собой трехфазную питающую сеть напряжением 380 В и частотой 50 Гц, которая с помощью частотного преобразователя трансформируется и направляется в двигателю.

• Информационный канал. По этому каналу протекают незначительные токи с номинальным напряжением 5 В. Основная цель информационного канала – создавать управляющие воздействия на управляемые элементы системы.

Структурная схема системы приведена на чертеже БР 13.03.02 025 Э12.

1. Построение алгоритма функционирования системы управления

Синтезируем алгоритм работы системы автоматики.

1. Проверяются сигналы от датчиков уровня воды.

2. Если уровень воды ниже положения нижнего датчика или превышает уровень положения верхнего датчика, то питание на насосы не подается. При отсутствии аварийных сигналов система готова к запуску.

3. Далее алгоритм работы зависит от команды оператора с графического терминала

Структурная схема панели оператора представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Структурная схема панели оператора

При нажатии кнопки «пуск» из выходных каналов программируемого реле подаются управляющие сигналы на все преобразователи частоты системы и на дисплее программируемого реле загорается соответствующий индикатор пуска насосов.

При нажатии кнопок «фонтан 1» - «фонтан 4» запускаются соответственно 1-4 фонтаны.

При нажатии кнопок «центр 1» - «центр 4» запускаются насосы только центральных форсунок выбранных фонтанов.

При нажатии кнопок «круг 1» - «круг4» запускаются насосы только круговых труб с наклонными форсунками выбранных фонтанов.

1. При отстутсвии сигнала с программируемого реле двигатели останавливаются.

2.3 Выбор оборудования модернизируемой системы

Выберем оборудование для выполнения алгоритма работы, описанного в подразделе 2.2.

2.3.1 Подбор насоса

Для использования совместно с частотным преобразователем двигатель должен соответствовать следующим требованиям:

• работать при различном напряжении питания;

• работать при различной частоте питающего напряжения;

• иметь изолированные подшипники.

В современных искусственных водоемах фонтана чаще всего устанавливаются центробежные насосы. В отличие от других типов насосного оборудования, они характеризуются меньшим количеством трущихся друг об друга механизмов. При помощи центробежного насоса можно получить струю, достигающую в высоту до 50 м.

Выберем насос КМ 80-65-160.

Технические характеристики этого насоса приведены в таблице 2.1.

Серия	КМ
Номинальная подача, м³/ч	50
Напор, м	32
Частота вращения, об/мин	2895
Давление на входе в насос, кгс/см², не более	6
КПД, %	71
Напряжение питания, В	380
Частота тока, Гц	50
Мощность двигателя, кВт	7.5

Таблица 2.1 - Технические характеристики насоса КМ 80-65-160

В насосе КМ 80-65-160 установлен двигатель АИР112М2Ж. Чертеж двигателя АИР112М2Ж представлен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Чертеж двигателя АИР112М2Ж

Технические характеристики двигателя приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Технические характеристики двигателя АИР112М2Ж

Тип	АИР112М2Ж
Номинальная мощность, кВт	7.5
Частота вращения, об/мин	2895
КПД, %	87
cos φ	0.88
Номинальный ток статора, А	14.9
Кратность максимального момента	2.3
Кратность пускового тока	7.5
Кратность пускового момента	2.2
Масса, кг	54

Основные конструктивные элементы двигателя.

• Станина. Является опорой для всех элементов электродвигателя. Также на нем присутствуют ребра для охлаждения двигателя и крепежные отверстия.

• Статор. На его обмотки подается напряжение сети, в результате чего создается вращающееся электромагнитное поля. Состоит из ферромагнитного сердечника с уложенными в нем обмотками, концы которых выводятся на клеммную коробку. Сердечник изготавливается из отдельных изолированных листов электротехнической стали, чтобы уменьшить потери на перемагничивание и «вихревые токи».

• Ротор. Является вращающейся частью электродвигателя, в которой наводится индукционный ток при вращении в магнитном поле статора, в результате чего возникает электромагнитный момент. Находится внутри статора и состоит из алюминиевых (реже медных, латунных) стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами.

• Вал. Служит для передачи механического момента рабочему органу. Имеет жесткую механическую связь с ротором.

• Вентилятор. Предназначен для охаждения двигателя. Приводится в движение за счет вала.

• Подшипники. В них закреплен вал. Предназначены для уменьшения потерь на трение при вращении вала. Представляют собой небольшие металлические шарики, вращающиеся в полости колец.

Вычислим номинальный ток двигателя по формуле:

где – номинальная мощность двигателя, Вт;

– номильнальное напряжение питания двигателя, В;

– КПД двигателя;

– коэффициент мощности двигателя.

Подставим в формулу 2.1 данные из таблицы 2.2:

Рассчитаем номинальный момент на валу двигателя по формуле:

где – угловая частота двигателя.

где - частота вращения двигателя, об/мин.

Подставим рассчитанное значение в формулу (2.2):

Рассчитаем максимальный момент двигателя по формуле:

где - кратность максимального момента.

Рассчитаем пусковой ток двигателя по формуле:

где – кратность пускового тока двигателя.

Характеристики

Список файлов ВКР