Диплом (1228345), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Не менее важным параметром преобразователя частоты является требование к величине напряжения питающей сети. Преобразователи питаются, в основном, от 3-х фазной сети переменного тока, имеющей напряжение в 380 В. Это, вполне соответствует российским стандартам качества электроснабжения.

Следует отметить, что некоторые производители выпускают преобразователи невысокой мощности (не более 1,5 кВт), которые рассчитаны на работу от однофазной сети, имеющей напряжение 220-240 В.

После того как учтены нагрузочная способность, и величина напряжения питающей сети можно смело определять требования к функциональным возможностям преобразователя.

Для начала необходимо выбрать способ управления двигателем (скалярный или векторный).

Не менее значимым фактором, определяющим выбор частотного преобразователя, является режим работы электропривода.

Известно, что любой электродвигатель может работать в четырех режимах: двигательном, генераторном, в режиме динамического торможения и торможения противовключением.

Большинство современных преобразователей способны обеспечивать первый и последний режимы работы двигателя. При этом последний вариант, торможение противовключением применяется только на низких скоростях вращения и довольно малых запасах энергии в рабочем органе.

Это означает, что отсутствие каких-либо дополнительных мер, приведет к выходу двигателя из строя. Именно поэтому в преобразователях такого типа используется торможение выбегом (при необходимости двигатель тормозится под воздействием силы трения в рабочем механизме). Данный способ приемлем при работе с насосами, но совершенно не подходит для электродвигателя станка.

Очень важно сделать правильный выбор преобразователя. От него будет зависеть эффективность и ресурс работы преобразователя частоты и всего электропривода в целом. Так если мощность преобразователя будет слишком завышена, он не сможет в должной мере обеспечить защиту двигателя. С другой стороны, если мощность преобразователя мала, он не сможет обеспечить высокодинамичный режим работы и из-за перегрузок может выйти из строя. Правильная эксплуатация так же сильно влияет на срок службы преобразователя.

Выбор ПЧ по энергетике (по электрической совместимости с двигателем, как электрической нагрузкой).

При работе одного ПЧ с одним двигателем выбор ПЧ может производиться несколькими способами:

– паспортная мощность ПЧ (кВт) должна быть больше или равна паспортной мощности двигателя (кВт). Причем изготовители ПЧ всегда указывают, что этот критерий распространяется на двигатели с двумя парами полюсов (2р = 4 и синхронная скорость вращения соответственно равна 1500 об/мин), работающими на нагрузку с постоянным моментом (транспортер, конвейер), для преобразователей с перегрузочной способностью 150% и, – работающими на центробежные насосы и вентиляторы, для ПЧ с перегрузочной способностью 120%.

ПЧ с перегрузочной способностью 150% для работы на центробежный насос часто можно выбрать на ступень ниже паспортной мощности (кВт) двигателя. Многие производители нормируют номинальные токи и мощности ПЧ при работе на переменный и постоянный момент. Для работы в составе подъемного механизма может потребоваться ПЧ, имеющий номинальную мощность, на две ступени выше паспортной мощности (кВт) двигателя;

– номинальный длительный ток ПЧ должен быть больше (или равен) фактического длительного тока, потребляемого двигателем.

Пусковой ток двигателя ограничивается преобразователем по уровню (120-200% от номинального тока ПЧ) и по времени действия (обычно до 60 сек), поэтому, условия пуска двигателя при питании напрямую от сети и при питании от ПЧ отличаются. При подаче номинального напряжения на двигатель напрямую (например, рубильником, пускателем) от сети, пусковой ток может достигать семикратного значения от номинального тока двигателя. При пуске (это плавный пуск, с плавным нарастанием частоты питающего двигатель напряжения) двигателя от ПЧ пусковой ток может быть снижен (до номинального или реально потребляемого двигателем в установившемся режиме) настройками (главным образом – установкой времени разгона). В случае если требуется быстро разогнать инерционную нагрузку может потребоваться ПЧ большей номинальной мощности, чем мощность двигателя. Численная проверка возможности обеспечения преобразователем требуемого пуска двигателя приведена ниже;

– более точные критерии выбора ПЧ для различных условий использования привода:

а) работа двигателя на установившейся скорости.

Если ПЧ работает с одним двигателем, требуемая полная пусковая мощность ПЧ (кВА) рассчитывается следующим образом:

(3.1)

Далее по формуле рассчитывается ток I_потр (А), который потребляет двигатель при работе от преобразователя частоты при напряжении сети 220/380 В.

Данная формула позволяет рассчитать ток через механические характеристики двигатели n и M

, (3.2)

где k - коэффициент искажения тока, связанных с алгоритмом формирования синусоиды тока с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции напряжения на двигатели). Этот коэффициент может принимать значения от 0,95 до 1,05 и не имеет размерности. В первом приближении можно принять его равным 1;

n – частота вращения вала двигателя, об/мин;

М – момент нагрузки на валу двигателя, Н*м, чаще всего это номинальный момент двигателя, взятый из спецификации на двигатель;

9,55 – коэффициент приведения внесистемных (по отношению к принятым в системе СИ) единиц;

η – коэффициент полезного действия (КПД) двигателя cosφ чаще всего это паспортный КПД; - косинус или коэффициент мощности из спецификации на двигатель, примерно, 0,8…0,85.

Можно взять номинальный ток двигателя из его спецификации. Потребляемый двигателем ток (I_потр) должен быть меньше, номинального тока ПЧ, приведенного в спецификации;

б) возможность разгона двигателя преобразователем от меньшей скорости до большей за заданное время t.

По этому критерию проверяется возможность пуска/разгона двигателя преобразователем до заданной скорости вращения вала за требуемое время без превышения перегрузочной способности преобразователя. По ниже приведенной формуле рассчитывается ток I_потр.р (А), который потребляет двигатель при линейном разгоне (в этом случае, производную угловой скорости можно заменить на отношение приращения частоты вращения с приведением внесистемных единиц об/мин к рад/сек с помощью коэффициента 9,55 от преобразователя частоты:

, (3.3)

где М_ст – статический момент нагрузки на валу двигателя, чаще всего это номинальный момент двигателя, взятый из спецификации на двигатель, Н·м;

(3.4)

- динамический момент нагрузки, возникающий при разгоне инерционной нагрузки, Н·м;

J – приведенный к валу двигателя момент инерции нагрузки, кг·м².

Если вал двигателя не связан с инерционными механизмами или двигатель работает на холостом ходу, то приведенный момент инерции равен моменту инерции ротора двигателя, приведенному в спецификации на двигатель; n - частота вращения, об/мин, до которой нужно разогнать двигатель за время t; t - время, сек, в течение которого требуется разогнать двигатель до частоты вращения n; V - линейное напряжения (действующее значение) на обмотках двигателя, В.

Ток, потребляемый двигателем при разгоне (I_потр.р) не должен превышать пускового тока, приведенного в спецификации на ПЧ. Время разгона двигателя при пусковом токе 150% (120% для «насосных» ПЧ) от номинального преобразователя обычно не должно превышать 60 сек.

Для расчета полной потребляемой двигателем мощности (кВА) в номинальном установившемся режиме используется формула:

, (3.5)

где Р – номинальная мощность двигателя кВт (из спецификации).

На основе вышеизложенного и выше указанных двигателей выбираем частотный преобразователь TOSHIBA TOSVERT VF-PS1-4750PL-WP 75 кВт трехфазный 400В, со следующими техническими характеристиками, показанными в таблице 3.4 [10].

Таблица 3.4 – Технические характеристики частотного преобразователя

Окончание таблицы 3.4

Краткие характеристики TOSHIBA VF-PS1:

– входное напряжение от 380 до 480 В для моделей класса 400 В и от 500 до 690 В для моделей класса 690 В;

– диапазон выходной частоты от 0,01 до 500 Гц;

– точность поддержания выходной частоты до 0,01%;

– перегрузка по току 120% - 60 сек., 135% - 2 сек.;

– температурный режим работы -10…+60 оС;

– управление двигателем в режимах постоянный и переменный момент, V/f характеристика с заданием кривой по 5 точкам, автоматический подъем момента, бессенсорное векторное управление скоростью двигателя, векторное управление скоростью по датчику скорости;

– функции повышения стартового момента более, автоподхват вращающегося двигателя, регенеративный режим работы при кратковременном пропадании питающего напряжения, автонастройка на двигатель, специальный режим энергосбережения (снижение выходного тока при уменьшении нагрузки на двигатель), 2 переключаемые настройки на различные двигатели, 2 переключаемых набора времени разгона и торможения, 2 переключаемые настройки режима управления двигателем;

– встроенный программируемый логический контроллер (PLC) на 28 шагов программы позволяет выполнять логические действия над сигналами управления и, таким образом, создавать новые собственные функции инвертора, необходимые в некоторых задачах;

– ПИД-регулятор с контролем обрыва датчика и достоверности сигнала, временные задержки и функция устранения автоколебаний;

– вход РТС термистора для контроля температуры двигателя;

– встроенные EMC фильтр и дроссель постоянного тока (от 18,5 кВт);

– встроенное устройство динамического торможения (в моделях до 220 кВт включительно);

– встроенный RS-485 порт (поддерживается протокол Modbus-RTU). Опционально DeviceNet, Profibus, CC-Link;

3.2 Выбор оборудования для реализации АСУТП

Программируемый логический контроллер

Контроллер предназначен для:

– измерения аналоговых сигналов тока или напряжения и преобразования их к выбранной пользователем физической величине;

– измерения дискретных входных сигналов;

Характеристики

Список файлов ВКР