Антиплагиат (1235205), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Водяной пар удаляется из воздуха с помощ ью спец иальных устройств – осушителей.Кроме «ж идких» примесей в воздухе мож ет находится и большое количество различных механических частиц различных размеров,главным образом э то пылевые частиц ы. Некоторые из них связываются или даж е растворяются в воде и масле и удаляются вместе сконденсатом, другие необходимо удалять путём фильтрац ии.В общ ем случае различные технологии, оборудование, инструменты требуют воздуха различного давления и различного качества.Если ориентироваться на выработку воздуха максимально-требуемого давления и качества для всех имеющ ихся потребителей, тоесть серьёзный риск создать дорогую и неэ ффективную пневмосистему, так как каж дый избыточный 1 бар давления нагнетанияувеличивает удельные э нерго-затраты на 6-8%, да и затраты на подготовку воздуха увеличиваются пропорц ионально увеличениюего качества.Все вышеперечисленные факторы позволили винтовым компрессорам утвердиться и на российском рынке.
Как и за рубеж ом, сейчаснайдется мало предприятий, приобретающ их новый поршневой компрессор с производительностью более 2 м3/мин на стандартноепромышленное давление.2.2 Обзор регулируемых э лектроприводовИзвестно, что в регулируемых э лектроприводах с асинхронными и синхронными двигателями применяют преобразователи частоты(ПЧ) трех видов:двухзвенные с автономным инвертором напряж ения (ПЧ АИН);двухзвенные с автономным инвертором тока (ПЧ АИТ).Основные достоинства ПЧ АИН:сила тока нагрузки изменяется практически по синусоидальному закону;широкий диапазон выходных частот (практически от 0 до 1000 Гц ).Основной недостаток ПЧ АИН - недостаточная э лектромагнитная совместимость с сетью.Главное отличие схемы АИТ от АИН заключается в отсутствии шунтирующих обратных диодов.
Вследствие этого можноизменить полярностьнапряжения на входе АИТ и при неизменном направлениисилы тока перевести двигатель вгенераторный режим. Таким образом, при потреблении энергии из сети выпрямитель работает в режиме выпрямления, АИТ- в режиме инвертирования, электрическая машина - в двигательном режиме впервом или третьем квадрантахэлектромеханических координат при частоте f2 и напряжении U2.Если двигатель при частоте f2 и напряжении U2 переходит в генераторную область ([8]второй или четвертый квадранты э лектро-механических координат), то АИТ долж ен работать управляемым выпрямителем.Направление силы тока в э том контуре не изменяется, ауправляемый выпрямитель переводится в инверторный режим.Основные достоинства ПЧ АИТ:возможность рекуперации энергии в сеть;[8]выходное напряж ение изменяется почти по синусоидальному закону;безаварийность реж има короткого замыкания на выходе.Основные недостатки ПЧ АИТ:ограничение верхнего уровня диапазона регулирования выходной частоты ( обычно f2 max=100...125 Гц);коммутационные перенапряжения на тиристорах АИТ.[8]Описанные выше свойства ПЧ определяют области их применения.
Крупные фирмы-производители, спец иализирующ иеся навыпуске широкой номенклатуры э лектротехнической продукц ии (э лектрические машины, ПЧ, коммутац ионная аппаратура,http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.22309451&repNumb=113/2304.06.2016Антиплагиатэ лементы силовой и информац ионной э лектроники и т.п.), выпускают практически все типы ПЧ в полном диапазоне мощ ностей инапряж ений.Основные области применения мощ ных ПЧ различных фирм:нефте- и газодобыча;транспортирование нефти и газа;горно-добывающ ая промышленность;химическая промышленность.Электроприводы с мощ ными ПЧ устанавливают на крупных, часто уникальных установках.
Привязка, монтаж и наладкаобеспечивается или фирмой-производителем, или спец иализированными организац иями. Как правило, в контракт на такиепоставки включается обучение персонала заказчика приемам э ксплуатац ии и гарантированное техническое обслуж ивание ПЧ втечение определенного срока.Сегодня ПЧ АИН, выполненные на IGBT-модулях, находят массовое применение в э лектроприводах самых различных отраслейпромышленности. Множ ество фирм-производителей ПЧ АИНнепрерывно расширяют их номенклатуру и объем выпуска и придерживаются технологий поставки, свойственных массовойпродукции. Потребители этой массовой продукции зачастую испытывают необходимость в четких ориентирах и критерияхпри выборе конкретного типа[45]ПЧ, поэ тому рассмотрим особенности устройства, характеристик и э ксплуатац ии именно ПЧ АИН.2.2.1Выбор типа преобразователей для частотно-регулируемых электроприводовВыбор типа преобразователя для частотно-регулируемого привода связан, в первую очередь, с решением задачикомпенсации реактивной мощности нагрузки.
Любой автономный инвертор как ключевой коммутатор при работе наиндуктивную нагрузку должен содержать в своем составе конденсаторы в качестве энергопоглотителей для исключенияперенапряжений при мгновенной коммутации тока с фазы на фазу двигателя. В автономном инверторе тока такиеконденсаторы находятся на стороне нагрузки (на стороне переменного тока). Как любой токовый источник подобного типаони содержали в звене постоянного тока дроссель большой индуктивности, работающий как фильтр. Схемная модификацияпервых АИТ, в которой компенсирующие конденсаторы через мост обратных диодов были вынесены на сторону постоянноготока, получила в дальнейшем название автономного инвертора напряжения АИН, поскольку, оказавшись на входеинвертора, конденсаторы стали одновременно играть роль С-фильтра, придав такому инвертору свойства источниканапряжения.
На протяжении нескольких десятилетий именно вид входного фильтра являлся основным классификационнымпризнаком АИТ и АИН.По структуре АИТ и[1]АИН[4]относятсяк двухзвенным преобразователям, которые состоят из нерегулируемыхисточников постоянного тока (выпрямителей) и преобразователей частоты (инверторов).Все известные типы двухзвенных преобразователей частоты при прочих равных потребительских характеристиках(габаритные размеры, масса, цена, надежность, простота обслуживания) следует сравнивать по трем основным критериям:электромагнитная совместимость с двигателем, электромагнитная совместимость с питающей сетью, элементная базасиловой части собственно преобразователя.2.2.2 Электромагнитная совместимость системы «преобразователь частоты – асинхронный двигатель» при импульсноймодуляцииВ[1]АИН [2]формированиевыходных сигналов осуществляется методами широтно-импульсной модуляции прямоугольнойформы одинаковой амплитуды, по разной длительности, полезная составляющая которой имеет форму синусоиды заданнойчастоты и амплитуды.
Крутизна фронта t1 импульсов определяется скоростью переключения импульсов напряжениясиловых ключей автономных инверторов напряжения ([1] рисунок 2.1).При использовании[2]различныхполупроводниковых приборов она составляет:однооперационные тиристоры SCR – 4÷10 мкс;запираемые тиристоры GТО – 2÷4 мкс;силовые биполярные тиристоры GTR – 0,5÷2 мкс;транзисторы IGBT – 0,05÷ 0,1 мкс.Существенно более высокое быстродействие[1]IGBT- [2]транзисторов,являющееся преимуществом для реализациивысокочастотной ШИМ и минимизации потерь энергии в АИН и АД, негативно проявляется в протекании переходныхпроцессов в цепи АИН - соединительный кабель – АД.Прохождение импульсного сигнала с крутым фронтом вызывает волновые процессы в кабеле, приводящие к появлениюперенапряжений на зажимах двигателя ([1]рисунок 2.2).[23]Рисунок 2.1 – Выходное напряж ение АИН с ШИМРисунок 2.3 –Напряжение на зажимах АД при подключении «длинным кабелем»Волны напряжения, поступающей на зажимы АД, носит характер затухающих колебаний.
Под волновыми процессамиследует понимать сложный комплексфизических явлений возникновения, распространения и быстрого измененияэлектромагнитного импульса вдоль цепи с распределенными параметрами (обмотка и магнитная система электрическоймашины).Волновые процессы наиболее опасны для изоляции обмотки АД, так как в ней возникают значительные перенапряжения (до1000 В при номинальном напряжении 400 В). При быстром нарастании напряженности электрического поля на фронте волныв изоляции машины возникают заметные диэлектрические потери. Увеличение несущей частоты[1]ШИМс[6]цельюулучшения энергетических показателей преобразователей частоты и приближения полезной составляющей выходногонапряжения преобразователя к синусоиде также приводит к повышению вероятности ��озникновения перенапряжений иувеличению диэлектрических потерь.
В результате этих процессов срок службы изоляции АД сокращается до 3 - 4 лет.Что же касается формы тока, то состав высших гармоник на выходе[1]АИН [3]существенновызывало на практике необходимость выбирать двигатель, питающийся от[1]АИНхуже, чем на выходе АИТ, чтона 1-2 ступени больше[3]помощностидля исключения перегрева обмоток статора [25]. Пути улучшения гармонического состава выходного тока АИН былиhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.22309451&repNumb=114/2304.06.2016Антиплагиаточевидны – это методы широтно-импульсной модуляции (ШИМ), прекрасно разработанные в теории, но плохо реализуемыена практике из-за отсутствия совершенных полностью управляемых приборов. Первым таким прибором стал IGBT,соединивший в себе достоинства биполярного и полевого транзисторов [26].
При этом разработчики преобразовательныхсхем прекрасно понимали, что конечной целью их работы является достижение электромагнитной совместимостипреобразователя и двигателя. Казалось,[1]IGBT-инверторнапряжения с ШИМ- [3]управлением полностью решает этузадачу и «закрывает научный поиск» в области преобразователей частоты. Однако при практическом внедрении IGBTинверторов оказалась сложнее. Методы[2]приблизив[1]АИНШИМ-управлсния, оказав благотворное влияние на выходной токиего к синусоиде, одновременно превратили ранее «безболезненную» для двигателя прямоугольную формувыходного напряжения в серию прямоугольных импульсов, следующих с высокой частотой и имеющих передний фронтвысокой крутизны.
Крайне негативное воздействие напряжения такой формы на изоляцию двигателя усугубляетсяпроблемой «длинного кабеля». Наличие кабеля между преобразователем и двигателем приводит к тому, что на выводыдвигателя поступает напряжение с пиками на фронтах, превышающими выходное напряжение инвертора, что такженедопустимо для изоляции двигателя. Данные обстоятельства, вполне очевидные для любого разработчика электрическихмашин, в течение длительного времени «не рекламировались» потребителю. Этому имелось несколько причин. Во-первых,влияние на изоляцию двигателя имело временной характер, т.е.
снижался срок службы двигателя, а пробой наблюдался несразу, а через 3-5 лет эксплуатации.[1]Во-вторых, [3]первыеIGBT-инверторы небольшой мощности часто можно былорасположить близко к двигателю и свести к минимуму проблему длинной линии. В-третьих, очевидное средство улучшениякачества выходного[1]напряжения[2]-LС или RLC - выходной фильтр, который хоть и являлся инородным элементоммежду преобразователем и двигателем, но для приборов малой мощности имел относительно небольшие размеры.2.2.3 Электромагнитная совместимость автономного инвертора напряжения и автономного инвертора тока с питающейсетьюНеобходимо рассмотреть два самостоятельных вопроса: высшие гармоники, генерируемые преобразователем в сеть(коэффициент искажений) и потребляемая из сети реактивная мощность ([1]cosφ). В [6]ПЧ с АИТ сетевой преобразовательпредставляетсобойиндуктивности (управляемый(тиристорный)выпрямитель,работающийнасглаживающийдроссельбольшойрисунок 2.3).
В ПЧ с АИН сетевой преобразователь - это неуправляемый (диодный) выпрямитель,работающий на емкостный фильтр ( рисунок 2.4). Высшие гармоники тока, генерируемые сетевым выпрямителем ПЧ с АИТ впитающую сеть, относительно невелики, поскольку ступенчато-прямоугольная форма входного тока обеспечивает реальныйкоэффициент не ниже 0,96 - 0,97.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
