пояснительная записка (1235563), страница 4
Текст из файла (страница 4)
-если установлен датчик скорости, то можно достичь номинального значения момента на валу даже при нулевом значении скорости;
-быстрое реагирование на возможное изменение нагрузки – резкие скачки нагрузки практически не отражаются на скорости электропривода;
-высокий уровень КПД двигателя, за счет сниженных потерь из-за намагничивания и нагрева.
Несмотря на очевидные преимущества, метод векторного управления имеет и определенные недостатки - большая сложность вычислений, для работы необходимо знание параметров двигателя. Помимо всего прочего колебания значения скорости при постоянной нагрузке значительно больше, нежели при скалярном методе управления.
Выводы по подразделу 3.4.
При скалярном методе управления используется выходная частота и ток частотного преобразователя. При векторном методе управления кроме частоты и тока также используется фаза.
Векторные модели точнее в работе, но при этом требуют наличия более точных измерений, однако они имеют большую стоимость.
Выбор частотного преобразователя зависит от области применения привода, от типа нагрузки.
4 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ
4.1 Выбор насосного оборудования
На ВНС Лермонтова установлен насос 1Д 1450-75а. Расшифровка условных обозначений насоса:
1-первая модернизация насоса;
Д-насос двустороннего входа;
1450-подача, м3/ч;
75-напор, м;
а- уменьшенный диаметр рабочего колеса.
Описание: Горизонтальный центробежный двухстороннего входа одноступенчатый насос используется для перекачивания воды и жидкостей, схожих с водой по вязкости и химической активности плотностью до 1100 кг/см3, температурой до 368К (95°С), с содержанием твердых включений, не превышающих по массе 0,05%, а максимальный размер их - 0,2 мм, микро твердостью не более 6,5 Гпа (650 кгс/мм2).
Технические характеристики насоса приведены в таблице 4.1
Таблица 4.1 - Технические характеристики насоса 1Д 1450-75а.
| Подача | 1450 м3/ч |
| Напор | 75 м |
| Потребляемая мощность насоса в номинальном режиме | 380кВт |
| Частота вращения | 1450 об/мин |
| КПД | 86% |
| Допускаемый кавитационный запас, м, не более | 7 м |
| Масса | 1165 кг |
Примечания
Приведенные значения указаны при работе насоса на воде с температурой 293К (20° С) и плотностью 1000 кг/м3.
Допустимое производственное отклонение напора ±5%, подачи ±8%.
Давление на входе в насос – 0.3 МПа (3 кгс/см2), не более.[8]
4.2 Расчет и выбор двигателя
Расчет мощности электродвигателя для насосов центробежного типа выполняется по следующей формуле [9]:
, (4.1)
где 
- коэффициент запаса, для центробежных насосов принимается равным 1,1-1,4;
– плотность перекачиваемой жидкости. В нашем случае это вода (t=20°C), при такой температуре плотность воды ≈ 9982
;
– производительность насоса. Для насоса 1Д 1450-75а производительность =0.403
;
Н – высота столба, выдаваемого насосом. Для насоса 1Д 1450-75а высота столба Н=75м;
- коэффициент полезного действия насоса. Для насоса1Д 1450-75а, 
=86%;
- коэффициент полезного действия передаточного механизма. Так как в нашем случае редуктор отсутствует, коэффициент полезного действия передаточного механизма 
=1.
По величине мощности подбирают ближайший больший по мощности комплектующий двигатель, при этом может быть использован любой тип двигателя с соответствующей мощностью и частотой вращения, и соответствующий вышеперечисленным требованиям. Частота вращения, требуемая для насоса – 1450 об/мин. Выбран асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором HGF 400L/A/B, удовлетворяющий всем вышеперечисленным требованиям.
Технические характеристики двигателя приведены в таблице 4.2
Таблица 4.2 - Технические характеристики двигателя HGF 400L/A/B
| Частота сети | 50 Гц |
| Мощность | 450 кВт |
| Число полюсов | 4 |
| Частота вращения | 1490 об/мин |
| Номинальное напряжение | 6 кВ |
| Номинальный ток | 52,4 А |
| Пусковой ток | 335 А |
| Отношение токов Iпуск / Iном | 6,4 |
| Ток без нагрузки | 18,7 А |
| Номинальный момент Мном | 2886 Нм |
| Мпуск / Мном | 150% |
| Ммакс / Мном | 250% |
| Класс изоляции | F |
| Режим работы | S1 |
| Температура окружающей среды | -20°C – +40°C |
| Высота над уровнем моря | 1000 метров над у. м. |
| Степень защиты двигателя | IP55 |
| Вес двигателя | 3400 кг |
| Уровень звукового давления | 78 дБ |
Двигатели линейки HGF имеют цельнолитой корпус из высокопрочного чугуна. Конструкция внешних и внутренних ребер в сочетании с конструкцией вентилятора и его кожухом обеспечивают максимально возможную для самовентилируемого двигателя теплоотдачу, и таким образом, увеличивая значения номинальной мощности для данного типоразмера корпуса. При этом исключается перегрев двигателя.
Кожух вентилятора спроектирован таким образом, чтобы обеспечить свободный поток воздуха по всей поверхности корпуса двигателя и минимальную рециркуляцию воздуха внутри двигателя, что позволяет добиться максимального теплообмена и, таким образом, охлаждения двигателя. Кожух вентилятора изготавливается из чугуна и это придает ему дополнительную прочность и надежность в эксплуатации в целом. Как и корпус, так и кожух вентилятора изготовлен из рекомендованного стандартом для взрывобезопасных двигателей материала – серого чугуна FS-200.
4.3 Выбор преобразователя частоты и его описание
Для двигателя HGF 400L/A/B необходимо подобрать преобразователь, который удовлетворит следующим требованиям технического задания:
-высоковольтный преобразователь частоты(ВПЧ) должен нормально функционировать с сохранением выходных технических характеристик при отклонении напряжения питающей сети 6000 В в диапазоне минус 10 % - плюс 10 % от номинального значения и при колебаниях частоты питающей сети от 45 Гц до 55 Гц. При снижении напряжения питающей сети до 25 % включительно не должно происходить аварийного отключения ВПЧ. В диапазоне снижения напряжения питающей сети 10 % - 25 % ВПЧ должен оставаться в работе с пропорциональным снижением выходной частоты;
-ВПЧ должен иметь не менее чем 30-ти импульсную систему выпрямления для максимального снижения влияния высших гармоник на питающую сеть;
-ВПЧ не должен содержать повышающих трансформаторов, а также не должен требовать фильтрокомпенсирующее устройство (ФКУ) по входу и выходу;
-для питания контрольных цепей ВПЧ должно использоваться однофазное напряжение 220 В, частотой 50 Гц и мощностью 3 кВА. Должен быть установлен встроенный бесперебойный источник питания цепей управления ВПЧ на 30 минут работы;
-питание вентиляторов ВПЧ должно осуществляться от вторичной обмотки силового трансформатора (дополнительный источник питания не требуется);
-должны быть установлены только внешние вентиляторы для системы вентиляции и охлаждения ВПЧ;
-ВПЧ должен быть оборудован системой блокировок, для исключения доступа к местам с напряжением более 1000В.
Вышеперечисленным требованиям удовлетворяют преобразователи частоты серии ALTIVAR 1200 компании «Schneider electric». Выберем конкретный ПЧ согласно мощности и напряжения управляемого двигателя (таблица 4.2). Мощность ПЧ должна быть больше мощности двигателя, напряжение двигателя и ПЧ должны быть равны. Таким параметрам соответствует ПЧ ATV-1200-570-6060.
Технические характеристики и основные функциональные возможности ПЧ приведены в таблице 4.3.[15]
Таблица 4.3 - Технические характеристики преобразователя частоты ATV-1200-570-6060
| Частота входного напряжения | 50 Гц |
| Номинальное входное/выходное напряжение | Трехфазное 6/6 кВ |
| Номинальная мощность | 570 кВА |
| Номинальный потребляемый ток | 54.9 А |
| Степень защиты | IP 31 |
| Максимальный ток в установившемся режиме (перегрузка 120%) | 55 А |
Продолжение таблицы 4.3
| Максимальный ток в установившемся режиме (перегрузка 150%) | 44 А | |
| Количество инверторных ячеек | 15 | |
| Пульсность схемы выпрямления | 30 | |
| Масса | 2900 кг | |
| Многоуровневая широтно-импульсная модуляция с последовательным соединением двухуровневых инверторных ячеек на низковольтных IGBT-транзисторах | |
| Допустимые отклонения сетевого питания | ±10% | |
| Работа при пониженном напряжении сети | Преобразователь частоты будет продолжать работу с корректировкой характеристик при снижении напряжения питающей сети на 25% | |
| Время разгона/торможения | 0-3200 с | |
| Точность задания частоты | 0.01 Гц | |
| Передача сигналов управления | Оптоволокно | |
| Коэффициент мощности | 0.96 в диапазоне изменения нагрузки от 20 % до 100 % | |
| Коэффициент полезного действия | КПД преобразователя частоты с учетом трансформатора: 96% или 96.5% в зависимости от типа трансформатора КПД инвертора: 98.5% | |
| Диапазон выходной частоты | 0...120 Гц для скалярного (U/f) управления, 0...70 Гц для векторного управления |
Окончание таблицы 4.3
| Питание цепей управления | 220 В AC, 3 кВА, встроенный источник бесперебойного питания для автономной работы в течение 30 минут |
| Питание вентиляторов охлаждения | Питание от вторичной обмотки силового трансформатора (дополнительный источник питания не требуется) |
| Способ охлаждения | Воздушное, принудительное |
| Температура среды при работе | 0-40°C, до 50°C с корректировкой характеристик |
| Относительная влажность | 90% (без конденсации и каплеобразования) |
| Максимальная рабочая высота | Меньше 1000. До 2000 м с уменьшением номинального тока на 0.6% каждые 100 м. |
| Уровень шума преобразователя | ≤ 80 дБ(А) (с учетом шума вентиляторов охлаждения на крыше преобразователя частоты) |
Технология работы преобразователя частоты
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
