125964 (593187), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Из всех вышеперечисленных способов управления АД выбираем частотное регулирование, т.к.:
а) Система ПЧ-АД позволяет производить плавный пуск электропривода, что позволяет избежать механических колебаний в кинематической цепи, повышает ее надежность и срок службы.
б) Система ПЧ-АД позволяет регулировать скорость вращения во всем диапазоне без потери перегрузочной способности, чего не позволяет система ТРН-АД.
в) Система ПЧ-АД позволяет плавно регулировать скорость вращения во всем диапазоне, чего не позволяет осуществлять реостатное регулирование и регулирование переключением пар полюсов.
г) Система ПЧ-АД позволяет регулировать количество потребляемой мощности, что делает систему ПЧ-АД самой экономичной из перечисленных. Это свойство особенно важно в данной системе, т.к. электропривод работает на скоростях ниже номинальной продолжительное поддержания электродвигателя в режиме оптимального КПД. В данном случае такая экономия может оказаться существенной, т.к. статический момент равен приблизительно половине номинального момента на двигателе.
Выберем из [11] асинхронный двигатель для проектируемого электропривода. Мощность электродвигателя была рассчитана ранее. Выбираем АИР80В4 со следующими техническими данными (табл. 2.4):
Таблица 2.4
| Рн, кВт | Sн, % | ηн | сosφн | λm | λI | R1, Ом | J, кг·м2 |
| 1.5 | 0.07 | 0.77 | 0.83 | 2.2 | 6.5 | 5.46 | 3.3*10-3 |
По справочным данным рассчитаем основные номинальные параметры электродвигателя.
Ток статора:
А.
Угловая скорость вращения:
ωн=ωон*(1-Sн)=157.2*(1-0.07)=146.6 с-1,
где: ωон – номинальная скорость вращения магнитного поля.
Номинальный механический момент:
.
Номинальный электромагнитный момент:
Мэмн=1.012*Ммехн=1.012*10.2=10.6 Н·м,
где: 1.012 – коэффициент, учитывающий добавочные потери и потери на трение в механической части электродвигателя.
2.5.2 Выбор комплексного преобразователя
Для проектируемого электропривода выбираем преобразователь частоты фирмы «Danfoss» серии VLT 5000. Фирма «Danfoss» выпустила первый в мире серийный преобразователь частоты в 1968 г. С тех пор фирма установила стандарт качества для электроприводов [12]. Ее частотные преобразователи VLT сегодня проданы и обслуживаются более чем в 100 странах на шести континентах. В новой серии преобразователей VLT 5000 заложена система управления VVCPLUS – это новая система векторного управления без датчиков управляющегося момента. По сравнению со стандартным управлением коэффициентом напряжение/частота система VVCPLUS обеспечивает улучшенную динамику и устойчивость как при изменении задания скорости, так и при изменении момента нагрузки. В системе управления ПЧ внедрена система цифровая защита, которая гарантирует надежную работу даже при самых неблагоприятных эксплуатационных условиях. Электроприводы фирмы «Danfoss» с системой управления VVCPLUS допускают ударные нагрузки во всем диапазоне скоростей и быстро реагируют на изменение задания. Чтобы сделать программирование простым и понятным, параметры разделены на различные группы. Быстрое меню проводит пользователя через программирование нескольких параметров, которые должны быть установлены, чтобы начать работу. Пульт управления съемный. Он включает алфавитно-цифровой дисплей из четырех строк, давая возможность отображать четыре параметра одновременно. Через съемный пульт управления запрограммированные значения могут быть скопированы с одного VLT на другой. Это уменьшает затраты времени на программирование при замене приводов или включении дополнительного привода в систему. Процесс программирования оказывается легче, чем в других сериях. Преобразователи VLT 5000 выполняют большинство настроек автоматически. ПЧ серии VLT 5000 построены на базе инверторов с промежуточным звеном постоянного тока и широтно-импульсной модуляцией. В качестве силовых ключей используются биполярные транзисторы с изолированным управляющим электродом (IGBT). Функциональная схема преобразователя частоты серии VLT 5000 представлена на рис. 2.10.
L, C1…C3 – входной LC фильтр, поставляемый по специальному заказу, служит для сглаживания импульсов входного тока, а так же блокирует высокочастотные помехи из сети в ПЧ и наоборот.
VD1…VD6 – неуправляемый выпрямитель для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока.
Rз – зарядный резистор для предварительного заряда конденсаторов силового фильтра С4…С6.
С4…С6 – силовые конденсаторы для фильтрации выпрямленного напряжения в звене постоянного тока.
Rs – резисторный датчик обратной связи по току инвертора для контроля тока инвертора, защиты инвертора от токов короткого замыкания.
VT1…VT6 – транзисторы силового тока инвертора, могут быть скомпонованы в виде полумостов.
М – асинхронный исполнительный двигатель.
ИБП – импульсный блок питания, обеспечивает несколько стабилизированных напряжений.
К – реле предварительного заряда. Включается после предварительного заряда силовых конденсаторов, шунтируя своим контактом резистор Rз.
БВВУ – блок верхних выходных усилителей.
БНВУ – блок нижних выходных усилителей.
БВВУ и БНВУ служат для формирования импульсов управления силовыми ключами.
БУИ – блок управления инвертором. Главный управляющий узел, который формирует на выходе 6 импульсных сигналов формирования ШИМ по различным алгоритмам. В соответствии с сигналами ОС, сигналами управления и выбранными комплексами программ БУИ выполняется на базе микропроцессорных контроллеров.
БИФ – блок интерфейса, обеспечивает связь схемы управления преобразователем с внешним устройством ЦПУ и АЛУ, персональным компьютером (РС), ведущим приводом MD, а также выдает сигнал для ведомого привода, если данный ЭП является ведущий.
БРИТ – блок реостатно-инверторного торможения.
RT – силовой тормозной резистор.
БРИТ и RТ поставляются по желанию заказчика.
Общие технические данные преобразователй частоты серии VLT 5000 [13] приведены в таблице 2.5:
Таблица 2.5
| Частота питания, Гц | 50/60 |
| Максимальный дисбаланс напряжения питания | ±2%Uн |
| Коэффициент мощности | 0.9…1.0 |
| Пусковой вращающий момент в течении 1 мин., % | 160 |
| Пусковой вращающий момент в течении 0.5 сек., % | 180 |
| Диапазон частот, Гц | 0…1000 |
| Разрешение на выходной частоте, Гц | ±0.003 |
| Диапазон регулирования скорости: Разомкнутая система замкнутая система | 1…100 1…1000 |
| Число программируемых (по напряжению) аналоговых входов | 2 |
| Число программируемых цифровых и аналоговых выходов | 2 |
| Число программируемых цифровых входов | 8 |
Частотный преобразователь выбирается по току. Номинальный ток IVLT.N должен бать равен или больше требуемого тока двигателя (Iн = 3.56 А). Выбираем из [12] преобразователь частоты типа VLT 5003. Технические данные ПЧ VLT 5003 приведены в таблице 2.6.
Таблица 2.6.
| Выходной ток: IVLT.N, A IVLT.MAX (60 c), A | 4.1 6.5 |
| Выходная мощность, SVLT.N, кВт∙А РVLT.N, кВт | 3.1 1.5 |
| Выходное напряжение, В | 0…220 |
| Выходная частота, Гц | 0…1000 |
| Время разгона, с | 0.05…3600 |
3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Решение о выборе лучшего варианта привода принимается на основе сопоставления приведенных затрат на одинаковый объем выпускаемой продукции.
В данном проекте необходимо обеспечить регулирование продолжительности времени выпечки с коррекцией по температуре во второй зоне пекарной камеры. При этом необходимо учитывать, что производительность печи при замене системы привода меняться не должна, а также желательно сохранить неизменной конфигурацию оборудования и занимаемую им площадь.
Ниже рассмотрены некоторые системы привода конвейера печи.
Регулирование продолжительности времени выпечки может осуществляться механически при помощи блок-вариатора (существующий вариант). Тогда для реализации коррекции продолжительности выпечки на маховик вариатора необходимо установить регулирующий механизм (например, сервопривод ), который поворачивал бы маховик в ту или иную сторону, в зависимости от температуры. Такой вариант регулирования очень прост и требует минимальных капитальных затрат. Однако при частых поворотах ручки маховика будет сильно увеличиваться износ блок-вариатора, что в конечном итоге приведет к быстрому выходу вариатора из строя. Очевидно, что данный вариант регулирования нас не устраивает.
Лучшими показателями по сравнению с рассмотренным способом регулирования обладает электрическое регулирование продолжительности выпечки, т.е. изменением скорости вращения приводного двигателя конвейера.
В настоящее время наибольшее распространение получили системы электропривода ТП – ДПТ НВ (тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока независимого возбуждения) и ПЧ – АД (преобразователь частоты – асинхронный двигатель). Ниже приведена таблица [14], в которой методом экспертных оценок баллами определены рассматриваемые системы по ряду показателей:
Таблица 3.1.
| Система электропривода | Р, кВт | D | M | Кап. затраты | Масса | η, ΔР | Qн, cosφн | Ук | Укэ | |||
| – | ~ | ~ω2 | двиг. | преобраз. | ||||||||
| ТП – ДТП НВ | от 10 до 10000 | 1:104 | + | + | ┴ | 3.5 | 2 | 2 | 2 | 3 | 2 | 3 |
| ПЧ –АД | до 10000 | 1:104 | – | ┴ | ┴ | 3.0 | 1.5 | 2 | 1.5 | 2 | 2 | 2.5 |
Приняты обозначения: + – применяется, ┴ – ограниченно применяются, – – не применяются.
Здесь Ук и Укэ характеризуют соответственно ущерб от ненадежности и затраты на компенсирующие устройства (сглаживающие фильтры, дроссели и т.п.).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
