Тахогенератор ТГ-1 обраний за такими параметрами:
· Номінальною частоті обертання 1 100 ± 11 об / хв, що відповідає номінальній частоті обертання валу двигуна 1070 об / хв.
· Режиму роботи - S1 тривалого, що відповідає режиму роботи обраного двигуна.
· По мінімальної і максимальної частоті обертання валу тахогенератора 0,1 до 6000 об / хв.
Даний ТГ придатний для спільної установки з ДПТ4ПН225S,
3.1.5 Схема регулювання ПЧ-АД
Даний АЕП з АДК реалізований за системою ПЧ-АД.
Функціональна схема частотного регулювання представлена на рис.3.7
Рис.3.7. Функціональна схема частотного регулювання
Умовні позначення на схемі (рис.3.7): U1, В; f1, Гц - вхідний значення, відповідно, амплітуди напруги живлення і частоти. Uu, В; Uf, Гц - значення, відповідно, амплітуди і частоти, що надходять з контролера. U вих, В; fвих, Гц - вихідні значення, відповідно, амплітуди і частоти, що подаються на обмотку статора і відповідні заданій частоті обертання ротора. УВ - керований випрямляч, який перетворює змінну напругу в постійне. УУ - пристрій, що управляє (може бути програмованим логічним контролером або ЕОМ), яке формує значення амплітуди і частоти, відповідні заданій частоті обертання ротора. УІ - керований інвертор, який здійснює перетворення сформованого значення амплітуди напруги з постійної величини в змінну.
3.1.6 Вибір асинхронного двигуна
Вихідні дані представлені в таблиці 3.5 [1] і на рис. 3.6.
Мал. 3.6 Задана діаграма моментів виробництва механізму
Для вибору двигуна побудована тимчасова діаграма моментів, наведена на рис. 3.7
Мал. 3.7 Тимчасова діаграма моментів для АЕП з АДК
Визначено тривалість включення (формула 3.15):
Визначено еквівалентний момент за формулою 3.16.
де Mi - момент в певний проміжок часу, Н * м; ti - тривалість даного проміжку, сек .; # 931; tраб - сумарний час роботи двигуна, сек .; # 931; tn - сумарний час пауз в роботі, сек; - коефіцієнт, що враховує тривалість включення двигуна (див. Таблицю 3.7).
DeviceNet комунікаційна карта Fipio комунікаційна карта Modbus TCP комунікаційна карта Profibus DP комунікаційна карта Шлейф CANopen комунікаційна карта
Можливий вибір одного з 3 законів управління двигуном в залежності від застосування:
Скалярний закон (U / f-регулювання): простий закон управління двигуном з підтриманням постійного співвідношення між напругою і частотою живлення двигуна і можливістю підстроювання цього співвідношення на нижній швидкості. Призначений для невеликих конвеєрів, паралельно включених двигунів і т.д.
Векторний закон (векторне управління потоком без зворотного зв'язку по швидкості): закон, який гарантує отримання оптимальних характеристик двигуна потужністю рівної або відрізняється на один типорозмір від потужності ПЧ. Цей закон дозволяє отримати найкращі динамічні характеристики, в тому числі і при роботі на нижній швидкості. Призначений для управління високо динамічною приводами.
Квадратичний закон (Kn 2) закон для механізмів з вентиляторним характеристикою, що дозволяє отримати момент пропорційний швидкості. Закон дозволяє оптимізувати споживану енергію в залежності від навантаження механізму. Призначений для управління насосними, вентиляційними установками і т.д.
Перетворювачі частоти, застосовувані в регульованому електроприводі, залежно від структури і принципу роботи силової частини прийнято розділяти на два класи:
1. Перетворювачі частоти з явно вираженим проміжною ланкою постійного струму.
2. Перетворювачі частоти з безпосереднім зв'язком (без проміжної ланки постійного струму).
Історично першими з'явилися перетворювачі з безпосереднім зв'язком, в яких силова частина являє собою керований випрямляч і виконана на тиристорах. Система управління по черзі відмикала групи тиристорів, формуючи вихідний сигнал. В даний час цей метод перетворення частоти в нових розробках ПЧ не використовується.
Всі перетворювачі частоти компанії Schneider Electric побудовані за схемою з явно вираженим ланкою постійного струму (рис. 3.11).
У перетворювачах цього класу використовується подвійне перетворення електричної енергії.
Вхідний синусоїдальна напруга (L1, L2, L3) з постійною амплітудою і частотою випрямляється в випрямному блоці (BR) і фільтрується і згладжується в блоці фільтрації (BF), в результаті виходить постійна напруга. Цей вузол називається ланкою постійного струму.
Рис.3.11 Перетворювачі з явно вираженим ланкою постійного струму
Для формування синусоїдального змінного напруги з регульованою частотою служить блок перетворення (BD). Як електронних ключів, за допомогою яких формується вихідний сигнал, застосовуються біполярні транзистори з ізольованим затвором IGBT.
Управляються перераховані блоки по заздалегідь запрограмованому алгоритму мікропроцесорним модулем або блоком логіки (BL-управляючий пристрій).
Перетворювачі частоти можуть бути запитані від зовнішнього ланки постійного струму. У цьому випадку захист ПЧ здійснюється швидкодіючими запобіжниками.
3.1.8 Вибір комплектного асинхронного приводу
Раніше визначений діапазон номінальних потужностей приводу, рівний
Виходячи з цих даних, вибираємо комплектний асинхронний електропривод.
Віддаємо перевагу марці SIEMENS, так як електричні двигуни даної фірми є провідними в сфері приводних технологій. Всі великі підприємства регіону КМА використовують електродвигуни даної компанії.
Технічна конструкція і популярність електродвигунів SIEMENS на ринку трифазних електродвигунів нерозривно пов'язана з їх якістю. Для гарантії високої якості в процесі виробництва двигунів використовується спеціальна система контролю і моніторингу.
Перевагою двигунів SIEMENS є посилена ізоляція ротора двигуна і вбудовані датчики температури, що дає можливість надійного регулювання на низьких частотах.
Вибираємо серію асинхронних електродвигунів SIEMENS 1LA7, типу 1LA7073-2AA. Електродвигуни SIEMENS типу 1LA7 - є найпопулярнішими на Російському і світовому ринках, підходять для більшості приводних завдань.
Переваги двигунів типу 1LA7:
· Оптимальна підстроювання і настройка, що дозволяє оптимізувати більшість приводних завдань;
· Високі показники ККД і відмінне співвідношення ціни і якості;
· Надійність і довговічність всіх складових вузлів і елементів, що гарантує тривалий термін служби електродвигуна без необхідності систематичного проведення профілактичних і ремонтних заходів;
· Відповідність міжнародним стандартам і нормам;
· Висока безпека для операторів та обслуговуючого персоналу;
Технічні дані двигуна див. Таблицю 3.9
На підставі технічних даних двигуна і після перетворення формули 3.20 отримуємо значення номінальної швидкості обертання ротора nном.
За формулою 3.21 визначаємо значення номінального моменту Мном.
На підставі табличних значень відносних моментів mK і Mп і використовуючи формули 3.22 і 3.32, визначаємо, відповідно, значення критичного моменту Мк і пускового моменту Мп. які необхідні для побудови природної механічної характеристики.
Нехтуючи активним опором статора, визначаємо Sкр:
На підставі отриманих даних побудована природна характеристика для даного електродвигуна (див. Рис.3.12).
Рис.3.12 Природна характеристика
Для визначення зонності регулювання даного електродвигуна побудована діаграма штучних і природних характеристик (див. Рис.3.13).
Рис.3.13 Робочі частини штучних і природних характеристик
Проведено робочу частину природної характеристики (пряма 1, см. Рис.3.13), потім проведена пряма, відповідну заданому ковзанню (пряма 6, див. Рис.3.13), на якій відзначені задані в умові моменти.
В даному випадку мається однозонное регулювання (штучні характеристики розташовані тільки в 2-ій зоні - прямі 2,3,4,5, см. Рис.3.13).
Для визначення максимальної частоти, яку повинен забезпечити на виході частотний перетворювач, визначаємо у скільки разів зміниться швидкість для максимального моменту штучної характеристики в порівнянні зі швидкістю для такого ж моменту на природній.
За формулою 3.24 визначаємо швидкість обертання ротора електродвигуна:
n2ест = (1 0,15) 675 = 573,75 об / хв
За формулою 3.25 обчислено, у скільки разів збільшилася швидкість ротора для штучної характеристики:
Так як швидкість обертання ротора прямо пропорційна частоті живильної мережі, то обчислено, як збільшилася частота живильної мережі, за формулою 3.26:
Так як отримана частота задовольняє умові. то втратами на намагнічування статора можна знехтувати, тому що вони не будуть значно скорочувати термін служби двигуна.
Для визначення мінімальної частоти, яку повинен забезпечити на виході частотний перетворювач, визначено, у скільки разів зміниться швидкість для мінімального моменту штучної характеристики в порівнянні зі швидкістю для такого ж моменту на природній (на природній характеристиці двигун працює при частоті мережі живлення, що дорівнює 50 Гц).
За формулою 3.24 визначена швидкість обертання ротора електродвигуна:
n2ест = (1 002) 675 = 661,5 об / хв
Відповідно, при ковзанні. швидкість ротора дорівнює.
Обчислено, у скільки разів зменшилася швидкість ротора для штучної характеристики за формулою 3.2
Обчислено, як зменшилася частота мережі живлення (формула 3.28):
Так як отримана частота задовольняє умові. то втрати на нагрів обмоток ротора значно не скорочувати термін служби двигуна.
Робочі частини штучних характеристик - прямолінійні, тому що частотне регулювання, не залежно від способу регулювання, зберігає жорсткість робочої частини штучних характеристик.
Для вибору способу регулювання у другій зоні визначаємо величину перевищення напруги на штучній характеристиці, що відповідає максимальному моменту.
З огляду на, що відносини амплітуд і частот на різних характеристиках приблизно рівні, скористаємося ставленням (формула 3.29)
Перевіряємо, визначивши перевищення значення амплітуди напруги в%, чи задовольняє це перевищення умові:
Оскільки умова не виконана, то спосіб регулювання - векторний зі зміною тільки частоти напруги живлення.
Для управління електродвигунами типу 1LA7 фірмою був розроблений частотний перетворювач (ПЧ) серії SIEMENS SINAMICS G 110.
ПЧ цієї серії характеризується базовим набором функцій, необхідних для промислового застосування в регульованих приводах.
Технічні дані див. Таблицю 3.10.
Стандартні перетворювачі SINAMICS G110 містять керуючий модуль і силовий модуль. У модулях застосована найсучасніша технологія IGBT і цифрове мікропроцесорне управління.
Силові модулі представлені на рис 3.15.
З даним двигуном використовується силовий модуль на 1,1 кВт для забезпечення запасу по потужності. У комплекті використовується базова панель оператора для управління.
Показники напруги