- •Реферат
- •Содержание Введение
- •1 Технологическая часть
- •1.1 Назначение, состав и техническая характеристика устройства
- •1.2 Параметры подводящего рольганга
- •1.3 Технология
- •2 Требования, предъявляемые к электроприводу
- •2.1 Предварительный выбор двигателя
- •2.2 Расчет и построение тахограммы и нагрузочной диаграммы
- •2.3 Проверка двигателя по нагреву и перегрузочной способности
- •3 Выбор силового оборудования
- •3.1 Выбор преобразователя частоты и его основных элементов
- •3.2 Выбор автономного инвертора
- •3.3 Выбор блока выпрямления
- •3.4 Выбор управляющего модуля
- •3.5 Выбор сетевого дросселя
- •3.6 Выбор сетевого фильтра
- •4 Защита электропривода
- •4.1 Защита от перегрузок и коротких замыканий
- •4.2 Защита, осуществляемая средствами преобразователя
- •4.3 Защита на стороне питающей сети
- •4.4 Защита на стороне двигателя
- •5 Выбор и разработка функциональной схемы сар
- •5.1 Расчет параметров выбранного приводного двигателя
- •5.2 Составление структурной схемы
- •6 Расчет и анализ переходных процессов
- •7 Оптимизация работы приводов
- •7.1 Сокращение времени холостого хода
- •7.2 Уменьшение тока холостого хода
- •7.3 Суммарная годовая разница
- •Заключение
- •Список использованных источников
3 Выбор силового оборудования
3.1 Выбор преобразователя частоты и его основных элементов
Преобразователь частоты S120 – это модульный преобразователь, гарантирующий обширные многофункциональные возможности. Модульные элементы имеют все шансы легко сочетаться с целью предоставления различных условий к функциональности и силы концепции электропривода.
Принципиальная электрическая схема разрабатываемого электропривода механизма подводящего рольганга представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 - Принципиальная электрическая схема механизма подводящего рольганга
3.2 Выбор автономного инвертора
Силовая часть выбирается исходя из требуемой мощности двигателя, напряжения питания.
Расчет силовой части осуществляется следующим образом:
Инверторы и выпрямители частотных преобразователей характеризуются маленьким диапазоном перегрузочной способности. Поэтому преобразователь частоты следует выбирать в соответствии с действующей нагрузкой технологического процесса. Кроме того, автономные инверторы определяются следующими параметрами:
а) номинальный ток, имеющий зависимость от температуры окружающей среды;
б) максимальный допустимый ток, определенный термической стабильностью полупроводников;
в) предельный ток коммутации.
Автономные инверторы и ПЧ также определяются следующими значениями мощности:
а) номинальная мощность, т.е. максимальная длительная мощность;
б) предельная кратковременная мощность, достигаемая на выходе преобразователя частоты при номинальном токе;
в) коммутационная мощность, определяемая:
, (37)
(38)
Если мощность коммутации не приведена, принимаем её значение равным кратковременной мощности преобразователя частоты. Эта мощность относительно невелика и намного меньше мощности электродвигателей. При прямом пуске с номинальным напряжением и частотой сети пусковые токи асинхронных двигателей в 4-7 раз превышают номинальный ток двигателя. Тогда номинальный ток инвертора должен быть в том же диапазоне, что приведет к увеличению мощности как инвертора, так и ПЧ.
Данные о оптимальной номинальной частоте преобразователя могут быть получены путем ограничения пускового тока двигателя или пуска путем изменения частоты с минимального значения на номинальное значение. Это замедлит процесс запуска двигателя, поскольку будет уменьшен крутящий момент.
Если двигатели запускаются отдельно, кратковременный ток инвертора должен превышать сумму начальных токов пусковых двигателей вместе с номинальными токами других двигателей.
При расчете мощности преобразователя частоты необходимо также учитывать влияние высших гармоник, которые увеличивают максимальные и текущие значения токов преобразователя, которые зависят от индукционного сопротивления обмоток двигателя.
(39)
где – номинальный ток двигателя, А;
– пусковой ток двигателя, А.
Показано, что для шести ступенчатой кривой выходного напряжения при номинальной нагрузке, действующее значение токов равно:
, (40)
При определении параметров и выборе преобразователя частоты необходимо учитывать реактивную мощность двигателя, поскольку асинхронные двигатели работают с учетом коэффициента мощности. В этом случае инверторы рассчитывают по полной мощности, а выпрямители по активной.
Обычно ток статора остается постоянным на всех частотах, а напряжение статора изменяется линейно из-за того, что асинхронные двигатели работают с постоянным моментом нагрузки. Следовательно, при fmax полная мощность преобразователя будет наибольшей. Поскольку при больших частотах потери на коммутацию инвертора, а также в стали двигателя, существенно увеличиваются у двигателей обычного исполнения, нужно учесть максимальную мощность.
Номинально длительно-допустимая мощность инвертора
, (41)
где – номинальное напряжение сети, В.
При протекании максимального мгновенного значения тока инвертора, нужная достаточная мощность коммутации:
при tp= 1 мин:
, (42)
при tp = 0,5c
,. (43)
Для обеспечения пускового режима двигателя кратковременная мощность инвертора считается достаточной:
(44)
Исходя из следующих данных, выбираем преобразователь частоты:
; (45)
(46)
(47)
, (48)
где Кз , равный 1,25, – коэффициент запаса мощности.
Учтя перегрузочную способность ПЧ, его максимальный ток равен:
(49)
где – коэффициент перегрузки преобразователя частоты.
Пуск двигателя осуществляется за несколько секунд, но полученное значение тока должно быть обеспечено продолжительностью этой нагрузки в течение 60 секунд. Также увеличивается коэффициент перегрузки инвертора при небольшой продолжительности приложения максимальной нагрузки. Поэтому выбирая инвертор используем значения номинального тока и допустимой перегрузки.
Sinamics S120, на нем останавливаем свой выбор, учитывая полученные условия, его технические данные приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Данные автономного инвертора напряжения.
Тип ПЧ |
Sinamics 6SL3320- 1TE33-1AA0 |
Номинальная мощность, кВА |
160 |
Мощность потерь, кВт |
2,96 |
Номинальный выходной ток In, А |
310 |
Ток базовой нагрузки IБАЗ, А |
277 |
Максимальный ток, А |
460 |
КПД, % |
98,6 |
Частота модуляции, кГц |
1,25 |
Уровень шума Lpa, дБ |
<72 |
Следует иметь в виду, что цикл нагрузки с переменной нагрузкой является основой работы подводящего рольганга. Допустимая перегрузка в этом режиме составляет: 1,3 IH (т.е. перегрузка 130%), в течение 3 секунд 1,16 IH (т.е. перегрузка 116%).
На рисунке 6 представлена схема силового модуля PM240.
Рисунок 6 - Схема подключения инвертора