Проектирование и изготовление учебно-лабораторного стенда на базе преобразователя частоты Danfoss VLT-5004
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
Введение
В последние годы в России всё большую актуальность приобретает вопрос энергосбережения на производстве. Это обусловлено непрерывным ростом цен на основные энергоресурсы, что приводит к увеличению стоимости электроэнергии. С другой стороны снижение энергозатрат позволяет уменьшить себестоимость производимой продукции, что значительно улучшает её конкурентоспособность.
Энергосбережение на производстве, по сути, сводится к снижению потерь энергии в потребителях. Учитывая, что, как правило, основными потребителями на производстве являются электродвигатели, можно сделать вывод, что одной из приоритетных задач энергосбережения является снижение потерь в электроприводе.
В настоящее время наибольшее распространение получили асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Они составляют около 90% всего парка машин, задействованных на производстве. Такое широкое распространение объясняется рядом преимуществ асинхронных двигателей, таких как высокая надежность, низкая стоимость, простота изготовления и эксплуатации.
Очевидно, что значительного повышения энергетической эффективности можно добиться снижением потерь в электроприводах с асинхронным двигателем.
Анализ ситуации показывает, что основным способом повышения энергосбережения в электроприводе является внедрение управляемого электропривода. Традиционно сложилось, что при необходимости управлять скоростью вращения вала двигателя использовались двигатели постоянного тока. Асинхронные же двигатели использовались исключительно в нерегулируемом приводе. Однако развитие силовой электроники и микропроцессорной техники позволило создать относительно недорогие и достаточно надёжные преобразователи частоты, способные регулировать скорость асинхронных двигателей. Появление преобразователей частоты способствовало не только внедрению регулируемого электропривода в областях, где использовались асинхронные двигатели, но и значительно потеснило позиции двигателей постоянного тока.
Очевидно, что производительность, качество и себестоимость продукции зависит от технического уровня, режима работы, условий эксплуатации электрооборудования, т.е. всех основных показателей, характеризующих эффективность работы, как отдельных цехов, так и всего предприятия в целом. В этих условиях успех производственной деятельности инженера-мехатроника существенно зависит от его готовности к выполнению целого ряда функций, касающихся грамотной эксплуатации электрооборудования цехов.
Расширение и усложнение выполняемых электроприводом функций, применение в нем новых средств управления требуют высокого уровня подготовки специалистов, занятых его проектированием, монтажом, наладкой и эксплуатацией. Они должны хорошо знать назначение и элементную базу отдельных узлов электропривода, их свойства и характеристики, уметь разбираться в схемах управления электропривода, определять его экономические показатели и выбирать его элементы.
В рамках темы дипломной работы разработан и изготовлен стенд на базе преобразователя частоты Danfoss.
Выполнение учащимися лабораторных работ на данном стенде является важным средством более глубокого усвоения и изучения теоретического материала. Студенты получают необходимые знания о преобразователе частоты, способах и преимуществах его использования, а так же практические навыки работы с преобразователем, что, несомненно, пригодится им в дальнейшем.
Также стенд может быть использован для подготовки специалистов.
1. Постановка задачи
Основное назначение стенда - изучение преобразователя частоты Danfoss, его возможностей, характеристик, режимов работы, программирование. Проведение лабораторных работ для студентов факультета автоматизации ОмГТУ по учебным курсам Мехатронные и робототехнические системы.
В результате проведенного анализа темы дипломной работы, а также с учетом технических и методических требований можно сформулировать основную задачу дипломного проекта:
) Стенд должен обеспечивать максимальную наглядность изучаемой темы, для чего предлагается разработать удобную панель управления.
) Стенд по своим функциональным возможностям должен обеспечивать проведение 4 лабораторных работ, для чего предусмотреть переключатель рода работ.
) Управление нагрузкой стенда должно осуществляться как вручную, так и в автоматическом режиме, с использованием схемы программирования нагрузки.
) Питание стенда осуществляется от источника напряжения 380В, поэтому в целях повышения безопасности работы со стендом должны быть приняты меры, исключающие поражение электрическим током.
) Стенд должен иметь возможность подключения к персональному компьютеру с соответствующим программным обеспечением.
) Стенд должен быть устойчив к механическим вибрациям, которые могут возникнуть при его эксплуатации.
) Элементной базой стенда должны быть широко распространенные схемы, электронные компоненты, промышленная автоматика.
Все эти требования должны быть положены в основу разработки принципиальной электрической схемы, внешнего вида и конструкции стенда данной дипломной работы.
2. Проектная часть
2.1 Обзор по теме
На начальном этапе проектирования стенда было рассмотрено несколько стендов на базе преобразователей частоты различных фирм - как российских, так и зарубежных. В целом эти стенды можно р