Система управления асинхронным двигателем
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?озволяет при выполнении той же работы экономить еще от 5 до 30% электроэнергии путем поддержания электродвигателя в режиме оптимального КПД.
В режиме энергосбережения преобразователь автоматически отслеживает потребление тока, рассчитывает нагрузку и снижает выходное напряжение. Таким образом снижаются потери в обмотках двигателя и увеличивается его КПД. Режим энергосбережения хорошо подходит для следующих задач:
управление скоростью вращения вентиляторов и насосов;
управление оборудованием с переменной нагрузкой;
управление машинами, которые большую часть времени работают с малой нагрузкой.
При выборе комплектного преобразователя необходимо учитывать достаточность частотного управления, что дешевле, чем ПЧ с векторным управлением.
Электроприводы ПЧ2000 производства ООО "ИНОСАТ" и ACS (100…600) производства ABB Industry Oy на базе частотных преобразователей предназначены для питания и частотного регулирования скорости и момента асинхронных электродвигателей, устанавливаемых на насосах, вентиляторах, компрессорах, конвейерах, станках, центрифугах и т.д.
Основные технические данные:
ПЧ2000ACS (100…600) диапазон мощностей 11…55 кВт диапазон регулирования частоты 0,1…400 Гц различные варианты частотного управления возможность использования асинхронного электропривода взамен любых регулируемых электроприводов постоянного тока унифицированный состав основных субблоков (плат) управления встроенный силовой L-C-L фильтр питающего напряжения встроенный входной автоматический выключатель удобная, простая прочная конструкция отсутствие ограничений на частоту повторных включений инверторадиапазон мощностей до 3000 кВт диапазон регулирования частоты до 5000 Гц самая совершенная в мире система разрывно-векторного автоматического частотного управления с прямым управлением момента и электродвигателя возможность использования асинхронного электропривода взамен любых регулируемых электроприводов постоянного тока унифицированный состав основных субблоков (плат) управления встроенный силовой фильтр входного питания поставка специализированных вариантов исполнения по требованию заказчика удобная, простая и прочная конструкция
4.2 Расчет параметров и выбор элементов силовой цепи
Для силовой цепи необходимо вычислить ёмкость С-фильтра (рис.4.1.).
Ток протекающий по силовой цепи описывается уравнением:
Отклонение напряжения в цепи постоянного тока от заданного не должно превышать 5%:
B.
Рис.4.1 силовая цепь.
Ток вычисляется по формуле:
(4.1),
где U1H=220B; I1H=17,27A; cos?=0,88
Подставляя значения в формулу (4.1), получим
Ёмкость вычисляем по формуле:
, (4.2)
с.
Подставляя значения в формул (4.2), получим:
мкФ
5. Проектирование системы автоматического управления
5.1 Разработка математической модели автоматизированного электропривода
В основу математической модели положена структурная схема автоматического регулирования скорости представленная в "Теории электропривода" В.И. Ключева в параграфе 7.5.
Структурная схема автоматического регулирования скорости
Рис.5.1
Тп, э=Тп/Ку. ж., Тп? машинная постоянная, учитывающая дискретность, запаздывание и наличие фильтров в системе фазового импульсного управления, Тп<0,01 с, Ку. ж. ? коэффициент увеличения модуля жесткости в замкнутой системе ?З.С. по сравнению с ?Е, ?З.С. =?Е (1+кО. С) =?ЕкУ.Ж., ?Е?жесткость механической характеристики, ?Е=2МК/?0НОМsK, Тэ? электромагнитная постоянная двигателя, Тэ=1/?0ЭЛ, НОМsK, Тм? механическая постоянная электропривода, Тм=J?0/МК, Кп? коэфициент усиления преобразователя, Кп=Еп/U, .
5.2 Расчет параметров объекта управления
Исходя из выражений и данных двигателя, получаем:
Мном. = Рном. / w0 ном.,
где w0 ном. - скорость двигателя, определяемая как:
w0 ном. = pn / 30,w0 ном. = 3,143000/30 =314,16с-1;
Mном. = 7500/314,16 = 23,87 Нм;
Номинальная скорость двигателя определяется по формуле:
wном. = pnном. (1-Sном.) / 30,wном. = 3,143000 (1-0,035) / 30 = 303с-1;
тогда wmax =wном. =303 с-1 - максимальная скорость двигателя;
wmin = wmax / D = 303/4 = 75,1 с-1;
Определим время пуска двигателя:
tn = JSwном. / Мп-Мс;
где Мп = 2Мном. =223,87=47,74 Нм - пусковой момент;
JS = 2Jдв =20,0075=0,015 - суммарный момент инерции системы;
tп = 0,015306/47,74-23,83=0, 193с;
Для расчета параметров структурной схемы необходимо произвести расчеты параметров Т-образной схемы замещения АД:
R1 = 0,685Ом;
R2 = 0,417Ом;
Rm = 14,9Ом;
L1 = 0,178Гн; L2 = 0,182Гн; L12 = 0,175Гн;
х1 = 0,864Ом; х2 = 2,086Ом; хm = 55,15Ом
Здесь ? эквивалентная постоянная времени статора;
? эквивалентное сопротивление цепи статора;
? эквивалентная индуктивность цепи статора;
Lэ = 0,178 - 0,1752/0,182 = 0,0097Гн;
Rэ = 0,685 + 0,417 (0,1752/0,1822) = 1,07Ом;
Тэ = 0,0097/1,0705 = 0,009с.
Тм = 3140,015/23,872,2=0,09с.
5.3 Определение параметров и структуры управляющего устройства
Для управления насоса производители преобразователей, в том числе АВВ, предлагают использовать ПИД-регулирование. Параметры ПИД-регулира зависят от состояния водопроводной системы, которая не вычисляется, поэтому ПИД-регулятор программируется приблизительно и настраивае