Автоматизация электропривода поперечной подачи токарно-винторезного станка
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
? ограничивая его на заданном уровне. Драйверы IGBT - сборки обеспечивают: гальваническую развязку по цепям питания, управления силовыми транзисторами и защиту от короткого замыкания на выходе инвертера. Микропроцессор содержит энергонезависимую память для запоминания настроек после отключения питания. Управление частотным преобразователем может осуществляться от пульта, через каналы ввода-вывода, либо по последовательному интерфейсу RS-485. Использование моноканала RS-485 позволяет осуществить управление частотными преобразователями в количестве до 14 штук от внешнего контроллера.
.2 Расчет параметров и выбор элементов силовой цепи
Для обеспечения надежной и грамотной эксплуатации преобразователя в составе с ним должно применяться различное дополнительное оборудование: сетевые предохранители или автомат защиты, сетевые и моторные дроссели, радиочастотные фильтры, тормозные резисторы и др.
Для защиты внутренних цепей преобразователя в каждую фазу между источником питающего напряжения и преобразователем должны быть установлены быстродействующие предохранители (используемые для защиты полупроводниковых диодов). Выбор предохранителя производится по таблице, из руководства по эксплуатации в соответствии с моделью преобразователя. Преобразователю частоты VFD004S43 соответствует предохранитель фирмы BUSSMAN Limitron KTK класса CC со следующими параметрами [7]:
тип предохранителя - JJS-6
номинальный ток предохранителя - 6 А.
Входной дроссель применяется для уменьшения пиков напряжения, уменьшает влияние высших гармоник из сети на преобразователь и обратно, улучшает коэффициент мощности.
Выходной дроссель предназначен для снижения высших гармоник в токе двигателя и снижению емкостных токов в длинном моторном кабеле, а также для ограничения пиковых перенапряжений на двигателе.
Выбираем дроссели по таблице, из руководства по эксплуатации в соответствии с моделью преобразователя частоты.
Параметры входного дросселя [7]:
-
.
Параметры выходного дросселя:
-
.
Выбираем дроссели фирмы Schaffner RWK212-4-KL [10].
Для рассеивания энергии, выделяемой двигателем, применяется внешний тормозной резистор, что значительно улучшает возможности торможения. Он не должен быть меньше 85 Ом (для 3-х фазных преобразователей со входным напряжением от 400В).
Расчет тормозного резистора производится из мощности, рассеиваемой на нем при торможении по формуле:
,(4.3)
где - действующее значение напряжения, В;
- рассеиваемая при торможении мощность, Вт.
,
где - фазное значение напряжения питающей сети.
- коэффициент схемы, для 3-х фазной схемы .
.
Рассеиваемая при торможении мощность рассчитывается по следующей формуле:
,(4.4)
где - расчётный динамический момент, .
.
Исходя из расчётных значений по формуле (4.3) определяем значение сопротивления :
.
Выбираем стандартное значение тормозного сопротивления:
.
Из руководства по эксплуатации преобразователя частоты [7] выбираем тормозной резистор модели BR080W1000.
5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
.1 Выбор датчиков управляемых координат автоматизированного электропривода
Как было отмечено ранее, для реализации векторного управления необходимо производить регулирование следующих величин: потокосцепление ротора, угловая скорость ротора и составляющие тока статора по осям x и y. Преобразователь частоты VFD - S использует косвенное управление скоростью двигателя, т.е. текущее значение скорости ротора и потокосцепления вычисляются по текущим значениям тока и напряжения статора. При таком способе управления ошибка поддержания скорости не превышает 1-5%. Для повышения точности предусмотрена возможность подключения датчика скорости. Наибольшей точностью обладают импульсные датчики скорости, в которых частота следования импульсов пропорциональна угловой скорости ротора.
Таким образом, для регулирования скорости привода поперечного движения используются следующие виды датчиков: скорости, положения, тока и напряжения. Причем датчики тока и напряжения конструктивно выполнены в преобразователе частоты, а датчик скорости и положения реализуем на основе оптического энкодера. Выбираем оптический инкрементальный энкодер фирмы Schneider Electric [11] со следующими техническими параметрами:
максимальная скорость вращения - 9000 об/мин;
диапазон рабочих температур - -20… +80 oC;
максимальная частота - 150 кГц;
число штрихов на оборот вала - 1000;
напряжение питания - +15В;
уровень выходного сигнала - +10В;
диаметр вала - 10 мм (цельный вал).
5.2 Разработка математической модели автоматизированного электропривода
В последнее время сформировался новый подход к построению систем асинхронного электропривода с преобразователем частоты, основанный на полных дифференциальных уравнениях асинхронного двигателя записанных на базе теории обобщенной электрической машины. Такой подход позволяет построить структуру системы управления частотным электроприводом, называемую системой векторного управления и осуществить анализ и синтез асинхронного электропривода более простыми методами.
Исходной информацией для построения системы векторного управления является информация о мгновенных значениях и пространственном положении вектора потокосцепления в воздуш