Выбор преобразователя
Для изменения частоты питающего напряжения применяется преобразователь Триол АТ04-250. Триол АТ04 – универсальный низковольтный 0.4 кВ трехфазный частотно-регулируемый электропривод.
Асинхронный транзисторный преобразователь частоты предназначен для автоматического управления широким спектром производственных машин, механизмов и комплексов с приводными асинхронными двигателями в различных сферах промышленности, энергетики, транспорта и коммунального хозяйства.
Привод АТ выполнен на основе двухзвенного преобразователя частоты с транзисторным (IGBT) автономным инвертором напряжения с широтно-импульсным управлением. Он оснащен многофункциональной микропроцессорной системой управления с развитым пользовательским интерфейсом.
Внешний вид преобразователя представлен на рисунке 2.4, а технические данные в таблице 2.5.
Рисунок 2.4 – внешний вид преобразователя Триол АТ04-250
Таблица 2.5 – технические данные преобразователя Триол АТ04-250
Наименование характеристики |
Значение характеристики |
Модель |
АТ04-250 IP54 |
Шкала мощностей: |
5,5 … 315 кВт |
Питающая сеть:
|
3х380 В, +10%, –15%, 50(60) Гц ± 2% (с заземленной либо изолированной нейтралью) |
Выходное напряжение |
3х(0…380 В) ± 2% (значение макс. выходного напряжения программируется) |
Выходная частота: |
0…400 Гц ± 0,05% (значения макс. и мин. частоты программируются) |
Ток перегрузки |
120% номинального значения в течении 60 с |
Коэффициент полезного действия |
не менее 0,95 (без двигателя) |
Коэффициент мощности |
не менее 0,95 |
Сопротивление изоляции гальванически не связанных цепей и относительно корпуса, |
не менее 10 МОм |
Электрическая прочность изоляции |
2500 В, 50 Гц, в течение 1 мин |
Кратковременное допустимое отклонение напряжения питающей сети, при котором электропривод сохраняет работоспособное состояние |
-40%
|
Мощность подключаемого двигателя |
250 кВт |
Диапазон изменения частоты вращения |
1100 |
Условия окружающей среды: |
рабочая температура +1 …+40°С, влажность (без конденсации) до 90%. |
Питание внешних цепей управления |
источник питания 24 В (0,2 А). |
Функциональные возможности преобразователя представлены в таблице 2.6.
Таблица 2.6 – функциональные возможности преобразователя Триол АТ04
Основные |
Управление работой АД во всех режимах:
торможение и останов по заданным алгоритмам |
Регулирование технологического параметра за счет встроенного ПИД-регулятора |
|
Защита ПЧ, АД и механизмов в аварийных и нештатных режимах |
|
Дистанционный прием и обработка сигналов управления, задания параметров и режимов, в том числе по каналу последовательной связи от управляющих машин и систем высшего уровня |
|
Дополнительные |
Сигнализация, отображение и дистанционная передача информации о параметрах и режимах работы |
Учет отработанного времени |
|
Регистрация отказов, нештатных и аварийных режимов |
В электроприводах Триол АТ04 реализованы оптимизированные алгоритмы высокочастотного ШИМ-управления, законы частотного регулирования АД, скалярное и векторное управления.
Состав и устройство. Преобразователь частоты серии Триол АТ состоит из базового шкафа ПЧ с системой управления СУ и набора дополнительных блоков внешнего подключения. Состав низковольтных (0,4 кВ) приводов Триол АТ иллюстрирует структурная схема, представленная на рисунке 2.5.
Рисунок 2.5 – Структурная блок-схема преобразователя Триол АТ04
Силовой канал базового шкафа ПЧ содержит:
сетевой трехфазный мостовой выпрямитель В;
фильтр Ф звена выпрямленного (постоянного) напряжения;
трехфазный мостовой транзисторный (IGBT) автономный инвертор напряжения АИН с ШИМ;
транзисторный (IGBT) ключ ТК реостатного торможения;
датчики тока и напряжения, служащие для контроля и измерения этих параметров в силовом канале электропривода.
Функционально, преобразователь частоты ПЧ преобразует сигнал сети переменного тока с постоянными Uc, Fc в сигнал переменного тока с регулируемыми Un, Fn питания асинхронного двигателя.
Алгоритм ШИМ-управления обеспечивает регулирование частоты Fn и Un по программно заданному закону и совместно с выходным фильтром формирует близкую к синусоидальной форму кривой тока АД во всем диапазоне регулирования.
Частота ШИМ-управления изменяется в широком диапазоне от 0,6 кГц до 16 кГц (0,6 – 16 кГц). Выбор частоты ШИМ-управления обусловлен оптимизацией работы ПЧ по двум критериям:
синусоидальность тока АД – чем выше частота, тем лучше кривая тока;
минимизация динамических потерь энергии в элементах АИН и блоков выходных фильтров – чем выше частота, тем выше динамические потери.
Управление работой электропривода во всех режимах осуществляется системой управления и она состоит из:
базового блока управления РСВ с цифровым микроконтроллером, узлами управления ключами ПЧ, гальванически развязанными источниками питания, устройствами ввода/вывода;
пульта управления ПУ 4 с текстовым ЖКИ дисплеем и пленочной клавиатурой;
субмодуля технологического TCA— сопроцессор для расширения функциональных возможностей электропривода по управлению сложными технологическими комплексами;
субмодуля расширения аналоговых входов АIA;
блока реле BR3 или BR5 расширения релейных выходов;
субмодуля расширения аналоговых выходов AОA;
интерфейса RS485 для подключения пульта дистанционного управления ПДУ либо внешней АСУ ТП.
Система управления электропривода Триол АТ04 представлена на рисунке 2.6.
1 - Субмодули расширения аналоговых входов; 2 - Блок реле (3 или 3 выходов);
3 - Субмодуль аналоговых входов; 4 - Драйвер RS485; 5 - Субмодуль «конвертер протокола» или субмодуль УТП; 6 - Конвертер RS485/RS232
Рисунок 2.6 – Система управления электропривода Триол АТ04
Дополнительные субмодули расширения устанавливаются в специальные слоты базового блока PCB.
Все операции настройки и управления электропривода Триол АТ04, съем информации о его параметрах и режимах обеспечивают встроенный пульт управления ПУ-4, дистанционный пульт управления ПДУ либо внешняя АСУ ТП, в том числе и персональный компьютер PC, в соответствии с установленными приоритетами.
Пульт управления Триол АТ04 оснащен графическим ЖК-дисплеем, современными элементами световой индикации и удобной пленочной клавиатурой.
Для приема управляющих и задающих сигналов электропривод содержит:
6 дискретных входов;
до 6 аналоговых входов;
2 канала интерфейса RS485 стандарта «Modbus».
Для управления внешними устройствами электропривод содержит:
до 6 релейных выходов;
2 аналоговых выхода.
В электроприводе Триол АТ04 предусмотрена возможность увеличения числа входов/выходов с помощью дополнительных встраиваемых субмодулей расширения.
Электропривод Триол АТ04 поддерживает обмен данными с внешними устройствами и с дистанционным пультом управления на расстоянии до 1000 м. Обмен данными происходит через интерфейс RS485 в соответствии с протоколом «Modbus», «Profibus»*, CAN*.
Режимы работы и управления. Электроприводы Триол АТ04 предусматривают работу в ручном и автоматическом режимах. В ручном режиме электропривод отрабатывает значение, заданное с пульта управления или от АСУ, выходной частоты ПЧ и, соответственно, частоту вращения АД.
В автоматическом режиме регулирование частоты вращения электродвигателя происходит в замкнутой системе. Регулирование осуществляется либо встроенным программным ПИД-регулятором по сигналам с датчиков обратной связи (датчик скорости, датчик технологического параметра и т.п.), либо по математической модели управляемого процесса без датчиков обратной связи.
Также предусмотрена возможность работы в автоматическом режиме с изменением задания до 10 раз в сутки.
На рисунке 2.7 представлена функциональная схема электропривода Триол АТ 04.
Рисунок 2.7 – Функциональная схема электропривода Триол АТ 04
Эффективность применения электропривода Триол АТ04 обусловлена:
высоким качеством статических и динамических характеристик;
высокими энергетическими показателями;
гибкой настройкой рабочих параметров и режимов;
развитым интерфейсом и адаптивностью к различным внешним системам управления и автоматизации, в том числе высокого уровня;
высокой пуско-наладочной готовностью;
простотой и удобством управления и обслуживания в эксплуатации.
Защита и сигнализация.
В электроприводе Триол АТ04 реализован ряд аппаратных и программных защит, что дает возможность предохранить электропривод от выхода из строя в аварийных и нештатных ситуациях.
Вид защиты
От токов недопустимой перегрузки и короткого замыкания;
От замыкания на "землю";
От неполнофазного режима работы сети и электродвигателя;
От перенапряжения на силовых элементах схемы;
От недопустимых отклонений и исчезновения напряжения питающей сети;
От недопустимого перегрева силовых элементов схемы;
От неисправностей и сбоев системы управления;
От недопустимых отклонений технологического параметра;
Кроме вышеперечисленных видов защит, в электроприводе предусмотрены режимы ограничения минимальной и максимальной мощности, минимальной рабочей частоты, а также введения запрещенных (резонансных) рабочих частот.
Принцип регулирования частоты вращения – установка вращающего момента путём скалярного регулирования частотой и напряжением пропорционально закону регулирования U/f=const, с запоминанием частоты и модуля значения тока статора машинной частью преобразователя.
Исполнение системы регулирования – полностью цифровая с микропроцессором и стандартизированным интерфейсом со средствами автоматизации.
Типичные области применения – одно- и многодвигательные привода; насосы, уплотнители, машины для пластмасс, подъёмные устройства и т.д.
Частотное регулирование приводов позволяет существенно уменьшить и эксплуатационные затраты, связанные с обслуживанием агрегатов и систем. Например, снижение перепада давления между всасывающим и напорным патрубками насосного агрегата увеличивает срок службы сальниковых уплотнений, практически исключая гидроудары и обеспечивает стабильность давлений в трубопроводах сетей, а также минимизирует затраты на обслуживание.