2.3.Схема управління насосом.

Частотне керування електродвигунами змінного струму.

Частотний електропривод забезпечує регулювання частоти обертання асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором в широких межах шляхом зміни частоти напруги, що підводиться до них, а також реверс, рекуперативне або динамічне гальмування, захист від струмів короткого замикання, обриву фази, тепловий захист. Це досидь складний привод, виготовлений на сучасній елементній базі з застосуванням мікропроцесорної техніки і порівняно дорогий, але завдяки своїм перевагам останнім часом знаходить досить широке застосування.

Структурна схема частотного електроприводу показана на Рис.1. Силова його частина складається з випрямляча В, який перетворює змінну напругу в постійну і інвертора І, що перетворює постійну напругу в змінну заданої частоти. Між силовим випрямлячем і інвертором встановлюється фільтр Ф для забезпечення циркуляції реактивної потужності в силовій частині схеми. Він може бути як у вигляді дроселя, так і конденсатора.

~380

~380

І

Ф

В

Мережа

=

~

~

=

ДС

ДН

Пульт керування

БЖ

БК

Від зовнішніх пристроїв

Рис.2.6. Структурна схема частотного керування електродвигуном.

В залежності від типу привода силовий випрямляч може бути як некерованим так і керованим. В першому випадку він збирається на силових діодах, а в другому на тиристорах.

Інвертор збирається на основі повністю керованих силових напівпровідникових приладів - тиристорів або біполярних тран­зисторів.

Керування роботою інвертора здійснюється блоком керування БК, до якого надходить інформація про параметри і стан системи, наприклад, від датчика напруги ДН, від датчика струму ДС і т.і., а також завдання з пульта керування і зовнішніх керуючих пристроїв, наприклад, системи автоматичного регулювання технологічного процесу установки, яку приводить в дію даний привод. Ці завдання можуть надходити як у вигляді аналогових сигналів, так і цифрових кодів.

Блок живлення БЖ служить для забезпечення електро­енергією системи керування електроприводом.

Випрямляч В зібраний на некерованих діодах за трифазною мостовою схемою. Інвертор І, від якого електродвигун АД одержує змінну напругу регулюючої частоти, являє собою трифазну мостову схему на біполярних VT1-VT6 з затворами IGBT, які в даному випадку є керованими ключами. Керовані ключі ввімкнені зустрічно-паралельно діодам зворотного струму VD1-VD6.

Для перетворення постійної напруги U_d в зміну транзистори VT1-VT6 відкриваються в різних фазах, наприклад VT1-VT4. Якщо подати імпульси на відкривання чергових пар транзисторів через 120 електричних градусів, наприклад VT3 і VT6, а потім VT5 і VT2, то на виході одержимо знакозмінні прямокутники напруги, яка малопридатна для живлення двигунів змінного струму. Частота напруги на виході інвертора буде залежати від кількості таких перемикань в одиницю часу (секунду) і може змінюватись в широких межах. Для отримання форми зміни вихідного струму відмінної від прямої лінії, вихідна напруга представляється у вигляді високочастотної двох полярної послідовності імпульсів. Такий спосіб одержання вихідної напруги називається широтно-імпульсивною модуляцією (ШІМ). В цьому випадку шляхом зміни височини імпульсів і їх кількості (щільності заповнення) можна одержати практично синусоїдальну форму вихідного струму. Частота імпульсів коливається в межах від 2 до 12 кГц і для кожного конкретного випадку встановлюється при налагоджуванні.

Необхідно також пам'ятати, що наявність фільтра C_d між випрямлячем і інвертором є обов'язковою. В процесі роботи приводу через ключі керування VT1-VT6 протікає активна складова струму асинхронного двигуна АД, а через діоди - реактивна складова. Конденсатор С_d фільтра є джерелом реактивної енергії, що споживається АД, через нього замикається змінна складова вхідної напруги.

Керування перемиканням ключів з метою зміни напруги на виході інвертора здійснює процесор, розміщений в блоці керування, шляхом формування сигналів керування режимом роботи електроприводу з заданими параметрами, сигналів ШІМ - керування транзисторами інвертора, сигналів захисту, аварійного вимкнення електроприводу, приймання і передачі зовнішніх керуючих і інформаційних сигналів. Під процесором розуміють обчислювальний пристрій, що виконує задане програмою перетворення інформації. Виготовляється він у вигляді плати. Крім того, в блоці керування знаходиться також плата живлення і драйвер, який формує потрібний рівень керуючих сигналів IGBT і забезпечує гальванічне розділення.

Напруга на плату живлення подається від трансформатора Т з декількома вторинними обмотками на різні напруги. До неї надходить також інформація про наявність і величину постійної напруги з точок а і б, інформація про наявність і величину струму на виході інвертора з трансформаторів струму ТА1, ТА2, ТА3 і інше.

Пуск приводу в роботу здійснюється шляхом натискання кнопки "Пуск" (SB1) на пульті дистанційного керування, внаслідок чого через котушку контактора КМ протече струм, контактор спрацює і замкне свої контакти в силову ланцюзі випрямляча. З пульту дистанційного керування здійснюється також зупинка і реверс шляхом натискання па відповідні кнопки (SB2, SВЗ) а також ручне зміною частоти вхідної напруги шляхом пере­міщення повзунка резистора R_p. В режимі замкненого керування привод працює під впливом сигналів, що надходять від САР технологічної установки, яку приводить в дію електродвигун АД.