МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Белгородский государственный технологический

университет им. В.Г. Шухова»

Кафедра электротехники и автоматики

Утверждено

Научно-методическим советом

университета

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Проектирование частотно-регулируемого электропривода динамических нагнетателей

Учебное пособие

Белгород

2015

УДК

ББК

А

Автоматизированный электропривод. Проектирование частотно-регулируемого электропривода динамических нагнетателей [Текст]: учеб. пособие / М.А. Авербух, д.т.н., профессор – Белгород: Изд-во БГТУ, 2015.- 122 с.

В учебном пособии излагается методика проектирования регулируемого электропривода динамических нагнетателей на базе полупроводниковый преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Даются рекомендации по выбору системы частотного электропривода и законов управления. Моделирование динамических процессов в электроприводе предложено проводить в среде MATLAB с использованием пакета Simulink.

Пособие предназначено для студентов специальности 140604 - Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов, также может использоваться при курсовом и дипломном проектировании.

Учебное пособие публикуется в авторской редакции.

УДК

ББК

© Белгородский государственный

технологический университет

(БГТУ) им. В.Г. Шухова, 2015

Введение

В последнее время частотно-регулируемый электропривод переменного тока и, прежде всего, асинхронный электропривод на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором стал главным типом регулируемого промышленного электропривода серийно выпускаемого ведущими отечественными и зарубежными электротехническими фирмами.

Основным силовым преобразователем энергии такого электропривода являются полупроводниковые преобразователи частоты с непосредственной связью с сетью или с промежуточным звеном постоянного тока на полностью управляемых коммутируемых элементах типа силовых транзисторов (IGВT) и запираемых тиристоров (IGCT).

Высокие динамические и эксплуатационные характеристики электроприводов обеспечиваются за счет разработки и использования новых алгоритмов управления с реализацией на современной микроэлектронной базе – сигнальных процессорах (DSP).

Преобразователи частоты (ПЧ) или частотно регулируемый электропривод, предназначены для плавной регулировки скорости и момента вращения вала электродвигателя путем изменения частоты и напряжения переменного тока, плавного пуска двигателя до заданной скорости или стабилизации скорости при изменении какого либо технологического параметра. По причине точной, цифровой регулировки ПЧ легко интегрируется в систему автоматизации работы электропривода, когда требуется точность установки и управления тем или иным параметром работы технологического оборудования. Модернизированный таким образом частотно- регулируемый электропривод может являться частью уже более разветвленной системы АСУ ТП производства.

Целью данного пособия является систематизация, расширение и углубление теоретических знаний студентов, ознакомление их с новейшими достижениями в области проектирования и эксплуатации систем электроприводов динамических нагнетателей. При этом решаются следующие задачи:

- формирование исходных данных для проектирования;

- расчет мощности и выбор типов динамических нагнетателей;

- расчет мощности и выбор типа электродвигателя;

- расчет и выбор основных элементов силовой части частотно-регулируемого электропривода ЧРЭ;

- обоснование и выбор законов управления ЧРЭ;

- формирование функциональных схем для различных законов управления ЧРЭ;

- оценка динамических процессов при регулировании координат в ЧРЭ.

Автор выражает большую благодарность инженеру кафедры электротехники и автоматики Леоновой К.А. принимавшей активное участие в подготовке данного пособия.

1. Исходные данные для проектирования электропривода динамических нагнетателей

1.1. Исходные данные для проектирования электропривода насосных установок

Основными исходными данными для проектирования электропривода насосной установки являются следующие величины:

• Q_н – номинальный расход жидкости, м³ / с;

• Q_м – максимальный расход жидкости, м³ / с;

• Н_в – высота подъема жидкости от ее уровня в водосборнике до оси насоса, м;

• Н_н – расстояние по вертикали от насоса до места слива воды из нагнетательного трубопровода, м;

• Н_м – манометрический напор, равный сумме высот всасывания и нагнетания (с учетом потерь с магистрали), м;

• ρ – плотность жидкой среды, кг/м³.

К исходным данным относится гидравлическая схема насосной установки (пример рис.7.6) и кинематическая схема насос – двигатель (пример рис.7.2).

На основании исходных данных производится расчет мощности и выбор насоса.