3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Выбор электродвигателя и преобразователя для модернизированной электромеханической системы.

3.1.1 Обоснование и расчет частотного преобразователя производственного механизма

Дипломное проектирование является заключительным этапом подготовки инженера и имеет своей целью систематизацию, закрепление и расширение теоретических и практических знаний студентов и применение этих знаний при самостоятельном решении инженерных задач. В процессе дипломного проектирования наряду с углубленным изучением электропривода у студентов расширяется и закрепляется, умение работать с научно-технической и справочной литературой, анализировать научно-технические достижения отечественной и зарубежной промышленности, решать комплексные инженерные задачи (расчетные, конструкторские, технологические, исследовательские, организационные, экономические и охраны труда), принимать технически и экономически  обоснованные решения по соответствующим разделам проекта и более глубоко давать анализ перспективных и технологических разработок.

Кроме того, дипломное проектирование развивает у студентов навыки овладения методикой исследования и экспериментирования, наклонности к самостоятельному применению новых оригинальных методов и приемов расчета, теоретических и экспериментальных исследований отдельных вопросов с обязательным использованием современной вычислительной техники и математических методов.

Электрический привод имеет широкое применение благодаря следующим своим особенностям:

–возможности установки самостоятельного двигателя к каждому механизму крана, что значительно упрощает конструкцию и управление механизмами;

–высокой экономичности; относительной простоте регулирования скорости в значительных пределах и удобству реверсирования механизмов; безопасности работы, простоте устройства и надежности предохранительных устройств;

–возможности работы со значительными кратковременными перегрузками.

Несмотря на то, что электродвигатели постоянного тока позволяют обеспечить глубокое и плавное регулирование скорости и повышенную скорость холостого хода, они не находят широкого применения в мостовых кранах общего назначения, так как для их питания необходимы электромашинные и статические преобразователи. Наличие последних значительно сказывается на стоимости крана и его эксплуатационных расходах.

В мостовых кранах общего назначения применяют, как правило, специальные, с повышенной прочностью асинхронные электродвигатели, предназначенные для частых пусков и перегрузок.

Для расчета потребуются следующие величины:

– номинальная мощность двигателя Pn, указанная на шильдике, кВт;

– приведенный к валу двигателя момент инерции нагрузки J Н м;

– частота вращения n (об/мин), до которой нужно разогнать двигатель за время, t;

– время t (с) в течении которого требуется разогнать двигатель до частоты вращения, n;

– значение напряжения Un (В) на обмотках двигателя на номинальных оборотах;

– коэффициент искажения тока, на выходе преобразователя, k=0,95 – 1,05. при расчетах предельных параметров лучше использовать максимальное значение коэффициента;

– коэффициент полезного действия η двигателя;

– коэффициент мощности электродвигателя cosφ.

Номинальный момент на валу двигателя

Динамический момент на валу

Расчет пусковой мощности двигателя

На основании этой величины выбирается мощность преобразователя частоты, которая должна соответствовать условию

При этом ток, потребляемый двигатель при линейном разгоне – Id, не должен превышать пусковой ток преобразователя частоты.

3.12Выбор частотного преобразователя

Согласно расчетным данным выбираем частотный преобразователь фирмы HITACHI рисунок 3.1 для реализации скалярного управления АД. Технический паспорт преобразователя частоты HITACHI SJ700–1100HFEF2 приведен в таблице 3.1. комплекс дополнительного оборудования представлен на рисунке 3.2.

Рисунок 3.1 – Частотный преобразователь HITACHI SJ700-1100HFEF2

Таблица 3.1 – Параметры ПЧ

Параметр	Единица измерения
1	2
Номинальная мощность	110 кВт
Номинальный ток	217 А
Напряжение питания	3 фазы 380В - 15% ~ 480B + 10%, 50/60Гц ± 5%
Выходное напряжение	3 фазы от 0В до напряжения питания
Выходная частота	0,1 - 400 Гц

Продолжение таблицы 3.1

1	2
Хар-ка напряжение/частота	U/f - постоянный момент, Безсенсорный векторный контроль Безсенсорный векторный контроль в области 0Гц Векторный контроль с обратной связью (плата энкодера – опция)
Колебание скорости	0,5% при безсенсорном векторном контроле
Перегрузка по току	120% в течение 60 сек
Разгон	0,01 - 3600с, линейная и S-образная кривые, первая/вторая ступени, с функцией подавления перегрузки по току при старте
Пусковой момент	150% на 0,5Гц при безсенсорном векторном контроле, 90кВт и более – 120%
Торможение	0,01 - 3600сек, линейная и S-образная кривые, первая/вторая ступени, выбегом, постоянным током, с функцией торможения за минимальное время
Установка частоты	аналоговыми сигналами (12бит: 0-10В, -10…+10В, 4-20мА) кнопками «больше» и «меньше» на преобразователе через сетевой интерфейс MODBUS
· Пуск / Стоп / Реверс	напряжением 24В на дискретных входах, через сетевой интерфейс MODBUS

Продолжение таблицы 3.1

1	2
· Пуск / Стоп / Реверс	напряжением 24В на дискретных входах, Кнопками на встроенном пульте, программой встроенного контроллера через сетевой интерфейс MODBUS или другой, кнопками выносного пульта (опция)
Входной терминал	2 аналоговых входа, 9 дискретных программируемых многофункциональных входов, 1 термисторный вход независимый
Выходной терминал	3 аналоговых выхода 5 дискретных программируемых выхода (открытый коллектор), 1 релейный выход перекидной,
Функции защиты преобразователя и мотора	Защита от перегрузки по току, От повышенного и пониженного напряжения, От перегрева преобразователя (датчики встроены), От перегрева мотора (электронная защита по току/частоте/времени или по термодатчикам мотора) От короткого замыкания на выходе преобразователя межфазного
Место эксплуатации	Высота не более 1000 м, в помещении, свободном от коррозийных газов и пыли

Продолжение таблицы 3.1

1	2
Функции защиты преобразователя и мотора	Защита от перегрузки по току, От повышенного и пониженного напряжения, От перегрева преобразователя (датчики встроены), От перегрева мотора (электронная защита по току/частоте/времени или по термодатчикам мотора) От короткого замыкания на выходе преобразователя межфазного
Температура окружающей среды	Работа: от -10 до +50°С, Хранение: от -20 до +65°С (больше +50°С только на время транспортировки)
Влажность воздуха	20-90%, без конденсата
Уровень вибрации	до 5,9m/s2 (0,6 G) 10-55Гц до 30кВт, до 2,9m/s2 (0,3 G) 10-55Гц более 30кВт
Дополнительное оборудование	Выносной пульт, пульт с большим дисплеем и с функцией копирования, Платы сетевых интерфейсов, кабель подключения к компьютеру, Сетевой дроссель, сетевой фильтр, моторный дроссель, тормозной резистор

Рисунок 3.2 – Комплекс оборудования для преобразователей HITACHI