НИРС Андреев / 140600.68_СДМ.Ф.4_Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации. ч2
.pdf
На участке 3 при разгоне с частоты вращения загрузки до частоты
вращения отжима ( n ≠ 0; J≠ 0)
Рис. 3.25. Диаграмма изменения момента двигателя центрифуги в течение рабочего цикла,
разбитого на 6 участков
На участке 4 при отжиме с частотой вращения nS ( n = 0;
На участке 5 при торможении с частоты вращения отжима до частоты вращения выгрузки ( n ≠ 0; J= 0)
На участке 6 при выгрузке с частотой вращения nR ( n = 0;
2. Проверка теплового режима работы двигателя. На определенных участках цикла двигатель работает с частотой вращения больше номинальной, таким образом попадая в диапазон ослабления потокосцепления. В этом диапазоне для обеспечения требуемого момента двигателя необходим больший ток, чем в диапазоне с постоянным потокосцеплением, поэтому для проверки теплового режима двигателя целесообразно использовать метод среднеквадратичного тока.
Ток двигателя в диапазоне работы с ослабленным потокосцеплением
п > nдв.ном
Ток двигателя в диапазоне работы с постоянным потокосцеплением
при п < nдв.ном
Ток двигателя рассчитывается в начальной (с индексом 0) и
конечной (с индексом 1) точках каждого участка. На участках 3 и 5
дополнительно рассматривается точка входа в диапазон работы с ослабленным потокосцеплением (с индексом FW). Для упрощения расчетов предположим, что ток двигателя на этих участках изменяется линейно.
Диаграмма изменения частоты вращения центрифуги в течение рабочего цикла с выделением диапазона работы с ослабленным потокосцеплением приведена на рис. 3.26:
На участке 1 при разгоне с частоты вращения выгрузки до частоты
вращения загрузки
Рис. 3.26. Диаграмма изменения частоты вращения центрифуги в течение рабочего цикла,
разбитого на 6 участков
На участке 2 при загрузке с частотой вращения nF
На участке 3 при разгоне с частоты вращения загрузки до частоты вращения отжима
На участке 4 при отжиме с частотой вращения nS
На участке 5 при торможении с частоты вращения отжима до частоты вращения выгрузки
На участке 6 при выгрузке с частотой вращения nR
Используя диаграмму, приведенную на рис. 3.27, рассчитаем среднеквадратичное значение тока двигателя центрифуги. Для участков 3 и
5, где ток двигателя изменяется, можно записать следующее соотношение:
Тогда для всего рабочего цикла
Рис. 3.27. Диаграмма изменения тока двигателя центрифуги в течение рабочего цикла, разбитого
на 6 участков
Рассчитанное среднеквадратичное значение тока двигателя находится в допустимых пределах, так как номинальный ток двигателя
Iдв.ном = 430 А.
3. Расчет мощности торможения. Торможение двигателя имеет место при переходе из режима отжима в режим выгрузки на участке 5 (рис. 3.28).
Тормозной момент двигателя при этом составляет 2872 Н • м.
Максимальная мощность торможения на звене постоянного тока при частоте вращения nS
Минимальная мощность торможения на звене постоянного тока при частоте щения nR
Энергия торможения центрифуги в течение рабочего цикла (см. рис.
3.28) определяется следующим образом:
Среднее значение мощности торможения за рабочий цикл
Вследствие большой мощности торможения целесообразно применение преобразователя частоты с модулем рекуперации энергии торможения в питающую сеть.
4.Выбор преобразователя частоты. Максимальный ток двигателя 620
А(в режиме торможения), а среднеквадратичный ток 345 А. Выбранный преобразователь частоты с рекуперацией энергии в сеть имеет следующие
номинальные параметры: РПЧном = = 250 кВт; Iпч.ном = 510 А; IПч,max = 694 А; номинальный ток в звене постоянного тока IВ.НОМ = 605А.
Рис. 3.28. Диаграмма изменения мощности торможения центрифуги рабочего цикла на участке 5
Проверим преобразователь на допустимый максимальный ток в звене постоянного тока в режиме рекуперации:
Допустимый ток в звене постоянного тока преобразователя в режиме рекуперации составляет 92 % от значения тока, допустимого для двигательного режима:
где 1,36 — значение коэффициента, учитывающего перегрузочную способность ПЧ.
Таким образом, блок выпрямления/рекуперации преобразователя выбран правильно.
5. Выбор автотрансформатора для согласования модуля рекуперации с питающей сетью. При выборе согласующего автотрансформатора в первую очередь необходимо рассчитать среднеквадратичное значение тока в звене постоянного тока для режима рекуперации:
Допустимое среднеквадратичное значение тока для согласующего автотрансформатора с продолжительностью включения 25 % определяется следующим образом:
При работе нескольких центрифуг возможен выбор системы многодвигательного привода, состоящего из модуля выпрямлении/рекуперации, шины звена постоянного тока и автономных инверторов для каждой центрифуги. При правильном согласовании циклов работы центрифуг энергия, передаваемая на звено постоянного тока при торможении одними центрифугами, может использоваться другими центрифугами в двигательном режиме. Таким образом возможен выбор модуля выпрямления/рекуперации меньшей мощности.
2. Выбор электроприводов с учетом влияния условий
эксплуатации и окружающей среды
Преобразователи частоты предназначены для эксплуатации в условиях промышленного производства. Однако существуют определенные ограничения по их использованию, которые необходимо учитывать при проектировании:
•для обеспечения свободной вентиляции необходимо выдерживать требуемые производителем зазоры между плоскостями блока преобразователя и соседним оборудованием;
•температура среды эксплуатации преобразователя в общем случае не должна превышать 40 °С. При превышении данного предела необходимо вводить поправку на снижение выходного тока привода.
Следует также учитывать снижение выходного тока привода при установке преобразователя на высоте выше 1000 м над уровнем моря. Для учета данных факторов при выборе привода следует использовать поправочный коэффициент КТ (рис. 3.29). Учет снижения номинального выходного тока преобразователя при работе блока на высоте от 1000 до
4000 м над уровнем моря осуществляется с помощью
поправочного коэффициента КТ (рис. 3.30). При понижении температуры окружающей среды это снижение тока, если необходимо,
может быть скомпенсировано поправочным коэффициентом К'Т (рис. 3.31).
При высоте установки более 2000 м в соответствии с IEC 60664-1 кроме ограничения тока необходимо снижать напряжение. Снижение напряжения производится с помощью поправочного коэффициента КU для отдельных преобразователей (рис. 3.32);
• большинство современных преобразователей имеет степень защиты корпуса IP20, IP21 или IР56. При этом устройства со степенью защиты
IP20 и IP21 требуют дополнительной защиты от попадания внутрь корпуса пыли, грязи и воды, как правило, они устанавливаются в щитах, имеющих требуемую степень защиты корпуса, устройства вентиляции и кондиционирования;
• промышленные преобразователи частоты предназначены для фиксированной установки и не обеспечивают устойчивость к повышенным ударным нагрузкам и вибрации. Допустимые нагрузки указываются в эксплуатационной документации;