1. Выбор преобразователя частоты

Индуктивное сопротивление асинхронного двигателя

Действующее значение полного тока при номинальной нагрузке

Номинально длительно-допустимая мощность инвертора

Выбираем преобразователи частоты (инвертора), исходя из следующих данных:

;

;

,

где Кз = 1,25 коэффициент запаса мощности;

Учитывая перегрузочную способность преобразователя, номинальный ток ПЧ может быть принят

где = 2 - коэффициент перегрузки преобразователя частоты.

Полученное значение тока должно быть обеспечено при длительности этой нагрузки в течение 1 минуты. Однако пуск двигателя осуществляется за 1 - 2 секунды. При малых длительностях приложения максимальной нагрузки коэффициент перегрузки ПЧ повышается. Поэтому выбор ПЧ осуществляется по номинальному току и допустимой перегрузке ПЧ.

В соответствии с заданными условиями выбирается (табл.3) преобразователь частоты типа ТРИОЛ АТ04-15 со следующими техническими данными:

Силовая схема преобразователя частоты соответствует рис. 2.1.

2. Выбор выпрямителя

Требуемое напряжение в сети постоянного тока

Средний ток, потребляемый инвертором

где - модуль первой гармоники тока нагрузки.

Средний ток через ключ АИН

Средний ток через обратный диод

Активная мощность на выходе инвертора

Активная мощность на входе инвертора

Выпрямленный ток в цепи постоянного тока

Максимальное выпрямленное напряжение выпрямителя (при α = 0)

Номинальный (минимальный) угол регулирования выпрямителя

отсюда а_тт = 25,84° .

Эквивалентное сопротивление фильтра в цепи постоянного тока

Эквивалентная индуктивность фильтра

где

.

Из каталога выбирают сглаживающий дроссель типа РОС - 250/0.5УВ имеющий следующие данные:

Емкость конденсатора на входе инвертора

где - максимальная частота напряжения статора двигателя;

– амплитуда значения первой гармоники тока нагрузки;

Ток конденсатора

6 Промышленные преобразователи частоты с автономными инверторами

6.1 Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы серии триол at

Электроприводы серии ТРИОЛ AT, предназначенные для автоматического управления различными производственными машинами, механизмами и комплексами с асинхронными двигателями, выполнены на основе двухзвенного ПЧ с транзистором (IGBT) АИН с ШИМ и оснащены многофункциональной микропроцессорной системой управления с развитым интерфейсом. Они применяются для АД напряжением 0,4 кВ мощностью от 5,5 до 315 кВт и АД напряжением 6 (10) кВ мощностью от 160 до 1600 кВ.

Электропривод AT обеспечивает:

-включение и отключение АД;

-плавный разгон (частотный) с заданным темпом и ограничением пускового тока и момента АД;

-автоматическое регулирование частоты вращения АД и тех­нологического параметра производственного механизма;

-оптимизацию параметров АД;

-эффективную защиту ПЧ, АД и питающую сеть от недопустимой нагрузки, токов К.З., перенапряжений, недопустимых отклонений напряжения, неполнофазного режима работы АД и др.

В электроприводах реализовано частотное управление асинхронным двигателем, заключающееся во взаимосвязанном регулировании частоты и значения U₁ основной гармоники питающего напряжения. Закон изменения U₁ и программируется.

В зависимости от назначения электроприводы AT реализуют различные способы частотного управления приводных АД: скалярное, векторное, как в разомкнутых, так и замкнутых САР. Электроприводы АД могут быть как однодвигательными, так и многодвигательными.

Серия электропривода ТРИОЛ AT включает в себя несколько рядов типоисполнений, отличающихся техническими характеристиками и функциональными возможностями. Структурное обозначение электропривода имеет следующий вид:

где 1 - корпорация ТРИОЛ;

2 - название серии электропривода: асинхронный, транзисторный;

3 - обозначение ряда типоисполнений электроприводов:

01- общепромышленный;

02- общепромышленный модифицированный;

03- высоковольтный;

04- интеллектуальный;

05- высокодинамичный;

4 - номинальная мощность электропривода в кВт;

5- характеристики типоисполнений ряда электроприводов: назначение; функциональные возможности, комплектность, степень защиты и т.д.

ТРИОЛ АТ01 - ориентирован на управление наиболее массовыми общепромышленными машинами и механизмами: насосами, вентиляторами, компрессорами, конверторами, транспортерами и т.п. Этим электроприводам характерно небольшой диапазон регулирования (до 10:1), невысокое быстродействие и перегрузочная способность. В них используется скалярное управление АД, автоматическое регулирование скорости и технологических параметров.

ТРИОЛ АТ02 - модифицированная серия того же назначения, что АТ01. Она имеет расширенную шкалу мощностей, отличается некоторыми схемотехническими решениями, улучшенными массогабаритными показателями.

ТРИОЛ АТОЗ - высоковольтные электроприводы, предназначенные для управления высоковольтными АД на напряжение 3,6 и 10 кВ. В них использованы низковольтные транзисторные преобразователи с входным (сетевым) понижающим и выходным повышающим силовым трансформаторами. Увеличение мощности достигается параллельным соединением группы низковольтных преобразователей с равномерным распределением нагрузки. Электроприводы ориентированы в основном на управление механизмами: насосы, вентиляторы, компрессоры и тягодутьевые механизмы.

ТРИОЛ АТ04 - используется для управления различными механизмами с более высокими требованиями к динамическим показателям: быстродействию и диапазону регулирования скорости. Эти электроприводы реализуют принципы как скалярного, так и векторного управления АД в разомкнутых и в замкнутых по скорости САР. Это позволяет иметь повышенный пусковой момент и повышенную кратность номинального момента АД в процессе регулирования.

ТРИОЛ АТ05 - укомплектованы реверсивным управляемым выпрямителем (тиристорным или диодно-транзисторным), что позволяет реализовать четырехквадратное управление АД с режимами рекуперативного торможения.

Во всех электроприводах AT основой ПЧ является автономный инвертор, напряжения (АИН), выполненный на полностью управляемых IGBTX-модулях. Во всех транзисторных модулях встречно-параллельно каждому транзистору включен обратный диод. В AT малой мощности (до 15 кВт) используется диодный или диодно-транзисторный мост выпрямителя и IGBT - транзисторный мост инвертора.

В AT средней и большой мощности используются соответственно диодные, диодно-транзисторные и транзисторные модули в выпрямителях, и IGBT-модули в инверторах. В некоторых исполнениях средней и большой мощности в схемах АИН используются силовые интеллектуальные модули, в которых вместе с силовыми элементами интегрированные датчики тока, напряжения, температуры, устройства управления и защиты.

Применяемые в электроприводах AT АИН с ШИМ позволяют получить взаимосвязанное по заданному закону регулирование частоты f₂ и выходного напряжения U₂ и близкую к синусоидальной форму кривой тока АД. Частота ШИМ - управления АИН в электроприводах AT составляет около 4 кГц.

В электроприводах AT используется электродинамическое либо рекуперативное торможение. Режим электродинамического торможения реализуется включением блока БТ с ШИМ - управляемым силовым транзисторным ключом и с зажимами для подключения внешнего тормозного резистора.

Для реализации режима рекуперативного торможения используется реверсивный управляемый выпрямитель - тиристорный либо диодно-транзисторный (IGBT) с СИФУ.

Применение того или иного вида тормозного режима определяется динамическими характеристиками механизма (скорость, момент инерции, интенсивность торможения) и мощностью электропривода.

В комплектных электроприводах с ПЧ серии ТРИОЛ AT применяется следующее трансформаторное и реакторное оборудование: трансформаторы, сглаживающие дроссели и реакторы.

Трансформаторы используются для сглаживания уровней напряжений высоковольтной питающей сети и высоковольтных двигателей с низковольтной преобразовательной частью (ТРИОЛ АТОЗ). В трансформаторах предусмотрено переключение ответвлений высоковольтной обмотки, обеспечивающее регулирование напряжения ± 5% для компенсации изменения напряжения питающей сети.

Трансформаторы, применяемые для электроприводов ТРИОЛ, AT - двухобмоточные как с естественным охлаждением (типов ТСЗР, ТСЗ, ТСЗП), так и с масленым охлаждением (типов ГМГ, ТМП, ТМ). Например, трансформатор ТМГ - 400/10 - У1 (Т -трехфазный, М - естественная циркуляция масла, Г - герметичный, 400 - номинальная мощность, кВА, 10 - наибольший класс напряжения, кВ, У1 - климатическое исполнение). Мощность трансформатора выбирается в соответствии с мощностью элек­тропривода. Основные параметры трансформаторов могут быть найдены в каталогах или в информационных материалов заводов-изготовителей.

Сглаживающие дроссели устанавливаются в звене постоянного тока низковольтных ПЧ и служат для снижения переменной составляющей тока через конденсаторы фильтра и уменьшения зоны прерывистых токов при работе электропривода. Применяемые дроссели имеют индуктивность от 0,5∙10³ до 3 Гн. Обмотки дросселя рассчитаны на ток до 180 А, при больших токах обмотки соединяются параллельно.

Реакторы, используемые в высоковольтовых агрегатах (например, АТОЗ), служат не только для сглаживания пульсаций тока на выходе выпрямительного моста, но и для выравнивания нагрузок между отдельными параллельно соединенными силовыми шкафами электропривода, уменьшения их взаимного влияния через сеть. Реакторы трехфазные предназначены для подключения к 380 В. Они изготавливаются на токи 265, 410, 660 А, что соответствует токам на выходе моста 320, 500 и 800 А. Например, реактор РТСТ 410-0,101УЗ (Р - реактор, Т - трехфазный, С - сухой, Т - токоограничивающий, 410 - номинальный фазный ток реактора; 0,101 - номинальная индуктивность фазы, мГн; УЗ - климатическое исполнение).

Расчетная емкость конденсаторов силовых фильтров С₀ в звене постоянного тока в преобразователях серии AT принимается примерно равной 100 мкФ/кВт. Наиболее подходят для этих целей электролитические конденсаторы, обладающие большой удельной емкостью и предназначенные для работы в целях постоянного пульсирующего напряжения. Для получения требуемых рабочих напряжений они могут соединяться в параллельно-последовательные группы. Применяются конденсаторы типов SKC (Semikron), PED (Phillips), ALS (Alrovox) и др., превосходящие по удельным показателям и надежности конденсаторы типов К50-35, К50-18. Единичная емкость применяемых конденсаторов 3300 и 4700 мкФ с U=400 В.

Основные технические данные электроприводов ряда ТРИОЛ - АТОЗ представлены в таблице 6.1.

Указанные электроприводы имеют также следующую общую техническую характеристику:

Напряжение питания номинальное, В	380, 415(440), (+10%-15%)
Выходное напряжение, В	0÷380 (± 2%)
Входная частота, Гц	50 (60) (±2%)
Выходная частота, Гц	1÷50(100) (± 0,1%)
Ток перегрузки: в течение 120 с в течение 60 с	120% от Iн 50% от IН
Коэффициент полезного действия, (без учета электродвигателя)	0,95
Коэффициент мощности сети, (во всех режимах)	0,95

Таблица 6.1 - Технические характеристики электроприводов ряда ТРИОЛ-АТ04 (АТ01.АТ02)

	Полная мощность ПЧ, Sн, кВА	Номин. мощность двигателя, Рн, кВт	Питающая сеть. Выходн. напряж., В	Номин.ток нагрузки, Iн, А	Выходная частота, f2, Гц	Ток перегрузки, Imax,А
АТО4-5,5	7,5	5,5	3 380 (415, 440), 3 (0…380)	11	1-50, (1-100)	13,2
АТО4-7,4	10	7,5		15		18
АТО4-11	15	7,5/11		22		26,4
АТО4-15	18	11/15		30		36
АТО4-22	28	17/18,5/22		45		54
АТО4-37	45	30/37		75		90
АТО4-55	72	45/55		110		132
АТО4-75	100	75		150		180
АТО4-90	120	90		180		216
АТО4-110	145	90/110		220		264
АТО4-132	175	110/132		264		316,8
АТО4-160	210	160		320		384
АТО4-200	260	180/200		400		480
АТО4-250	330	250		500		600
АТО4-315	400	315		630		756