Учебная работа. Проектирование электрического двигателя для вентилятора

Учебная работа. Проектирование электрического двигателя для вентилятора

Содержание

• Введение
• 1. Выбор вентилятора
• 2. Расчет мощности и выбор электродвигателя
• 3. Расчет механической свойства асинхронного мотора
• 4. Построение естественной механической свойства мотора
• 5. Выбор преобразователя частоты
• 7. Расчеты системы ПЧ-АД
• 8. Расчет механических черт. Нагрузочные свойства
• 9. Компьютерное моделирование энергетических черт частотно-управляемых электроприводов в среде Matlab
• Заключение
• Перечень применяемой литературы

Введение
электронный привод — это электромеханическая система для приведения в движение исполнительных устройств рабочих машин и управления сиим движением в целях воплощения технологического процесса.
Современный электропривод — это совокупа огромного количества электромашин, аппаратов и систем управления ими. Он является главным пользователем электронной энергии (до 60 %) и основным источником механической энергии в индустрии.
неувязка регулирования скорости движения машин и устройств с целью экономии электроэнергии решалась в крайние десятилетия в главном при помощи регулируемых электроприводов. Причём, если ещё в 70-80-х годах преобладающими были регулируемые электроприводы неизменного тока, то в истинное время они везде вытесняются регулируемыми электроприводами переменного тока, обычно, с асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Разъясняется это достижениями микроэлектроники, позволяющими воплотить маленькими аппаратными затратами достаточно сложные методы управления электродвигателем переменного тока, который в общем случае лучше мотора неизменного тока по надёжности, массе, габаритам и цены.
АСИНХРОННЫЙ электродвигатель — асинхронная электронная машинка, работающая в двигательном режиме. Более всераспространен трехфазный асинхронный электродвигатель (придуман в 1889 М.О. Доливо-Добровольским). Асинхронные электродвигатели различаются относительной простотой конструкции и надежностью в эксплуатации, но имеют ограниченный спектр частоты вращения и маленький коэффициент мощности при малых отягощениях. Мощность от толикой Вт до 10-ов МВт.

электронный движок вентилятор электропривод

Преобразователь частоты — радиоэлектронное устройство для преобразования электронного (электромагнитного) сигнала путём переноса его диапазона на некий интервал по оси частот. Остальные наименования преобразователя частоты электродвигателя ? инвертор, инвертер, частотный преобразователь. Это устройство контроля работы электронного мотора средством регулирования числа оборотов (частотного регулирования) электропривода.

Частотный преобразователь (ЧП) служит для плавного регулирования скорости асинхронного мотора за счет сотворения на выходе преобразователя трехфазного напряжения данной частоты. В простых вариантах регулирование частоты и напряжения происходит в согласовании с данной чертой V/f, в более совершенных преобразователях реализовано так называемое векторное управление. Частотный преобразователь — это устройство состоящее из выпрямителя (моста неизменного тока), модифицирующего переменный ток промышленной частоты в неизменный и инвертора (преобразователя) (время от времени с ШИМ), модифицирующего неизменный ток в переменный требуемых частоты и амплитуды. Выходные тиристоры (GTO) либо транзисторы (IGBT) обеспечивают нужный ток для питания электродвигателя. Для улучшения формы выходного напряжения меж преобразователем и движком время от времени ставят дроссель, а для уменьшения электромагнитных помех — EMC-фильтр.

Частотное регулирование электроприводов дозволяет повысить надёжность работы оборудования и систем, сделать лучше свойство производимой продукции либо услуг, заавтоматизировать Создание, сберегать ресурсы и энергию.

1. Выбор вентилятора
По данной мощности Р = 12,5 кВт избираем из справочника вентиляторов подходящий. Поданной мощности берём ВЦ4-75-64 (центробежный вентилятор)
Таблица 1: Паспортные данные вентилятора.

Тип

Мощность кВт

Производительность

М3/ час

Скорость вращения о/мин

давление

Па

Вес

кг

ВЦ4-75-64

12,5

16,3

1500

1490

136

Короткая черта центробежных вентиляторов.

Центробежные вентиляторы относятся к группы нагнетателей, различающихся большим многообразием конструктивных типов. Колеса вентиляторов могут иметь лопатки загнутые как вперед, так и вспять относительно направления вращения колеса. Довольно всераспространены вентиляторы с круговыми лопатками.

При проектировании следует учесть, что вентиляторы с лопатками вспять наиболее экономны и наименее шумны.

КПД вентилятора вырастает с повышением быстроходности и для колес конической формы с лопатками вспять может достигать значения 0,9.

С учетом современных требований к энергосбережению при проектировании вентиляторных установок следует ориентироваться на конструкции вентиляторов, соответственных отработанным аэродинамическим схемам Ц4-76, 0,55-40 и схожим с ними.

Компоновочные решения определяют КПД вентиляторной установки. При моноблочном выполнении (колесо на валу электропривода) КПД имеет наибольшее давления вентиляторов и их быстроходности.

По развиваемому лишнему давлению воздушные вентиляторы общего предназначения делятся на последующие группы:

1. вентиляторы высочайшего давления (до 1 кПа);

2. вентиляторы среднего давления (13 кПа);

3. вентиляторы низкого давления (312 кПа).

Некие спец вентиляторы высочайшего давления могут развивать давление до 20 кПа.

По быстроходности (удельному числу оборотов) вентиляторы общего предназначения подразделяют на последующие группы:

1. быстроходные вентиляторы (11ns30);

2. вентиляторы средней быстроходности (30ns60);

3. быстроходные вентиляторы (60ns80).

Конструктивные решения зависят от требуемой проектным заданием подачи. При огромных подачах вентиляторы имеют колеса двухстороннего всасывания.

Предлагаемый расчет относится к группы конструктивных и производится способом поочередных приближений.

Коэффициенты местных сопротивлений проточной части, коэффициенты конфигурации скорости и соотношения линейных размеров задаются зависимо от проектного давления вентилятора с следующей проверкой. Аспектом корректности выбора является соответствие расчетного давления вентилятора данному значению.

2. Расчет мощности и выбор электродвигателя
По имеющей мощности составляем временную диаграмму за один цикл работы привода вентилятора, для этого берём ориентировочные машинки
Таблица 2

Мощность P1, кВт

Р2, кВт

Р3, кВт

Р4, кВт

Р5, кВт

12,5

12,0

13,5

5,0

8,0

t 1, c

t 2, c

t 3, c

t 4, с

t 5, с

1,25

6,5

0,85

0,6

4

Набросок 1: Нагрузочная диаграмма времени работы за один цикл.

2.1 По данной нагрузочной диаграмме определяется время работы за один цикл:

(2.1) Время работы мотора:

Время паузы:

(2.2) Время цикла:

(2.3) Мах. мощность мотора

Определяется режим работы мотора. Исходя из графика работы эл. мотора делается вывод, что режим работы повторно-кратковременый.

(2.4) Определяется расчетный коэффициент:

Т.к. , то режим долгий.

(2.5) Определяется эквивалентная мощность:

(2.6) Приведем полученную Pэкв к обычной длительности включения:

(2.7) В механизм установлен один движок. Движок выбирается по номинальному моменту по двум аспектам. *

Таблица 3: Данные избранного электро-двигателя

Тип

Рном, кВт

n, о/мин

Sн, %

Cosц

КПД, %

Кн

Кmax

Кmin

Кi

Uн, В

4АМ160S4

12,5

1500

2,7/2,5

0,86

89

2,2

1,5

1,3

7,5

220

Кн =Мп / Мн

Кмах = Ммах / Мном

Кмin = Ммin / Мном

Кi — кратность пускового тока

Мном — номинальный момент

Мп — пусковой момент

Ммах — наибольший момент

Ммin — малый момент

(2.8) Определяем номинальный ток электродвигателя:

(2.9) Номинальный момент эл. мотора:

(2.10) Паспортные значения мах. из пусковых моментов:

Номинальные данные мотора:

Номинальное напряжение статора

Uном = 220 В

ток статора

Iном = 24,74 А

Пусковой ток статора

Iпуск = 309,25 А

Мощность на валу

Pн = 12,5кВт

Обороты

nном = 1500 о/мин

КПД

м = 0,890

Номинальный момент

Mном = 80 Нм

Малый момент

Mdvmax. = 104 Нм

Наибольшая частота вращения

nmax. = 1500 о/мин

Число пар полюсов

P = 2

(2.11) Определение мах. момента перегрузки на валу эл. мотора:

Условия проверки эл. мотора на перегрузки:

— условие производится

(2.12) Коэффициент понижения:

(2.13) Тогда, мах. момент будет равен:

— условие производится

(2.14) Мах. ток мотора при P=Pmax

3. Расчет механической свойства асинхронного мотора
Механической чертой мотора именуется зависимость частоты вращения ротора от момента на валу n = f (M2). Потому что при перегрузке момент холостого хода мал, то M2 ? M и механическая черта представляется зависимостью n = f (M). Если учитывать связь s = (n1 — n) / n1, то механическую характеристику можно получить, представив ее графическую зависимость в координатах n и М (рис.1).

Рис.1. Механическая черта асинхронного мотора
Естественная механическая черта асинхронного мотора соответствует главный (паспортной) схеме его включения и номинальным характеристикам питающего напряжения. Искусственные свойства получаются, если включены какие-либо доп элементы: резисторы, реакторы, конденсаторы. При питании мотора не номинальным напряжением свойства также различаются от естественной механической свойства.
Механические свойства являются весьма комфортным и полезным инвентарем при анализе статических и динамических режимов электропривода.
Данные для расчета механических черт для данного привода и мотора:
Трехфазный асинхронный движок с короткозамкнутым ротором питается от сети с напряжением = 380 В при = 50 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ).
характеристики мотора 4АМ160S4:
Pн= 12,5 кВт,
nн= 1460 о/мин,
cosцн= 0,86,зн= 0,89,kн= 2,2
Найти: номинальный ток в фазе обмотки статора, число пар полюсов, номинальное скольжение, номинальный момент на валу, критичный момент, критичное скольжение и выстроить механическую характеристику мотора. Решение.
(3.1) Номинальная мощность, потребляемая из сети:
кВт
(3.2) Номинальный ток, потребляемый из сети:
(3.3) Число пар полюсов
где n1 = 1500 — синхронная частота вращения, наиблежайшая к номинальной частоте nн= 1460 о/мин.
(3.4) Номинальное скольжение:
(3.5) Номинальный момент на валу мотора:
(3.6) Критичный момент
Мк = kм х Мн = 1,5 х 249,5 = 374,25 Нм.
(3.7) Критичное скольжение находим подставив М = Мн, s = sн и Мк / Мн = kм.
0.078
Для построения механической свойства мотора при помощи n = (n1 — s) определим соответствующие точки: точка холостого хода s = 0, n = 1500 о/мин, М = 0, точка номинального режима sн = 0,03, nн = 1500 о/мин, Мн = 249.5 Нм и точка критичного режима sк = 0,078, Мк =374.25 Нм.
Для точки пускового режима sп = 1, n = 0 находим
По приобретенным данным строят механическую характеристику мотора. Для наиболее четкого построения механической свойства следует прирастить число расчетных точек и для данных скольжений найти моменты и частоту вращения.
4. Построение естественной механической свойства мотора
Механической чертой мотора именуется, зависимость частоты вращения n от момента М перегрузки на валу.
Различают естественные и искусственные свойства электродвигателей.
Естественной механической чертой именуется — зависимость оборотов мотора от момента на валу при номинальных критериях работы мотора в отношении его характеристик (номинальные напряжения, частота, сопротивление и тому схожее). Изменение 1-го либо нескольких характеристик вызывает соответственное изменение механической свойства мотора. Таковая механическая черта именуется искусственной.
Для построения уравнения механической свойства асинхронного мотора воспользуемся формулой Клоса (4.1):
где Мk — критичный момент мотора (4.1.1):;

Sk — критичное скольжение мотора (4.1.2);
— перегрузочная способность мотора ( = 3);
Sн — номинальное скольжение мотора (4.1.3):
где nн — скорость вращения ротора;
n1 — синхронная скорость поля статора (4.1.4);
где f — промышленная частота тока питающей сети, (f = 50 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ)) (4.1.5);
Р — число пар полюсов (для мотора 4АМ132S4 Р=2)
Номинальное скольжение мотора 4АМ132S4
Критичное скольжение мотора
Критичный момент мотора
Для построения свойства в координатах перебегают от скольжения к числу оборотов на основании уравнения
n = n1 (1 — S)
Скольжением задаются в границах от 0 до 1
Так для
S = 0 n = 1500. (1 — 0) = 1500 о/мин;
S = 0.1 n = 1500. (1 — 0.1) = 1350 о/мин;
S = 0.2 n = 1500. (1 — 0.2) = 1200 о/мин;
S = 0.3 n = 1500. (1 — 0.3) = 1050 о/мин;
S = 0.4 n = 1500. (1 — 0.4) = 900 о/мин;
S = 0.5 n = 1500. (1 — 0.5) = 750 о/мин;
S = 0.6 n = 1500. (1 — 0.6) = 600 о/мин;
S = 0.7 n = 1500. (1 — 0.7) = 450 о/мин;
S = 0.8 n = 1500. (1 — 0.8) = 300 о/мин;
S = 0.9 n = 1500. (1 — 0.9) = 150 о/мин;
S = 1 n = 1500. (1 — 1) = 0 о/мин.
При тех же скольжениях находим по формуле Клоса надлежащие им моменты:
S = 0 М = 0 кг. м
S = 0.1 кг. м
S = 0.2 кг. м
S = 0.3 кг. м
S = 0.4 кг. м
S = 0.5 кг. м
S = 0.6 кг. м
S = 0.7 кг. м
S = 0.8 кг. м
S = 0.9 кг. м
S = 1 кг. м
Пользуясь этими значениями перебегаем к построению естественной механической свойства мотора.
Набросок 1: естественная механическая черта мотора
5. Выбор преобразователя частоты
При питании электродвигателя от преобразователя напряжение и частота регулируется плавненько. Определение напряжения и частоты нужны для работы мотора в данной точке, сводиться к уточнению способности обеспечение преобразователя уровня напряжения и частоты при разных отягощениях и колебаниях напряжения питающей сети. При питании синхронного мотора от преобразователя частоты в процессе преобразуется напряжение промышленной частоты. В напряжение регулировки амплитуды и регулировки частоты появляются утраты напряжения и мощности преобразователя. Обычно преобразователь имеет внутреннее оборотные связи, и при изменении перегрузки мотора выходное напряжение и частота фактически не изменяться. Потому в предстоящем напряжение и частота на статоре электродвигателя будем соединять независящими от перегрузки. Синхронная скорость мотора зависит от частоты питающей сети и числа пар полюсов.
Для устойчивой работы мотора нужно изменение частоты поддерживать перегружавшую способность мотора, что обеспечиваться регулированием напряжения на статоре по разным законам. Зависимость от частоты и от нрава конфигурации статического момента. Эти индивидуальности нужно учесть при расчете частоты и амплитуды напряжения. Более всераспространенный законконфигурации амплитуды напряжения пропорционально частоте в виде закона:
U/f=const,
при таком законе наибольший момент постоянен и не зависит от частоты. Также не зависит от частоты:

.

Это дозволяет в расчетах употреблять прием параллельного переноса естественной механической свойства. При всем этом естественная черта перемешаться вдоль оси «w» и устанавливаться в т. Wзад, Mзад.
(5.1): Из паспортных данных преобразователей частоты следует, что:
(5.2): Номинальный ток преобразователя частоты должен быть не наименее:
По IПЧ выбирается преобразователь частоты
Е2-8300-010H, P =12,5 кВт, в количестве 1 штуки
По каталогу Iном = 17,5 А
С учетом требования тех. задания мощность преобразователя частоты обязана превосходить мощность мотора на 20%.
Тогда (5.3):
Избираем преобразователь частоты
Е2-8300-015H, P = 17 кВт, Iном = 25 А
Проверочный расчет из условия, что преобразователь частоты обеспечивает перегрузочный пусковой момент 170% от номинального.
(5.4) Мах. момент на валу мотора
АИР 132 S4
Где Iном р. с. = 25 А — номинальный ток преобразователя частоты
Iном dv = 15,6 А — ном. ток мотора
— условие производится
Совсем избираем преобразователь
Е2-8300-015H, P = 15 кВт, Iном = 25 А

Таблица №4: свойства преобразователя

движок

Сеть

Altivar 61HD45N4

Р, кВт

л. с.

I, А

S, кВА

Iк. з. мах, кА

Iмах, А

Iперех.

380 В

220 В

380 В

480 В

15

18

25

20

15

22—

94—

77—

112,8—

Применение

Преобразователь частоты Altivar 61 употребляется для трехфазных асинхронных движков мощностью от 0,75 кВт до 630 кВт.

Преобразователь употребляется для сотворения современных систем подогрева, вентиляции и

кондиционирования воздуха (HVAC) в промышленных и коммерческих зданиях:

вентиляция;

кондиционирование воздуха;

насосные агрегаты.

Преобразователь частоты Altivar 61 может уменьшить эксплуатационные расходы методом оптимизации употребления энергии, существенно повышая комфортность. Разные интегрированные функции разрешают адаптировать преобразователь для использования в электронных установках, сложных управляющих системах и системах диспетчеризации инженерного оборудования строения.

При разработке преобразователя учитывалась необходимость электромагнитной сопоставимости и уменьшения гармонических составляющих тока.

Зависимо от черт, любой тип (UL типа 1/IP 20 и/либо UL типа 12/IP 54) или имеет интегрированные фильтры ЭМС класса A либо B и дроссели звена неизменного тока, или эти элементы доступны в качестве доп оборудования.

Функции

Макроконфигурации и меню ускоренного пуска ПЧ Altivar 61 могут употребляться для резвого пуска установок и мгновенной опции в дружеских юзеру диалоговых средствах.

Функции, разработанные специально для насосных и вентиляторных агрегатов

Энергосбережение, квадратичный законпо 2 либо 5 точкам.

Автоматический подхват вращающейся перегрузки с поиском скорости.

адаптация ограничения тока зависимо от скорости.

Угнетение шума и резонанса средством частоты коммутации, которая, зависимо от номинальной перегрузки, быть может установлена до16 кГц во время работы, и случайной модуляции.

Предустановленные скорости.

Интегрированный ПИД-регулятор, с предустановленными значениями ПИД и режимом

автоматический/ручной (Auto/Man).

Счетчик выработки и энергопотребления.

Определение отсутствия воды, определение нулевой скорости потока, ограничение скорости потока.

Функция «сон«, функция «просыпание».

Клиентские опции с отображением физических значений: бар, л/с.,°C.

свойства момента (типовые кривые)

Нижеприведенные кривые соответствуют установившемуся и переходному перегрузочным моментам для мотора с естественной и принудительной вентиляцией. Различие заключается в возможности мотора длительно развивать значимый момент при скорости ниже половины номинальной.

Электропривод с разомкнутой системой

1. движок с естественной вентиляцией: нужный установившийся момент (1)

2. движок с принудительной вентиляцией: нужный установившийся момент

3. Перегрузочный момент в течение <60 c для ATV 61W

(UL типа 12/IP 54)

4. Перегрузочный переходный момент в течение y 60 с для ATV61HD45N4

(UL типа 1/IP 20)

5. Момент на скорости выше номинальной при неизменной мощности (2)

6. Выбор и расчет преобразователя частоты

Преобразователь частоты (ПЧ) предназначен для одноступенчатого преобразования энергии переменного тока одной частоты в энергию переменного тока иной частоты.

Схема НПЧ представлена на рисунке 1.

Набросок 1 — Принципная схема ПЧ

Преобразователь состоит из 18 управляемых вентилей по 6 на фазу, в каждой фазе 6 вентилей объединены во встречно-параллельные группы с раздельным либо совместным управлением. В базе каждой фазы преобразователя лежит трёхфазная нулевая схема выпрямителя. Любая фаза состоит из 2-ух встречновключённых выпрямителей. Группу из трёх управляемых вентилей, имеющих общий катод именуют положительной, общий анод — отрицательной.

Вентильные группы могут управляться или раздельно, или вместе. По принципу деяния любая фаза ПЧ подобна двухкомплектному реверсивному выпрямителю. При раздельном управлении управляющие импульсы подаются на вентили одной из групп в согласовании с хотимым направлением тока в перегрузке. При всем этом во избежание К.З. используют особые логические устройства, предотвращающие протекание тока в обеих группах. В преобразователях с совместным управлением нужно предугадывать включение массивных реакторов, предотвращающих протекание уравнительных токов меж вентилями каждой группы (что ограничивает их применение). Углы управления вентилями положительной и отрицательной групп меняются по определённому закону, исключающему возникновение неизменной составляющей уравнительного тока.

В течении 1-го полупериода выходного напряжения преобразователя пропускают ток вентили положительной группы, другого полупериода — отрицательной. Выходное напряжение формируется из отрезков волн напряжения питающей сети. На рисунке 7 представлена диаграмма выходного напряжения при углах управления , . Выходное напряжение имеет прямоугольную форму.

Для получения напряжения близкого к синусоидальному изменяют угол управления во времени так, чтоб среднее значение выходного напряжения Uср. вых в течении всякого пол периода изменялось бы по синусоидальному закону.

Диаграмма, поясняющая работу ПЧ, представлена на рисунке 7.

Регулирование напряжения на выходе преобразователя достигается конфигурацией угла управления, а нужный фазовый сдвиг меж фазами выходного напряжения достигается путём сдвига на обозначенный угол сигналов, управляющих конфигурацией угла каждой из трёх фаз преобразователя.

Набросок 2 — Диаграмма, поясняющая работу ПЧ

НПЧ могут производиться с фиксированной выходной частотой либо с регулированием по выходной частоте. При всем этом выходная частота зависит от продолжительности полупериода выходного напряжения и, соответственно, меняется при помощи конфигурации продолжительности открытого состояния вентилей положительной и отрицательной групп. Нижний предел частоты выходного напряжения быть может фактически равен нулю, что совсем не сказывается на энергетических показателях привода. Верхний предел ограничивается отношением .

Это соединено с тем, что повышение частоты выходного напряжения выше обозначенных пределов приводит к резкому ухудшению формы UВЫХ (энерго характеристики понижаются).

Потому, в тех редчайших вариантах использования ПЧ когда требуется регулирование ввысь от главный скорости вращения используют сетевое напряжение завышенной частоты.

характеристики свойства регулирования скорости вращения:

направление: однозонное вниз от главный частоты;

экономичность высочайшая;

плавность: в нижнем спектре выше;

спектр: ниже чем в остальных преобразователях за счёт отсутствия верхней части спектра;

допустимая перегрузка: обычно ПЧ употребляются в приводах турбомеханизмов МС = f; более подходящий законуправления:

.

стабильность высочайшая.

Плюсы и недочеты ПЧ:

К плюсам этого типа преобразователей можно отнести:

однократное преобразование энергии ( = 0.970.98);

возможность независящего регулирования амплитуды выходного напряжения от частоты;

вольный обмен реактивной и активной энергией от сети к движку и назад (вероятен вариант работы с опережающим cos );

отсутствие коммутирующих конденсаторов, т.к. коммутация вентилей осуществляется напряжением сети

возможность получения фактически синусоидального напряжения на выходе;

В крайнее время наблюдается резкое повышение области внедрения НПЧ, что соединено с возникновением современной электрической базы, которая имеет больший спектр напряжений и мощностей и является на сто процентов управляемой.

К недочетам можно отнести:

ограниченную возможность регулирования выходной частоты при значении входной f = 50 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ).;

огромное количество силовых вентилей: динамические утраты, непростая система управления.

низкий cos . Наибольшее

Преобразователь с промежным звеном неизменного тока дозволяет регулировать частоту как ввысь, так и вниз от частоты питающей сети; он различается высочайшим КПД (около 0,96), значимым быстродействием, малыми габаритами, сравнимо высочайшей надежностью и бесшумен в работе.

Частотное регулирование скорости вращения асинхронных движков с внедрением преобразователей частоты с широтно-импульсной модуляцией.

Принцип работы АИ с ШИМ комфортно разглядеть при помощи эквивалентной схемы (набросок 9), где а — эквивалентная схема однофазного инвертора с синусоидальной ШИМ; б — график напряжения и тока регулируемой частоты в перегрузке при неизменной несущей частоте и постоянном выпрямленном напряжении на входе инвертора.

тут перегрузка включена в диагональ моста, образованного 2-мя источниками напряжения и полупроводниковым ключом, который переключается из положения 1 в положение 2 с высочайшей частотой fк, именуемой несущей частотой коммутации. В общем случае напряжение на перегрузке, усредненной за период несущей частоты:

,

гдеф — период несущей частоты, с.

Если при неизменной несущей частоте поменять соотношение меж Дt1 и Дt2 в согласовании с синусоидальным законом, то среднее закону:

,

гдеs — радиальная частота модуляции, рад/с;

м — коэффициент глубины модуляции, который указывает, в которых границах меняются продолжительности интервалов коммутации в течение периода частоты модуляции.

Исходя из данных характеристик, избираем преобразователь частоты РИТМ-Н-75/150-380-У3-IP20

7. Расчеты системы ПЧ-АД
(7.1.1) Расчет схемы замещения
Набросок 3 — Схема замещения асинхронного мотора при частотном регулировании
анализ черт АД при частотном управлении можно произвести, использовав Т-образную схему замещения (рис3.1).
(7.1.2) Скорость вращения на ХХ:
о/мин
где р=2 — количество пар полюсов.
(7.1.3) Частота вращения на ХХ:
с-1
(7.1.4) Номинальная частота вращения:
с-1
(7.1.5) Номинальное скольжение:
.
(7.1.6) Уравнение для критичного скольжения:

,

где лм — кратность наибольшего момента, лм=2,3.
.
(7.1.7) ток намагничивания Iµн:
, А
(7.1.8) Приведенный ток ротора:

;

=65,72 А
(7.1.9) Сопротивление статора:

;

=1,23 Ом
(7.1.10) Приведенное сопротивление ротора:

;

=1,379 Ом
(7.1.11) Индуктивное сопротивление контура намагничивания:
=143 Ом
Индуктивное сопротивление ротора:
(7.1.12) При помощи критичного скольжения найдем :

;

=23,62 Ом
(7.1.13) Реактивное сопротивление статора:

;

=11,35 Ом
(7.1.14) Реактивное сопротивление ротора

;

=11,81 Ом
(7.1.14) Номинальный момент АД:
Мн= 4065 Нм
(7.1.15) Критичный момент:
Мкр=4810·103 Нм
На основании приобретенных результатов проводим расчет статических и энергетических черт.
(7.2.1) Расчет статических черт
закончастотного управления который описывает соотношения меж частотой и напряжением зависимо от нрава технологической перегрузки:

.

— относительное напряжение;
— относительная частота;
— относительный момент;
Для приводов с насосной перегрузкой : , тогда закончастотного управления будет иметь вид
Принятыми допущениями обусловливается всепостоянство сопротивлений схемы замещения при данной частоте. Индуктивные сопротивления соответствуют частоте ХХ.
Параметр абсолютного скольжения, либо относительная частота ротора — отношение абсолютного скольжения к синхронной скорости при номинальной частоте (7.2.2):
Параметр употребляется заместо скольжения s и связан с ним соотношением (7.2.3):
Коэффициент рассеяния соответственно для статора и ротора (7.2.4):
Общий коэффициент рассеяния (7.2.5):
Не считая того, введём обозначения (7.2.6):
; ; ;
анализ и расчёты установившегося режима проводятся в работающих значениях величин.
Для последующих расчетов примем обозначения (7.2.7):

;

Для каждой из рассчитываемых величин задаются несколько значений и изменение
Из расчёта схемы замещения получаем электродвижущую силу
Поток в воздушном зазоре (7.2.8):
ток статора (7.2.9):
Приведенный ток ротора (7.2.10):
ток намагничивания (7.2.11):
Графики токов показаны на рисунках
Набросок 4.1 — График конфигурации токов статора при частотном регулировании
Набросок 4.2 — График конфигурации токов ротора при частотном регулировании
Набросок 4.3 — График конфигурации токов намагничивания
8. Расчет механических черт. Нагрузочные свойства
момент мотора (8.1):
Нагрузочная черта определяется из выражений момента статического и угловой скорости (8.2):
При всем этом меняется от 0 до 1
Механические свойства и нагрузочная кривая, при частотном регулировании, изображены на рисунке 5.1.
Набросок 5.1 — Механические и нагрузочные свойства при частотном регулировании
9. Компьютерное моделирование энергетических черт частотно-управляемых электроприводов в среде Matlab
В связи с широким внедрением в крайние годы во всех отраслях индустрии частотно-регулируемых (ЧР) асинхронных электродвигателей и имеющейся задачи энергосбережения, животрепещущей является задачка оптимизации энергопотребления обозначенных приводов.
Сначала представляет Энтузиазм практическое решение задачки расчета энергетической эффективности электропривода по схеме преобразователь частоты — асинхронный движок (ПЧ-АД), что просит подготовительного сотворения математических и программно-ориентированных моделей расчета утрат мощности и коэффициента полезного деяния (к. п. д.) в данном приводе.
Целью работы является исследование энергетических черт системы ПЧ-АД методом виртуального моделирования, используя инструментальные средства более комфортной и пользующейся популярностью в истинное время среды Matlab со своими пакетами расширения Simulink.
Разработанная модель (рис.1) представлена комплектным частотно-регулируемым асинхронным электроприводом переменного тока внедрением оболочки Power system blockset программной среды Matlab.
Питание системы электропривода осуществляется от источника синусоидального напряжения (Source) через трехфазный силовой трансформатор (Transformer). Преобразователь частоты имеет двухзвенную структуру. На первой ступени происходит выпрямление переменного тока питающей сети в неизменный, на выходе неуправляемого выпрямителя (Rectifier). Силовой фильтр, состоящий из дросселя L и конденсатора C, уменьшает пульсации выпрямленного напряжения и ограничивает скорость конфигурации тока di/dt в аварийных режимах. На 2-ой ступени при помощи трехфазного мостового автономного инвертора напряжения (Inverter) неизменное напряжение преобразуется в переменное, требуемой частоты и амплитуды. Управление силовыми (IGBT) — модулями автономного инвертора осуществляется способом широтно-импульсной модуляции блоком (PWM Generator). К входу и выходу преобразователя подключены фильтры (Series), уменьшающие его воздействие на питающую сеть и асинхронный движок.
Вводимыми параметрами в модели всякого блока являются паспортные данные источника питания, трансформатора, фильтра, типа исследуемой машинки, величины сопротивлений частей системы. Описание частей виртуальной модели приведено в табл.1.
Расчет характеристик (R1, R2, R3), являющихся соответственно эквивалентным сопротивлениям трансформатора, выпрямительной и инверторной групп преобразователя частоты, осуществляется согласно методике. Расчет активного сопротивления ротора R4 и статора R5 асинхронного мотора проводится согласно принятой методике. Коэффициент полезного деяния электропривода определяется отношением механической мощности Р2, на валу асинхронной машинки, к сумме механической мощности Р2 и суммарным потерям sP.

Рис.1. Схема виртуальной модели системы ПЧ-АД

Описание частей виртуальной модели. Таблица 1

Элемент

Наименование и функции

Вводимые характеристики

Source

Источник трехфазного синусоидального напряжения

Амплитуда, фазовый угол и частота фазного напряжения, внутреннее активное и реактивное сопротивление

Transformer

Трехфазный силовой трансформатор

Номинальные частота и полная мощность, характеристики цепей

Series

Фильтр преобразователя частоты

Активное сопротивление и индуктивность

Rectifier

Трехфазный силовой неуправляемый выпрямитель

Тип моста, тип силового элемента, динамическое сопротивление диодика, пороговое напряжение, характеристики цепей

L

Индуктивный элемент

Величина индуктивности

C

Емкостной элемент

Величина емкости

Inverter

Трехфазный мостовой инвертор напряжения (силовой элемент — IGBT-транзистор)

Тип моста, тип силового элемента, характеристики демпфирующих цепей, динамическое сопротивление, пороговое напряжение, неизменные времени

PWMGenerator

Блок управления автономным инвертором (генератор ШИМ-сигнала)

Несущая частота, коэффициент модуляции, модулирующая частота, исходная фаза модулирующего напряжения

АМ

Асинхронный движок

Тип ротора, номинальные мощность, напряжение и частота, характеристики статора и ротора, момент инерции

AM demux

Блок вывода переменных асинхронного мотора

Тип исследуемой машинки, указание о выводе требуемых переменных

RMS

Блок определения работающего значения повторяющейся величины

Значение главный частоты

Product

Блок определения алгебраического произведения сигналов

Число входов, тип сигнала

Scope,

Multimeter

Блоки визуализации исследуемых характеристик

Число входов, характеристики отображения координат

В итоге исследования модели получены временные зависимости токов статора, угловой частоты вращения ротора, электромагнитного момента и значения к. п. д. всей системы, показанные на рис.2.

Рис.6. Временные зависимости энергетических характеристик системы ПЧ-АД

Как видно из графиков нрав зависимостей отражает физическую картину конфигурации энергетических черт во времени, что значительно для анализа и оптимизации в требуемых режимах работы. Не считая того, модель дозволяет найти долевые утраты энергии на любом участке системы.

Разработанная виртуальная модель быть может применена в процессе выбора и проектирования энергосберегающих электроприводов как в учебном процессе подготовки профессионалов электротехнических специальностей, так и на производстве.

Выводы: в данном разделе была построена математическая модель мотора в программном пакете MatLab. Вычислены нужные коэффициенты модели для исследования динамических черт. Построены графики конфигурации скорости, момента, токов статора и ротора от времени t при Мс=0 и при Мс=Мн.

Заключение
Энергосбережение, повышение производительности, увеличение конкурентоспособности не может быть без внедрения современного комплектного автоматического электропривода.
В истинное время главным пользователем электроэнергии, порядка 80% от вырабатываемой электроэнергии, является электропривод.
Толика асинхронного электропривода, в приводе машин и устройств, составляет порядка 75 % с тенденцией к неизменному повышению.
Таковая тенденция связана с тем, что с одной стороны, применение современных электропроводящих и изоляционных материалов в производстве асинхронных движков, дозволяет увеличивать его энерго свойства, тем, обеспечивая экономию электроэнергии в обычных областях внедрения асинхронных движков.
С иной стороны, современный уровень развития электроники, обеспечивший Создание дешевых, надежных, быстродействующих, обычных в эксплуатации преобразователей частоты, стал основой для внедрения регулируемого электропривода, позволяющего сберегать электроэнергию, за счет наиболее четкого учета особенностей работы исполнительных устройств и улучшения критерий работы самого асинхронного мотора. Развитые и различные устройствами визуализации, возможность совместной работы с компом, обеспечивают комфортную диспетчеризацию, учет и анализ употребления электроэнергии.
Простота ввода в эксплуатацию преобразователей частоты, дозволяет заказчику отчасти либо на сто процентов заавтоматизировать свое Создание своими силами (малыми затратами), т.е. существенно повысить производительность, понизить количество служащих и требуемого оборудования на единицу продукции.
Возможность резвой опции характеристик (параметрирования), учета особенностей работы приводного механизма, интуитивно понятный интерфейс программного обеспечения, и возможность опции режимов работы on-line при помощи программного осциллографа, дозволяет варьировать потребительские характеристики производимого пользователем оборудования, т.е. существенно прирастить номенклатуру, производимого оборудования, и его конкурентоспособность.
Увеличение конкурентоспособности, выпускаемой продукции
Рост цены энергоносителей, ужесточение экологических требований, увеличение требований к потребительским качествам, делает экономически нецелесообразным брать не автоматическое оборудование.
Значительные достоинства автоматического электропривода:
экономия электроэнергии в повторяющихся режимах;
увеличение срока службы механических и электронных составляющих привода, за счет способности задавать плавные режимы эксплуатации, без механических ударов и пиковых электронных нагрузок;
увеличение гибкости производственных линий;
простотой интеграции новейшего оборудования в имеющиеся технологические полосы;
интеграции электроприводов в сети управления созданием, с центральным компом сбора и анализа данных и удаленным доступом.
Все эти способности просто могут быть реализованы применением комплектного автоматического электропривода (редуктор-двигатель-преобразователь частоты).
Перечень применяемой литературы

1. 1980_Solomahova_T_S_Chebysheva_K_V_Centrobejnye_ventilyatory_Aerodinamicheskie_shemy_i_harakteristiki

2. Лезнов Б.С. Энергосберегательные и регулируемый привод вентиляторов и насосов

3. Справочник вентиляторов. Рысин С.А.

4. Соломакова Т.С. Расчет электропривода вентиляторов

5. веб:

]]>