Atrium96.ru

Кузовной ремонт авто
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока независимого возбуждения ДПТ НВ

Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока независимого возбуждения ДПТ НВ

ads

Способы регулирования частоты вращения двигателей оцени­ваются следующими показателями: плавностью регулирования; диапазоном регулирования, определяемым отношением наиболь­шей частоты вращения к наименьшей; экономичностью регулиро­вания, определяемой стоимостью регулирующей аппаратуры и потерями электроэнергии в ней.

Из (29.5) следует, что регулировать частоту вращения двига­теля независимого возбуждения можно изменением сопротивле­ния в цепи якоря, изменением основного магнитного потока Ф, изменением напряжения в цепи якоря.

Основные сведения о частотно-регулируемом электроприводе

Частотник в комплекте с асинхронным электродвигателем позволяет заменить электропривод постоянного тока. Системы регулирования скорости двигателя постоянного тока достаточно просты, но слабым местом такого электропривода является электродвигатель. Он дорог и ненадежен. При работе происходит искрение щеток, под воздействием электроэрозии изнашивается коллектор. Такой электродвигатель не может использоваться в запыленной и взрывоопасной среде.

Асинхронные электродвигатели превосходят двигатели постоянного тока по многим параметрам: они просты по устройству и надежны, так как не имеют подвижных контактов. Они имеют меньшие по сравнению с двигателями постоянного тока размеры, массу и стоимость при той же мощности. Асинхронные двигатели просты в изготовлении и эксплуатации.

Основной недостаток асинхронных электродвигателей – сложность регулирования их скорости традиционными методами (изменением питающего напряжения, введением дополнительных сопротивлений в цепь обмоток). Управление асинхронным электродвигателем в частотном режиме до недавнего времени было большой проблемой, хотя теория частотного регулирования была разработана еще в тридцатых годах. Развитие частотно-регулируемого электропривода сдерживалось высокой стоимостью преобразователей частоты. Появление силовых схем с IGBT-транзисторами, разработка высокопроизводительных микропроцессорных систем управления позволило различным фирмам Европы, США и Японии создать современные преобразователи частоты доступной стоимости.

Известно, что регулирование частоты вращения исполнительных механизмов можно осуществлять при помощи различных устройств: механических вариаторов, гидравлических муфт, дополнительно вводимыми в статор или ротор резисторами, электромеханическими преобразователями частоты, статическими преобразователями частоты.

Применение первых четырех устройств не обеспечивает высокого качества регулирования скорости, неэкономично, требует больших затрат при монтаже и эксплуатации. Статические преобразователи частоты являются наиболее совершенными устройствами управления асинхронным приводом в настоящее время.

Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя заключается в том, что, изменяя частоту f1 питающего напряжения, можно в соответствии с выражением

неизменном числе пар полюсов p изменять угловую скорость магнитного поля статора.

Читайте так же:
Как отрегулировать термостат на мтз 82

Этот способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком диапазоне, а механические характеристики обладают высокой жесткостью.

Регулирование скорости при этом не сопровождается увеличением скольжения асинхронного двигателя, поэтому потери мощности при регулировании невелики. Для получения высоких энергетических показателей асинхронного двигателя – коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности – необходимо одновременно с частотой изменять и подводимое напряжение.

Закон изменения напряжения зависит от характера момента нагрузки Mс . При постоянном моменте нагрузки Mс=const напряжение на статоре должно регулироваться пропорционально частоте:

Для вентиляторного характера момента нагрузки это состояние имеет вид:

При моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости:

Таким образом, для плавного бесступенчатого регулирования частоты вращения вала асинхронного электродвигателя, преобразователь частоты должен обеспечивать одновременное регулирование частоты и напряжения на статоре асинхронного двигателя.

Преимущества использования регулируемого электропривода в технологических процессах

Применение регулируемого электропривода обеспечивает энергосбережение и позволяет получать новые качества систем и объектов. Значительная экономия электроэнергии обеспечивается за счет регулирования какого-либо технологического параметра. Если это транспортер или конвейер, то можно регулировать скорость его движения. Если это насос или вентилятор – можно поддерживать давление или регулировать производительность. Если это станок, то можно плавно регулировать скорость подачи или главного движения.

Особый экономический эффект от использования преобразователей частоты дает применение частотного регулирования на объектах, обеспечивающих транспортировку жидкостей. До сих пор самым распространённым способом регулирования производительности таких объектов является использование задвижек или регулирующих клапанов, но сегодня доступным становится частотное регулирование асинхронного двигателя, приводящего в движение, например, рабочее колесо насосного агрегата или вентилятора.

Перспективность частотного регулирования наглядно видна из рисунка 1

Таким образом, при дросселировании поток вещества, сдерживаемый задвижкой или клапаном, не совершает полезной работы. Применение регулируемого электропривода насоса или вентилятора позволяет задать необходимое давление или расход, что обеспечит не только экономию электроэнергии, но и снизит потери транспортируемого вещества.

Структура частотного преобразователя

Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования. Они состоят из следующих основных частей: звена постоянного тока (неуправляемого выпрямителя), силового импульсного инвертора и системы управления.

Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и фильтра. Переменное напряжение питающей сети преобразуется в нем в напряжение постоянного тока. Силовой трехфазный импульсный инвертор состоит из шести транзисторных ключей. Каждая обмотка электродвигателя подключается через соответствующий ключ к положительному и отрицательному выводам выпрямителя. Инвертор осуществляет преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение нужной частоты и амплитуды, которое прикладывается к обмоткам статора электродвигателя.

Читайте так же:
Регулировка карбюратора сузуки df6

В выходных каскадах инвертора в качестве ключей используются силовые IGBT-транзисторы. По сравнению с тиристорами они имеют более высокую частоту переключения, что позволяет вырабатывать выходной сигнал синусоидальной формы с минимальными искажениями.

Принцип работы преобразователя частоты

Преобразователь частоты состоит из неуправляемого диодного силового выпрямителя В, автономного инвертора , системы управления ШИМ, системы автоматического регулирования, дросселя Lв и конденсатора фильтра Cв (рис.2). Регулирование выходной частоты fвых. и напряжения Uвых осуществляется в инверторе за счет высокочастотного широтно-импульсного управления.

Широтно-импульсное управление характеризуется периодом модуляции, внутри которого обмотка статора электродвигателя подключается поочередно к положительному и отрицательному полюсам выпрямителя.

Длительность этих состояний внутри периода ШИМ модулируется по синусоидальному закону. При высоких (обычно 2…15 кГц) тактовых частотах ШИМ, в обмотках электродвигателя, вследствие их фильтрующих свойств, текут синусоидальные токи.

Рис.2. Упрощенная схема инвертора с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

Таким образом, форма кривой выходного напряжения представляет собой высокочастотную двухполярную последовательность прямоугольных импульсов (рис. 3). Частота импульсов определяется частотой ШИМ, длительность (ширина) импульсов в течение периода выходной частоты АИН промодули-рована по синусоидальному закону. Форма кривой выходного тока (тока в обмотках асинхронного электродвигателя) практически синусоидальна.

Регулирование выходного напряжения инвертора можно осуществить двумя способами: амплитудным (АР) за счет изменения входного напряжения Uв и широтно-импульсным (ШИМ) за счет изменения программы переключения вентилей V1-V6 при Uв = const.

Второй способ получил распространение в современных преобразователях частоты благодаря развитию современной элементной базы (микропроцессоры, IBGT-транзисторы). При широтно-импульсной модуляции форма токов в обмотках статора асинхронного двигателя получается близкой к синусоидальной благодаря фильтрующим свойствам самих обмоток.

Рис.3. Форма кривых напряжения и тока на выходе инвертора с широтно-импульсной модуляцией.

Такое управление позволяет получить высокий КПД преобразователя и эквивалентно аналоговому управлению с помощью частоты и амплитуды напряжения. Современные инверторы выполняются на основе полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов – запираемых GTO – тиристоров, либо биполярных IGBT-транзисторов с изолированным затвором. На рис. 2.45 представлена 3-х фазная мостовая схема автономного инвертора на IGBT-транзисторах.

Она состоит из входного емкостного фильтра Cф и шести IGBT-транзисторов V1-V6 включенными встречно-параллельно диодами обратного тока D1-D6.

За счет поочередного переключения вентилей V1-V6 по алгоритму, заданному системой управления, постоянное входной напряжение Uв преобразуется в переменное прямоугольно-импульсное выходное напряжение. Через управляемые ключи V1-V6 протекает активная составляющая тока асинхронного электродвигателя, через диоды D1-D6 – реактивная составляющая тока.

Читайте так же:
Трос управления заслонкой регулировки температуры део ланос

Рис.4. Схема преобразователя частоты (инвертора)

И – трехфазный мостовой инвертор;
В – трехфазный мостовой выпрямитель;
Сф – конденсатор фильтра;

1.2 Общие положения

Структурная схема частотно-регулируемого привода с его составными элементами и преобразователем приведена на рис. 1.

Рис. 1 Структурная схема частотно-регулируемого привода

1 — кабель сети, 2 — сетевые предохранители, 3 — автоматический выключатель, 4 — сетевой дроссель, 5 — фильтр радиопомех, 6 — преобразователь частоты, 7 -тормозной резистор, 8 — синус ( L — R — C ) фильтр, 9 — тепловое реле, 10 — кабель двигателя, 11 — асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, 12 — заземление

Как видно из рисунка, частотно-регулируемый привод нужно рассматривать в совокупности с источником электроснабжения, коммутационными аппаратами, кабелями сети, кабелями двигателя, кабелями управления, фильтрами, заземлением, дополнительными устройствами, электродвигателем, преобразователем частоты, а также условиями их монтажа на объекте и режимами работы всего оборудования.

Ошибки частотных преобразователей

Перегрев

При повышении температуры частотного преобразователя выше допустимого значения, на дисплей устройства выводится сообщение OH (Over Heat) или цифровой код ошибки. Перегрев может быть связан с ошибками монтажа, неисправностями встроенного или внешнего вентилятора, неправильным выбором мощности.

При появлении такого сообщения необходимо выяснить причины, даже если перегрев не привел к остановке привода. Конденсатор в звене постоянного тока, силовые транзисторы чувствительны к повышению температуры. Перегрев приводит к пробою элементов преобразователя.

Прежде необходимо проверить правильность выбора по мощности. Если ток нагрузки превышает допустимые значение выходного тока преобразователя, частотник необходимо заменить на более мощный.

Также нужно проверить состояние внутренних вентиляторов охлаждения. При необходимости сделать их чистку или замену. При размещении преобразователя в шкафу управления, нужно обеспечить достаточное охлаждение преобразователя. Проблема решается установкой дополнительного вентилятора или переносом частотного преобразователя в место с достаточной циркуляцией воздуха.

Низкое напряжение

При снижении напряжения на входе преобразователя или в звене постоянного тока, на дисплее появляется сообщение LV (Low Voltage). Причинами могут быть:

  • Пуск мощного оборудования, подключенного к одной линии с частотно-регулируемым приводом.
  • Обрыв фазы на входе.
  • Неправильное подключение.
  • Поломки устройств, включенных в цепь перед частотным преобразователем.

При провале напряжения, вызванного включением мощного электрооборудования, требуется подключить привод, регулируемый преобразователем, к другой линии. Также нужно проверить правильность подключения, напряжение на всех фазах, при необходимости устранить обрыв. При ослаблении контактов силовой цепи, необходимо зачистить контактные группы и подтянуть винтовые клеммы. Для выявления неисправностей дополнительных устройств необходимо измерить напряжение до и после них. При наличии отклонений отремонтировать или заменить оборудование.

Читайте так же:
Регулировка тормозов артек на велосипеде

Превышение напряжения

Рост напряжения в звене постоянного тока обычно возникает при резком торможении электродвигателя. При этом на дисплей выводится цифровой код ошибки или сообщение OV (Over Voltage). Проблема решается увеличением времени торможения или подключением тормозного резистора. Такая ошибка может быть вызвана неисправностью узла измерения напряжения. В этом случае требуется диагностика и ремонт преобразователя.

Перегрузка

При превышении тока на выходе преобразователя, на дисплее высвечивается сообщение OC (Over Current) или OL (Over Load). Это может быть вызвано:

  • Замыканием в обмотках двигателя или в выходной цепи.
  • Превышением допустимой нагрузки на валу.
  • Перегрузкой при торможении или разгоне.

При этом необходима диагностика электродвигателя, изменение режима работы оборудования.

Важно!Коды ошибок дают приблизительную оценку неисправностей. При авариной остановке или запрете пуска требуется детальная диагностика.

Ошибки частотных преобразователей 2

Прежде всего необходимо проверить условия эксплуатации, исправность двигателя, датчиков и другого внешнего оборудования, проанализировать режимы работы электропривода.

Большинство проблем с частотно-регулируемым приводом можно решить устранением поломок внешних устройств, изменением настроек или обеспечением требуемых условий функционирования устройств.

При появлении сообщений о внутренних неисправностях нужен демонтаж, тестирование и ремонт преобразователя частоты.

Назначение и технические показатели

Комплектные ЧРП напряжением до и выше 1 кВ (предназначенные для приема и преобразования энергии, защиты электрооборудования от токов КЗ, перегрузки) позволяют:

  • плавно запускать двигатель, а, следовательно, уменьшать его износ;
  • останавливать, поддерживать частоту вращения вала двигателя.

Комплектные ЧРП шкафного исполнения до 1кВ выполняют те же задачи по отношению к двигателям с мощностью 0,55 – 800 кВт. Привод нормально работает, когда напряжение в электросети находится в пределах от -15% до +10%. При безостановочной работе снижение мощности наступает, если напряжение составляет 85%-65%. Общий коэффициент мощности cosj = 0,99. Выходное напряжение автоматически регулируется посредством автоматического включение резерва (АВР).

Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением

Под понятием «возбуждение» понимают создание в электрических машинах магнитного поля, которое необходимо, чтобы заработал двигатель. Схем возбуждения несколько:

  • С независимым возбуждением (питание обмотки происходит от постороннего источника).
  • Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением (источник питания обмотки возбуждения и якоря включены параллельно) – шунтовые.
  • С последовательным возбуждением (обе обмотки включены последовательно) – сериесные.
  • Со смешанным возбуждением – компаундные.
Читайте так же:
Простое зарядное для акб своими руками с регулировкой тока

Программирование частотных преобразователей на примере Innovert

Разберем пример настройки частотного преобразователя на примере устройства от Innovert. У рассматриваемого частотника имеются следующие группы настраиваемых параметров:

ГруппаФункцииНастройка частотного преобразователя
1A (Рr.A)для текущего контроля
2B (Pr.B)основные функции
3C (Рr.C)для основных применений
4D (Pr.d)параметры входов и выходов
5E (Рr.E)вспомогательные настройки
6F(Pr.F)для прикладного использования
7G (Рr.G)для ПИД-регулятора
8H (Pr.H)настройки последовательного канала связи
9i (Рr.i)для усложнённого применения

Чтобы осуществить базовое программирование преобразователя частоты, необходимо произвести следующее действия:

Настройка частотного преобразователя

    В п. Pr.b.00 (уставка рабочей частоты) указываем нужное нам значение характеристики. По умолчанию стоит 50 Гц. В данном случае оставляем его без изменения.

  • Минимальную рабочую частоту Рr.b.06 – сохраняем по умолчанию 0 Гц;
  • Время ускорения Pr.b.07 – указываем нужное значение, например 3 секунда;
  • Время замедления Рr.b.08 – выставляем необходимое значение, например 3 секунда;
  • V/F кривая: Максимальное напряжение Pr.b.09 – вводим 220 В;
  • V/F кривая: Опорную частоту Pr.b.10 – оставляем 50 Гц;
  • V/F кривая: Промежуточное напряжение Pr.b.11 – вводим величину 17;
  • V/F кривая: Промежуточная скорость вращения Рr.b.12 – сохраняем значение 2.5;
  • V/F кривая: Минимальное напряжение Pr.b.13 – вводим величину 15;
  • V/F кривая: Минимальная частота Рr.b.14 – оставляем заводское значение;
  • Несущая частота Pr.b.15 – указываем величину 9.

Настройка частотного преобразователя

В итоге получаем частотник, запускающий двигатель от дистанционных кнопок «пуск» и «стоп», которые коммутируют соответствующие цепи управления устройства. Управление скоростью вращения происходит с помощью кнопок «быстрее» и «медленнее», которые коммутируют контакты «Up» и «Down» преобразователя. При этом значение частоты не может быть поднято выше 50 Гц.

Для того чтобы наглядно увидеть процесс настройки и запуска электродвигателя от ПЧ Innovert, вы можете посмотреть видео:

Статья от РусАвтоматизацииХотите сохранить
эту статью? Скачайте
её в формате PDF
Статья от РусАвтоматизацииОстались вопросы?
Обсудите эту статью
на нашей странице В Контакте
Статья от РусАвтоматизацииХочешь читать статьи
первым, подписывайся на
наш канал в Яндекс.Дзен

Рекомендуем прочитать также:

Статьи. Рекомендуем прочитать также

Пять самых распространенных вопросов при выборе преобразователя частоты

Статьи. Рекомендуем прочитать также

Принцип работы частотного преобразователя, виды, схемы подключения

Статьи. Рекомендуем прочитать также

Частотный электропривод. Эффективность применения частотно-регулируемых приводов

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector