Вибір двигуна і комплектного тиристорного електропривода

Вибір типу приводного двигуна у значній мірі залежить від призначення, режиму роботи та умов експлуатації конвеєра, які можуть бути дуже несприятливими. Тому двигун повинен відповідати зазначеним вимогам, як правило, мати закрите виконання та пусковий момент, достатній для подолання підвищеного моменту опору зрушення та динамічного моменту при пуску.

З точки зору простоти обслуговування, надійності та безпеки роботи найбільш доцільно орієнтуватись на використання в електроприводі асинхронних короткозамкнених двигунів (АД з КЗР).

Вибір системи автоматичного регулювання електропривода засновується на вимогах, що висуваються до нього [7].

Потреба у регулюванні швидкості та прискорення привода в перехідних процесах і відсутність вимог до точності регулювання швидкості дозволяє зупинити свій вибір на системі електропривода змінного струму, «тиристорний перетворювач частоти - асинхронний короткозамкнений двигун» (ТПЧ-АД) з достатньо простою САР.

Потужність двигуна попередньо вибирається орієнтовно, а потім після розрахунку уточненої навантажувальної діаграми двигуна виконується перевірка за нагріванням та перевантажувальній здатності.

Потужність двигуна визначається за спрощеною навантажувальною діаграмою.

Еквівалентний момент на валу робочого органа:

, кВт.

Еквівалентна потужність на валу робочого органа:

, кВт.

Еквівалентна потужність на валу двигуна:

, кВт.

Розрахункова потужність на валу двигуна при заданій тривалості ввімкнення механізму:

, кВт.

де – коефіцієнт запасу, враховуючий вплив динамічних навантажень й інших неврахованих при розрахунках факторів, зокрема погіршення умов тепловіддачі двигуна при зниженій швидкості.

Прийняте значення залежить від величини коефіцієнта інерції , під яким розуміється відношення суми зведеного до вала двигуна моменту інерції системи до моменту інерції двигуна, а також від співвідношення часу перехідних і сталих процесів.

Оскільки величина коефіцієнта інерції невідома, то на етапі попереднього вибору потужності двигуна рекомендується приймати .

Приведення розрахункової потужності до стандартної тривалості ввімкнення ТВ виконується за формулою:

,

де – потужність на валу двигуна, приведена до стандартної тривалості ввімкнення , кВт.

Тривалість ввімкнення механізму:

.

Стандартне значення ТВ звичайно приймають найближче до розрахункової ТВ.

Номінальна потужність двигуна вибирається із умови

, кВт.

Вибраний двигун необхідно перевірити на перевантажувальну здатність під час частотного пуску

, Н∙ м,

де М_кр – критичний момент двигуна, Н∙ м;

М_н – номінальний момент двигуна, Н∙ м;

М_сп – момент опору руху під час пуску, Н∙ м;

– перевантажувальна здатність двигуна.

Номінальний момент на валу вибраного двигуна визначається за формулою

, Н∙ м;

де Р_н – номінальна потужність двигуна, кВт;

n_н – номінальна частота обертання двигуна, об/хв.

Вибираємо для АД комплектний тиристорний перетворювач частоти типу ЕКТ 2 на базі автономного інвертора напруги.

Технічні дані електроприводів типу ЕКТ 2 наведені у додатку 3.

Вибір комплектного тиристорного перетворювача частоти здійснюємо за умовами:

; ;

де U_н, І_н, S_н – номінальні значення відповідно напруги, струму та повної потужності на виході перетворювача частоти;

U_лн, I_лн, S_ндв – номінальні значення відповідно лінійної напруги, лінійного струму та повної потужності АД.

Значення номінальної лінійної напруги АД залежить від схеми з'єднання і обмоток двигуна:

у зірку В;

у трикутник , В.

Номінальний лінійний струм АД І_лн та повну потужність, яку споживає АД S_ндв розраховуємо за формулами:

, А;

, кВА;

де Р_н – номінальна потужність двигуна, кВт;

– номінальний коефіцієнт корисної дії АД;

– номінальний коефіцієнт потужності АД.

Спрощена функціональна схема привода ЕКТ 2 наведена на рисунку 4.1.

В електроприводі ЕКТ 2 перетворення частоти здійснюється у дві ступеня: спочатку змінна напруга мережі випрямляється керованим тиристорним перетворювачем (ТП) у постійну напругу, потім постійна напруга за допомогою автономного інвертора напруги (АІН) перетворюється у змінну напругу потрібної частоти. У ланці постійного струму встановлено фільтр (Ф) для згладжування пульсацій випрямленої напруги [9].

Підтримка постійного рівня потоку намагнічування АД при різних заданих частотах напруги здійснюється завдяки додержання відповідного співвідношення між рівнем напруги АД та її частоти. Додатково, для врахування падіння напруги на активному опорі статора АД, введено IR компенсацію, тому в електроприводі ЕКТ 2 підтримується співвідношення
(U-ІR)/f = const.

Рис. 4.1. Спрощена функціональна схема привода ЕКТ 2

САР привода складається з двох контурів: внутрішнього контура струму та зовнішнього контура частоти. З виходу регулятора струму РС керуюча напруга U_и потрапляє на ТП, завдяки якому встановлюється потрібний рівень напруги у ланці постійного струму.

Із сигналів датчиків струму U_с та напруги U_н у ланці постійного струму в датчику ЕРС ДЕ формується сигнал зворотного зв'язку по ЕРС U_е.

Функціональний перетворювач (ФП) забезпечує виконання умови Е/f=соnst. Керуюча напруга U_f із його виходу використовується як сигнал зворотного зв'язку за частотою, та як задавальна напруга, що встановлює частоту перемикання тиристорів АІН, тобто частоту напруги на виході перетворювача частоти.

Для забезпечення роботи електропривода в усіх режимах на лінійній ділянці механічної характеристики, на вході САР встановлено задавач інтенсивності (ЗІ).

Таким чином, ТП встановлює рівень амплітуди напруги, а АІН - значення частоти напруги, що живить АД.