Выбор частотного преобразователя

Раскрыть понятие – частотный преобразователь. Описать назначение, принцип действия, области применения частотных преобразователей и преимущества их использования в АЭП.

Описать существующие законы регулирования и указать, какой именно и почему выбран для данного вида привода.

Возможен выбор одного из 3 законов управления двигателем в зависимости от применения:

Скалярный закон (U/f-регулирование): простой закон управления двигателем с поддержанием постоянного соотношения между напряжением и частотой питания двигателя и возможностью подстройки этого соотношения на нижней скорости. Предназначен для небольших конвейеров, параллельно включенных двигателей и т.д.

Векторный закон (векторное управление потоком без обратной связи по скорости): закон, гарантирующий получение оптимальных характеристик двигателя мощностью равной или отличающейся на один типоразмер от мощности ПЧ. Этот закон позволяет получить наилучшие динамические характеристики, в том числе и при работе на нижней скорости. Предназначен для управления высокодинамичными приводами.

Квадратичный закон (Kn²) закон для механизмов с вентиляторной характеристикой, позволяющий получить момент, пропорциональный скорости. Закон позволяет оптимизировать потребляемую энергию в зависимости от нагрузки механизма. Предназначен для управления насосными, вентиляционными установками и т.д.

Преобразователи частоты, применяемые в регулируемом электроприводе, в зависимости от структуры и принципа работы силовой части принято разделять на два класса:

1. Преобразователи частоты с явно выраженным промежуточным звеном постоянного тока.

2. Преобразователи частоты с непосредственной связью (без промежуточного звена постоянного тока).

Исторически первыми появились преобразователи с непосредственной связью, в которых силовая часть представляет собой управляемый выпрямитель и выполнена на тиристорах. Система управления поочередно отпирала группы тиристоров, формируя выходной сигнал. В настоящее время этот метод преобразования частоты в новых разработках ПЧ не используется.

При выборе частотного преобразователя необходимо учитывать мощность двигателя, а также максимальную и минимальную частоты вращения ротора для выбранного способа регулирования.

Для определения максимальной частоты, которую должен обеспечить на выходе частотный преобразователь, необходимо определить во сколько раз изменится скорость для максимального момента искусственной характеристики по сравнению со скоростью для такого же момента на естественной.

По формуле 2.12 следует определить скорость вращения ротора электродвигателя:

(2.12)

где - величина скольжения (отн. ед.) на естественной характеристике, соответствующая значению максимального момента для заданной скорости на искусственной характеристике.

Соответственно, при скольжении , скорость ротора равна .

По формуле 2.13 вычислить, во сколько раз увеличилась скорость ротора для искусственной характеристики:

(2.13)

Так как скорость вращения ротора прямо пропорциональна частоте питающей сети, то вычислить, как увеличилась частота питающей сети, можно, воспользовавшись формулой 2.14:

(2.14)

Если полученная частота не удовлетворяет условию , то потери на намагничивание статора будут значительно сокращать срок службы двигателя.

Для определения минимальной частоты, которую должен обеспечить на выходе частотный преобразователь, необходимо определить во сколько раз изменится скорость для минимального момента искусственной характеристики по сравнению со скоростью для такого же момента на естественной (на естественной характеристике двигатель работает при частоте питающей сети, равной 50Гц).

Вычислить, во сколько раз уменьшилась скорость ротора для искусственной характеристики:

(2.15)

Вычислить, как уменьшилась частота питающей сети (формула 2.16):

(2.16)

Если полученная частота не удовлетворяет условию , то потери на нагрев обмоток ротора будут значительно сокращать срок службы двигателя.

По каталогам известных фирм-производителей выбрать частотный преобразователь, исходя из следующих условий:

- мощность преобразователя:

; (2.17)

- полученный диапазон регулируемых частот;

- заданное напряжение;

- номинальный ток:

(2.18)

Указать фирму-производителя (ссылка на источник информации обязательна), аргументировать свой выбор, привести технические характеристики выбранного преобразователя частоты. Указать способ регулирования для проектируемого привода.