Краткое описание комплектного ПЧ

Выбранный ПЧ SJ700-075HFEF2 имеет следующие характеристики: Мощность – 7.5кВт,Ток – 16 А

Преобразователи частоты SJ700 имеют усовершенствованную функцию бессенсорного векторного контроля, которая делает возможным пусковой момент 200% при 0,3 Гц. Сочетание высокой скорости выполнения операций, усовершенствованного регулятора тока и функции подавления перегрузки по току и напряжению обеспечивает предотвращение отключения инвертора во время разгона и замедления. Автоматическая настройка упрощает установку параметров двигателя. Инверторы SJ700 идеально подходят для применения в случаях, когда требуется высокий пусковой момент, например в подъемных кранах, экструдерах (прессах), а также подъемных механизмах. Поддерживают различные протоколы промышленной связи, что позволяет легко интегрировать преобразователи во многие системы управления и автоматизации.

Отличительные особенности:

· Встроенный ЭМС фильтр

· Встроенное тормозное устройство (до 22 кВт)

· Пусковой момент 200% при 0,3 Гц

· Протоколы Profibus, CANopen and DeviceNet

На рисунке 5 представлена принципиальная схема системы управления ПЧ-АД:

Рисунок 5 – Принципиальная схема системы управления ПЧ-АД.

Краткое описание состава и работы

На входе ПЧ ставится автоматический выключатель (QF1), предназначенный для защиты ПЧ от перегрузки и короткого замыкания. С помощью контактора KM1 реализована нулевая блокировка. Коммандоаппарат (SM1) служит для переключения скоростей при пуске и реверсе. Для измерения частоты вращения применяется тахогенератор (BR1). При появлении сигнала на программируемой клемме 11 срабатывает промежуточное реле (KV5.1) включая сигнальную лампу (HL2) ”Перегрузка”. В нормальном режиме работы клеммы AL0 и AL1 замкнуты, лампа (HL1) ”Работа” включена. Тормозной резистор (R1) служит для рассеивания мощности двигателя (M1). Резисторы R2, R3, R4 служат для регулировки напряжения с выходов тахогенератора. (А2) – блок питания с выходным напряжением 24 В.

Расчёт и выбор элементов принципиальной схемы

Промежуточное реле

С учетом рабочего напряжения 24В и 220В, выберем реле РП-23 с техническими характристиками:

Номинальное напряжение: 24/220В;

Время срабатывания реле при номинальном напряжении: 0,06 секунд;

Потребляемая мощность: 5,5 (Вт);

Число и вид контактов: 4 «з» + 1 «р».

Командоаппарат

С учетом количества скоростей – 2, выберем коммандоаппарат КА-414А2:

Число контактных групп: 5;

Количество позиций: 5.

Лампы накаливания

С учетом рабочего напряжения - 24В, выбираем лампы накаливания

8GA002071-241:

Номинальная мощность: 5Вт;

Напряжение: 24В;

Автоматический выключатель

С учетом номинального тока - 22А, выберем автоматический выключатель

PL6-C32/3:

Количество полюсов: 3;

Номинальный ток: 32А;

Рабочее напряжение: 380 В;

Кривая отключения: «C»;

Отключающая способность: 6 кА.

Блока питания

P_общ. = P_реле+P_к.а. + P_ламп + P_{пер.устр.} =5,5 + 5 + 2*5 + 5 = 25,5 Вт.

С учётом необходимого напряжения в 24 В и выходной мощностью 30 Вт, выбираем блок питания DRAN30-24A:

Выходное напряжение: 24В;

Выходной ток: 1.2А;

Мощность: 30 Вт.

Выбор тахогенератора

С учетом номинальной скорости двигателя (1450 об/мин), выбираем тахогенератор ТП212-0,133-0,5УХЛ2:

Номинальная скорость двигателя: 1500 об/мин;

Напряжение: 200В;

Тип возбуждения: постоянный магнит.

Выбор резисторов

Тормозные резисторы предназначены для потребления энергии торможения от двигателя и рассеивания ее в виде тепла. Для SJ700-075HFEF2 подходит резистор IRV/ IRH 130 с сопротивлением 20 Ом и общей мощностью 130 Вт.

В качестве делителя напряжения используем резисторы R2, R3, R4. Произведем их расчет:

Выберем номиналы резисторов из ряда Е12:

Параметрирование

Параметрирование определяет структуру и режим работы преобразователя. Указываются настройки регулятора скорости, время пуска и торможения, функции входных и выходных сигналов.

Используемые группы параметров:

F – основные функции

A – стандартные функции

B – точно-регулируемые функции

C – функции программируемых клемм

H – постоянные функции двигателя

Таблица 4 – Данные параметрирования.

Функциональный код	Наименование/описание	Установленное значение	Примечание
F002	Установка времени разгона	0,5	с
F003	Установка времени торможения	0,5	с
A001	Установка источника задания частоты		Дискретный вход
A002	Установка источника подачи команды Пуск		Входные клеммы [FW] или [RV]
A003	Установка базовой частоты		Гц
A004	Установка максимальной частоты		Гц
A044	Выбор вида кривой V/f – характеристики		Создаваемая V/f
A045	Выходное напряжение		%
A061	Установка верхней границы частоты		Гц
A062	Установка нижней границы частоты		Гц
A071	Активация ПИД-регулятора		ПИД регулятор ВКЛ
A072	Пропорциональная составляющая ПИД регулятора	25.09
A073	Интегральная составляющая ПИД регулятора	0.002
A074	Дифференциальная составляющая ПИД регулятора	0.326
A076	Выбор входа для сигнала обратной связи		Клемма [O] (по напряжению)
A077	Выбор работы ПИД регулятора		Инверсная работа ПИД регулятора
A085	Выбор режима работы		NOR - Стандартный режим работы
A097	Выбор формы кривой разгона		Линейная
A098	Выбор формы кривой торможения		Линейная
B001	Выбор режима автоматического повторного запуска		Аварийное отключение
B006	Обнаружение обрыва фазы		инвертор отключается при обрыве фазы
B012	Уровень установки теплового реле	19,2	Номинальный ток ПЧ, A
B013	Характеристика электронного теплового реле		Постоянный момент
B021	Режим работы функции токоограничения		Активизирована в режиме разгона и при работе на постоянной скорости
B022	Установка уровня токоограничения		А
B046	Защита от вращения двигателя в обратном направлении		Включено
B087	Активизация клавиши Стоп на пульте оператора		Включено
B100	Частота 1 для создаваемой V/f, от 0Гц до b102		от 0Гц до b102
B101	Напряжение 1 для создаваемой V/f, от 0 до 800В	9.5	от 0 до 800В
B102	Частота 2 для создаваемой V/f, от 0Гц до b102	151.8	от 0Гц до b102
B103	Напряжение 2 для создаваемой V/f, от 0 до 800В		от 0 до 800В
C001	Функция клеммы [1]		Реверс
C011	Активное состояние контакта для клеммы [1]		Нормально открытый
C019	Активное состояние контакта для клеммы [FW]		Нормально открытый
C021	Функция клеммы [11]		Перегрузка
C026	Функция клемм реле аварийной сигнализации		Сигнал об ошибке
C031	Активное состояние контакта для клеммы [11]		Нормально открытый
C036	Активное состояние контакта для клемм реле аварийной сигнализации		Нормально открытый
H002	Параметры двигателя		Ручная настройка параметров
H003	Мощность двигателя	7,5	кВт
H004	Количество полюсов двигателя
H005	Константа скорости двигателя	0,037
H020/H220	Установка параметра R1, от 0.001 до 65.53 Ом	0,622	Ом
H021/H221	Установка параметра R2, от 0.001 до 65.53 Ом	0,473	Ом
H022/H222	Установка параметра L, от 0.001 до 65.53 Ом	0,869	Ом
H023/H223	Установка параметра I0, от 0.01 до 655.3 A	15,3	А
H024/H224	Установка параметра J, от 0.001 до 9999	0,36	кгм2

Расчёт статических механических характеристик и рабочих скоростей (частот)

Так как , то

Определим частоты для всех двух скоростей:

,

,

На рисунке 6 представлены статические механические характеристки:

Рисунок 6 - Статические механические характеристки.

Моделирование

На рисунке 7 представлена схема системы управления ПЧ-АД в пакете MatLab:

Рисунок 7 – Схема системы управления ПЧ-АД в пакете MatLab.

Схема системы управления состоит из следующих элементов:

1) Задающее устройство представлено блоком – From WorkSpace. Его значения представлены массивом simin на рисунке 5:

Рисунок 5 - Значения массива simin.

2) Задатчик интенсивности – формирует сигнал задания на скорость. Представлен элементами: Gain10, Saturation2, Gain7(1/t_р), Integrator3. На выходе получим тахограмму работы механизма с заданным временем разгона и торможения.

3) ПИД-регулятор - используется для формирования управляющего сигнала с целью получения необходимых точности и качества переходного процесса. Представлен элементами: Gain15 (T_диф), Derivative2, Saturation6, Gain14 (K_рс), Saturation7, Transfer Fcn2 (T_рс), Trancfer Fcn4 (K_пч, ), Transfer Fcn1 ( ,T_э).

4) Модель двигателя. Представлена элементом Transfer Fcn1 ( ,T_э), Gain5 (1/J), Integrator2, Sturation3 (M_c), Gain12.

На рисунке 8 изображены переходные процессы: момент и скорость:

Рисунок 8 – Переходные процессы: момент и скорость.

Рассмотрим динамические показатели качества регулирования. К ним относятся быстродействие и перерегулирование, которые нормируются для случая воздействия на систему регулирования возмущающего воздействия .

На рисунке 9 изображены динамические показатели качества регулирования момента.

Рисунке 9 – Динамические показатели качества регулирования момента.

Быстродействие определяет быстроту реакции электропривода на изменение воздействия. К показателям быстродействия относятся:

1) Время переходного процесса:

2) Установившаяся скорость:

3) Максимальная скорость:

4) При , допустимое отклонение скорости:

На рисунке 10 изображены динамические показатели качества регулирования скорости.

Рисунке 9 – Динамические показатели качества регулирования скорости.

1) Время переходного процесса:

2) Установившийся момент:

3) Максимальный момент:

4) При , допустимое отклонение скорости:

Заключение

В представленном курсовом проекте была спроектирована автоматизированная система управления механизма поворота. Целью работы было
получение начальных навыков проектирования автоматизированных систем управления электроприводов. В ходе работы была разработана функциональная и принципиальная схема замкнутой системы управления ПЧ-АД, расчет и выбор элементов схемы, произведено параметрирование выбранного ПЧ, выбор и расчет параметров регулятора скорости и статических механических характеристик, в пакете MatLab расчитаны динамические режимы работы ЭП.

Библиографический список

1. Шалагинов В. М., Ишутинов Д. В.. Системы управления электроприводами. Задания и методические указания по выполнению курсового проекта. Киров: ПРИП ВятГУ, 2008.

2. Справочник по автоматизированному электроприводу./Под ред.В.А.Елисеева.-М.:Энергоатомиздат,1983.

3. Усынин Ю. С. Системы управления электроприводов: Учеб. Пособие. – 2-е изд., испр. и доп. – Челябинск: ЮУрГУ, 2004. 328 с.

4. Башарин А. В., Новиков В. А., Соколовский Г. Г. Управление электроприводами: Учеб. пособие для вузов. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. – 392 с., ил.

5. Ишутинов Д. В. Моделирование электромеханических систем электропривода: Методические указания и лабораторный практикум для студентов дневного отделения. Киров: ПРИП ВятГУ, 2004.

6. Электроприводы серии ЭПУ1М. Техническое описание и инструкции по эксплуатации. ИГФР.654674.001 ТО3

7. Четверткова И.И., Терехова В.М. Резисторы: справочник. – М.: Радио и связь, 1991 – 528с., ил.