Регулируемые электропривод шахтного вентилятор

 

Рисунок 8 – Внешний  вид

                         преобразователя Веспер EI-9011

 

В соответствии с условием 

выбираем преобразователь  типа EI-9011 производитель компания Веспер, параметры которого приведены в  таблице 6.

 

Параметры преобразователя частоты

             Таблица 6

Модель	Число фаз на входе			Рекомендуемая мощность двигателя, кВт
EI-9011	3		128	55

 

Общие технические данные преобразователя  частоты серии EI-9011:

Выходные  характеристики:

-Полная  мощность преобразователя 75кВА;

-Номинальный  выходной ток 128А;

-Максимальное  выходное напряжение 380В (трехфазное);

-Номинальная  выходная частота до 400Гц.

Источники питания:

-Номинальное  входное напряжение 380В (трехфазное);

-Номинальная  входная частота 50/60Гц;

-Допустимые  отклонения напряжения +10%,-15%;

-Допустимое  отклонения частоты ±5%.

Защитные  функции:

-Защита  электродвигателя от перегрузки;

-Защита  от мгновенных перегрузок по  току;

-Защита  плавким предохранителем;

-Защита  от перенапряжения;

-Защита  от недостаточного напряжения;

-Защита  от токов утечки;

-Защита  от потери фазы;

Параметры внешней окружающей среды:

-Температура  окружающей среды от -10°C до +40°C;

-Относительная  влажность не более 90%

-Высотность, не  более1000м;

-Температура  хранения от -20°C до +60°C.

Схема  подключения  преобразователя  частоты  приведена  на рисунке 9.

Рисунок 9 – Схема подключения преобразователя частоты.

6. Выбор аппаратуры защиты

 

Важную роль в надежной работе электропривода играет правильно выбранная защита ПЧ от недопустимых перенапряжений, больших перегрузок по току и от токов короткого замыкания. Защита должна обеспечить такие значения тока и напряжения, которые по величине и продолжительности не превосходили бы допустимых. Защита ПЧ от токов короткого замыкания наиболее эффективно осуществляется с помощью автоматических выключателей с электромагнитным расцепителем или плавких предохранителей.

Для выбора автоматического  выключателя необходимо обеспечить выполнение условий:

1. I_{ном.выкл} I_{ном.расц.};

2. I_{ном.расц} I_р;

3. I_{уст.эм.отс} 1,5·I_пуск (для одного ЭП);

4. I_{уст.эм.отс} 1,25·I_пик(для группы ЭП);

  - пиковый ток группы ЭП,

  - максимальный пусковой ток  по паспортным данным в группе ЭП;

  - номинальный приведенный к ПВ=100% ток ЭД с наибольшим пусковым током ;

  - расчетный ток ;

  - коэффициент использования, характерный для ЭД, имеющего наибольший пусковой ток;

  I_{ном.выкл}= номинальный ток выключателя;

  I_{тепл.расц}= номинальный ток расцепителей с обратнозависимой характеристикой;

    Используя  справочную литературу, выбираем  автоматический выключатель типа А3726Н(Ф), у которого , .

7. Расчет и выбор кабельной сети высокого напряжения

 

Выбор конструкции  сети и типа проводников осуществляется с ориентацией на окружающую среду помещений цехов. В цеховых сетях до 1000В наиболее широкое распространение получили электропроводки, кабельные линии, комплектные шинопроводы. Воздушные линии имеют крайне ограниченное применение. Выбор способа прокладки питающей сети производится с учётом характера окружающей среды и возможных условий места прокладки.

Выбираем питающую сеть высокого напряжения: трёхжильные  кабельные линии с алюминиевыми жилами с резиновой изоляцией  типа АНРГ, проложенные в коробах (для удобства монтажа и демонтажа).

Выбор типа и  сечения кабеля цепи питания двигателя  выбирается следующим образом: ток  цепи . Выбираем четырёхжильный кабель марки AВВГ 4*35 сечением жилы с

2.8 Расчет энергетических показателей электропривода

Номинальный режим

Полная мощность

Переменная  составляющая потери мощности

Постоянная  составляющая потери мощности

Коэффициент потерь мощности

Активная  энергия

Полезный расход энергии (механическая работа) 

,  [Вт с]

где  соответственно угловая скорость и время установившегося режима.

Постоянная составляющая потери энергии

[Вт с].

Приведенный фазный ток ротора в установившемся режиме

   [A],

Переменная  составляющая потери энергии

Потребляемая  из сети энергия

[Вт с].

Реактивная  энергия

Потребление реактивной энергии за цикл

где n –число установившихся режимов;

индуктивное сопротивление намагничивающего контура двигателя

Энергетические  показатели электропривода

Энергетический (среднецикловой) к.п.д. электропривода

где суммарный расход полезной энергии за цикл;

 суммарное потребление энергии  из сети за цикл;

Энергетический (среднецикловой) коэффициент мощности электропривода

 

3. Расчет статических и динамических характеристик для разомкнутой системы регулируемого электропривода

3.1. Расчет естественных механических и электромеханических характеристик системы регулируемого электропривода

                                

Используя параметры  схемы замещения, произведем расчет механических и электромеханических  характеристик.

По найденным  значениям , R₁ и определим критическое скольжение:

где

Ток холостого  хода асинхронного двигателя можно  найти по следующему выражению:

 

где - фазное напряжение обмоток статора асинхронного двигателя при Гц ;

- относительное значение частоты  питающего напряжения.

Электромеханическая характеристика при частотном управлении АД, определяется зависимостью приведенного тока ротора от скольжения

Задаваясь значениями скольжения можно рассчитать соответствующее  значение тока и воспользовавшись формулой получить соответствующее значение угловой скорости.

Зависимость тока статора от скольжения, можно найти следующим образом:

где

 

Результаты  сведены в таблице 7:

Таблица 7

Результаты  расчётов

S	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1
I’2,A	349	404	420	426	430	432	433	434	435	436
I1,A	367	425	442	449	452	455	456	457	458	459

 

Задаваясь скольжением  рассчитываем естественные электромеханические характеристики АД, приведенные на рисунке 10.

Рисунок 10 – Естественные электромеханические характеристики АД

 

Механическую  характеристику вентилятора можно рассчитать по следующему выражению

Задаёмся скольжением  от 0 до 1 и строим естественную характеристику

M = f(S), результаты сведены в таблице 8.

 Таблица 8

 

Зависимость M_С = f(S)

S	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
ω,рад/с	157,1	141	125,7	109,9	94,2	78,5	62,8	47	31,4	15,7	0
M,Нм	364,9	297,7	239	187,3	142	103,8	72,5	47,9	30,7	20,2	16,75

 

Механическую  характеристику асинхронного двигателя  при переменных значениях величины и частоты напряжения питания  можно рассчитать по  следующему выражению

.         

Определяем  критический момент двигателя в  двигательном режиме:

где - синхронная угловая скорость;

- фазное напряжение обмоток статора асинхронного двигателя.

Рассчитываем  естественную механическую характеристику М = f (S):

,

где .

Задаёмся скольжением  от 0 до 1 и строим естественную характеристику

M = f(S), результаты сведены в таблице 9.

Таблица 9

Зависимость M = f(S)

S	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
ω,рад/с	157,1	141	125,7	109,9	94,2	78,5	62,8	47	31,4	15,7	0
M,Нм	0	771	520	375	290	236	199	171	151	134	121

 

 

На рисунке 11 представлена естественная механическая характеристика для асинхронного двигателя и механическая характеристика вентилятора .

Рисунок 11 – Естественная механическая характеристика АД

 

Рабочий участок  естественной характеристики обладает высокой жесткостью, модуль которой при практически постоянен, а при с возрастанием момента двигателя постепенно уменьшается и при  становится равным нулю. Дальнейшее снижение скорости приводит к уменьшению электромагнитного момента, что соответствует изменению знака статической жесткости , которая становится положительной. Этот участок характеристики вплоть до обычно не используется, и форма характеристики в этой области для таких двигателей существенного значения не имеет. Двигательному режиму работы соответствуют скольжения от до .

Если ротор  двигателя вращать против поля ( , ), двигатель переходит в тормозной режим противовключения. В этом режиме на естественной характеристике поток снижен, весьма мал, поэтому двигатель развивает небольшие значения тормозного момента, потребляя из сети в основном реактивный ток, превышающий номинальный в 5-10 раз. Поэтому режим противовключения на естественной характеристике двигателя также на практике не используется.

Область соответствует генераторному режиму работы параллельно с сетью. При подводимая к двигателю механическая энергия частично теряется в двигателе в виде теплоты, а в основном отдается в сеть. Однако при дальнейшем возрастании скорости и соответствующем увеличении частоты тока ротора происходит постепенное уменьшение коэффициента мощности двигателя, который при становится равным нулю. При скорости , соответствующей , отдаваемая в сеть активная мощность равна нулю, т. е. вся подведенная к двигателю механическая энергия теряется в виде теплоты в двигателе. Поэтому при имеет место режим рекуперативного торможения, при наступает режим динамического торможения, а при двигатель начинает потреблять энергию из сети как и при режиме противовключения.

Электромеханические естественные характеристики асинхронного двигателя и показаны на  рисунке 6. Зависимость    построена   с   помощью соотношения  (сплошная кривая).  В ней отражены все рассмотренные выше особенности  зависимости . Кривая      в   основном   повторяет   форму   кривой   так как определяется соотношением . Она показана на рисунке 6, кривой,   которая   имеет   наиболее  значительные   отклонения от кривой в области идеального  холостого   хода. Действительно, при ток ротора равен нулю, а статор потребляет   из   сети   ток   холостого   хода ,   основной   составляющей которого является намагничивающий ток . По мере роста тока ротора эти кривые сближаются.