Модернизация лабораторного стенда с преобразователем частоты фирмы АВВ
Введение
Общеизвестно, что на данный момент вся мировая промышленность держится на асинхронном электродвигателе с короткозамкнутым ротором - машине переменного тока, преобразующей электрическую энергию в механическую энергию вращения вала электродвигателя.
По данным МЭК (Международного Электротехнического Комитета) на данный момент на каждого жителя планеты Земля приходится от 10 до 12 электродвигателей, более 80 процентов, из которых - асинхронные электродвигатели. Асинхронные электродвигатели имеют целый ряд неоспоримых преимуществ, основным из которых является гениальная простота конструкции, и, как следствие, высокая надежность этой электрической машины.
Однако у асинхронных электродвигателей существует и целый ряд недостатков, в связи с которыми их эксплуатация иногда оказывается даже не целесообразной - например, когда вместо них устанавливают машины постоянного тока. Речь идет о невозможности регулирования частоты вращения этого простого устройства такими же простыми
Содержание
Введение 6
1 Теоретическая часть 8
1.1 Назначение и область применения асинхронных машин 8
1.1.1 Конструкция асинхронных машин с короткозамкнутым ротором 11
1.1.2 Принцип действия асинхронной машины 14
1.2 Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя 17
1.2.1 Принцип работы и структура преобразователя частоты 19
1.2.1.1 Структура преобразователя частоты 20
1.2.1.2 Принцип работы автономного инвертора 22
1.2.1.3 Тормозной режим работы асинхронного двигателя при питании от преобразователя частоты 22
1.3 Скалярный режим управления 24
1.3.1 Система ПЧ – АД с положительной обратной связью 28
1.3.2 Система ПЧ – АД со скалярной IR – компенсацией 30
1.3.3 Система ПЧ – АД с положительной обратной связью по току в каналах регулирования напряжения и частоты 32
1.3.4 Система ПЧ – АД с отрицательной обратной связью по скорости 34
1.4 Векторное управление 36
1.4.1 Преобразование координат в системах векторного управления 36
1.4.2 Основные принципы векторного управления 37
1.4.3 Структурная схема двигателя при векторном управлении 39
1.4.4 Система векторного управления без датчика скорости 43
1.4.5 Система векторного управления с датчиком скорости 45
2 Конструкторская часть 45
2.1 Описание преобразователя частоты ACS355 фирмы АВВ 45
2.1.1 Функциональная схема лабораторного стенда 46
2.1.2 Технические характеристики ABB ACS355 47
2.1.3 Описание вводов/выводов преобразователя частоты ABB ACS355 48
2.1.4 Общие правила безопасности при работе с ABB ACS355 49
2.1.5 Настройка преобразователя частоты ABB ACS355 50
2.2 Виды управления 50
2.3 Монтаж ABB ACS355 51
2.3.1 Защита от электромагнитных помех и перегрева 51
2.4 Подключение двигателя 52
2.4.1 Направление вращения двигателя 52
2.4.2 Внешняя защита двигателя от перегрева 55
2.5 Управление преобразователем частоты ABB ACS355. Центральная панель управления 55
2.5.1 Изменение параметров с помощью ЦПУ 55
2.5.2 Копирование наборов параметров с помощью ЦПУ 56
2.5.3 Поиск и устранение повреждений с помощью ЦПУ 59
2.6 Описание лабораторного стенда 62
3 Экспериментальная часть 62
3.1 Экспериментальные статические характеристики 63
3.1.1 Регулировочные характеристик 63
3.1.2 Скалярный режим управления. Механические и выходные характеристики при компенсации скольжения 0% 64
3.1.3 Скалярный режим управления. Механические и выходные характеристики при компенсации скольжения 130% 67
3.1.4 Векторный режим управления. Механические и выходные характеристики 68
3.1.5 Анализ статических характеристик 69
3.2 Экспериментальные динамические характеристики 71
4 Экономическая часть 74
4.1 Сметная калькуляция на изготовление лабораторного стенда 74
4.2 Годовые затраты, связанные с эксплуатацией оборудования 76
4.3 Плановые накопления 76
4.4 Стоимость одного часа работы лабораторного стенда 77
5 Безопасность жизнедеятельности 78
5.1 Основные положения 78
5.1.1 Общая характеристика опасных и вредных производственных факторов 78
5.1.2 Производственная санитария. Микроклимат 80
5.2 Расчет искусственного освещения 82
5.3 Рабочее место при выполнении работ сидя, общие положения 84
5.3.1 Размерные характеристики рабочего места 84
5.3.2 Шум на рабочем месте 87
5.4 Техника безопасности. Рациональная организация рабочего места. Описание рабочего места 88
5.5 Разработка мероприятий по улучшению условий 89
5.5.1 Организация мероприятия, обеспечивающие безопасность работ в электроустановках 89
5.5.2 Обеспечение электробезопасности 90
5.5.3 Чрезвычайные ситуации. Обеспечение пожарной безопасности 90
5.6 Безопасность в авариный ситуациях 90
Заключение 91
Список использованных источников 92
Список использованных источников
1. Справочник по электрическим машинам: В 2 т./ Под общей ред. И.П. Копылова.- М.: Энергоатомиздат, 1988.- 456 с.: ил.
2. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 272 с.
3. Водовозов В.М. Теория и системы электропривода: Учебное пособие. – СПб, Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2004. – 306 с.
4. Электропривод переменного тока: учебное пособие / А.Ю. Чернышев, Ю.Н. Дементьев, И.А. Чернышев; ТПУ. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. - 213с.
5. ГОСТ 12.0.00-74*, ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы.
6. ГОСТ 12.1.005-88, ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.
7. ГОСТ 12.1.032-78, ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования.
8. ГОСТ 12.1.032-78 Рабочее место при выполнении работ стоя.
9. ГОСТ 12.2.003-91, ССБТ Оборудование производственное. Общие требования безопасности.
10. ГОСТ 12.2.049-80, ССБТ Оборудование производственное. Общие эргономические требования.
11. ГОСТ 12.2.003-91, ССБТ Оборудование производственное. Общие требования безопасности.
12. ГОСТ 12.1.004-91, ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.
13. ППБ-01-03 Правила пожарной безопасности в Российской Федерации.
Структурная схема системы скалярного частотного управления с IR – компенсацией приведена на рисунке 1.20.
Задатчик интенсивности ЗИ формирует кривую и темп разгона двигателя. При дистанционном управлении электроприводом сигналом задания скорости является задающее напряжение. Ему соответствует задающая частота мастного управления, в этом случае управление пуском и остановом двигателя производится с панели управления преобразователя. Блок ПЧН формирует требуемую зависимости скалярного управления между частотой и напряжением преобразователя, чем и устанавливает один из принятых способов частотного регулирования скорости класса E1jf1j.
Рисунок 1.20 – Структурная схема частотного управления со скалярной IR – компенсацией
При таком виде скалярного управления, сигнал управления является суммой сигналов регулирования и положительной обратной связи по току:
Uy=Up+Uкор=