Главная страница
Поиск по модели:
  
Карта сайта
Оригинальное поздравление на день рождения
Виды напольных покрытий
Слова песен из виолетты
Акты государственного управления можно классифицировать по
Управление закупками проекта
Прически на средние волосы пошаговая инструкция
Папы римские список и годы правления
Список организаций сельского хозяйства рязанской области
 

Способы управления асинхронными двигателями для систем автоматики

Выбор систем электропривода и автоматизации промышленной установки 2. Проектирование системы автоматического управления 5. Выбор и проектирование системы автоматизации производственной установки 7. Проектирование конструкции узла системы автоматизированного электропривода 9. Проектирование схемы электроснабжения и защиты установки 9. Выбор аппаратов, проводов и кабелей 9. Таблица перечня элементов электрооборудования производственной установки 10. Экономическое обоснование технических решений Заключение Список использованных источников Введение В настоящее время электропривод подавляющего большинства механизмов по техническим требованиям и в пределах реализуемой мощности машины может быть выполнен на основе асинхронного короткозамкнутого двигателя. Примерами таких могут механизмов служить водяные и воздушные насосы, вентиляционные и компрессорные установки, лифты и различные подъемники, эскалаторы и т. При работе этого оборудования необходимо изменять режимы работы электродвигателей в широких пределах. Но главной целью является максимальная экономия электроэнергии. Поэтому, вопрос выбора системы управления асинхронным двигателем является очень важным этапом проектирования оборудования. Современная система управления асинхронным двигателем должна обеспечивать максимальную экономию электроэнергии, высокую точность регулирования частоты, оптимальный закон управления, иметь высокую надежность и невысокую стоимость. Такие системы управления строятся на базе микропроцессоров и позволяют достигнуть высоких показателей требуемых технологических параметров. Целью данного дипломного проекта является разработка системы управления асинхронным двигателем на базе однокристального микроконтроллера удовлетворяющей современной высоким технологическим требованиям. Проектируемую систему планируется применять для управления асинхронными короткозамкнутыми двигателями мощностью до 50 КВт, питающимися от промышленной трехфазной сети. Данная система может применяться в водяных насосах, вентиляционных установках, компрессорах небольшой мощности. Она должна работать как при нормальных, так и при аварийных режимах. Дополнительным требованием является возможность управления на расстоянии от контролируемой установки в условиях высоких помех, создаваемых мощным электрооборудованием. Это позволяет обслуживающему персоналу, наблюдая за технологическим процессом, точнее определить и настроить режим работы, а так же уменьшает опасность производственного травматизма. Гидравлическими машинами называются технические устройства, преобразующие механическую энергию привода в механическую энергию жидкости, или, наоборот, механическую энергию жидкости в механическую энергию привода. Для технологического водоснабжения Вилейского ГМЗ используется забор воды из городской сети и, в наиболее загруженные часы, когда давление падает ниже 2 атм. Из скважины вода поступает в напорную башню, а оттуда по необходимости закачивается в технологическую сеть. Данная система насосов рис 1. Схема заводского водоснабжения Рис. Качество водоснабжения сказывается на производительности завода и потребительских свойствах продукции. На практике, когда речь идет о динамических насосах, чаще используется понятие напора, которое измеряется в метрах столба жидкости чаще всего? На основании 2-х последних формул:. При характеристике насосов различают: оптимальную подачу Qопт? Мощность насоса компрессора P? Полезная мощность: Мощность насоса больше полезной мощности на величину потерь в насосе. Эти потери оцениваются коэффициентом полезного КПД. КПД равен отношению полезной мощности к мощности? Значения КПД современный насосов и компрессоров составляют 0,4-0,9. Там, где давление снижается до давления насыщенного пара при данной температуре, происходит быстрое вскипание жидкости с образованием пузырьков. После перехода в зону повышенного давления пузырьки быстро сжимаются? Повторяющиеся гидравлические удары разрушают поверхности элементов проточной части. Кроме разрушения материала, кавитация приводит к существенному снижению КПД насоса, и, как следствие? Соблюдение такой высоты всасывания насоса, при которой кавитация не возникает. Бескавитационный режим работы насосов обеспечивается при соблюдении условия? Значения его определяются при кавитационных испытаниях насоса. Высота всасывания с учетом гидравлических потерь во всасывающем трубопроводе? Допустимая вакуумметрическая высота всасывания, при которой обеспечивается работа насоса без изменения основных характеристик определяется исходя из конкретных условий эксплуатации насоса и рассчитывается по формуле:. В процессе эксплуатации насосов возможны изменения основных параметров их работы: могут меняться подача, напор и соответственно потребляемая мощность. Поэтому необходимо располагать данными о взаимосвязи основных параметров насоса в достаточно широком диапазоне их изменения. Зависимости напора, потребляемой мощности, КПД и допустимого кавитационного запаса насоса от подачи называют характеристиками. Они представляются обычно в виде графика H QP Q ,? Зависимость напора от подачи H Q называется напорной или главной характеристикой. Характеристики насосов необходимы потребителю для подбора оборудования, определения условий монтажа и эксплуатации, согласования параметров насоса с параметрами сети. Выбор насоса начинается с определения требующихся основных параметров: подачи и напора. Подача насоса должна быть не меньше расхода производительности гидросети. Расход жидкости определяется потребителем на стадии проектирования сети или гидравлической системы. В том случае, если не имеется проекта на систему или сеть, или если в проекте не указан расход жидкости, то подача насоса определяется исходя из характеристик оборудования, установленного в сети, например, по производительности котла или бойлера. Если насос устанавливается для подачи воды в водопроводную сеть то подачу можно определить, приняв за основу расход воды на одного человека. Этот метод пригоден и для определения производительности насоса в системе бытовой канализации. Более ответственным этапом в подборе конкретного типа насоса является определение его напора. Этот этап существенно упрощается, если в проекте системы имеются результаты гидравлического расчета, на основании которых получена гидравлическая характеристика сети. Гидравлической характеристикой сети называется графическая зависимость напора, расходуемого в сети НС, от расхода жидкости Для перемещения жидкости насосом в сети необходимо затрачивать энергию на подъем жидкости в сети на высоту НГ, на преодолевание разности давлений РН - РВ в напорной и всасывающей емкостях и суммарных гидравлических потерь? Из рисунка очевидно, что гидравлическая характеристика сети представляет собой суммарную гидравлическую характеристику подводящего и напорного трубопроводов? Точка А пересечения напорной характеристики насоса с гидравлической характеристикой сети называется рабочей точкой системы насос-сеть. При установившемся режиме работы системы насос-сеть может быть только одна рабочая точка, координаты которой представляют рабочий напор Н и его подачу На практике рабочая точка определяется наложением гидравлической характеристики сети на изображение напорной характеристики. Далее по рабочей точке определяется потребляемая мощность. Напорные характеристики насосов приводятся в паспортах, справочниках и каталогах насосного оборудования или в технических условиях на насос. При выборе насоса следует стремиться к тому, чтобы рабочая точка системы насос-сеть соответствовала точке с максимальным КПД насоса. Электродвигатель относится к серии асинхронных двигателей АИР. Данная серия самая массовая среди серий асинхронных двигателей, применяемая в разных отраслях промышленности. Диапазон мощностей от 0,06 до 400 КВт, с осями вращения от 50 до 355 мм. Принятый ряд мощностей двигателей соответствует ГОСТ13267-73. Габаритные, установочные и присоединительные размеры асинхронных двигателей регламентирует ГОСТ18709-73. Двигатель основного исполнения серии АИР - это трехфазные двигатели с короткозамкнутым ротором, с частотой питания 50 Гц, со степенью защиты IP44. Серия включает основное исполнение АД, ряд модификаций и специализированного исполнения. Двигатели основного исполнения соответствует общим требованиям и предназначены для нормальных условий работы. Конструктивное исполнение всех двигателей со степенью защиты IP44 - станина с продольными радиальными ребрами и наружный обдув, установленным на валу реверсивным центробежным вентилятором, защищенным кожухом, предназначенным одновременно и для направления воздушного потока. Станина изготавливается из сплава алюминия и чугуна. Сердечники статора и ротора выполняются наборными из листов электротехнической стали марки 2013 толщиной 0,5 мм. Обмотка имеет изоляцию класса Для улучшения качества водоснабжения необходимо ставить насосную станцию, включающую в себя три насоса типа КМ 80-65-160 и преобразователь частоты. Один насос рабочий, один резервный на случай значительного увеличения водопотребления, когда один насос не справляется, один аварийный? Туда же входит система автоматики обеспечивающая защиту системы и работу в различных режимах работы. Характеристики насоса КМ 80-65-160 представлены на графиках H QP Q ,? Графики P Q и? Q получены опытным путем, но, учитывая линейный вид графика P Qможно в EXCEL задать его как линейную функцию проходящую через определенные точки. Используя формулукВт 1. КПД насоса в относительных единицах, можно получить зависимость? При частотном регулировании скорости насоса для стабилизации напора потребляемая мощность рассчитывается по формуле:где? Q для QiФ, рис. Анализ киненматической схемы, определение параметров и составление расченой механической части электропривода В кинематической схеме центробежного насоса типа КМ не используются муфты, редукторы и другие передаточные механизмы рис. Кинематическая схема электропривода Рис. Здесь под дискретным инерционным элементом понимается тело, обладающее свойствами инерции, податливостью которого можно пренебречь. Под упругой связью понимается упругое звено, массой которого можно пренебречь. В приведенной расчетной схеме все инерционные элементы осуществляют один вид движения - вращательные. При этом они располагаются на какой-нибудь одной упругой связи. Расчетные параметры можно приводить к любому заранее выбранному месту кинематической схемы механизма, к любому упругому ее элементу. Если приведение производится к какому-нибудь валу механизма, то получается расчетная приведенная схема вращательной системы рис. В такой системе нагрузки характеризуются крутящими моментами М, инерционные моменты - моментами инерции J, упругие элементы - коэффициентами жесткости при кручении крутильной жесткостью Скр. Расчетная приведенная схема вращательной системы Рис 1. Суммарный момент инерции электропривода определяется как:. Момент инерции двигателя дан в каталоге, а насоса трудно вычислить по формулам использующим геометрические параметры, принимаем его как 2J ДВ. Выбор систем электропривода и автоматизации промышленной установки 2. По сравнению с системами управления электроприводами постоянного тока систему управления электроприводами переменного тока значительно более разнообразны. В регулируемых электроприводах используются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым или фазным ротором, синхронные или вентильные электродвигатели. Применяются различные способы регулирования скорости электродвигателя путем изменения: напряжения статора, частоты и напряжения статора, частоты и напряжения ротора, добавочного сопротивления в цепи ротора и др. Используется значительно большее число регулируемых координат, чем в электроприводах постоянного тока. Вместе с тем имеются определенные ограничения в использовании того или иного способа управления и созданной на основе этого способа системе управления электродвигателем. Все эти обстоятельства затрудняют формирование общих подходов к синтезу автоматических систем управления электроприводом АСУ ЭП переменного тока в такой степени, как это было сделано в АСУ ЭП постоянного тока. Управление электродвигателями переменного тока осложнено рядом обстоятельств, наиболее существенными из которых являются следующие: момент электродвигателя определяется произведением двух результирующих векторов электромагнитных параметров статора и ротора и является функцией четырех переменных; имеется сильное взаимодействие намагничивающих сил статора и ротора, взаимное состояние которых непрерывно меняется при вращении ротора; с целью лучшего использования двигателя в различных режимах его работы возникает задача регулирования магнитного потока двигателя. Электродвигатели переменного тока совместно с управляемыми преобразователями представляют собой сложные многосвязные нелинейные объекты управления. Полное математическое описание таких объектов оказывается довольно громоздким и неприемлемым для инженерных методов синтеза систем управления. Вместе с тем в практике построения систем электроприводов, включая и АСУ ЭП переменного тока, получили распространение простые приемы синтеза систем управления, основанные на принципах подчиненного управления и на использовании унифицированных настроек контуров регулирования, входящих в систему управления. Использование этих приемов позволяет не только просто выполнить синтез систем управления, но и создает обоснованную возможность упрощения математического описания электроприводов переменного тока, в частности возможность пренебрежения взаимосвязью ряда координат и параметров электроприводов. Основная сложность при создании АСУ ЭП переменного тока заключается в создании независимого управления электромагнитным моментом и потоком двигателя. Если это удается выполнить, то АСУ ЭП переменного тока с обратными связями по скорости или по положению выполняются точно так же, как и АСУ ЭП постоянного тока, включая и способы управления пусковыми и тормозными режимами. При синтезе взаимосвязанных систем управления используются два основных приема, обеспечивающих автономность независимость контуров регулирования: использование различного рода дополнительных компенсационных связей между локальными контурами регулирования; разделение локальных контуров регулирования по быстродействию. Оба этих приема используются при выполнении АСУ ЭП переменного тока, и это дает основание уже на стадии формировании математической модели электропривода делать ряд упрощений. Частотное регулирование скорости асинхронного электропривода осуществляется изменением частоты и напряжения, питающего двигатель. При рассмотрении систем управления, обеспечивающих стабилизацию потокосцеплений двигателя, структура системы управления выполняется замкнутой по внутреннему напряжению двигателя при задании, пропорциональном выходной частоте, с воздействием на регулятор выходного напряжения преобразователя частоты. Самым простым случаем является изменение амплитуды напряжения пропорционально частоте. Это наиболее распространенный случай частотного управления, который характеризуется следующими особенностями: преобразователь частоты является источником напряжения; амплитуда напряжения регулируется пропорционально частоте. При частотном управлении скольжение двигателя и потребляемый ток устанавливают в соответствии с моментом, развиваемым двигателем. Момент двигателя не формируется специальным регулятором. Данный тип привода имеет следующие недостатки: низкое качество регулирования скорости как при управляющем воздействии изменение частотытак и при возмущающем воздействии изменение нагрузочного момента ; отсутствие режима работы на упор. В рассматриваемых приводах при чрезмерных нагрузочных моментах привод отключается под действием защиты; в рамках частотного регулирования трудно реализовать варианты специального управления, когда величина потокосцепления меняется в функции момента двигателя. При этом напряжение должно регулироваться в функции частоты и момента. Можно упростить решение последней задачи, если осуществлять управление амплитудой тока статора, а не напряжения. Амплитуда тока статора определяется моментом скольжением двигателя и не зависит от частоты. Чтобы непосредственно воспроизводить заданную амплитуду тока, преобразователь частоты должен обладать свойствами источника переменного тока. Таким образом, приходим к варианту частотно-токового управления, который в наиболее типичной форме характеризуется следующими особенностями: преобразователь частоты является источником переменного тока; амплитуда переменного тока регулируется в функции частоты скольжения момента. Зависимость амплитуды переменного тока от частоты скольжения определяется принятым законом управления. Для частотно токового управления необходим датчик частоты скольжения. В наиболее распространенных исполнениях систем частотно-токового управления датчик скольжения отсутствует, в системе управления преобразователя формируется сигнал скольжения и соответствующий сигнал амплитуды тока в функции задания момента двигателя. Частота получается суммированием двух сигналов, текущего значения скорости и задания скольжения. Скольжение определяется заданием момента двигателя, которым является выходной сигнал регулятора скорости. Такие системы электропривода обладают качественными регулировочными характеристиками, обеспечивают ограничение момента на заданном уровне, независимо от скорости двигателя. Рассмотрим применение частотного и частотно-токового управления. Частотное управление единственно возможное для многодвигательного привода, в котором может меняться число двигателей, а моменты сопротивления отдельных двигателей различаются. Частотно-токовое управление может использоваться только для однодвигательного привода. Для однодвигательного привода на практике также используется частотное управление, причем для устранения отмеченных недостатков частотного управления вводят в систему управления корректирующие сигналы по току. При этом осуществляется отход от сформулированных особенностей частотного управления. Следует, однако, отметить определенную условность рассматриваемого деления вариантов исполнения систем управления, потому, что ток всегда определяется напряжением, и тот же закон управления может быть осуществлен с помощью источника напряжения. Система управления по своему составу и функциональным связям определяется, прежде всего, принятым основным законом управления. Лишь в исполнительной части в системе управления учитываются характерные свойства преобразователя частоты: является ли он источником тока или напряжения, а также другие более конкретные особенности. Использование регулируемого электропривода в турбомеханизмах позволяет выиграть следующих моментах: Высокий коэффициент мощности cos? За счет ликвидации токовых пиков при запуске отпадает необходимость в электрических кабелях большого сечения, в то время как двигатели с прямым подключением к сети питания поглощают ток, в 6-7 раз превышающий номинальное значение. Таким образом, можно избежать опасности поражения большими токами, а так же снизить расходы при установке и прокладке. Отсутствие техобслуживания: инвертор не требует техобслуживания, так как состоит из статических элементов. При инвертора все проблемы, связанные с передаточным механизмом, серво-регулирующими клапанами, гидравлическими муфтами, сборниками и прочие, устраняются. Энергосбережение: установки, содержащие насосы отличаются большими энергетическими потерями, которые могут существенно снизить общие показатели системы. В самом деле, регулирование традиционно поручается дроссельным клапанам, расположенным ниже по течению, чем сами насосы, функцией которых является уменьшение падения давления в контуре так, чтобы изменять расход жидкости путем изменения характеристики кривой установки, как показано на рисунке, от точки А до точки Знание проблем, связанных с энергосбережением, сделало эти методы управления устаревшими, способствуя введению недиссипативных систем регулирования, которые полностью устраняют падение давления; таким образом достигается максимальный КПД установки. В самом деле, значительное энергосбережение можно получить если проанализировать выражение для мощность на валу насоса 1. В настоящее время регулирование обычно производится с помощью датчика напора насоса Нкоторый имеет приемлемую начальную стоимость и обеспечивает существенное энергосбережение, но не осуществляет полного управления всей системой. На рисунке показано, как любое изменение напора Н влияет также на кривую установки от точки А до точки В ; а это происходит, главным образом, из-за падения давления в контуре. На рисунке возможность управлять и напором насоса Н, и подачей насоса Q позволяет перемещать кривую установки, как и ранее, параллельно номинальной кривой, в то же время поддерживая оригинальную кривую установки от точки А до точки Получается значительное снижение потребляемой мощности, и работа проходит с оптимальной рабочей мощностью и максимальным КПД. Это также можно увидеть, если проверить каждую отдельную область, где значения мощности указаны в процентах. График, приведенный на рисунке 2. Кривая Р1 показывает мощность, необходимую для системы, когда используются дроссельные клапана или задвижки. Кривая Р2 показывает мощность, необходимую для системы, когда используется преобразователь частоты. Кривая Р3 показывает сбереженную мощность при различных уровнях подачи и максимальном КПД установки. Так же электроприводу насоса предъявляется следующие требования: Высокоэффективного перекачивания, при этом устраняется необходимость в регулирующих клапанах, которые неэффективно использовались для снижения расхода воды, и нет нужды недогружать насосы, что происходит при их работе с постоянной скоростью. Плавного пуска, помогающего избежать пиков давления и вытекающей отсюда нагрузки на выходные трубы. Это снижает риск повреждений и утечки, а также внезапных колебаний давления, которые вызывают вибрацию труб, сопровождаемую звуками, напоминающими стук молотка, называемые обычно "трамбовкой". Интенсивная трамбовка может даже вызвать разрыв труб, в то время как внезапное понижения давления может, наоборот, вызвать вдавливание. Кавитация может также вызвать коррозию трубопровода. Постепенная, а не внезапная остановка насосов к тому же предотвращает одинаково вредные для труб пики давления. Более того, она снижает износ подшипников и редукторов насоса. С помощью настройки длительности разгона и торможения можно оптимизировать процесс запуска и останова. Стабилизация напора реализуется изменением скорости вращения двигателя с помощью регулятора частоты, на вход которого поступает разность сигналов с выхода регулятора давления. Функциональная схема электропривода Рис. Полученная схема представлена на рис. Преобразователь сам рассчитывает текущее значение скорости вращения и устанавливает необходимую. Экономическая оценка систем управления должна базироваться на принципе минимальных расходов, связанных с первоначальными затратами, эксплуатационными затратами на ремонт, а также затратами на ремонт, а также затратами энергии. Выбирается система, обладающая наилучшими экономическими показателями. Если экономические показатели сравниваемых систем близки, то производится дополнительная оценка по массогабаритным показателям и условиям размещения электрооборудования. Выбранная система электропривода должен оптимально подходить для условий работы на токарном станке, необходимо рационально использовать ее ресурсы. В настоящее время наибольшее распространение получили системы электроприводов переменного тока, т. Так как условия технологического процесса не требуют повышения скорости электропривода выше номинальной, можно отказаться от векторного управления, удовлетворившись скалярным с широтно-импульсной модуляцией. Выбор электродвигателя Консольные насосы типа КМ комплектуются двигателями наиболее подходящими по мощности, скорости, габаритным размерам. Насос КМ 80-65-160 поставляется с двигателем АИР112М2. При пуске двигателя до момента, когда нагнетаемое давление сравняется с номинальным и откроется клапан, вода перемешивается насосом в ограниченном пространстве при этом практически отсутствуют потери на гидравлическое трение. На этом участке нагрузка на валу изменяется по формуле:где М0? Эта часть нагрузочной характеристики на рис. При открытии клапана начинается ток воды и появляется трение воды о стенки трубопровода, нагрузка изменяется по закону: На графике линия II. Плавная регулировка скорости вращения электродвигателя позволяет в большинстве случаев отказаться от использования редукторов, дросселей и другой регулирующей аппаратуры. Это значительно упрощает механическую систему, повышает ее надежность и снижает эксплуатационные расходы. При использовании частотного преобразователя пуск двигателя происходит плавно, без пусковых токов и ударов, что уменьшает нагрузку на двигатель и механику, увеличивает срок их жизни. Применение частотных преобразователей с обратной связью обеспечивает точное поддержание скорости вращения при переменной нагрузке, что во многих задачах позволяет значительно улучшить качество технологического процесса. Для питающей сети преобразователь является чисто активной нагрузкой и потребляет ровно столько энергии, сколько требуется для выполнения механической работы с учетом КПД преобразователя и двигателя. Частотный преобразователь в комплекте с асинхронным электродвигателем может применяться для замены приводов постоянного тока. В этом случае значительно снижаются эксплуатационные затраты, повышается перегрузочная способность, а соответственно и надежность системы. Применение регулируемого частотного электропривода позволяет сберегать энергию путем устранения непроизводительных затрат энергии в дроссельных заслонках, механических муфтах и других регулирующих устройствах. При этом экономия прямо пропорциональна непроизводительным затратам и может достигать 80%. Частотный преобразователь позволяет регулировать выходную частоту в пределах от 0 до 400 Гц. Разгон и торможение двигателя осуществляется плавно по линейному законувремя разгона и торможения можно настраивать в пределах от 0. Возможен плавный реверс двигателя. При разгоне происходит автоматическое увеличение момента для компенсации инерционной нагрузки. Момент при пуске достигает 150% от номинального. Частотные преобразователи обеспечивают полную электронную защиту преобразователя и двигателя от перегрузок по току, перегрева, утечки на землю и обрыва линий передачи. Преобразователь позволяет отслеживать и отображать на цифровом пульте основные параметры системы - заданную скорость, выходную частоту, ток и напряжение двигателя, выходную мощность и момент, состояние дискретных входов, общее время работы преобразователя и т. В зависимости от характера нагрузки можно выбрать подходящую вольт-частотную характеристику или создать свою собственную. Преобразователь позволяет экономить на непроизводительных затратах энергии, кроме того он имеет функцию энергосбережения. Эта функция позволяет при выполнении той же работы экономить еще от 5 до 30% электроэнергии путем поддержания электродвигателя в режиме оптимального КПД. В режиме энергосбережения преобразователь автоматически отслеживает потребление тока, рассчитывает нагрузку и снижает выходное напряжение. Таким образом снижаются потери в обмотках двигателя и увеличивается его КПД. Режим энергосбережения хорошо подходит для следующих задач: управление скоростью вращения вентиляторов и насосов; управление оборудованием с переменной нагрузкой; управление машинами, которые большую часть времени работают с малой нагрузкой. При выборе комплектного преобразователя необходимо учитывать достаточность частотного управления, что дешевле, чем ПЧ с векторным управлением. Электроприводы ПЧ2000 производства ООО "ИНОСАТ" и ACS 100…600 производства ABB Industry Oy на базе частотных преобразователей предназначены для питания и частотного регулирования скорости и момента асинхронных электродвигателей, устанавливаемых на насосах, вентиляторах, компрессорах, конвейерах, станках, центрифугах и т. Основные технические данные: ПЧ2000ACS 100…600 диапазон мощностей 11…55 кВт диапазон регулирования частоты 0,1…400 Гц различные варианты частотного управления возможность использования асинхронного электропривода взамен любых регулируемых электроприводов постоянного тока унифицированный состав основных субблоков плат управления встроенный силовой L-C-L фильтр питающего напряжения встроенный входной автоматический выключатель удобная, простая прочная конструкция отсутствие ограничений на частоту повторных включений инверторадиапазон мощностей до 3000 кВт диапазон регулирования частоты до 5000 Гц самая совершенная в мире система разрывно-векторного автоматического частотного управления с прямым управлением момента и электродвигателя возможность использования асинхронного электропривода взамен любых регулируемых электроприводов постоянного тока унифицированный состав основных субблоков плат управления встроенный силовой фильтр входного питания поставка специализированных вариантов исполнения по требованию заказчика удобная, простая и прочная конструкция 4. Ток протекающий по силовой цепи описывается уравнением: Отклонение напряжения в цепи постоянного тока от заданного не должно превышать 5%: Ток вычисляется по формуле: 4. Подставляя значения в формул 4. Проектирование системы автоматического управления 5. Ключева в параграфе 7. Структурная схема автоматического регулирования скорости Рис. Параметры ПИД-регулира зависят от состояния водопроводной системы, которая не вычисляется, поэтому ПИД-регулятор программируется приблизительно и настраиваеттся в процессе наладки. Согласно литературе водопроводную сеть можно представить как апериодическое звено с большой постоянной времени. Одновременно система насос-сеть реализует зависимость Н~? К схеме моделирования системы ПЧ-АД, с входным сигналом задания скорости, данной в Теории электропривода Ключева, добавим регулятор давления в виде интегрирующего звена, на вход которого поступает разность сигналов задания и обратной связи по давлению, а на выходе задание скорости: Реализация обратной связи по давлению напору Рис. Так как необходимо учесть изменение статического напора сети, а следовательно и момента в зависимости от скорости, вводим обратную связь по моменту реализующую зависимостьгде к? Полученная таким путем зависимость М n является аппроксимацией графика на рис. Основными показателями переходных процессов являются время стабилизации параметров системы, перерегулирование, колебательность процесса. Результирующим графиком модели, по которому оценивается ее работа будет график напора рис 6. График угловой скорости рис. Как и всякая астатическая система имеющая обратные связи, модель автоматизированного электропривода насоса, при изменении возмущающих воздействий таких как расход воды, выходит на заданный уровень выходного сигнала. Полное сопротивление короткого замыкания где? Приведенное активное сопротивление фазы роторагде n0? Индуктивное сопротивление короткого замыкания. Индуктивные сопротивления рассеяния статора и ротора примерно равны. Ток холостого хода асинхронного короткозамкнутого двигателя где sK? Активное сопротивление намагничивающего контура или где? Выбор и проектирование системы автоматизации производственной установки 7. Для реализации поставленных задач применяется макропрограмма ACS 400 для управления насосами и вентиляторами PFC. Макропрограмма управления насосами и вентиляторами PFC может управлять насосной станцией с одним-четырьмя параллельными насосами. Используется следующий принцип управления насосной станцией с двумя насосами: К преобразователю ACS 400 подключается двигатель насоса номер 1. Управление производительностью насоса производится путем регулирования скорости вращения двигателя. Двигатель насоса номер 2 подключается непосредственно к линии. По мере необходимости преобразователь ACS 400 может включать и отключать этот насос. На ПИД-контроллер преобразователя ACS 400 подается опорное и действительное значение технологической переменной. ПИД-контроллер регулирует скорость частоту первого насоса таким образом, чтобы действительное значение технологической переменной соответствовало опорному значению. Когда опорная частота ПИД-контроллера процессора превосходит заданный пользователем предел, макропрограмма PFC автоматически запускает второй насос. Когда частота падает ниже заданного пользователем предела, макропрограмма PFC автоматически останавливает второй насос. Используя цифровые входы ACS 400, можно реализовать функцию блокировки контроля состояния ; макропрограмма PFC может определить, что насос отключен, и запускает вместо него другой насос. Макропрограмма PFC обеспечивает возможность чередования насосов. Таким образом время работы всех насосов будет одинаково. По умолчанию при выборе В конкретном случае нижний предел частоты вращения составляет 0,9 от номинальной, верхний предел? Верхний предел обусловлен рабочей областью насоса, нижний соответствует частоте вращения двигателя насоса при поддержании заданного давления с минимальным расходом. Контроль состояния подключается к цифровому входу 4 двигатель с регулируемой скоростью и цифровому входу 5 двигатель с постоянной скоростью. По умолчанию выходной сигнал подается через аналоговый выход частота. Обычно автоматическое шунтирование управления насосами и вентиляторами производится при подключении преобразователя ACS 400 в местный режим управления на панель управления выводится LOK. В этом случае ПИД-контроллер процессора не используется и двигатель с постоянной скоростью не запускается. Однако если установить для параметра 1101 тип зад от клав значение 2 задание 2 %то в местном режиме опорное значение PFC может подаваться с пульта управления. Преобразователь оснащен встроенным ПИД-контроллером, который используется, если выбрана макропрограмма управления. ПИД-контроллер имеет следующие основные функции: Функция выключения ПИД для прекращения регулирования, когда выходной сигнал ПИД-контроллера падает ниже заданного предела, восстановление, когда действительное значение технологической переменной падает ниже заданного предела. Программируемые выдержки выключения и включения. Режим выключения может также быть активизирован по цифровому входу. Два набора ПИД, выбираемые по цифровому входу. Параметры ПИД-контроллера находятся в группах 40 и 41. Преобразователь ACS 400 имеет два программируемых релейных выхода. Работа релейных выходов 1 и 2 управляется параметрами 1401 релейный вых 1 и 1402 релейный вых 2. Значение 29 PFC выделяет релейный выход для блока управления насосами и вентиляторами. При выборе макропрограммы PFC это значение устанавливается по умолчанию для обоих релейных выходов. Эти модули обеспечивают дополнительные релейные выходы и цифровые входы. Модули расширения вводы вывода подключаются к преобразователю ACS 400 по волоконно-оптической линии DDCS. Для использования DDCS необходим поставляемый по отдельному заказу коммутационный модуль DDCS. К каналу DDCS могут быть подключены один или два модуля NDIO. Каждый модуль NDIO содержит два цифровых входа и два релейных выхода. Алгоритм работы автоматизированной системы управления тремя насосами, из которых один должен быть в работе, а два лругих в резерве. После включения в работу агрегат должен проработать заданное время Т, после чего его необходимо остановить для профилактического осмотра. Вместо остановленного должен быть запущен один из резервных. Если во время работы включенного насоса обнаружится неисправность, то он должен быть немедленно остановлен и заменен резервным. Граф-схема алгоритма представлена на рис. Основной неисправностью является перегрев изоляции двигателя, которая возникает при длительных перегрузочных токах и обнаруживается ПЧ, который по времени протекания тока определяет температуру. Подшипники насоса мощностью 7,5 кВт в исправном состоянии не могут перегреться, так как постоянно омываются водой, поэтому контролировать их температуру нет необходимости. В состав контроллера входит таймер, с помощью которого определяется время наработки насоса. Контроллер реализует работу схемы РКС изображенную на рис. Проектирование конструкции узла системы автоматизированного электропривода Для наладки и контроля работы преобразователя насосной станции может применятся пульт дистанционного управления, который предусматривает управление при использовании макроса ПИД-управления. Схема подключения пульта показана на рис. Индикация готовности, вращения, отказа осуществляется светодиодами. Провода выбираем диаметром не менее 0,5 мм. Проектирование схемы электроснабжения и защиты установки 9. Выбор аппаратов, проводов и кабелей Выбор магнитных пускателей. Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления и обеспечения пусковой защиты. Выбор пускателя производится по мощности электродвигателя исполнительного механизма в соответствии с выражением: Pдв. Тепловые реле используются для защиты для защиты электродвигателей от длительных перегрузок по току от работы при обрыве одной из фаз. При длительном режиме работы двигателей номинальный ток нагревательного элемента теплового реле Iн. Автоматические выключатели используются для защиты электродвигателей в электрической сети от коротких замыканий. Номинальные токи автомата Iн. Ток срабатывания электромагнитного или комбинированного расцепителя Iср. Для защиты двигателей насоса используют общий автоматический выключатель. Ток автомата должен превышать номинальный ток двигателя. Выбираем автоматический выключатель АК63М, Iн. Кратковременный ток линии равен пусковому току двигателя насоса Iк. Для выбора общего вводного автоматического выключателя необходимо определить общую расчетную нагрузку. Определяем эффективное число электроприёмников по формуле:где n число электродвигателей в группе. Подставляя значения в формулу 10. Расчетная реактивная мощность вычисляется: Вар. Полная расчетная нагрузка: кВт. Расчетный ток группы электродвигателей:. Выбираем автоматический выключатель АК - 60А 2, стр. Проверим выключатель по перегрузочной способности. Кратковременный ток можно принять равным пусковому. Так как двигатель питается от преобразователя частоты, то его пусковой ток не превышает 1. Автоматический выключатель выбран правильно. Выбранные проводники должны соответствовать их защитным аппаратам:10. Iз - номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата. Выбираем кабель с медными жилами, резиновой изоляцией в пластмассовой оболочке для прокладки в земле трехжильный сечение жилы с токовой нагрузкой 55А. Таблица перечня элементов электрооборудования производственной установки Элементы электрооборудования, выбор которых осуществлялся при проектировании, сведены в таблицу 10. Таблица перечня элементов силовой части электропривода составляется на основании ГОСТ 2. Если документ выполнен на нескольких листах различных форматов, то в графе "Формат" проставляют "звездочку" со скобкой, а в графе "Примечание" перечисляют все форматы в порядке их увеличения. Для деталей, на которые не выпущены чертежи, в графе "Формат" указывают БЧ. После каждого раздела спецификации допускается оставлять несколько свободных строк для дополнительных записей в зависимости от стадии разработки, объем записей и т. Запись изделий рекомендуется производить в алфавитном порядке сочетания букв кодов организаций-разработчиков. В пределах этих кодовв порядке возрастания классификационной характеристики, при одинаковой классификационной характеристике по возрастанию порядкового регистрационного номера. В пределах каждой категории стандартов запись рекомендуется производить по группам изделий, объеденных по их функциональному назначению например, подшипники, крепежные изделия, электротехнические изделия и т. Источниками указанных вредных производственных факторов являются вращающиеся и движущиеся части механизмов насоса электродвигатель, лопастное колесо, подшипники. Шум и вибрация классифицируются по ГОСТ 12. Допустимые уровни шума по ГОСТ 12. Рабочие местаУровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, ГцУровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА631252505001000200040008000Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях на территории предприятиях 99 92 86 83 80 78 76 74 80 Методы и средства борьбы с шумом принято подразделять на:? Снижение влияния шума насоса достигнуто вынесением его за пределы рабочей зоны. В проектируемом насосе предусматривается использование современных смазочных материалов. Снижение шума на пути его распространения от источника в значительной степени достигается проведением строительно-акустических мероприятий. В данном случае применима акустическая обработка помещений облицовка части внутренних поверхностей ограждений звукопоглощающими материалами, а также размещение в помещении штучных поглотителей, представляющих собой свободно подвешиваемые объемные поглощающие тела различной формызвукоизолирующие ограждения или звукозащитные кабины. Допустимые значения параметров транспортной, транспортно-технологической и технологической вибрации согласно ГОСТ 12. Вид вибрацииКатегория вибрации по санитарным нормамНаправление действияНормативные, корректированные по частоте и эквивалентные корректированные значенияВиброускорениеВиброскоростьм? × с -2 дБм? Наиболее распространены три типа источника света: лампы накаливания, люминесцентные лампы и газоразрядные лампы высокого давления. Преимущество ламп накаливания состоит в том, что они включаются в сеть без дополнительных пусковых приспособлений. Однако имеют относительно низкую световую отдачу. Газоразрядные лампы высокого давления отличаются высокой световой отдачей и компактностью, однако, имеют сложную схему включения и невысокий срок службы. Для освещения данного производственного участка из-за редкого нахождения в нем обслуживающего персонала наиболее подходят лампы накаливания Содержание вредных веществ в воздухе регламентируется ГОСТ 12. В рассматриваемом производственном процессе отсутствуют значительные выделения вредных веществ, а значит, нет необходимости предусматривать специальную очистку воздуха. Для повышения производительности труда, снижения утомляемости в производственных помещениях поддерживается микроклимат в соответствии со СНиП 2. В нем устанавливаются значения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха для рабочей зоны производственных помещений в зависимости от категории тяжести выполняемой работы, величины избытков явного тепла, выделяемого в помещении, и период года. В данном случае работа оператора заключается в периодическом осмотре насосов и следовательно может бать отнесена к категории "Легкая 1а". Тогда, согласно СНиП 2. При работе с дисплеем ЭВМ возникают следующие вредные факторы: электромагнитные поля; рентгеновское излучение; ультрафиолетовое инфракрасное излучение. Воздействие электромагнитных полей на человека зависит от напряженности электрического и магнитного полей, потока энергии, частоты колебаний, размера облучаемой поверхности тела индивидуальных особенностей организма. Наиболее эффективным и часто применяемым из названных методов защиты от электромагнитных излучений является установка экранов. Экранируют либо источник излучения, либо рабочее место. Экраны бывают отражающие и поглощающие. Для обеспечения безопасности работ с источниками электромагнитных волн в данном случае с ПЭВМ производится систематический контроль фактических значений нормируемых параметров на рабочих местах. Контроль осуществляется измерением напряжения электрического и магнитного полей, а также измерением плотности потока энергии. Для экранов применяют материалы с высокой электрической проводимость сталь, медь, алюминий, латунь в виде листов толщиной не менее 0,5 мм или сетки с ячейками не более 4 ´ 4 мм. Каждый экран обязательно заземляют. Защита с помощью экранов выполняется многоступенчатой, включая экранирования генераторного первичного контура, рабочих контуров плавильных, нагревательных и др. Степень ослабления электромагнитного поля экраном характеризуется величиной, условно называемой глубиной проникновения электромагнитного поля в материал экрана, толщина которого должна быть больше глубины проникновения поля. Эластичные экраны из специальной ткани с вплетенной тонкой металлической сеткой применяют для изготовления экранных штор, чехлов, спецодежды и т. Для экранов применяют и оптически прозрачное стекло, покрытое полупроводником - двуокисью олова; оно также обеспечивает ослабление электромагнитного поля. Для предупреждения травматизма при работе необходимо, чтобы планировка участка обеспечивала свободный, удобный и безопасный доступ обслуживающего персонала к насосу, основному и вспомогательному технологическому оборудованию, к органам управления и аварийного отключения всех видов оборудования, входящих в его состав. Для обеспечения безопасности лиц, обслуживающих насос, он оснащается предохранительными, блокирующими и другими защитными устройствами. Электрооборудование насоса оснащается пусковой аппаратурой, исключающей самопроизвольное включение при восстановлении внезапно исчезнувшего напряжения независимо от положения органов управления к этому моменту. Электробезопасность насоса обеспечивается изготовлением электрооборудования в соответствии с ГОСТ 12. В частности необходимо произвести защитное зануление насоса согласно ГОСТ 12. Обеспечить надежную изоляцию всех токоведущих частей. В случае повреждений изоляции токоведущих частей возможно попадание человека под фазное напряжение. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью. В этом случае напряжение, приложенное к телу человека, прикоснувшегося к фазе 1, в комплексной форме определяется формулой 11. Рассмотрим расчет для двух режимов работы сети: нормального и аварийного. При нормальном режиме работы сети проводимость фазных и нулевого проводов относительно земли по сравнению с Y0 имеют малые значения и с некоторым допущением могут быть приравнены к нулю, т. В этом случае 11. Так, напряжение прикосновения в действительной форме будет 11. Следовательно, можно пренебречь значением r0. При аварийном режиме, когда одна из фаз сети, например фаза 3, замкнута на землю через относительно малое активное сопротивление rзм, имеет вид:. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при аварийном режиме Рис. Таким образом, прикосновение человека к исправному фазному проводу сети с заземленной нейтралью в аварийном режиме более опасно, чем при нормальной работе. При установке стационарных блокировок и ограждений они обеспечивают проход человека в ограждаемую зону только через места, оборудованные соответствующими устройствами. Ограждения окрашивают по ГОСТ 12. На дверь навешивают знак "Вход воспрещен", выполненный по ГОСТ 12. Эксплуатация насоса, проводится в соответствии с требованиями ГОСТ 12. Для персонала, обслуживающего насос, должны быть разработаны и утверждены в установленном порядке инструкции по охране труда, в которых приводят обязанности обслуживающего персонала, безопасные приемы и методы работы при обучении, наладке, ремонте и перепрограммировании преобразователя частоты, формы организации контроля за мероприятиями и средствами обеспечения безопасности, рациональные режимы труда и отдыха персонала, обслуживающего данный насос. В инструкцию по эксплуатации включают следующие разделы. Указываются назначение и характеристики насоса, особенности его привода, характеристика опасных и вредных производственных факторов, действующих на работающих, требования по обеспечению взрыво- и пожаробезопасности, условия допуска лиц к выполнению работы, а также ответственность работающего за нарушение требований инструкции. Требования безопасности перед началом работы. В частности необходимо указать на то, что оператор должен проверить исправность оборудования, приспособлений инструмента, ограждений, сигнализации, блокировочных и других устройств, защитного зануления, вентиляции, провести пробный цикл работы на холостом ходу, провести тестовую проверку функционирования частей станка. Особо внимание при этом уделяется блокировочным устройствам, которые должны срабатывать в соответствии с электрической схемой. Требования безопасности во время работы. Указываются способы и приемы безопасного выполнения работ, правила использования технологического оборудования, приспособлений инструментов. Требования безопасности в аварийных ситуациях. Отражаются порядок безопасного отключения и действия персонала при возникновении опасных, критических и аварийных ситуаций, которые могут сформировать несчастный случай или аварию. Требования безопасности по окончанию работы. Указывается порядок отключения и остановки насоса, переключения его на неуправляемый режим, записей в журнале о техническом состоянии, передачи насоса по смене. Требования безопасности, безопасные приемы и методы работы при обучении, проведении наладочных, ремонтных и профилактических работ. Требования к организации контроля за безопасной работой. Указывается, что контроль за исправностью оборудования и средств защиты на насосе, соблюдением работающими правил безопасности труда осуществляют ИТР цеха, отдел охраны труда предприятия совместно со службой, проводящей контроль за оборудованием. Категория Д - это производства, в которых обрабатываются негорючие вещества и материалы в холодном состоянии. Согласно указанному СНиП допускается использовать один эвакуационный выход, если число работающих соответствует приведенному в таблице 11. Ширина эвакуационного прохода составляет не менее 1 м. Ширина лестничных маршей не менее ширины выхода на лестничную площадку с наиболее населенного этажа, но не менее 1 метра. Максимальное расстояние от наиболее удаленного рабочего места до эвакуационного выхода должно составлять 50 метров. Помещение, в котором располагается насос, оборудовано первичными средствами пожаротушения. В качестве таких средств можно применять углекислотные и порошковые огнетушители, предназначенные для тушения различных материалов установок под напряжением до 1000В например, ОУ-2А, ОХП-10, ОК-10. Экономическое обоснование технических решений В данном дипломном проекте сравниваются насосные станции с нерегулируемым и регулируемым приводами, поэтому необходимо доказать экономическую целесообразность замены. Самым наглядным способом будет сравнение графиков потребления электрической энергии обоих вариантов. КПД насоса в относительных единицах. При частотном регулировании скорости насоса для стабилизации напора потребляемая мощность рассчитывается по формуле:где? Q для QiФ, Qiф? Используя характеристики насоса КМ 80-65-160 получим графики рис. Зная график водопотребления, можно подсчитать сэкономленную электрическую энергию. Это не учитывая эффект от улучшения качества водоснабжения молокозавода, что скажется на потребительских качествах продукции, и условиях эксплуатации оборудования. В период с 7-12 часов происходит экономия установленной мощности, следующим по мощности является насос КМ 100-80-160 с подачей 132-100-65, напором 28-32-36, мощностью 15 кВт, его цена 1170 тыс. Заключение На примере дипломного проекта показано, что использование частотных преобразователей на насосных станциях водоснабжения промышленных предприятий оправдано не только с точки зрения улучшения водоснабжения, но и с точки зрения экономии электроэнергии. Однако при установке преобразователей для многодвигательных систем следует выбирать из двух вариантов одновременного управления преобразователем всеми двигателями и управления одним и включения остальных по мере иссякания возможностей управления, при этом, когда включается новый насос необходимо его довести до рабочего давления системы, что избежать обратного тока жидкости. В этом режиме не избежать ступенчатости, из-за ограниченности рабочей зоны насоса, эффективность перекачивания при расходе ниже рабочей зоны очень низкая. Хотя при регулируемом приводе лучше, чем нерегулируемом. В случае одновременного управления необходим преобразователь суммарной мощности двигателей что при улучшении регулирования, увеличивает капитальные затраты на преобразователь и коммутационное оборудование. Список использованных источников Руководство по программному обеспечению для преобразователей частоты серии ACS 400. АО БелНасосПром: Насосы, задвижки…2002. STARVERTiH LG: Решения для эффективного водоснабжения. Система электропривода насосных установок машинного орошения. Учебное методическое пособие по теории электропривода. К вопросу регулирования скорости вращения центробежных насосов на повысительных водонасосных станциях в сети городского водоснабжения. Моделирование и автоматизация электрических систем. Повышение эффективности промышленных установок средствами электропривода. Правила устройства электроустановок Автоматизированная система управления асинхронным двигателем может применяться для замены уже установленных систем управления устаревших образцов. Автоматизированная система управления асинхронным двигателем может применяться для замены уже установленных систем управления устаревших образцов. Автоматизированная система управления асинхронным двигателем может применяться для замены уже установленных систем управления устаревших образцов. Цель работы- разработка системы управления асинхронным двигателем с разработкой программы при различных законах управления. Выполнен обзор существующих схем управления и сформулированы технические требования к системе. Определяется экономический эффект от применения тиристорного привода по формуле. Причем необязательно, чтобы система управления выполняла все эти функции: набор функций зависит от требований к приводу. Схема управления асинхронным двигателем с использованием магнитного пускателя рисунок 6 включает в себя магнитный пускатель. Речь идет не только о сообщении рабочему. «Библиофонд» — Электронная библиотека: статей, учебной и художественной литературы. Рефераты и курсовые, отчеты по практике и контрольные. Дипломные работы и другие творческие, аналитические работы. Наш проект для тех кому интересно, для тех кто учится и для тех кто действительно нуждается!



 
00160
В освоении новой техники Вы поступаете так:
изучаете инструкцию
просите кого-нибудь помочь
полагаетесь на интуицию
© 2005 — 2016 «vashresultat.ru» Документы на все случаи!