Выбор частотного регулируемого преобразователя.

Рассмотреть всё существующее множество общепромышленных механизмов, применяемых сегодня на фабриках, в заводских цехах,                        на электростанциях и других предприятиях и написать отдельную методику выбора ЧПР для каждого из этого множества в одном методическом пособии       невозможно. Поэтому первоочередной задаче при выборе ЧПР является правильная классификация исполнительного механизма.

Привода в зависимости от места использования будут отличаться мощностью и индивидуальными особенностями технологического процесса (типом нагрузки).

Принято деление типа нагрузки на две разновидности – переменную и постоянную:

а) – Под постоянной нагрузкой понимают нагрузку, которая не зависит от текущей частоты вращения вала двигателя. К данному классу относятся, например, подъемные механизмы, конвейеры и т.п. ( Рис 3).

б) – Под переменной нагрузкой понимают нагрузку, зависящую от частоты вращения. К устройствам с переменной нагрузкой относятся вентиляторы, насосы, центрифуги ( Рис 8).

Зависимость напряжения от частоты на выходе преобразователя при разном характере нагрузок.

Рис 3.

а) – нагрузка с постоянным моментом сопротивления.

Рис 4.

б) – нагрузка с переменным моментом сопротивления.

В связи с вышеизложенным на первом этапе, рекомендуется выбирать преобразователь для электропривода, относящегося к группе типовых промышленных механизмов. Далее выбирается конкретная модель исходя из требуемой мощности привода, требуемых точностных показателей, необходимости встраивания привода в систему автоматизации и т.п. Задача выбора упрощается тем, что каждая выпускаемая серия преобразователей частоты ориентирована на определенную область применения.

Наиболее распространенной задачей является выбор привода для управления насосами/вентиляторами.

Выбор преобразователя частоты и двигателя для вентилятора/насоса сводится к выполнению алгоритма. Алгоритмы описываются ниже приведенными формулами.

 Расчет требуемого крутящего момента на валу и двигателя.

                           , (н ).                                     (2.4)               

 , (кг )                                         (2.5)

где  – мощность нагрузки в кВт;

 - число оборотов двигателя, об/ мин;

 – крутящий момент на валу двигателя, (н ) или (кг )

    Необходимо проверять мощность на валу с учетом момента нагрузки и условий окружающей среды. Обычно когда температура уменьшается, мощность на валу увеличивается.

    Мощность преобразователя частоты выбирается так, чтобы номинальный ток двигателя ( Ι_ДВ ) был меньше или равен току на выходе преобразователя частоты ( Ι_ПЧ ).

                                                     Ι_ПЧ ≥ Ι_ДВ , А.                                     (2.6)

    Расчет момента инерции:

    J_В – момент инерции насоса (кг ) берется из Технических условий завода – изготовителя  – эффект маховика (кг ).

                                           ;                                                (2.7)

J_ДВ – момент инерции двигателя (кг ), берется из технических условий завода-изготовителя.

Суммарный момент инерции равен:

                   ∑J= J_{В +} J_ДВ= + )/4.                             (2.8)

Проверка времени ускорения:

                                                                     (2.9)

                                                                  (2.10)

где ,  - время ускорения, сек;

 ∑J -суммарный момент инерции кг ;

∑  - суммарный эффект маховика, кг ;

 - изменение числа оборотов (об/мин) за период времени ;

T _ДВ - номинальный крутящий момент двигателя (H  м) или    _ДВ (кг );

T _Н  - момент нагрузки (Н  м) или T _Н (кг );

 - коэффициент коррекции момента при управлении от преобразователя частоты (1,2  1,3);

 - корректирующий коэффициент коррекции момента при управлении от преобразовательной частоты (1,2  1,3),

          Проверка времени замедления:

(2.11)

(2.12)

    Где  – коэффициент, корректирующий момент двигателя (0,1 – 0,3), зависит от КПД двигателя.

    Если необходимо замедлиться за время внутри периода замедления , ,

Необходимо применять тормозной модуль.

    В самом простом случае мощность и тип преобразователя можно определить, зная параметры электродвигателя. Параметры двигателя для номинального режима указываются на его щитке (шильдике).

    Основные выходные характеристики преобразователя, как известно, определяют:

    - мощность электрического двигателя (она равна 75 кВт),

    - потребляемый электрический ток (равен 132 А в зависимости),

    - коэффициент мощности двигателя ).

    - коэффициент полезного действия (к.п.д. =0,9 )

    На первом шаге при самостоятельном выборе частотного преобразователя независимо от его типа и серии мы рекомендуем поступать следующим образом:

    1. Определить номинальный выходной ток преобразователя, который необходимо выбирать равным номинальному току  электродвигателя.

    2.Определить полную выходную мощность преобразователя, ориентируясь на номинальную мощность электродвигателя.

    В общем случае после первого шага может сложиться ситуация, когда не удается выбрать преобразователь из предлагаемого ряда мощностей, поскольку полученным значениям потребной мощности и выходного тока одновременно не отвечает ни один преобразователь

   Поэтому нужно акцентировать внимание, что главным параметрам при выборе преобразователя является потребляемый электрический ток двигателя, поскольку он определяет режим работы выходных силовых транзисторов.

   Полная выходная мощность преобразователя в этом случае должна выбираться больше или равной номинальной мощности электродвигателя.

   В настоящее время в эксплуатации находится огромное количество асинхронных электродвигателей самых различных серий и типоразмеров, многие из которых работают уже не одно десятилетие. Преобразователи же проектируются для общепринятого стандартизированного ряда мощностей.

   В том случае, когда нет возможности получить данные с шильдика, для вычисления неизвестных величин предлагается использовать следующие формулы, которые связывают все основные параметры электродвигателя в номинальном режиме:

1.Уравнение номинальной мощности;

2.Уравнение номинального момента вращения;

                                                                              (2.14)

где мощность выражена кВт, момент вращения в Нм  – линейное напряжение. Таким образом, при простом выборе частотного преобразователя известной Вам серии достаточно определить потребныйи выходной ток и проверить соответствие мощности выбранного преобразователя мощности электродвигателя.

      Индивидуальные особенности ЧП будут зависеть от конкретного промышленного механизма. Порядок выбора сети преобразователя и определение его характеристик для типовых групп механизмов описан далее.