Структурная и принципиальная схемы электропривода, описание

7.1. Принципиальная схема вентиляторного агрегата с частотно-регулируемым электроприводом.

Для насосных и вентиляторных установок малой и средней мощности получил применение асинхронный, а большой мощности – синхронный частотно-регулируемый электропривод.

Современные системы частотно-регулируемых электроприводов обладают высокими энергетическими показателями, глубоким диапазоном регулирования, их можно использовать с различными структурами управления.

Различают два вида преобразователей частоты со звеном постоянного тока: с автономным инвертором тока (ПЧ-Д с АИТ) и автономным инвертором напряжения (ПЧ-Д с АИН).

Преобразователи частоты с автономным инвертором напряжения (рис. 7.1) содержат неуправляемый выпрямитель и инвертор, выполненный на силовых полевых транзисторах модульного исполнения типа IGBT. Транзисторный вариант позволяет формировать синусоидальное напряжение переменной частоты на обмотках статора асинхронного двигателя за счет широтно-импульсной модуляции. Основные достоинства ПЧ-Д с АИН: практически синусоидальный ток нагрузки; широкий диапазон выходных частот от 0 до 1000 Гц; возможность подключения к одному преобразователю частоты несколько электродвигателей. Недостатком является невозможность получения генераторного режима с отдачей энергии в сеть из-за наличия неуправляемого выпрямителя, который имеет одностороннюю проводимость.

Рис. 7.1. Принципиальная электрическая схема преобразователя частоты с автономным инвертором напряжения

 

Описанные свойства схем двухзвенных ПЧ определяют области их использования. ПЧ-Д с автономным инвертором тока применяют в высокодинамичных индивидуальных электроприводах, а ПЧ-Д с автономным инвертором напряжения применяют в групповых и индивидуальных электроприводах со спокойными динамическими процессами.

Суммарный КПД выпрямителя и автономного инвертора составляет 0,95 – 0,96. Постоянная времени около 0,005 секунды.

Для насосных и вентиляторных установок преобразователи частоты с автономным инвертором тока применяют только в высоковольтных электроприводах в связи с отсутствием высоковольтных транзисторов в модульном исполнении типа IGBT, на базе которых выполняются автономные инверторы напряжения.

 

7.2. Структурная схема вентиляторного агрегата с частотно-регулируемым электроприводом.

Структурную схему вентиляторного агрегата условно можно представить в виде электромеханической и механической частей. К электромеханической части относится приводной электродвигатель, а к механической – вентилятор.

Частотно-регулируемый асинхронный электропривод имеет рабочую ветвь механических характеристик в зоне расположения рабочих точек (пересечение механических характеристик электропривода и вентилятора), обладающей практически линейным характером. Жесткость механических характеристик электропривода при изменении угловой скорости практически не меняется. Поэтому, для исследования энергетических свойств вентиляторного агрегата в статическом режиме, математическое описание частотно-регулируемого электропривода можно линеаризовать. Следовательно, асинхронный электродвигатель в системе частотного управления можно представить в упрощенном виде, как апериодическое звено второго порядка. Преобразователь частоты, как с инвертором напряжения, так и с инвертором тока имеет линейную внешнюю характеристику, поэтому его можно представить в виде апериодического звена первого порядка.

Структурную схему вентилятора представляем в виде функциональных блоков, реализовывающих различного вида зависимости по подаче, давлению, мощности и моменту статического сопротивления.

Структурная схема частотно-регулируемого вентиляторного агрегата представлена на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Структурная схема частотно-регулируемого

вентиляторного агрегата

 

Задатчик интенсивности ЗИ на входе системы управления позволяет задавать ускорение при пуске вентиляторного агрегата.

Блоки структурной схемы вентилятора на рис. 7.2 представляют собой функциональные зависимости подачи , давления , мощности  и момента статического сопротивления  от угловой скорости вентилятора. Эти зависимости являются нелинейными и их анализ и синтез возможен только средствами имитационного моделирования. Задача упрощается вследствие того, что исследование энергетических процессов в вентиляторном агрегате необходимо проводить в установившихся (стационарных) режимах, являющихся частным случаем динамических процессов. Вследствие решения энергетической задачи при стационарных условиях, блоки структурной схемы выполняют функции алгебраического вычислителя, результаты вычисления которого используются для анализа электромеханических и энергетических процессов в вентиляторной установке.

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э.Кравчик, М.М.Шлаф, В.И.Афонин, Е.А.Соболенская. – М.:Энергоиздат, 1982.

2. Белозоров В.Я., Луговской М.В. Расчет систем водоснабжения с применением вычислительной техники. – М.: Колос, 1973.

3. Борисов Б.Д., Костюк В.С., Фащиленко В.Н. Частотнотоковое управление асинхронным электроприводом привода добычных машин. – Известия вузов. Горный журнал, - № 8, 1981, с. 95 – 97.

4. Вахвахов Г.Г. Энергосбережение и надежность вентиляторных установок. – М.: Стройиздат, 1989.

5. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. – СПб.: КОРОНА принт, 2001.

6. Гришко А.П., Шелоганов В.И. Стационарные машины и установки: Учебное пособие для вузов. – М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2004.

7. Карелин В.Я., Минаев А.В. Насосы и насосные станции. – М.: Стройиздат, 1986.

8. Мартынов М.В., Переслегин Н.Г. Автоматизированный электропривод в горной промышленности. – М.: Недра, 1977.

9. Онищенко Г.Б. Асинхронный вентильный каскад. – М.: Энергия, 1967.

10. Рекомендации по применению регулируемого электропривода в системах автоматического управления водопроводных и канализационных насосных установках. – М.: ВНИИ ВОДГЭО, 1987.

11. Сандлер А.С., Сарбатов Р.С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. – М.: Энергия, 1974.

12. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинянского. – М.: Энергоатомиздат, 1983.

13. Струве Э.Э., Дик И.П., Старцев Г.С. Вентиляторы и насосы. – М.: Машгиз, 1955.

14. Товстолес Ф.П. Гидравлика и насосы. Часть III. – м.: ОНТИ, 1938.

15. Электротехнический справочник. Т1. / Под общ. ред. П.Г.Грудинского и др. – М.: Энергия, 1974.

 

 

⇐ Предыдущая1234

Поделиться: