электрические машины. Курсовая работа По дисциплине Электрические машины Вариант 2 Выполнил студент группы эт212зу бархатов Илья Витальевич

• Название: Курсовая работа По дисциплине Электрические машины Вариант 2 Выполнил студент группы эт212зу бархатов Илья Витальевич
• Дата: 11.01.2023
• Размер: 0.85 Mb.
• Имя файла: электрические машины.docx
• Тип: Курсовая; #882285
• страница: 7 из 7

2.4 Выбор комплектного асинхронного привода

Ранее определен диапазон номинальных мощностей привода, равный

(5,4 – 6,38) кВт.

Исходя из этих данных, выбираем комплектный асинхронный электропривод.

Отдаем предпочтение марке SIEMENS, так как электрические двигатели данной фирмы являются ведущими в сфере приводных технологий. Все крупные предприятия региона КМА используют электродвигатели данной компании.

Техническая конструкция и популярность электродвигателей SIEMENS на рынке трёхфазных электродвигателей неразрывно связана с их качеством. Для гарантии высокого качества в процессе производства двигателей используется специальная система контроля и мониторинга.

Достоинством двигателей SIEMENS является усиленная изоляция ротора двигателя и встроенные датчики температуры, что даёт возможность надежного регулирования на низких частотах.

Выбираем серию асинхронных электродвигателей SIEMENS 1LA7, типа 1LA7130-2AA. Электродвигатели SIEMENS типа 1LA7–являются самыми популярными на Российском и мировом рынках, подходят для большинства приводных задач.

Преимущества двигателей типа 1LA7:

• 
  оптимальная подстройка и настройка, позволяющая оптимизировать большинство приводных задач;
  
• 
   высокие показатели КПД и отличное соотношение цены и качества;
  
• 
   надежность и долговечность всех составляющих узлов и элементов, гарантирующая продолжительный срок службы электродвигателя без необходимости систематического проведения профилактических и ремонтных мероприятий;
  
• 
   соответствие международным стандартам и нормам;
  
• 
   высокая безопасность для операторов и обслуживающего персонала;
  

Технические данные двигателя см. таблицу 8

Таблица 8-Технические характеристики АД

Тип	Мощность, кВт	n2, об/мин	КПД, %		n1, об/мин.
1LA7130	5,5	2780	87,5	0,91	3000	2,2	2,0

На основании технических данных двигателя и после преобразования формулы получаем значение номинальной скорости вращения ротора n_ном.



Определяем значение номинального момента М_ном.



На основании табличных значений относительных моментов m_K и m_П и используя формулы 3.22 и 3.32, определяем, соответственно, значения критического момента М_к и пускового момента М_п , которые необходимы для построения естественной механической характеристики.





Пренебрегая активным сопротивлением статора, определяем S_кр:

(2.19)

где (2.20)



На основании полученных данных построена естественная характеристика для данного электродвигателя (см. рис.13).



Рисунок 13-Естественная характеристика

Для определения зонности регулирования данного электродвигателя построена диаграмма искусственных и естественных характеристик (см. рис.14).



Рисунок 14-Рабочие части искусственных и естественной характеристик

Проведена рабочая часть естественной характеристики (прямая 1, см. рис.14), затем проведена прямая, соответствующую заданному скольжению (прямая 6, см. рис.14), на которой отмечены заданные в условии моменты.

В данном случае имеется однозонное регулирование (искусственные характеристики расположены только во 2-ой зоне – прямые 2,3,4,5, см. рис.14).

Для определения максимальной частоты, которую должен обеспечить на выходе частотный преобразователь, определяем во сколько раз изменится скорость для максимального момента искусственной характеристики по сравнению со скоростью для такого же момента на естественной.

По формуле 2.14 определяем скорость вращения ротора электродвигателя:



По формуле 2.15 вычислено, во сколько раз увеличилась скорость ротора для искусственной характеристики:



Так как скорость вращения ротора прямо пропорциональна частоте питающей сети, то вычислено, как увеличилась частота питающей сети, по формуле 2.16:



Так как полученная частота удовлетворяет условию , то потерями на намагничивание статора можно пренебречь, т.к. они не будут значительно сокращать срок службы двигателя.

Для определения минимальной частоты, которую должен обеспечить на выходе частотный преобразователь, определено, во сколько раз изменится скорость для минимального момента искусственной характеристики по сравнению со скоростью для такого же момента на естественной (на естественной характеристике двигатель работает при частоте питающей сети, равной 50Гц).

По формуле 2.14 определена скорость вращения ротора электродвигателя:



Соответственно, при скольжении , скорость ротора равна .

Вычислено, во сколько раз уменьшилась скорость ротора для искусственной характеристики по формуле 3.2



Вычислено, как уменьшилась частота питающей сети:



Так как полученная частота удовлетворяет условию , то потери на нагрев обмоток ротора не будут значительно сокращать срок службы двигателя.

Рабочие части искусственных характеристик – прямолинейны, т.к. частотное регулирование, не зависимо от способа регулирования, сохраняет жёсткость рабочей части искусственных характеристик.

Для выбора способа регулирования во второй зоне определяем величину превышения напряжения на искусственной характеристике, соответствующей максимальному моменту.

Учитывая, что отношения амплитуд и частот на разных характеристиках приблизительно равны, воспользуемся отношением (формула 2.19).

Проверяем, определив превышение значения амплитуды напряжения в %, удовлетворяет ли это превышение условию :



Т.к. условие не выполнено, то способ регулирования – векторный с изменением только частоты питающего напряжения.

Для управления электродвигателями типа 1LA7130 фирмой был разработан частотный преобразователь (ПЧ) серии SIEMENS SINAMICS G 120.

Частотный преобразователь SINAMICS G120 - преобразователь модульного типа, обладающий широким функционалом.
Конструкция устройства включает несколько компонентов (модулей). Основные - это CU (блок управления) и РМ (силовой блок).
CU обеспечивает контроль над силовым компонентом, который, в свою очередь, связан с электродвигателем; кроме того, система CU дает возможность использовать разнообразные интерфейсы связи для осуществления контроля и мониторинга состояния электропривода.
В зависимости от требуемых параметров мощности и функциональности модульные компоненты могут свободно комбинироваться; диапазон мощностей достаточно велик - от 0,37 кВт до 250 кВт.

С данным двигателем используется силовой модуль РМ250 на 7,5 кВт для обеспечения запаса по мощности. В комплекте используется базовая панель оператора для управления.

Технические данные ПЧ SINAMICS G120

• 
  Напряжение питания / мощность: 3AC 380 - 480 В +/-10% / 0,37 - 250 кВт, 1AC / 3AC 200 - 240 В / 0,55 - 30 кВт; 11 - 55 кВт, 500 - 690 В;
  
• 
  Выходная частота: 0 - 550 Гц;
  
• 
  Допустимая перегрузка: низкая перегрузка (LO): 150% на 3с плюс 110% на 57с за нагрузочный цикл в 300с высокая перегрузка (HO): 200% на 3с плюс 150% на 57с за нагрузочный цикл в 300с;
  
• 
  Степень защиты: IP20 / IP55;
  
• 
  Конструкция: Модульный преобразователь, имеющий отдельный управляющий модуль (CU) и силовой модуль (PM) + опциональная панель оператора;
  
• 
  Рабочая температура: - 10 до + 40°C без ухудшения номинальных параметров, + 40 до + 60°C с ухудшением номинальных параметров;
  
• 
  Максимальная влажность воздуха: 95% (без конденсата);
  
• 
  Тип управления: U/f, U2/f, FCC, параметрируемая U/f, векторное без датчика, векторное с датчиком;
  
• 
  Входы: от 4 до 11 цифровых входов (оптическая изоляция, свободный опорный потенциал (собственная группа потенциалов), выбор логики NPN/PNP; 1 или 2 биполярных/униполярных аналоговых входа, режим по току (0/4... 20 мА)/напряжению (-10... +10 В) 2 специальных входа для CU230P-2 (1 вход переключается с помощью DIP-переключателя между входом по току и датчиком температуры, тип NI1000/PT1000, 0/4... 20 мА и 1 вход только для датчика температуры типа NI1000/PT1000;
  
• 
  Аналоговые входы могут использоваться как цифровые входы;
  
• 
  Выходы: от 1 до 7 цифровых выходов (возможны релейные и транзисторные) 1 или 2 аналоговых выхода, режим по току (0/4...20 мА) / напряжению (- 10... + 10 В); режим напряжения: 10 В, мин. нагрузка 10 kΩ режим тока: 20 мА, макс. нагрузка 500 Ω; аналоговые выходы имеют защиту от короткого замыкания);
  
• 
  Коммуникационные интерфейсы: USS / Modbus RTU, PROFIBUS DP, PROFINET, CANopen;
  
• 
  Торможение: реостатное торможение (встроенный тормозной модуль), торможение постоянным током, смешанное торможение;
  
• 
  Электромагнитная совместимость (ЭМС): В комбинации с сетевым фильтром соответствует EN 61800-3 / EN 55011;
  
• 
  Стандарты: ЕАС, CE, CULus, C-tick, ГОСТ Р
  

Заключение

Выполнение курсовой работы на тему «Выбор силовой части автоматизированного электропривода» позволила сформировать у обучающегося определенный набор компетенций.

В работе обучающимся был произведён выбор силовой части АЭП по системе ТП-Д: выбран двигатель (указать его тип) и выбран тиристорный преобразователь (указать его тип). Выбран и/или описан тахогенератор (указать его тип).

Построены естественная и искусственные характеристики выбранного электродвигателя. Выбраны способы регулирования для каждой из зон регулирования.

Был произведён выбор силовой части АЭП по системе ПЧ-АД:

- отдельно двигатель и преобразователь: выбран двигатель (указать его тип) и выбран частотный преобразователь (указать его тип);

- комплектный АЭП по системе ПЧ-АДК: выбран двигатель (указать его тип) и выбран частотный преобразователь (указать его тип);

Построены естественная и искусственные характеристики выбранных электродвигателей. Выбраны способы регулирования для каждой из зон регулирования.

Список литературы

1. Голован А. Т. Основы электропривода. М —Л : Госэнергоиз-дат, 1959. 344 с

2. Андреев В. П., Сабинин Ю. А. Основы электропривода. М.-Л Госэнергоиздат. 1963 722 с

3. Основы автоматизированного электропривода/М. Г. Чиликин, М. М. Соколов, В. М. Терехов, А. В. Шинянский М : Энергия, 1974. 567 с.

4. Чиликин М. Г., Ключев В. И., Сандлер А. С. Теория ав­томатизированного электропривода М.' Энергия, 1979. 616 с

5. Чнликин М. Г., Сандлер А. С. Общий курс электропри­вода. М : Энергоизда-1, 1981. 576 с

6. Башарин А. В., Голубев Ф. Н., Кспперман В. Г. Примеры рас­чета автоматизированного электропривода Л : Энергия, 1972. 440 с,

7. Вешеневскнй С. Н. Характеристики двигателей в электро­приводе М.-Л.: Энергия, Г977. 432 с.

8 Копылов И. П. Электромеханические преобразователи энер» гни. М : Энергия, 1973 400 с.

9 Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины. М.: Энер­гия, 1980 928 с.

10 Теория автоматического управления/Под ред А. В. Нетущн-ла М . Высшая школа, 1968, ч I, 424 с , 1972, ч. II, 430 с.

11. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автомати­ческого регулирования. М : Наука, 1972. 450 с

12. Уайт Д., Вудсон Г. Электромеханическое преобразование энергии М -Л.: Энергия, 1964. 527