расчет трансформатора. Минск Москва Новое знание
 Скачать 3.25 Mb.
|
|
286 Профилактическое.техобслуживание.включает.следующие.ме- роприятия: анализ. общих. условий. окружающей. среды. по. отношению. к.степени.защиты.корпуса.прибора; проверку.и.очистку.элементов.системы.охлаждения.прибо- ра.(вентиляторы,.фильтры); визуальный.осмотр.внутренних.компонентов.прибора,.ана- лиз.нагревания.силовых.компонентов; проверку. моментов. затяжки. на. силовых. клеммах. системы. управления.прибора; проверку.чередования.фаз.на.входе.и.на.выходе.прибора; проверку.электрических.характеристик.прибора.при.отклю- ченной.нагрузке.(статический.тест); проверку. электрических. характеристик. прибора. при. вклю- ченной.нагрузке.(динамический.тест); проверку. контура. управления. (стандартный. тест. платы. управления); анализ.ошибок.в.архиве.прибора; анализ.параметров.в.архиве.прибора:.электрические.параме- тры,.входы/выходы,.момент.на.валу; оптимизацию.параметров.прибора; работу. по. замене. запчастей/приборов. при. обнаружении.. неисправности; предоставление. отчета. по. результатам. технического. обслу- живания. Преобразователь.частоты.как.часть.системы.вместе.с.электро- приводами,.сервоприводами.и.такими.компонентами,.как.магнит- ные. контакторы,. электромагнитные. вентили,. реле. и. подобное.. является.одним.из.самых.сильных.источников.электромагнитных. помех. Кроме. того,. преобразователь. сам. чувствителен. к. электромаг- нитным.помехам. Преобразователь. частоты. может. излучать. вполне. определен- ный.уровень.электромагнитных.помех.и.должен.быть.устойчивым. к.определенному.уровню.электромагнитных.помех. Правильная.схема.подключения.трехфазного.двигателя.к.пре- образователю.частоты.показан.на.рис..10.1..Ток,.протекающий.по. кабелю.двигателя.через.клеммы.U,.V,.W.имеет.сложную.импульс- ную.форму. 10.5. Защита периферийного оборудования от электромагнитных помех 287 В. зависимости. от. скорости. нарастания. напряжения. (dU/dt). в. силовой. цепи. могут. появиться. токи. высокой. частоты. из-за. на- личия.паразитной.емкости.(С раr )..Эта.емкость.формируется.между. проводниками.кабеля.двигателя,.а.также.в.двигателе.и.преобразо- вателе.частоты.между.корпусом,.экраном.и.заземлением..Высоко- частотные.токи,.причиной.которых.является.векторная.составля- ющая.выходных.токов.Iu, Iv и.Iw,.называются.синфазными.(I cm ). В. современных. преобразователях. частоты. синфазный. ток.. может.достигать.10.А..Полное.экранирование.(корпус.преобразо- вателя.частоты,.экран.кабеля.двигателя,.корпус.двигателя).долж- но.составлять.единое.целое..Каждая.часть.должна.иметь.хорошее. высокочастотное. соединение. с. другими,. образуя. так. называемую. клетку.Фарадея..Экран.должен.быть.соединен.и.с.фильтром.радио- помех.(RFI)..На.стороне.подключения.к.сети.фильтр.радиопомех. имеет.высокое.сопротивление,.а.на.стороне.подключения.к.преоб- разователю.—.низкое.сопротивление.для.синфазных.токов,.поэтому. синфазные. токи. возвращаются. в. преобразователь.. Это. приводит. к. тому,. что. синфазные. токи. циркулируют. внутри. общего. экрана. и.внешние.поля.остаются.на.минимальном.уровне. Помехи по питающей сети..Помехи.на.стороне.питающей.сети. лежат.в.частотном.диапазоне.от.150.кГц.до.30.МГц..Они.представ- ляют. собой. электрические. токи,. поступающие. в. сеть. через. сило- вое. подключение. преобразователя. и. мешающие. работе. другого. оборудования.. Для. предотвращения. прохождения. этих. токов. в. сеть. необходимо. устанавливать. сетевой. фильтр. (RFI).. В. боль- шинстве.преобразователей.частоты.этот.фильтр.встроен. Помехи по эфиру..Предотвращение.взаимного.проникновения. электромагнитных.помех.в.диапазоне.от.30.МГц.до.1.ГГц.основа- но. на. высокочастотном. экранировании. соответствующего. обору- дования..Такое.экранирование.применяется.как.для.предотвраще- ния. излучения. помех,. так. и. для. защиты. от. них.. Наилучшим.. способом.экранирования.можно.считать.помещение.оборудования. в.металлический.шкаф,.«клетку.Фарадея».(см..рис..10.2). Такая.«клетка».должна.быть.изготовлена.из.материала.с.высо- кой. электрической. проводимостью,. и. все. ее. элементы. должны. быть.соединены.между.собой.по.возможно.большей.поверхности.. В.этом.случае.токи.высокой.частоты.будут.циркулировать.по.эле- ментам.шкафа..Для.защиты.от.электромагнитных.помех.заземле- Глава 10. Эксплуатация средств автоматики 288 ние.шкафа.необязательно,.однако.его.нужно.заземлить.из.сообра- жений.безопасности. Принцип.«клетки.Фарадея».применим.и.к.установкам,.имею- щим.в.своем.составе.преобразователи.частоты. Электромагнитное экранирование..На.практике.не.всегда.про- сто.обеспечить.непрерывность.экранирования..Кроме.входного.кон- тактора.и.средств.аварийного.отключения.подключение.к.двигателю. может.осуществляться,.например,.через.выходной.дроссель..В.част- ности,. подключение. сигнальных. цепей. и. связанных. с. ними. устройств.может.быть.намного.сложнее,.чем.показано.на.рис..10.1. Целью.экранирования.является.циркуляция.токов.высокой.ча- стоты. (синфазных. токов). по. определенному. пути.. Если. в. цепи. циркуляции.этих.токов.появится.участок.с.большим.сопротивле- нием,.например.из-за.плохого.контакта.между.винтом.и.корпусом. преобразователя,.то.на.этом.участке.будет.присутствовать.высокое. напряжение,.являющееся.причиной.излучения.электромагнитных. помех. Подключение. экранов. кабелей. требует. особого. внимания.. Одна.из.характеристик.высокочастотных.токов.заключается.в.том,. что. они. протекают. в. основном. по. поверхности. проводников. (по- верхностный.эффект)..При.частотах.свыше.1.ГГц.глубина.проник- новения. в. проводник. не. превышает. сотен. микрон,. поэтому. ис- пользование.сплошных.проводников.большого.сечения.не.дает.су- щественных. преимуществ.. Фактически. для. обеспечения. низкого. высокочастотного.сопротивления.нужно.обеспечить.проводящую. поверхность.. Для. передачи. высокочастотных. токов. необходимо. использовать.многожильный.провод.(этот.провод.состоит.из.боль- шого. количества. тонких. проводников,. сплетенных. вместе). или. медную. фольгу.. Такие. материалы. всегда. используются. для. экра- нирования. высокочастотных. проводов.. При. соединении. должны. быть. подключены. все. проводники. экрана,. поэтому. недопустимо. использовать. заделку. экрана. в. одной. точке,. в. противном. случае. в.месте.соединения.образуется.участок.с.высоким.сопротивлени- ем,.являющийся.источником.помех.для.окружающего.оборудова- ния..На.рис..10.3.показан.пример.правильного.соединения.экрана. с. корпусом,. обеспечивающего. минимальное. сопротивление. места. соединения. 10.5. Защита периферийного оборудования от электромагнитных помех 289 Рис. 10.3. Пример.заземления.силового.экранированного.кабеля На.рис..10.4.приведен.наиболее.частый.способ.установки.пре- образователя. частоты.. Использование. неокрашенной. (например,. гальванизированной). монтажной. панели. является. оптимальным. решением.с.точки.зрения.ЭМС.и.сокращает.время.монтажа. В. настоящее. время. применяются. корпуса,. в. которых. вместо. обычных.окрашенных.монтажных.панелей.установлены.гальвани- зированные..Увеличивается.и.количество.аксессуаров,.предназна- ченных.для.упрощения.подключения.силовых.кабелей.с.соблюде- нием. требований. ЭМС,. —. разъемы,. хомуты. для. крепления. на. DIN-рейках.и.т.п. Если.в.преобразователе.частоты.нет.встроенного.фильтра,.не- обходимо.установить.внешний..Этот.фильтр.должен.быть.установ- лен. как. можно. ближе. к. преобразователю. частоты.. Если. расстоя- ние.между.фильтром.и.преобразователем.не.превышает.30.см,.то. можно.не.использовать.экранированный.кабель.между.ними..При. монтаже.фильтра.необходимо.соблюдать.те.же.рекомендации,.что. и.при.монтаже.преобразователя.частоты,.обратив.особое.внимание. на.следующие.аспекты: экранированный.кабель.должен.иметь.медный.экран; все.экраны.на.обоих.концах.должны.быть.тщательно.соеди- нены.с.металлическими.корпусами; Глава 10. Эксплуатация средств автоматики 290 Рис. 10.4. Пример .у становки .преобразователя .частоты .в .металлическом .шкафу совместно .с .другим .электронным .оборудованием Как можно большее расстояние Как можно большее расстояние Сигнал датчика Кабель питания Другое оборудование Заземлите экран Экран Инвертор Клеммы управления Силовые клеммы Фильтр помех Минимальное расстояние Вход Выход Использование экранированного кабеля или металлических труб для силовых цепей Заземлите экран, ссли кабель прокладывается вне шкафа управления Разделите эти цепи и не скручивайте их кабели. При параллельной прокладке расстояние между ними не менее 30 см 10.5. Защита периферийного оборудования от электромагнитных помех 291 если. используется. окрашенная. монтажная. панель,. необхо- димо. удалить. краску. для. получения. возможно. большей. поверх- ности.контакта.во.всех.местах.соединений.с.крепежными.хомута- ми.и.оголенным.экраном.кабеля..Соединение.только.через.резьбу. крепежного.винта.не.является.достаточным; если. краска. была. удалена,. необходимо. принять. меры. для. предотвращения. коррозии. и. вновь. покрасить. поверхности. после. соединения; крепление. корпуса. преобразователя. частоты. должно. обе- спечивать.электрическое.соединение.с.монтажной.панелью.на.воз- можно. большей. площади.. Для. этого. также. необходимо. удалить. краску,.если.она.есть..В.качестве.альтернативной.меры.можно.ис- пользовать.соединение.корпуса.преобразователя.с.монтажной.па- нелью.с.помощью.шины.минимальной.длины; по.возможности.следует.избегать.разрывов.в.экранах.кабе- лей..Если.разрывов.избежать.не.удается.(например,.при.установке. выходных. дросселей. и. клеммных. колодок),. неэкранированные. участки.должны.иметь.минимальную.длину,.а.каждый.конец.кабе- ля. должен. быть. тщательно. заземлен.. Кабель. сетевого. питания. в.экранировании.не.нуждается. При. открытой. установке. преобразователя,. например. в. элек- тротехническом. помещении. на. кирпичной. стене,. необходимо.. использовать. металлические. кабельные. вводы.. Лотки. укладки.. кабелей.также.могут.использоваться.в.качестве.электромагнитно- го.заземления. Типы сигналов управления. Необходимо.делать.различия.меж- ду.сигналами.различных.типов.и.для.каждого.из.них.использовать. отдельный. кабель.. Различные. типы. сигналов. могут. оказывать. влия.ние.друг.на.друга..На.практике.такое.разделение.встречается. часто,. например. кабель. от. датчика. давления. может. быть. подклю- чен.непосредственно.к.преобразователю.частоты..На.рис..10.5.при- веден. рекомендуемый. вариант. подключения. преобразователя.. частоты.при.наличии.различных.цепей.и.сигналов.управления. Можно.выделить.следующие.типы.сигналов: аналоговые. —. сигналы. напряжения. или. тока. (0…10. В,. 0/4…20. мА),. значение. которых. меняется. медленно. или. редко;. обычно.это.сигналы.управления.или.измерения; Глава 10. Эксплуатация средств автоматики 292 дискретные. —. сигналы. напряжения. или. тока. (0…10. В,. 0/4…20.мА),.которые.могут.принимать.только.два.редко.изменяю- щихся.значения.(высокое.или.низкое); цифровые.(данные).—.сигналы.напряжения.(0…5.В,.0…10.В),. которые.меняются.быстро.и.с.высокой.частотой;.обычно.это.сиг- налы.портов.RS232,.RS485.и.т.п.; релейные.—.контакты.реле.(0…220.В.переменного.тока).могут. включать. индуктивные. токи. в. зависимости. от. подключенной. на- грузки.(внешние.реле,.лампы,.клапаны,.тормозные.устройства.и.т.д.). Рис. 10.5. Пример.подключения.силовых.цепей.и.цепей.управления. преобразователя.частоты 10.6. Общие рекомендации при выборе преобразователя частоты 293 10.6. общие рекомендации при выборе преобразователя частоты Для.привода.асинхронного.электродвигателя.от.преобразовате- ля.частоты,.прежде.чем.выбирать.мощность.инвертора,.важно.пра- вильно.выбрать.мощность.электродвигателя,.для.чего.нужно.знать. необходимый.пусковой.момент,.а.также.время.разгона.и.торможе- ния.электропривода..При.определении.пускового.момента.необхо- димо. выполнить. расчеты. по. проверке. соответствия. момента. на- грузки. и. мощности. электродвигателя;. для. определения. времени. разгона. и. торможения. необходимо. рассчитать. момент. инерции. электропривода.и.определить.ускоряющий.момент..Для.обеспече- ния.режима.торможения.выполняют.расчеты.по.выбору.тормозно- го.резистора.для.преобразователя.частоты..Эти.расчеты.изложены. в.соответствующих.разделах.электропривода.и.в.руководящих.ма- териалах.фирм-разработчиков.преобразователей.частоты. Для. проверки. соответствия. момента. нагрузки. и. мощности. электродвигателя. предварительно. выбирают. мощность. двигателя. по. моменту. нагрузки.. Если. выбор. уже. сделан,. проверяют,. чтобы. номинальный. момент. двигателя. превышал. момент. нагрузки. на. валу.двигателя. Момент.нагрузки.на.валу.двигателя M c н н ≤ 9549P n , (10.1) где.M с .—.момент.сопротивления.нагрузки,.Н·м;.P н .—.номинальная. мощность. электродвигателя,. кВт;. n н. — номинальная. частота. вра- щения.вала.электродвигателя,.мин –1 Если. условие. (10.1). не. выполняется,. т.е.. мощность. электро- двигателя. недостаточна,. то. выбирают. следующий. по. мощности. электродвигатель.из.каталога.с.последующей.проверкой.по.усло- вию.(10.1). Проверка соответствия момента инерции нагрузки.. Общий. момент. инерции. складывается. из. момента. инерции. двигателя. (J э.д ).и.момента.инерции.нагрузки,.приведенного.к.валу.двигателя. (J н )..Если.механизм.непосредственно.связан.с.валом.электродви- Глава 10. Эксплуатация средств автоматики 294 гателя,.приведения.момента.инерции.к.валу.электродвигателя.не. требуется.. Если. электродвигатель. питается. непосредственно. от. сети.50.Гц,.необходимо,.чтобы.суммарный.момент.инерции.не.пре- вышал.максимально.допустимый.для.выбираемого.электродвига- теля..При.включении.электродвигателя.через.преобразователь.ча- стоты. возможно. значительное. увеличение. времени. ускорения. и.торможения.электропривода.(плавный.пуск.и.торможение).с.по- мощью.настроек.преобразователя. Соответствие момента ускорения.. При. работе. электродвига- теля.в.составе.частотно-регулируемого.электропривода.кратковре- менный. максимальный. момент. может. достигать. 120...150. %. при. скалярном. управлении. и. 150...200. %. при. векторном. управлении.. Поэтому,. если. задается. время. ускорения,. должно. выполняться. условие: M M н.э.д пр а с.пр = + J n t 9 56 1 , , α (10.2) где.M н.э.д. —.номинальный.момент.электродвигателя,.Нм;..J пр .—.мо- мент.инерции,.приведенный.к.валу.электродвигателя,.кг.·.м 2 ;.t а .— время.ускорения,.с;.М с.пр .—.момент.сопротивления,.приведенный. к. валу. электродвигателя;. α. –. коэффициент,. равный. 1,2...1,5. при. скалярном.и.1,5...2.при.векторном.управлении. Если.условие.(10.2).не.выполняется,.мощность.электродвига- теля.недостаточна.или.время.ускорения.слишком.мало. Соответствие момента торможения.. Момент. торможения. при. работе.от.инвертора.без.тормозного.резистора.зависит.от.мощности. преобразователя..При.мощности.от.0,1.до.4.кВт.момент.торможения. составляет.80...30.%.от.номинального;.при.мощности.5...55.кВт.мо- мент.торможения.составляет.15...10.%,.а.при.использовании.внешне- го.тормозного.резистора.—.100...150.%.от.номинального.момента. После.проверки.условий.(10.1),.(10.2).и.проверки.соответствия. момента.торможения.выбирают.преобразователь.частоты,.для.чего. нужно.знать.мощность.электропривода,.входное.напряжение,.коли- чество. фаз. (трехфазное. или. однофазное. входное. напряжение,. на- пряжение.питания.электродвигателя,.характер.изменения.момента. сопротивления.рабочей.машины.от.угловой.скорости). Выбор.типа.преобразователя.частоты.зависит.от.его.примене- ния.в.составе.замкнутого.или.разомкнутого.электропривода..Боль- 10.6. Общие рекомендации при выборе преобразователя частоты 295 шинство. существующих. преобразователей. частоты. имеют. встро- енную.функцию.ПИД-регулятора. Методика настройки ПИД-регулятора преобразователя ча- стоты.. Функция. ПИД-регулирования. может. использоваться. при. управлении.процессами.поддержания.давления,.расхода,.темпера- туры. и. т.п.. Блок-схема. частотно-регулируемого. электропривода. с.ПИД-регулированием.приведена.на.рис..10.6. Настройка ПИД-регулятора.. Производится. в. сооветствии. с.требованиями.управляемой.системы,.сигналом.задания.и.сигналом. Рис. 10.6. Блок-схема.ПИД-регулирования Глава 10. Эксплуатация средств автоматики 296 обратной. связи.. Подробно. процедура. настройки. излагается. в. ин- струкции.по.эксплуатации.конкретного.преобразователя.частоты. Настраиваемые. параметры. для. ПИД-регулирования. приведе- ны.в.табл..10.1. Таблица 10.1 Настраиваемые параметры для ПИД-регулирования Название Диапазон.настройки Фильтр.задержки 0…255 Коэффициент.пропорциональности.(П) 0,01…100 Коэффициент.интегрирования.(И) 0,01…100 Верхний.предел.отклонения 0…50 Нижний.предел.отклонения 0…50 Коэффициент.дифференцирования.(Д) 0…2,55 Настройка пропорционального звена.. Пропорциональное. звено.(П).усиливает.отклонение.(разницу.между.заданием.и.сиг- налом.обратной.связи),.чтобы.ввести.коррекцию.для.регулирова- ния.пропорционально.отклонению..При.увеличении.его.значения. реакция. на. управляющее. воздействие. ускоряется,. но. чрезмерное. увеличение. коэффициента. пропорциональности. может. вызвать. нестабильную.работу.и.колебания.(рис..10.7). |