Модернизация лабораторного стенда с преобразователем частоты фирмы АВВ. Модернизация лабораторного стенда с преобразователем частоты фирмы авв

• Название: Модернизация лабораторного стенда с преобразователем частоты фирмы авв
• Анкор: Модернизация лабораторного стенда с преобразователем частоты фирмы АВВ
• Дата: 13.06.2022
• Размер: 3.27 Mb.
• Имя файла: VKR_Ruzavin.docx
• Тип: Пояснительная записка; #588828
• страница: 1 из 11

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт энергетики

Кафедра электропривода и электрического транспорта

Допускаю к защите

Зав. кафедрой ЭЭТ

___________О.В.Арсентьев
«___»____________2022 г.


Модернизация лабораторного стенда с преобразователем частоты фирмы АВВ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к выпускной квалификационной работе
Профиль бакалавриата «Электропривод и автоматика»

по направлению подготовки 13.03.02 – Электроэнергетика и электротехника
0.000.00.00 - ПЗ
Разработал студент гр.ЭАПб-18-1 Рузавин Ф.И.

^{подпись И.О. Фамилия}




Руководитель М.П. Дунаев

^{подпись И.О. Фамилия}

Нормоконтроль М.П. Дунаев

^{подпись И.О. Фамилия}
Иркутск 2022 г.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт энергетики

Кафедра электропривода и электрического транспорта

УТВЕРЖДАЮ

Директор института энергетики

______________В.В.Федчишин
«___»____________2022 г.


ЗАДАНИЕ
на выпускную квалификационную работу ст-ту Рузавину Ф.И. гр.ЭАПб-18-1
1.Тема работы Модернизация лабораторного стенда с преобразователем частоты фирмы АВВ

Утверждена приказом по университету от ________2022 г. № _______

2. Срок представления студентом законченного проекта в ГЭК 1.06.2022 г.

3. Исходные данные технические характеристики ПЧ и АД

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов):

4.1. Введение.

4.2. Теоретическая часть.

4.3. Конструкторская часть.

4.4. Исследовательская часть.

4.5. Заключение.

5. Перечень графического материала (с указанием обязательных чертежей):

5.1. Функциональная схема стенда.

5.2. Принципиальная схема стенда.

5.3. Регулировочные характеристики системы ПЧ-АД.

5.4. Механические характеристики системы ПЧ-АД.

6.Дополнительные задания и указания

6.1. ________________________________________________________

6.2. ________________________________________________________

Консультанты по работе с указанием вопросов, подлежащих решению

____________________________________________________________________________________________________________________________________
Календарный план

Разделы

Месяцы и недели

март

апрель

май

июнь

Введение

Х

Раздел 1

Х

Х

Раздел 2

Х

Раздел 3

Х

Заключение

Х

Список используемых источников

Х

Оформление работы

Х

Дата выдачи задания _______2022 г.

Руководитель работы ___________ М.П.Дунаев

подпись И.О.Фамилия

Заведующий кафедрой ЭЭТ _____________ О.В.Арсентьев

подпись И.О.Фамилия

Задание принял к исполнению студент____________ Рузавин Ф.И.

подпись И.О.Фамилия

План выполнен_________ ________________

(полностью, не полностью)
Руководитель работы _____2022 г. ____________ М.П.Дунаев

дата подпись И.О.Фамилия

Содержание

Введение 6

1 Теоретическая часть 8

1. 
   Назначение и область применения асинхронных машин 8
   
   1. 
      Конструкция асинхронных машин с короткозамкнутым ротором 11
      
   2. 
      Принцип действия асинхронной машины 14
      
2. 
   Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя 17
   
   1. 
      Принцип работы и структура преобразователя частоты 19
      
      1. 
         Структура преобразователя частоты 20
         
      2. 
         Принцип работы автономного инвертора 22
         
      3. 
         Тормозной режим работы асинхронного двигателя при питании от преобразователя частоты 22
         
3. 
   Скалярный режим управления 24
   
   1. 
      Система ПЧ – АД с положительной обратной связью 28
      
   2. 
      Система ПЧ – АД со скалярной IR – компенсацией 30
      
   3. 
      Система ПЧ – АД с положительной обратной связью по току в каналах регулирования напряжения и частоты 32
      
   4. 
      Система ПЧ – АД с отрицательной обратной связью по скорости 34
      
4. 
   Векторное управление 36
   
   1. 
      Преобразование координат в системах векторного управления 36
      
   2. 
      Основные принципы векторного управления 37
      
   3. 
      Структурная схема двигателя при векторном управлении 39
      
   4. 
      Система векторного управления без датчика скорости 43
      
   5. 
      Система векторного управления с датчиком скорости 45
      
1. 
   Конструкторская часть 45
   
   1. 
      Описание преобразователя частоты ACS355 фирмы АВВ 45
      
      1. 
         Функциональная схема лабораторного стенда 46
         
      2. 
         Технические характеристики ABB ACS355 47
         
      3. 
         Описание вводов/выводов преобразователя частоты ABB ACS355 48
         
      4. 
         Общие правила безопасности при работе с ABB ACS355 49
         
      5. 
         Настройка преобразователя частоты ABB ACS355 50
         
   2. 
      Виды управления 50
      
   3. 
      Монтаж ABB ACS355 51
      
      1. 
         Защита от электромагнитных помех и перегрева 51
         
   4. 
      Подключение двигателя 52
      
      1. 
         Направление вращения двигателя 52
         
      2. 
         Внешняя защита двигателя от перегрева 55
         
   5. 
      Управление преобразователем частоты ABB ACS355. Центральная панель управления 55
      
      1. 
         Изменение параметров с помощью ЦПУ 55
         
      2. 
         Копирование наборов параметров с помощью ЦПУ 56
         
      3. 
         Поиск и устранение повреждений с помощью ЦПУ 59
         
   6. 
      Описание лабораторного стенда 62
      
2. 
   Экспериментальная часть 62
   
   1. 
      Экспериментальные статические характеристики 63
      
      1. 
         Регулировочные характеристик 63
         
      2. 
         Скалярный режим управления. Механические и выходные характеристики при компенсации скольжения 0% 64
         
      3. 
         Скалярный режим управления. Механические и выходные характеристики при компенсации скольжения 130% 67
         
      4. 
         Векторный режим управления. Механические и выходные характеристики 68
         
      5. 
         Анализ статических характеристик 69
         
   2. 
      Экспериментальные динамические характеристики 71
      
3. 
   Экономическая часть 74
   
   1. 
      Сметная калькуляция на изготовление лабораторного стенда 74
      
   2. 
      Годовые затраты, связанные с эксплуатацией оборудования 76
      
   3. 
      Плановые накопления 76
      
   4. 
      Стоимость одного часа работы лабораторного стенда 77
      
4. 
   Безопасность жизнедеятельности 78
   
   1. 
      Основные положения 78
      
      1. 
         Общая характеристика опасных и вредных производственных факторов 78
         
      2. 
         Производственная санитария. Микроклимат 80
         
   2. 
      Расчет искусственного освещения 82
      
   3. 
      Рабочее место при выполнении работ сидя, общие положения 84
      
      1. 
         Размерные характеристики рабочего места 84
         
      2. 
         Шум на рабочем месте 87
         
   4. 
      Техника безопасности. Рациональная организация рабочего места. Описание рабочего места 88
      
   5. 
      Разработка мероприятий по улучшению условий 89
      
      1. 
         Организация мероприятия, обеспечивающие безопасность работ в электроустановках 89
         
      2. 
         Обеспечение электробезопасности 90
         
      3. 
         Чрезвычайные ситуации. Обеспечение пожарной безопасности 91
         
   6. 
      Безопасность в авариный ситуациях 93
      

Заключение 94

Список использованных источников 95

Введение

Общеизвестно, что на данный момент вся мировая промышленность держится на асинхронном электродвигателе с короткозамкнутым ротором - машине переменного тока, преобразующей электрическую энергию в механическую энергию вращения вала электродвигателя.

По данным МЭК (Международного Электротехнического Комитета) на данный момент на каждого жителя планеты Земля приходится от 10 до 12 электродвигателей, более 80 процентов, из которых - асинхронные электродвигатели. Асинхронные электродвигатели имеют целый ряд неоспоримых преимуществ, основным из которых является гениальная простота конструкции, и, как следствие, высокая надежность этой электрической машины.

Однако у асинхронных электродвигателей существует и целый ряд недостатков, в связи с которыми их эксплуатация иногда оказывается даже не целесообразной - например, когда вместо них устанавливают машины постоянного тока. Речь идет о невозможности регулирования частоты вращения этого простого устройства такими же простыми и надежными методами. Придумано множество методов регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей, однако все они отличаются сложностью исполнения, и как следствие, низкой надежностью по сравнению с самим электродвигателем. Например, механические вариаторы, введение в ротор сопротивлений (т.н. фазный ротор) и т.д. и т.п.

Промышленность не стоит на месте, и повсеместно конструируются различные устройства и механизмы, в которых предполагается или изменять частоту вращения электродвигателя, или поддерживать ее в неких точных пределах, что, конечно же, невозможно при простом прямом включении асинхронного электродвигателя.

К счастью, новейшие разработки в области электроники позволили решить и эту проблему. Был придуман преобразователь частоты – устройство, позволяющее изменять частоту вращения электродвигателя от 0 оборотов в минуту до номинальной частоты вращения, и даже чуть выше, что изменило все представления о возможностях, которые открываются в работе даже простых механизмов (подъемников, дробилок, насосов и вентиляторов и т.д.), не говоря уже о чем-то более сложном.

На данный момент преобразователи частоты (ПЧ) представляют собой практичные и надежные модели, срок службы которых сравним или даже превосходит срок службы тех электродвигателей, на которых они установлены. При этом все оборудование сделано по популярному ныне принципу "поставил и забыл", то есть при правильной установке и эксплуатации не требует технического обслуживания, вмешательства обслуживающего персонала.

Использование ПЧ в производственных процессах влечет за собой множество приятных побочных эффектов помимо ставящейся основной задачи - регулирования частоты вращения электродвигателя. Например, экономию электроэнергии при использовании в насосных станциях и системах вентиляции (да и в любых других системах с обратной связью) до 45% в год. В какие суммы это выливается при постоянном повышении тарифов на электроэнергию, думаю, объяснять не стоит.

Кроме того, снижаются затраты на техническое обслуживание (ремонт) механической части системы двигатель-нагрузка. Связанно это с тем, что в процессе эксплуатации при пусках-остановах двигателя не возникает резких рывков скорости - ведь при прямом пуске электродвигатель стремится запуститься в максимально короткий промежуток времени - пусковые токи превышают номинально потребляемый в 4-6 раз. С этим нюансом связана и повышенная нагрузка на электросистему предприятия, что тоже приводит к случаям отказа электрооборудования. И это даже более серьезно по своим последствиям, чем механическая поломка единичного агрегата.

Получается, что установить ПЧ можно не просто для решения текущих технических задач, но и как энергосберегающее оборудование. Однако следует знать о том, преобразователи частоты производства какой фирмы надо устанавливать.

Для нашего лабораторного стенда применяется асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором и ПЧ. Более подробное описание стенда и его составляющих будет предоставлено в следующих разделах.