Частотно-регулируемый привод в горной промышленности
Система управления частотой вращения ротора асинхронного электродвигателя. Структурная схема частотно-регулируемого привода. Форма токов при широтно-импульсной модуляции. Способы применения частотно-регулируемого привода в горной промышленности.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.04.2019 |
| Размер файла | 106,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Политехнический институт (филиал) ФГАОУ ВПО «Северо-восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова»
ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРИВОД В ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Стручаев И.В., ст. гр. ЭА11-4
Частотно-регулируемый привод (частотно-управляемый привод, ЧУП, Variable requency Drive, VFD) - система управления частотой вращения ротора асинхронного (синхронного) электродвигателя. Состоит из собственно электродвигателя и частотного преобразователя. Преобразователь частоты (частотный преобразователь) - это устройство, состоящее из выпрямителя (моста постоянного тока), преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный и инвертора (преобразователя, иногда с ШИМ), преобразующего постоянный ток в переменный требуемых частоты и амплитуды. Выходные тиристоры (GTO) или IGBT обеспечивают необходимый ток для питания электродвигателя. Для исключения перегрузки преобразователя при большой длине фидера между преобразователем и фидером ставят дроссели, а для уменьшения электромагнитных помех - EMC-фильтр. При скалярном управлении формируются гармонические токи фаз двигателя. Векторное управление - метод управления синхронными и асинхронными двигателями, не только формирующим гармонические токи (напряжения) фаз, но и обеспечивающим управление магнитным потоком ротора (моментом на валу двигателя).
Преобразователь частоты состоит из неуправляемого диодного силового выпрямителя В, автономного инвертора, системы управления ШИМ, системы автоматического регулирования, дросселя Lв и конденсатора фильтра Cв (рис.1). Регулирование выходной частоты fвых. и напряжения Uвых осуществляется в инверторе за счет высокочастотного широтно-импульсного управления. Широтно-импульсное управление характеризуется периодом модуляции, внутри которого обмотка статора электродвигателя подключается поочередно к положительному и отрицательному полюсам выпрямителя. Длительность этих состояний внутри периода ШИМ модулируется по синусоидальному закону. При высоких (обычно 2…15 кГц) тактовых частотах ШИМ, в обмотках электродвигателя, вследствие их фильтрующих свойств, текут синусоидальные токи.
Рис. 1 Структурная схема частотно-регулируемого привода
Таким образом, форма кривой выходного напряжения представляет собой высокочастотную двухполярную последовательность прямоугольных импульсов (рис. 2). Частота импульсов определяется частотой ШИМ, длительность (ширина) импульсов в течение периода выходной частоты АИН промодулирована по синусоидальному закону. Форма кривой выходного тока (тока в обмотках асинхронного электродвигателя) практически синусоидальна. Регулирование выходного напряжения инвертора можно осуществить двумя способами: амплитудным (АР) за счет изменения входного напряжения Uв и широтно-импульсным (ШИМ) за счет изменения программы переключения вентилей
V1-V6 при Uв = const.
Второй способ получил распространение в современных преобразователях частоты благодаря развитию современной элементной базы (микропроцессоры, IBGT-транзисторы). При широтно-импульсной модуляции форма токов в обмотках статора асинхронного двигателя получается близкой к синусоидальной благодаря фильтрующим свойствам самих обмоток.
Рис. 2 Форма токов при широтно-импульсной модуляции
Такое управление позволяет получить высокий КПД преобразователя и эквивалентно аналоговому управлению с помощью частоты и амплитуды напряжения. Современные инверторы выполняются на основе полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов - запираемых GTO - тиристоров, либо биполярных IGBT-транзисторов с изолированным затвором.
Частотно-регулируемый привод в горной промышленности применяют в: частотный привод асинхронный электродвигатель
• транспортерах, конвейерах, и других транспортных средствах;
• пульпонасосных установках в технологических линиях обогатительных фабрик;
• дозаторах и питателях;
• вентиляционных установках;
• компрессорных установках;
• системах грохочения;
• дробилках, мельницах, мешалках, экструдерах;
• приводы буровых станков, электробуров, бурового оборудования;
• экскаваторное оборудование и т.п.
Наибольший экономический эффект даёт применение ЧРП в системах вентиляции, кондиционирования и водоснабжения, где применение ЧРП стало экономически обоснованным фактом.
Среди отечественных производителей наиболее известным является компания ВЕСПЕР. Можно также отметить специализированные преобразователи марок АПЧ, ЭПВ (ОАО «Электроаппарат»), РЭН2К или РЭМС (МКЕ).
Установка частотно-регулируемого привода на конвейеры позволяет значительно увеличить надежность работы, избежать простоев. При этом необходимо учитывать, что затраты на простой конвейера зачастую значительно превышают стоимость преобразователей частоты.
Откачка сточных вод производится при помощи насосов, причем насосы часто имеют режим работы с переменной нагрузкой. Применение преобразователей частоты для насосов позволяет экономить электроэнергию, оптимизировать режимы работы, защитить оборудование.
Еще одним важным процессом в шахтах и рудниках является вентиляция, в том числе вентиляторы продувки. При помощи преобразователей частоты можно осуществлять быстрый запуск вентиляторов обеспечить высокую стабильность работы при просадках напряжения. На всех рудниках и шахтах есть требования к взрывозащите используемого оборудования, в том числе и для преобразователей частоты. Для вентиляторов и другого оборудования, устанавливаемого на поверхности, таких требований по взрывозащите нет.
Работа грохота не требует регулирования, поэтому можно использовать устройства плавного пуска. В случае высоких пусковых моментов необходимо использовать преобразователь частоты. При установке частного преобразователя можно снизить пусковые токи, и как следствие продлить срок службы электродвигателей и самой установки. Помимо этого, можно увеличить производительность грохота и увеличить межремонтный интервал.
Работа дробилки не требует регулирования скорости, но за счет больших пусковых моментов необходимо использовать именно преобразователь частоты. При использовании частотного преобразователя можно снизить пусковые токи при сохранении нужного момента. Также можно регулировать работу дробилки по моменту, исходя из загрузки сырьем дробилки. Мощности преобразователей частоты для данного применения находятся в диапазоне от 250 до 800 кВт.
Работа мельницы также как и работа грохота и дробилки не требует регулирования скорости, но за счет применения частотного преобразователя можно оптимизировать ее производительность. Как правило, старые мельницы работают с производительностью ниже расчетной.
Одним из эффективных способов экономии электроэнергии является использование частотно-регулируемых приводов. Даже самые скромные подсчёты показывают, что при использовании этих устройств уровень энергосбережения увеличивается примерно на 1520%. Использование частотно-регулируемого электропривода ведет не только к прямому уменьшению потребления электроэнергии, но и обеспечивает дополнительные преимущества. Особо актуально использование энергосберегающего оборудования в горной промышленности, где нерациональное потребление электроэнергии ведёт к значительным финансовым затратам. Также разумным является использование энергосберегающих технологий в плане повышения качества электроэнергии, что положительно отражается на качестве работы оборудования, на сроке его службы.
Список литературы
1. Семёнов А.С., Шипулин В.С. Электропривод - многофункциональное, высокопроизводительное, энергоэффективное устройство // В сборнике: Наука XXI века: новый подход материалы II молодежной международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, 28 сентября 2012 года, г. Санкт-Петербург. Науч.изд. центр "Открытие". Петрозаводск, 2012. С. 63-65.
2. Семёнов А.С., Саввинов П.В., Рушкин Е.И. Внедрение частотно-регулируемых электроприводов как метод энергосбережения на горных предприятиях // В сборнике: Достижения и перспективы естественных и технических наук Сборник материалов II Международной научно-практической конференции. Центр научного знания Логос. 2012. С. 60-63.
3. Семёнов А.С. Перспективы внедрения вентильных электроприводов в горной промышленности // В сборнике: Научная дискуссия: вопросы технических наук материалы II Международной заочной научно-практической конференции. Международный центр науки и образования. 2012. С. 52-56.
4. Элерон электротехническая компания. Что такое частотно-регулируемый привод [Электронный ресурс] // URL: http://elleron.ru/article/chastotnye-preobrazovateli/chto-takoechastotno-reguliruemyy-privod/ (22.12.15).
5. НЭТ (новые электронные технологии). Основные сведения о частотно-регулируемом электроприводе [Электронный ресурс] // URL: http://www.technowell.ru/main-about-invertor/ (22.12.15).
6. Danfоss (отдел силовой электроники). Горно-добывающая промышленность [Электронный ресурс] // URL: http://www.drives.ru/celevye-auditorii/po-otraslyam/gornodobyvayuschaya-promyshlennost/ (23.12.15).
7. НПО Промэлектроавтоматика. Применение частотно-регулируемых приводов (устройств плавного пуска) для экономии электроэнергии [Электронный ресурс] // URL:http://www.cleandex.ru/articles/2009/12/16/energy-saving-technology (23.12.15).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Главные параметры магистрального транспорта нефти. Перекачка нефти насосными агрегатами. Обоснование эффективности применения частотно-регулируемого привода на центробежном насосе. Оценка изменения сроков службы и снижения затрат на ремонт трубопроводов.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 24.12.2021Регулирование скорости в приводах станков, разработка кинематики ступенчато регулируемого привода, стандартные ряды частот вращения и подач. Применение групповых передач, графоаналитический метод передаточных отношений в структуре электродвигателя.
методичка [678,2 K], добавлен 22.05.2012Частотное регулирование асинхронного двигателя. Механические характеристики двигателя. Простейший анализ рабочих режимов. Схема замещения асинхронного двигателя. Законы управления. Выбор рационального закона управления для конкретного типа электропривода.
контрольная работа [556,9 K], добавлен 28.01.2009Анализ эффективности внедрения контроллеров частоты для автоматизации процесса нефтедобычи на ОАО "Татнефть". Выбор параметров частотно-регулируемого асинхронного электропривода. Принцип работы преобразователей частот, основанных на IGBT-транзисторах.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 08.10.2010Знакомство с основными особенностями и этапами разработки конструкции и технологии изготовления регулируемого поршневого насоса для привода металлорежущих станков. Рассмотрение способов и методов регулирования скорости вращения вала гидромотора.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 12.08.2017Оптимизация выбора привода. Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя. Передаточное отношение привода. Скорость вращения валов. Выбор материалов зубчатой пары. Схема нагружения тихоходного вала. Выбор и проверка шпоночных соединений.
курсовая работа [662,1 K], добавлен 06.05.2012Энерго-кинематический расчет привода, выбор схемы привода, редуктора и электродвигателя. Расчет значения номинальной частоты вращения вала двигателя. Выбор параметров передач и элементов привода. Определение тихоходной цилиндрической зубчатой передачи.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 28.09.2012Особенности разработки схемы привода подвесного конвейера. Выбор асинхронного электродвигателя. Расчет скорости вращения, мощности и крутящего момента для каждого из валов привода. Расчет косозубой цилиндрической и клиноременной передач редуктора.
курсовая работа [757,5 K], добавлен 25.05.2014Проект привода к ленточному конвейеру: кинематическая схема. Расчёт электродвигателя, клиноременной передачи, одноступенчатого цилиндрического редуктора. Выбор зубчатой муфты, определение частоты вращения выходного вала; сборка редуктора, система смазки.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 25.02.2011Энерго-кинематический расчет привода, выбор схемы привода, редуктора и электродвигателя. Расчет значения номинальной частоты вращения вала двигателя. Выбор параметров передач и элементов привода. Определение тихоходной цилиндрической зубчатой передачи.
методичка [3,4 M], добавлен 07.02.2012Выбор и проверка электродвигателя. Схема редуктора. Диапазон возможных передаточных чисел для привода. Возможные частоты вращения электродвигателя. Требуемая максимальная мощность. Определение мощности, крутящих моментов на валах и срока службы привода.
контрольная работа [86,7 K], добавлен 25.04.2012Расчет режимов работы и описание схемы проектируемого механического привода. Кинематический расчет и выбор электродвигателя привода. Определение частоты и угловых скоростей вращения валов редуктора. Материалы зубчатых колес и система смазки редуктора.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 21.04.2015Назначение и область применения исследуемого привода. Техническая характеристика: общий КПД, выбор электродвигателя, определение мощности, частоты вращения и момента для каждого вала. Описание и обоснование выбранной кинематической схемы, ее структура.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 22.10.2014Разработка привода ленточного транспортера, состоящего из электродвигателя, клиноременной передачи и двухступенчатого цилиндрического зубчатого редуктора. Кинематический и силовой расчет привода. Форма и размеры деталей редуктора и плиты привода.
курсовая работа [589,1 K], добавлен 18.12.2010Проектирование привода с цилиндрическим двухступенчатым редуктором. Передаточные числа привода. Частота вращения вала электродвигателя. Кинематические и силовые параметры отдельных валов привода. Предварительный и уточненный расчет промежуточного вала.
курсовая работа [76,2 K], добавлен 05.05.2009Описание работы и устройства привода мешалки. Выбор электродвигателя. Определение общего передаточного числа, мощности, крутящего момента и частоты вращения для валов привода. Выбор материалов. Проектный и проверочный расчет цилиндрической передачи.
курсовая работа [340,9 K], добавлен 20.01.2016Оптимизация выбора привода. Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя. Определение скорости вращения валов. Расчет и проектирование червячной передачи. Проверка расчетного контактного напряжения. Коэффициент запаса прочности червячного вала.
курсовая работа [171,1 K], добавлен 06.05.2012Разработка привода ленточного транспортёра, предназначенного для перемещения отходов производства (древесная щепа). Выбор электродвигателя по требуемой мощности и частоте вращения. Выбор муфт и подшипников. Расчет валов, сборка редуктора и монтаж привода.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 06.12.2009Расчет схемы замещения трехфазного трансформатора, параметров механической характеристики асинхронного электродвигателя. Зависимость частоты вращения ротора и электромагнитного момента электродвигателя от скольжения. Угловая частота вращения ротора.
контрольная работа [118,4 K], добавлен 09.02.2012Кинематический и силовой расчёт привода барабана лебедки. Выбор электродвигателя. Передаточные отношения привода и отдельных передач. Частоты вращения, угловые скорости и мощности. Расчет зубчатых колес редуктора. Конструктивные размеры корпуса редуктора.
курсовая работа [332,0 K], добавлен 18.02.2012
