Автоматизація електроприводу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автоматизація електроприводу

Завдання на курсову роботу

1) Розрахунок потужності і вибір типу електродвигуна і механізму, які працюють у режимі S1.

2) Розрахунок потужності і вибір типу електродвигуна працюючого в режимі S3.

3) Розробка принципової електросхеми некерованого привода для двигуна працюючого в режимі S1 (механізм - привід кран-балки с обмеженням ходу):

3.1) дослідження механізму на предмет функцій закладених в принципову схему;

3.2) креслення принципової схеми;

3.3) привести перелік елементів, використаних в принциповій схемі;

3.4) обґрунтувати вибір елементів для принципової схеми;

4) Розробка принципової електросхеми керованого привода для двигуна працюючого в режимі S3 (насос зі змінною швидкістю обертання):

4.1) аналіз механізму для забезпечення заданих функцій принципової схеми;

4.2) вибір типу електротехнічного перетворювача який реалізовує задані функції;

4.3) виконання креслення принципової електричної схеми;

4.4) привести перелік елементів використаних в принциповій схемі;

4.5) обґрунтувати вибір елементів.

5) Параметрування електротехнічного перетворювача :

5.1) обґрунтувати необхідність параметрування перетворювача;

5.2) описати порядок параметрування вибраного перетворювача;

5.3) привести перелік параметрів вимагаючи установки в контролері перетворювача, для забезпечення заданих функцій;

Вступ

Досягнення останніх років в області силової напівпровідникової та мікропроцесорної техніки у поєднанні з достоїнством асинхронного двигуна, як найбільш простішого, дешевого та не потребуючого обслуговування, роблять електропривод з асинхронним двигуном та перетворювачем частоти найбільш оптимальним типом електропривода. Ряд перетворювачів фірми «Lenze» включає в собі моделі для рішення задач електропривода у самих різних галузях, так перетворювач частоти Lenze 8200 Vector розроблено спеціально для регулювання швидкості в установках та механізмах з постійним навантаженням. Підтримають скалярний та векторний режим керування у розімкненому контурі. Вони мають гарне співвідношення ціна - якість. Потужність двигунів для підключення складає 0,25…90 кВт.

1. Вибір типу і розрахунок потужності електродвигуна, що працює в тривалому режимі.

Згідно з рекомендаціями для вибору механізму вибирається трифазний асин-

хронний короткозамкнений двигун з напругою електроживлення 220/380 В.

За даними завдання у вигляді таблиці записується режим роботи двигуна і будується в відповідному масштабі навантажувальна діаграма виробничого механізму, що працює в тривалому режимі.

табл. 1

Параметр	Інтервал по навантажувальній діаграммі
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Р, кВт	23,4	16,7	14	18,3	16,9	13,5	16,5	20,4	17,8	15,8	15	16
t, хв	3	16	4	21	8	10	6	6,5	9	13	4,2	6

Згідно з таблицею визначаю еквівалентну потужність

P, кВт

Для виробничого процесу обираю двигун з синхронною частотою обертання 1500 об/хв.

Тоді частота обертання ротора об/хв.

Вибираємо двигун 4А160М4У3 з номінальною потужністю Pн = 18,5 кВт.

Здійснюється перевірка вибраного двигуна на перевантаження. З каталогу визначається відносний максимальний та пусковий моменти:

Проводиться перевірка вибраного двигуна за пусковим моментом:

- визначаємо номінальний момент двигуна

М НОМ = 13,07 кгм

- визначаємо максимальний момент двигуна

М МАХ = 2,2МНОМ =28,75 кгм

- за діаграмою бачимо що максимальна потужність рівна Рмах =23,4 кВт

М ` МАХ = 16,53 кгм

- перевірка:

= 1,26 ? 2,2 , що є допустимо.

Здійснюємо перевірку вибраного двигуна за пусковим моментом:

- визначаємо пусковий момент двигуна

М ? n = 16,53 кгм

- перевірка:

= 1,26 ? 1,4 , що є допустимо.

Як показує перевірка, вибраній двигун задовольняє вимогам щодо перевантаження і пускового моменту.

2. Вибір типу і розрахунок потужності електродвигуна, що працює в повторно-короткочасному режимі

За даними завдання у вигляді таблиці записується режим роботи двигуна та будується в відповідному масштабі навантажувальна діаграма виробничого механізму, що працює в повторно - короткочасному режимі.

таб. 2

Параметр	Інтервал по навантажувальній діаграмі
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
М, Нм	54	48,7	65,1	0	60,3	54,3	47,7	51,2	0	54,9	65,4	34,8	43,5	52
t, сек	23,1	8,5	34,2	52	12,3	21,4	9	19,8	36,2	9,1	13,2	24	16,6	11,1

Відносна тривалість ввімкнення двигуна, що вибирається:

ТВ=

При даній ТВ еквівалента потужність двигуна дорівнює:

Pе = =

Перерахунок еквівалентної потужності до стандартної ТВст = 40% дає такий результат:

Pnp= = 43,73 = 60,5 кВт

За розрахованою еквівалентно. потужністю Pnp і вибраною частотою обертання двигуна n=1380об/хв вибирається двигун 4АС250М4У3 потужністю Pн= 63,0 кВт. За каталогом відносні максимальній і пусковий моменти двигуна:

; 2

Здійснюємо перевірку вибраного двигуна за пусковим моментом:

- визначаємо пусковий момент двигуна

Мном = 435,97 кгм

- максимальний момент двигуна Ммах , що розвивається у даному режимі роботи, визначається за навантажувальною діаграмою за величиною максимального навантаження

Pmax=65,4 кВт

М ` МАХ = 452,58 кгм

2,2

- перевірка

= 1,03 ? 2,0 , що є допустимо

Здійснюємо перевірку вибраного двигуна за пусковим моментом:

- пусковий момент що розвивається у даному режимі роботи, визначається по навантажувальною діаграмі за значенням максимальної потужності РМАХ=54,9 кВт, що розвиває двигун під час пуску після другої паузи:

Мn = = 379,92 кгм

2,2

= 0,87 ? 2,0 , що є допустимо.

Як показує перевірка, вибраній двигун задовольняє вимогам щодо перевантаження і пускового моменту.

3. Розробка електричної схеми некерованого приводу для двигуна працюючого в режимі S1

Головним завданням, яке було поставлено - некероване управління двигуном змінного струму, який працює в режимі S1 (привід повздовжнього переміщення кран балки). Ми повинні забезпечити різноманітні види захисту системи. Також розробити систему сигналізації стану роботи системи.

Дана система управління двигуном може працювати в двох режимах:

- режим прямого ходу «К1»;

- режим зворотнього ходу «К2»;

Присутня система сигналізациї:

- сигналізація подачі живлення від мережі « H1»;

- сигналізація прямого ходу«H2»;

- сигналізація зворотного ходу«H3»;

Також присутня система запобігання перенавантаженням:

- теплове реле « К3»;

- теплове реле « К4»;

Також присутня система обмеження ходу з використанням кінцевих вимикачів:

- Кінцевий вимикач «SQ1»;

- Кінцевий вимикач « SQ2»;

4. Розробка принципової електричної схеми керованого електроприводу для двигуна працюючого в режимі S3

Вибір електротехнічного перетворювача

Для керування обраним двигуном обирається електричний перетворювач Lenze 8200 Vektor з наступними параметрами:

1 Тип перетворювача: перетворювач з можливістю скалярного керування: E82EV753K4B2xx

2 Тип живлення: 3/PE 400/480В (320B...528В) 50/60Гц (48Гц...62Гц)

3 Потужність перетворювача: 75 кВт.

4 Струм живлення: 135,0 А.

5 Струм на виході перетворювача: 150,0 А

6 Габаритні розміри

- ширина 450 мм;

- висота 680 мм;

- габарит 285 мм;

7 Вага: 59 кг.

Призначення ПЧ Lenze 8200 Vector

Частотний перетворювач спроектований для роботи у електричних установках та машинах. Перетворювачі призначені для використання у промислових цілях. Використовуються для керування різноманітними приводами з асинхронними стандартними моторами, колекторними моторами та сервомоторами з асинхронною гасячою сіткою з замкнутим та розімкненим зворотнім зв'язком, установки у машину, збірки з іншими компонентами для створення машини.

Великий набір функціональних модулів розширення дозволяють адаптувати прилад практично до різних задач керування процесами за рахунок зміни параметрів роботи електродвигуна.

8200 Vector може виконувати керування як швидкістю двигуна та його моментом, виконувати плавний пуск та динамічне гальмування привода, проводити тестування та захист двигуна безпосередньо під час експлуатації. Дані можливості дозволяють отримувати необхідні технологічні характеристики машини, на котрій змонтовано даний привід, а також не виконувати окремих затрат на комунікаційну та захисну апаратуру для електродвигуна.

Розробка схеми підключення ПЧ Lenze 8200 Vector.

За умови забезпечення обертання двигуна на фіксованих швидкостях, що відрізняються від номінальної, керування перетворювачем можливо реалізувати за допомогою дискретних сигналів керування. Якщо необхідно забезпечити плавне регулювання швидкості двигуна, то застосовується керування ПЧ через аналоговий вхід, тобто завдання швидкості для двигуна буде залежати від рівня сигналу на аналоговому вході перетворювача.

Для розв'язання даної задачі обираємо:

- Lenze 8200 Vector - керування дискретними сигналами.

Арматура вводу/виводу сигналів.

ПЧ 8200 Vector адаптується під виконання окремих задач за допомогою функціональних модулів, які визначають тип та схему підключення керуючої мережі до перетворювача. Задача забезпечення обертання двигуна на 2 фіксованих швидкостях може бути реалізована за допомогою найпростішого функціонального модуля Standart I/0. Функції якого наведені у таблиці 3.

Таблиця 3.Призначення контактів вводів/виводів функціонального модуля

Х3	Сигнал	Призначення	Рівень	Тех.. характеристика
7	---	GND1 - загальний для аналогових входів / виходів	---	Ізольовано в GND2
20	---	Внутрішнє джерело живлення для керуючих входів/виходів	+20 V (ref:х3/7)	Струм навантаження: max = 40 mA (В сумі для всіх виходів)
28	Дискрет. вхід	Блокування частотного перетворювача(CINH)	1 = START	Вибір частотного входу 0…10 kHz в Х3/Е1 через СО425 Вхідний опір: 3,3 кОм 1 = HIGH (+12 +30V) 0 = LOW (0…+3V)
Е1		Активація частот JOG1 JOG 1 = 20 Hz JOG 2 = 30 Hz JOG 3 = 40 Hz		Е1	Е2
			JOG	1	0
Е2			JOG	0	1
			JOG	1	1
Е4		Реверс Обертання за часовою стрілкою1/проти часової стрілки		Е4
			CW	0
			CCW	1
39	---	GDN1- загальний для дискретних	---	Ізольовано у GDN1

Організація зворотного зв`язку

Керування фіксованими швидкостями не потребує організації зворотного зв`язку.

Розрахунок та вибір комутаційної арматури та монтажних матеріалів

- Мережевий дросель: обираємо за каталогом виходчи зі струму ПЧ:

ELN3-0017H170

- Вимикач автоматичний: обираємо за струмом ПЧ з ряду:

80,100,125,150... оскільки у нас струм ПЧ 130А, то обираємо ми автоматичний вимикач типа MCCB-AB на номінальний струм з ряду 150А, триполюсний ЗР.

- Тип провідників мережі керування: обираємо провід МГШВЕ з площею перетину жили 2,5 мм2. Екран проводу заземлюємо.

- Тип провідників силової мережі: обираємо в залежності від струму живлення ПЧ з таблиці:

Sсеч, мм	0,5	0,75	1	1,5	2,5	4	6	10	16	25
Imax, А	5	8	10	15	26	40	60	100	160	250

оскільки у наст струм живлення ПЧ 130А, то ми обираємо кабель КГЗ+1 з площею перетину жили SСЕЧ = 16 мм2

Для організації аналогово керування в схему включаємо потенціометр з опором 40 кОм.

Схему керування розробляємо, виходячи з умов організації внутрішнього джерела напруги мережі керування.

5. Програмування ПЧ 8200 Vector

Призначення та порядок програмування

Сучасні перетворювачі частоти постачаються готовими до експлуатації та потребують лише споживчої наладки та прив'язки до технологічного об'єкту та двигуна що під'єднується до перетворювача. Всі необхідні параметри наладки знаходяться у енергонезалежній пам'яті контролера.

Порядок програмування

Програмування та налагодження можуть вноситись, як з ручного пульта так і по послідовному інтерфейсу через модуль комутації завдяки персональному комп'ютеру через ПО «Global drive».

Програмування з ручного пульта.

Перехід у режим програмування з оперативного вікна виконується завдяки клавіші «PRG». При натисненні на цю кнопку на дисплеї ми бачимо код що програмувався останнім. Частотний перетворювач знаходиться на рівні програмування. При переході у режим програмування контролер повинен бути заборонен тобто на клему 28 не повинна підходити напруга

Переміщення у режимі програмування між меню та списком кодів можливо клавішею вправо - вліво. Переміщення по меню та по списку кодів можливо клавішею вверх - вниз.

Перехід до параметрування коду з під рівня кодів можливо здійснити клавішею PRG. При цьому на дисплеї ми бачимо маркер PARA.

Зміна параметра виконується клавішами вверх - вниз - вправо - вліво. Клавіша вправо - вліво змінює розряд, а значення розряду змінюється клавішами вверх - вниз. Збереження параметра виконується у буферній пам'яті та перехід на оперативний рівень виконується клавішею «PRG», або за окремим запитом (маркеру Shift), та клавішею PRG.

Всі необхідні параметри налагодження вносять у енергонезалежну пам'ять контролера. У структурному вигляді під кодом.

Список кодів, що потребують коректуванню для налагодження, та адаптації контролера

Під час параметрування вводять наступні групи параметрів:

1 - Характеристики електродвигуна

2 - Характеристики керування

3 - Параметрування вх/вих. контролера

4 - Організація зворотнього зв'язку

5 - Параметри збереження інформації

Список кодів за групами що потребують коректування для налагодження та адаптації контролера.

Схххх - значення параметра. (… - призначення кода)

- 1 група -

С 0022 - Обмеження максимального струму у режимі двигуна (120 A);

С 0023 - Обмеження максимального струму у режимі генератора;

С 0081 - Потужність двигуна: (63 кВт);

С 0084 - Опір статора двигуна;

С 0085 - Індуктивність обмотки двигуна;

С 0087 - Номінальна швидкість двигуна: (1380 об/хв);

С 0088 - Номінальний струм двигуна:

з= 0,87 U = 380 B

Pподв = = = 72,41кВт I = = = 110А

С 0089 - Номінальна частота двигуна: (50 Гц)

С 0090 - Номінальна напруга двигуна: (380 В)

С 0091 - двигуна: (0.93)

- 2 група -

С 0010 - Мінімальна вихідна частота

С 0011 - Максимальна вихідна частота

C 0012 - Час прискорення двигуна: (7 сек.)

С 0013 - Час гальмування двигуна: (8 сек.)

- 3 група -

0007 = 0 - Конфігурації цифрових вх/вих. ( 0 - заводський набір параметрів)

- 4 група -

В завданні до КП виконується керування двигуном баз організації зворотнього зв'язку

- 5 група -

С 0003 = 1 - Параметр збереження інформації ( 1- збереження у енергонезалежній пам'яті контролера.).

Висновок

електродвигун схема привід

В даному курсовому проекті було розраховано два електродвигуни. Один з них для роботи в тривалому режимі роботи та другий - в повторно-короткочасному режимі.

Для тривалого режиму роботи було вибрано двигун серії 4А160М4У3 з номінальною потужністю 18,5 кВт.

Для повторно-короткочасного режиму був обраний двигун серії 4АС250M4У3 потужністю Рн=63.0 кВт.

На основі розрахунку електродвигуна в повторно-короткочасному режимі було вибрано перетворювач Lenze 8200 Vector для плавного регулювання швидкості обертання електродвигуна.

Список літератури

1. М.Г.Чиликин и др. Основы автоматизированного электропривода. М. "Энергия". 1974. С.567.

2. Б.М.Борисов, Д.Н.Липатов. Общая электротехника. М."Высшая школа". 1974. С.519.

3. М.Г.Чиликин и др. Основы автоматизированного электропривода. М. "Энергия". 1974. С.567.

4. Э.К.Трусов. Электропривод. МО СССР.1986. С. 140.

5. А.А.Иванов. Справочник по электротехнике. Киев. "Высшая школа". 1979. С.360.

6. Э.К.Трусов. Типовые схемы управления электроприводами. Харьков. ХГТУСА. 1994. С.47.

7. Каталог фірми Lenze.

8. Каталог фірми Allen-Bradley

9. Каталог фірми ПРОМФАКТОР

Размещено на Allbest.ru

...