Расчет мощности, выбор электродвигателя и преобразователя частоты для привода технологической машины

 

Применение

Частотные преобразователи  серии  MIDIMASTER Vector мощностью от 5,5 до 132 кВт предназначены для управления общепромышленным электроприводом - привод станочного оборудования, транспортеры, конвейеры, смесители, дозаторы, парковки, системы вентиляции, насосы, дымососы, подъемно-транспортные механизмы, кран и т.п.

 

Сервисные функции:

Функции защиты

Защита от перегрузки по току, перегрузки по напряжению, электронная термозащита  двигателя, защита от перегрева , от короткого  замыкания, от кратковременного пропадания напряжения питающей сети, защита от неполнофазного режима работы, защита от перегрузки устройства динамического торможения, ошибка USP, ошибка СТ, защита при сбоях во внешнем  оборудовании, ошибка связи.

Базовые функции

Установка произвольной вольт -частотной  характеристики, установка диапазона  рабочих частот, установка резонансных  частот, многоскоростные режимы работы, ручная настройка повышения момента, торможение постоянным током, настройка  аналоговых входов и выходов, установка  стартовой частоты, установка несущей  частоты ( ШИМ), электронная защита двигателя, настройка программируемых входов, толчковый режим, запуск при пониженном напряжении, токоограничение, внешнее  управление запуском/остановкой, настройка  программируемых выходов, энергосберегающий  режим, автоматический перезапуск привода, установка заводских исходных данных, функция оптимального разгона/замедления, функция AVR, функция автонастройки, работа в режиме бессенсорного векторного контроля с двумя двигателями.

 

Функция отображения

Выходная частота, выходной ток, вращающий  момент, преобразованное значение частоты, история отключений, состояние дискретных входов и выходов, выходная мощность, выходное напряжение.

 

 

 

 

 

 

3. Схема подключения преобразователя  MIDIMASTER Vector и двигателя

 

 

 

 

 

4. Выбор кабельной продукции

Расчётный ток для проверки кабеля по нагреву:

 

 А

 

Расчётный ток, выраженный через поправочный  коэффициент:

 А

где К1 – поправочный коэффициент  на температуру воздуха для нагрузки кабеля, выбирается в зависимости  от температуры и расположения кабеля (ПУЭ).

Выбран кабель марки ВВГ (4×16)

ВВГ – кабели с изоляцией из пропитанной бумаги с медными  жилами, в алюминиевой оболочке, бронированные стальными лентами.

Кабели силовые  ВВГ предназначены для передачи и распределения электрической  энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 0,4 кВ частоты 50 Гц. Вид климатического исполнения УХЛ и Т категорий  размещения 1 и 5 по ГОСТ 15150.

Конструкция:

1. Токопроводящая  жила – медная проволока.

2. Изоляция  – ПВХ пластикат. 

3. Заполнение  – ПВХ пластикат (для ВВГз).

4. Оболочка  – ПВХ пластикат.

Технические и эксплуатационные характеристики

Температура окружающей среды при  эксплуатации	от +50°С до -50°С
Вид климатического исполнения	УХЛ и Т
Категорий размещения	1 и 5 по ГОСТ 15150-69
Относительная влажность воздуха (при t° +35°С)	98%
Предельно допустимая t° нагрева жил  при эксплуатации	+70°С
Допустимый нагрев жил кабелей  в аварийном режиме	+80°С
Максимально допустимая t° жил при  коротком замыкании (4 сек.)	+160°С
Минимальная t° прокладки кабеля без  предварительного подогрева	- 15°С
Минимально допустимый радиус изгиба при прокладке: •одножильного кабеля •многожильного кабеля	10  диаметров кабеля     7,5 диаметров кабеля
Срок службы	30 лет
Гарантийный срок эксплуатации	5 лет

 

5. Выбор коммутационной и защитной  аппаратуры

Выключатель

Автоматический выключатель —  это контактный коммутационный аппарат (электротехническое или электроустановочное  устройство), способный включать, проводить  и отключать токи при нормальном состоянии электрической цепи, а  также включать, проводить в течение  определённого устанавливаемого времени  и отключать токи в определённом аномальном состоянии цепи электрического тока. Автоматический выключатель предназначен для защиты кабелей, проводов и конечных потребителей от перегрузки и короткого  замыкания. Отключение выключателя  при перегрузках и токах к.з. выполняются встроенным в выключатель  автоматическим устройством, которое  называется  максимальным расцепителем тока.

Номинальный ток выключателя:

 

Выбираем выключатель марки  АЕ20

U_на=380 В,

I_на=160 А,

I_нр=25 А,

I _(кз)= 600,

I_откл=25 кА,

где I_на – номинальный ток автомата, А;

I_нр – номинальный ток расцепителя, А.

I_(кз) – ударный ток короткого замыкания, А;

I_откл – ток отключения, А.

 

Наименование	Выключатели автоматические типа А 3715Ф
Марка	А 3715Ф
Область применения	Для защиты электрических цепей от токов перегрузки, токов КЗ и проведения тока в номинальном режиме, также  для нечастых (до 3 ВО в час) оперативных  включений и отключений электрических  цепей.
Номинальное напряжение, В	~ 380, 50;400 Гц; = 220
Номинальный ток, А	160
Количество полюсов	2
Вид расцепителя	МТ
Габаритные размеры, мм	112х320х160
Нормативно-технический документ	ТУ 16-522.028-74 "Е"

 

6. ПИД-регулятор

Позволяет управлять  технологическим процессом с  помощью задающего сигнала и  сигнала датчика обратной связи.

Функция подходит для регулирования натяжения  наматывающих механизмов.

 

Внутренние  задания

  - rPI: задание,  передаваемое графическим терминалом  или коммуникационной сетью.

  -  A: задание  с помощью Fr1 или Fr1b с возможными  функциями суммирования, вычитания  и умножения.

Выбор между  этими заданиями осуществляется с помощью параметра «PII».

 

Предварительные задания ПИД-регулятора

Возможен  выбор двух или четырех заданий  ПИД-регулятора. Таблица комбинаций выбранных заданий ПИД-регулятора:

 

LIx (Pr4)	LIy (Pr2)	Задание
0	0	rPI или A
0	1	rP2
1	0	rP3
1	1	rP4

 

Обратная  связь ПИД-регулятора

Обратная  связь ПИД-регулятора может быть назначена на один из аналоговых входов (AI1 - AI4),

импульсный  вход (RP) или импульсный датчик, в  соответствии с имеющимися дополнительными  картами. Она может также передаваться по коммуникационной сети (сеть AI).

 

В сочетании  с ПИД-регулятором можно использовать следующие 4 функции:

 

• Контроль обратной связи ПИД-регулятора

 

• Функция "сон/пробуждение"

Эта функция  применяется в дополнение к ПИД-регулятору с целью избежать длительной

бесполезной или нежелательной работы со слишком  низкой скоростью. Она останавливает  двигатель после определенного  периода времени работы на пониженной скорости. Данные параметры – время (tLS) и скорость (LSP + SLE) – регулируются. Двигатель повторно запускается, если ошибка или обратная связь ПИД-регулятора превышают регулируемый порог (параметры rSL или UPP в зависимости от порога)

 

• Активация функции "сон" через  определение расхода

Эта функция  используется там, где нулевой расход не может быть обнаружен только функцией "сон".

 

• Аварийно-предупредительные сигналы

Минимальный и максимальный контрольные пороги обратной связи ПИД�регулятора и контрольный порог ошибки ПИД-регулятора.

 

• Упреждающее задание скорости

Источником  этого задания могут быть клеммники (аналоговые входы, импульсные датчики  и т.д.), графический терминал или  коммуникационная сеть.

Этот скоростной вход является начальным заданием для  пуска.

 

Автоматический  и ручной режимы работы

Позволяют переходить от ручного регулирования скорости к автоматическому с ПИД-регулятором.

Переключение  осуществляется дискретным входом или  битом слова управления.

 

Ручной  режим регулирования скорости

Ручное задание  скорости передается через клеммник (аналоговые входы, импульсный датчик, предварительно заданные скорости и  т.д.).

При переходе на ручной режим задание скорости меняется в соответствии с установленным  временем разгона и торможения ACC и dEC.

 

Автоматический  режим регулирования скорости с  ПИД-регулятором

При работе в автоматическом режиме имеется  возможность:

  - адаптировать  задания и обратную связь по  регулируемой переменной (приведение  в

соответствие);

  - скорректировать  инверсный сигнал ПИД-регулятора;

  - настроить  пропорциональную, интегральную и  дифференциальную составляющие (Kp, Ki и Kd);

  - исключить  интегральную составляющую;

  - использовать  аварийно�предупредительный сигнал с помощью дискретного выхода или

визуализировать на графическом терминале в случае превышения уставки (максимальный и  минимальный сигналы обратной связи  и ошибка ПИД�регулятора);

  - отобразить  на графическом терминале сигналы  задания, обратной связи, ошибки  и выхода ПИД-регулятора и назначить  на них аналоговый выход;

  - применить  задатчик интенсивности (время  = PrP) к задающему сигналу ПИД-регулятора.

Скорость  двигателя ограничена пределами  нижней (LSP) и верхней (HSP) скоростей.

 

Форсированная работа

В сочетании  с функцией запрета всех неисправностей эта функция позволяет форсировать  работу привода в определённом направлении  и форсировать задание на сконфигурированное значение.

 

Ограничение расхода

Позволяет ограничить производительность насоса. 
7. Электромагнитная совместимость

 

Подключения в соответствии с нормами  ЭМС.

 

Принцип:

Заземление между ПЧ, двигателем и экранирующей оболочкой кабеля должно иметь высокочастотную эквипотенциальность.

• Используйте экранированные кабели, заземленные по всему диаметру с  обоих концов, для подключения  двигателя, тормозного сопротивления  и цепей управления. Экранирование  может быть выполнено на части  кабеля с помощью металлических  труб или каналов при условии  отсутствия разрыва экранирования  по всей длине экранируемого участка.

• Сетевой кабель питания должен располагаться как можно дальше от кабеля двигателя.

 

Схема установки для преобразователей:

1. Металлическая пластина (1), поставляемая вместе с ПЧ и монтируемая на нем (плоскость

заземления).

2. Преобразователь Altivar 61 UL типа 1/IP 20.

3. Неэкранированные провода питания.

4. Неэкранированные провода для выходных контактов реле неисправности.

5. Экранирующая оболочка кабелей 6, 7 и 8 крепится и заземляется как можно ближе к

преобразователю:

- зачистите оболочку;

- закрепите хомутом зачищенный  участок экранирующей оболочки  кабеля на пластине 1.

Экранирующая оболочка должна быть прикреплена к металлической  пластине достаточно

плотно, чтобы обеспечить надежный контакт.

6. Экранированный кабель для подключения двигателя.