7.4.2. Выбор согласующего дросселя

В соответствии с [3] для двигателей мощностью меньше 15 кВт для согласования преобразователя частоты с сетью выбирают сглаживающий дроссель. Сетевой трёхфазный дроссель на входе преобразователя служит для увеличения коэффициента мощности и компенсации прерывистых токов.

В соответствии [5] принимаем к выбранному преобразователю частоты CV-7200MA-7.5K предлагаемый заводом-изготовителем сетевой трёхфазный дроссель 3M200D1610188 с параметрами 1.06мГн/20А.

7.4.3. Выбор автоматического выключателя

А

Рис. 7.10. Автоматический выключатель

втоматический выключатель

(Рис. 7.10.) предназначен для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при перегрузках и коротких замыканиях, нечастых оперативных коммутаций электрических цепей, а так же для защиты электрических цепей при снижении напряжения до недопустимой величины. В соответствии [3] условие выбора автоматического выключателя имеет вид:

,

_{IАВоткл – ток отключения автоматического выключателя;}

– действующее значение тока трёхфазного к.з.

Определим номинальный ток сети, потребляемый электроприводом:

Действующее значение тока трёхфазного к.з. определяется по формуле:

где – ток к.з. на выходе автоматического выключателя.

Определим действующее значение тока трёхфазного к.з.:

В соответствии [6] и выше заданного условия принимаем автоматический выключатель STOS203 C20 фирмы ABB:

Технические характеристики автоматического выключателя STOS203 C20 представлены в табл.7.4.2.

Таблица 7.4.2

Тип	-	STOS203 C20
Номинальное напряжение сети, В	UАВном	380
Номинальный ток сети, А	IАВном	20
Номинальная отключающая способность, кА	IАВоткл	10
Номинальная частота, Гц	f1АВ	50/60
Размер (ВхГхШ), мм	-	85х68х52.5
Масса, г	mАВ	375

В соответствии с [3] для построения статических характеристик необходимо рассчитать параметры упрощённой Г-образной схемы замещения двигателя, представленной на рис.7.11.

Рис.7.11. Упрощённая Г-образная схема замещения двигателя

В соответствии [8] произведём расчёт параметров схемы замещения.

Определим фазный ток:

Определим номинальное и критическое скольжения:

Определим механические потери:

Определим активное сопротивление обмотки статора и приведённое активное сопротивление обмотки ротора:

– поправочный коэффици-ент для уточнённой Г-образной схемы;

Определим индуктивности статорной и роторной обмоток, и воздушного зазора:

В нашем случае L_r=L_s, следовательно приведённое индуктивное сопротивление ротора равно индуктивному сопротивлению статора. Определим индуктивные сопротивления статорной и роторной обмоток, и воздушного зазора:

7.5.2. Построение статических характеристик для принятого скалярного закона регулирования

В соответствии [7] приведём параметры выбора закона частотного управления, представленные в табл.7.5.1.

Таблица 7.5.1

Параметры	Законы частотного управления
	Скалярное регулирование			Векторное регулиро-вание		Прямое управ-ление момен-том
	=const	=const	=const	Пря-мое	Кос-вен-ное
Диапазон регулиро-вания	100:1	20:1	10:1	1000:1	10:1	100:1
Плавность регулиро-вания	плавное	плавное	плавное	плав-ное	плав-ное	плавное
Характер нагрузки	Мс= =const без наброса мо-мента	Мс= =k∙ω2 без наброса момента	Мс=k∙ω-1 без наброса момента	Мс=f(ω) с резким измен. мо-мента	Мс= f(ω) плав-ное изме-нение мо-мента	Мс – механ. работа на упор
Коэффи-циент мощности (cosφ)	0.9	0.85	0.82	≈ 1.0	0.92	0.9 – 0.95
КПД (η)	0.9	0.86	0.85	0.92	0.9	0.9
Капиталь-ные затраты	1.0	1.0	1.0	1.4	1.2	1.3
Система управ- ления	Разомк./ Замкн.	Разомк.	Разомк.	Замкн.	Ра-зомк./ Замкн.	Замкн.

Для центробежных насосов характерна вентиляторная нагрузка:

Для данной насосной станции диапазон регулирования составляет 2.2:1, резкое изменение момента в процессе производства невозможно. Принимая во внимание возможный наброс момента и для обеспечения большей стабильности, принимаем требуемый диапазон регулирования 5:1. Из выше изложенного можно сделать вывод, что наиболее подходящим является скалярное регулирование с законом управления:

Для построения характеристики вентиляторной нагрузки определим номинальную скорость вращения:

Определим номинальный момент статической нагрузки:

Определим коэффициент пропорциональности:

Построенная вентиляторная нагрузка представлена на рис.5.3.

Определим синхронную скорость вращения:

Механические характеристики строятся в соответствии следующих формул:

Используя формулы (1) и (2) построим естественную характеристику. Данные для построения естественной механической характеристики представлены в табл.7.5.2.

Таблица 7.5.2

s	0	0.01	0.05	0.1	0.15	0.18	0.2	0.22	0.238
	314.159	311.02	298.451	282.743	267.035	257.611	251.327	245.044	239.389
	0	9.805	40.209	64.342	78.964	84.767	87.732	90.112	91.831

Построенная естественная характеристика представлена на рис.7.5.2.

Используя на естественной характеристике критический момент и номинальный момент (момент графического пересечения естественной характеристики с характеристикой статических сопротивлений), определим перегрузочную способность двигателя на естественной характеристике:

Для определения фактического диапазона регулирования построим другие статические характеристики при разных частотах. Перегрузочная способность не должна выходить за предел .

Определим коэффициент связи между напряжением и частотой:

Определим критическое скольжение при частоте f1=40Гц:

Используя формулы (1) и (2) построим статическую характеристику при f1=40Гц. Данные для построения статической характеристики при f1=40Гц представлены в табл.7.5.3.

Таблица 7.5.3

s	0	0.01	0.05	0.1	0.18	0.2	0.3	0.35	0.374
	251.327	248.814	238.761	226.195	206.088	201.062	175.929	163.363	157.33
	0	7.844	32.167	51.473	67.813	70.186	76.339	77.178	77.259

Построенная статическая характеристика при f1=40Гц представлена на рис.7.12.

Используя на этой статической характеристике критический момент и номинальный момент (момент графического пересечения данной статической характеристики с характеристикой статических сопротивлений), определим перегрузочную способность двигателя на этой характеристике:

Проверим эту перегрузочную способность на соответствие заданному условию:

Таким образом, получившийся диапазон регулирования не возможно достичь в разомкнутой системе скалярного регулирования.

При построении статических характеристик во II зоне регулирования фазное напряжение остаётся неизменным.

Определим критическое скольжение при частоте f1=60Гц:

Используя формулы (1) и (2) построим статическую характеристику при f1=60Гц. Данные для построения статической характеристики при f1=60Гц представлены в табл.7.5.4.

Таблица 7.5.4

s	0	0.05	0.15	0.2	0.25	0.3	0.35	0.37	0.373
	376.99	358.142	320.442	301.593	282.743	263.894	245.044	237.504	236.373
	0	33.508	65.804	73.11	77.32	79.52	80.393	80.476	80.478

Построенная статическая характеристика при f1=60Гц представлена на рис.7.12.

Используя на этой статической характеристике критический момент и номинальный момент (момент графического пересечения данной статической характеристики с характеристикой статических сопротивлений), определим перегрузочную способность двигателя на этой характеристике:

Проверим эту перегрузочную способность на соответствие заданному условию:

Таким образом, получившийся диапазон регулирования не возможно достичь в разомкнутой системе скалярного регулирования.

Используя на характеристиках синхронные скорости вращения и номинальные скорости вращения (скорость графического пересечения характеристик с характеристикой статических сопротивлений), определим статизм для естественной характеристики и двух статических характеристик при f1=40Гц и f1=60Гц:

Рис.7.12. Статические характеристики электропривода

Определим диапазоны регулирования в I, II зонах регулирования и общий:

На основании статических характеристик следует, что разомкнутая система не обеспечивает требуемый диапазон регулирования 5:1, поэтому мы принимаем замкнутую систему управления.