3 Выбор силового оборудования

3.1 Выбор преобразователя частоты и его основных элементов

Преобразователь частоты S120 – это модульный преобразователь, гарантирующий обширные многофункциональные возможности. Модульные элементы имеют все шансы легко сочетаться с целью предоставления различных условий к функциональности и силы концепции электропривода.

Принципиальная электрическая схема разрабатываемого электропривода механизма подводящего рольганга представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Принципиальная электрическая схема механизма подводящего рольганга

3.2 Выбор автономного инвертора

Силовая часть выбирается исходя из требуемой мощности двигателя, напряжения питания.

Расчет силовой части осуществляется следующим образом:

Инверторы и выпрямители частотных преобразователей характеризуются маленьким диапазоном перегрузочной способности. Поэтому преобразователь частоты следует выбирать в соответствии с действующей нагрузкой технологического процесса. Кроме того, автономные инверторы определяются следующими параметрами:

а) номинальный ток, имеющий зависимость от температуры окружающей среды;

б) максимальный допустимый ток, определенный термической стабильностью полупроводников;

в) предельный ток коммутации.

Автономные инверторы и ПЧ также определяются следующими значениями мощности:

а) номинальная мощность, т.е. максимальная длительная мощность;

б) предельная кратковременная мощность, достигаемая на выходе преобразователя частоты при номинальном токе;

в) коммутационная мощность, определяемая:

, (37)

(38)

Если мощность коммутации не приведена, принимаем её значение равным кратковременной мощности преобразователя частоты. Эта мощность относительно невелика и намного меньше мощности электродвигателей. При прямом пуске с номинальным напряжением и частотой сети пусковые токи асинхронных двигателей в 4-7 раз превышают номинальный ток двигателя. Тогда номинальный ток инвертора должен быть в том же диапазоне, что приведет к увеличению мощности как инвертора, так и ПЧ.

Данные о оптимальной номинальной частоте преобразователя могут быть получены путем ограничения пускового тока двигателя или пуска путем изменения частоты с минимального значения на номинальное значение. Это замедлит процесс запуска двигателя, поскольку будет уменьшен крутящий момент.

Если двигатели запускаются отдельно, кратковременный ток инвертора должен превышать сумму начальных токов пусковых двигателей вместе с номинальными токами других двигателей.

При расчете мощности преобразователя частоты необходимо также учитывать влияние высших гармоник, которые увеличивают максимальные и текущие значения токов преобразователя, которые зависят от индукционного сопротивления обмоток двигателя.

(39)

где – номинальный ток двигателя, А;

– пусковой ток двигателя, А.

Показано, что для шести ступенчатой кривой выходного напря­жения при номинальной нагрузке, действующее значение токов равно:

, (40)

При определении параметров и выборе преобразователя частоты необходимо учитывать реактивную мощность двигателя, поскольку асинхронные двигатели работают с учетом коэффициента мощности. В этом случае инверторы рассчитывают по полной мощности, а выпрямители по активной.

Обычно ток статора остается постоянным на всех частотах, а напряжение статора изменяется линейно из-за того, что асинхронные двигатели работают с постоянным моментом нагрузки. Следовательно, при f_max полная мощность преобразователя будет наибольшей. Поскольку при больших частотах потери на коммутацию инвертора, а также в стали двигателя, существенно увеличиваются у двигателей обычного исполнения, нужно учесть максимальную мощность.

Номинально длительно-допустимая мощность инвертора

, (41)

где – номинальное напряжение сети, В.

При протекании максимального мгновенного значения тока инвертора, нужная достаточная мощность коммутации:

при t_p= 1 мин:

, (42)

при t_p = 0,5c

,. (43)

Для обеспечения пускового режима двигателя кратковременная мощность инвертора считается достаточной:

(44)

Исходя из следующих данных, выбираем преобразователь частоты:

; (45)

(46)

(47)

, (48)

где К_з , равный 1,25, – коэффициент запаса мощности.

Учтя перегрузочную способность ПЧ, его максимальный ток равен:

(49)

где – коэффициент перегрузки преобразователя частоты.

Пуск двигателя осуществляется за несколько секунд, но полученное значение тока должно быть обеспечено продолжительностью этой нагрузки в течение 60 секунд. Также увеличивается коэффициент перегрузки инвертора при небольшой продолжительности приложения максимальной нагрузки. Поэтому выбирая инвертор используем значения номинального тока и допустимой перегрузки.

Sinamics S120, на нем останавливаем свой выбор, учитывая полученные условия, его технические данные приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Данные автономного инвертора напряжения.

Тип ПЧ	Sinamics 6SL3320- 1TE33-1AA0
Номинальная мощность, кВА	160
Мощность потерь, кВт	2,96
Номинальный выходной ток In, А	310
Ток базовой нагрузки IБАЗ, А	277
Максимальный ток, А	460
КПД, %	98,6
Частота модуляции, кГц	1,25
Уровень шума Lpa, дБ	<72

Следует иметь в виду, что цикл нагрузки с переменной нагрузкой является основой работы подводящего рольганга. Допустимая перегрузка в этом режиме составляет: 1,3 I_H (т.е. перегрузка 130%), в течение 3 секунд 1,16 I_H (т.е. перегрузка 116%).

На рисунке 6 представлена схема силового модуля PM240.

Рисунок 6 - Схема подключения инвертора