--PAGE_BREAK--
4.3.
При
м
енени
е
частотно-регулируемогоприводавсистемахвентиляциии кондиционирования воздуха
Обычновентиляторыимеюттакиеразмеры, чтобыобеспечить максимальныйрасходвоздуха, требуемыйсистемой.
Однакоусловияфункционированиячастотребуютснижениярасхода.
Этоможетдостигатьсязасчётдросселированияприпостояннойчастотевращения валавентилятора, атакжезасчётизмененияскоростивращениявалавентилятора прииспользованиичастотно-регулируемогопривода.
Производительностьвентиляторачастотыможноменятьвзависимостиотсезонных, климатическихусловий, балансатеплоивлаговыделений, выделенийвредных газовипаров.
Зависимость потребляемоймощностивентилятораотскоростивращениявалавентиляторатакаяжекакиуцентробежногонасоса Р=f(Q3), т.е. снижениескоростивращениявалавентилятораприводиткуменьшениюпотребляемоймощностив8раз. Экономияэлектроэнергииприприменении частотно-регулируемогоприводаможетсоставить до6%.
Частотно-регулируемыйприводнабазепреобразователячастотыфирмыHitachiможетиспользоватьсяприприменениидатчикаобратнойсвязинаколичестволюдейв здании,датчикапотока,разряженияит.д.
4.4. При
м
енени
е
частотно-регулируемогоприводавкомпрессорныхустановках
Работа поршневого компрессора существенно отличается от работы механизмовсвентиляторнойхарактеристикой,таккакмоментсопротивлениянаеговалуможносчитать постоянным.
Однако производительность компрессоразависит от числа оборотовеговала.Прирегулированиипроизводительностикомпрессораизменениемчислаоборотовеговалаизменяетсяимощность,потребляемаяизсетиэлектродвигателем, приводящим компрессор в движение. На промышленных предприятиях достаточно часто требуется регулировать производительность компрессорных установок засчётступенчатогоизмененияскоростивращенияэлектродвигателя.
Из-за неравномерности потребления сжатого воздуха при работе компрессораиногдаприходитсяоткрывать спускнойклапанвресиверекомпрессора.
Применениечастотно-регулируемогоприводакакпоказанонасхемепозволяет экономить электроэнергию, поддерживая оптимальное давление при оптимальном расходе сжатоговоздухавсистемахпневматики.
Рис. 4 – Структурная схема частотно-регулируемого привода компрессорной установки.
Приприменениичастотно-регулируемогоприводадляуправлениявинтовыми компрессорамиможнополучитьэкономиюэлектроэнергии,сравнимуюсэкономией при управлении центробежными насосами (до60%), т.к. характеристика винтового компрессораблизкакхарактеристике центробежногонасоса.
Кроме получения экономии электроэнергии применение частотно-регулируемогоприводадополнительнообеспечиваетследующее:
1. Снижается износ коммутационной аппаратуры из-за отсутствия большихпусковыхтоков привключениидвигателякомпрессора.
2. Оптимизациядавлениявпневмосетиснижаетутечкисжатоговоздуха.
3. Увеличивается срок службы электродвигателя из-за снижения его нагрузкииотсутствиятяжёлыхпусковыхрежимов. продолжение
--PAGE_BREAK--
4.5. При
м
енени
е
частотно-регулируемогопривода втягодутьевыхмеханизмахкотельныхустановок
Тягодутьевые машины потребляют около60% электроэнергии собственных нуждкотельныхцехов.Поэтомурегулированиеихрежимныхпараметровоказывает существенноевлияниенамощность иэкономичностьработыкотельныхустановок.
Использованиечастотно-регулируемыхприводовпозволяетрешатьзадачусогласованиярежимных параметрови энергопотребления тягодутьевых механизмовс изменяющимсяхарактеромнагрузкикотлов.
Основным назначением тягодутьевых механизмов и водогрейных котлов являетсяподдержаниеоптимальногорежимагорениявтопкекотла.Подпонятиемоптимального режимаздесьподразумеваетсяподдержаниеоптимальногосоотношения «топливо-воздух» и создание наиболее благоприятных условий для полного сгорания топлива. Для выполнения этого условия необходимо с одной стороны подать нужное количество воздуха в топку– с другой с заданной интенсивностью извлекать изнеёпродуктыгорения.
Применение преобразователей частоты для управления вентилятора подачи воздуха в топку, а так же вентилятора дымососа позволяет не только эффективно решатьэтузадачу,ноиавтоматизироватьэтотпроцесснаиболееполноиэффективно.
Как правило, система регулирования дымососа должна поддерживать заданнуювеличинуразряжениявтопкекотланезависимоот производительностикотлоагрегата.
Подачатопливавтопкукотладлясохранениябалансамеждуподводомтепла и отводом его выполняет существующая система управления производительностью котлоагрегата,регулируюподачутоплива.Сегоувеличениемувеличиваетсяподача воздухавтопкукотлаиэлектроприводдымососадолженувеличитьотсасывающий объём продуктов горения. Таким образом, связь между системами регулирования вентилятораидымососаосуществляетсячерез топкукотла.
Поскольку график нагрузки отопительной котельной достаточно неравномерный, уменьшение производительности, как вентилятора, так и дымососа позволитсэкономитьдо70%электроэнергии,идущейнаприведениевдействиеэтихмеханизмов.
5. Принцип работы преобразователей частоты
Нарис. 5представленаблок-схемасиловойчасти преобразователяспромежуточнымзвеномпостоянноготока(так называемыйU-инвертор).
Рис. 5 – Блок-схема силовой части преобразователя
Напряжение сети U1стандартной частоты f1подается на вход неуправляемого выпрямителя, преобразующего переменное напряжение U1в постоянное E.
Рис. 6 – Входное напряжение сети
Выпрямленное и напряжение Е0подается на вход инвертора, который преобразует его в трехфазное напряжение U1регрегулируемой частоты f1рег, поступающее на двигатель. Частота выходного напряжения инвертора f1регрегулируется блоком управления в функции сигнала управления Uy.
Остановимся подробнее на работе управляемого инвертора (рис. 7), полагая, что с помощью управляемого выпрямителя на его вход подается постоянное напряжение Е0.
Рис. 7 – Коммутационная схема инвертирования
Предположим, что трехфазная нагрузка zА, zВи zС(обмотки статора асинхронного двигателя) соединена в звезду, а транзисторы VT1…VT6, на которых выполнен инвертор, соединены по мостовой схеме и по сигналам с блока управления открываются в требуемой последовательности. Обычно продолжительность открытого состояния каждого транзистора lсоставляет половину или треть периода Трег=1/fрег, а сдвиг моментов открытия транзисторов VT1…VT6 – шестую часть этого периода. Рассмотрим сначала работу схемы со временем открытия транзисторов l=Трег/2. Временная токовая диаграмма работы транзисторов для этого случая показана на рис. 8, где токи фаз IA, IB, IC, проходящие через нечетные транзисторы, отложены в положительном направлении, а через четные – в отрицательном. В каждый момент времени включены (открыты) три транзистора из шести, причем за время периода можно выделить шесть интервалов (I, II, III, IV, V, VI) различных сочетаний открытых и закрытых состояний транзисторов. Для определения формы напряжения на нагрузке рассмотрим схемы включения фаз статора асинхронного двигателя на каждом из шести временных интервалов.
Рис. 8 – Временная токовая диаграмма работы транзисторов
В течение интервала Iоткрыты транзисторы VT1, VT5 и VT6 начала фаз zАи zСсоединены с плюсовым выводом источника +Е0, а начало фазы нагрузки zВ– с минусовым выводом –Е0(рис. 9, а). Если при этом сопротивления всех трех фаз одинаковы, то эквивалентное сопротивление параллельно соединенных фаз нагрузок zАи zСбудет в два раза меньше сопротивления фазы нагрузки zВ. Тогда и напряжение на параллельно соединенных фазах нагрузок zАи zСбудет в два раза меньше, чем на фазе нагрузки zВ, и составит Е0/3.
Рис. 9 – Схемы включения фаз статора
На интервале II(рис. 7) открыты транзисторы VT1, VT6 и VT2, фазы нагрузок zВи zС(рис. 9, б) включены параллельно, к ним прикладывается напряжение Е0/3, а к фазе нагрузки zА– напряжение 2Е0/3.
При переходе к интервалу III(рис. 7) закрывается транзистор VT6 и открывается транзистор VT3 (транзисторы VT1 и VT2 по прежнему открыты), в соответствии с чем фазы нагрузок zАи zВвключены параллельно (рис. 9, в).
Аналогично можно изобразить схемы соединения схемы соединения фаз обмотки статора для интервалов IV, Vи VI, которые будут соответствовать схемам для интервалов I, IIи III, но иметь другую полярность напряжения на началах фаз. График изменения напряжения на фазах нагрузки при l=Трег/2 (рис. 10) имеет ступенчатую форму, и оно является переменным, причем максимумы этого напряжения сдвинуты по фазам на треть периода регулируемой частоты. Другими словами, на нагрузке получается стандартная система трехфазного напряжения переменного тока, хотя и несинусоидальной формы.
Рис. 10 – Напряжение на двигателе продолжение
--PAGE_BREAK--
6. Выбор преобразователя частоты
При выборе модели преобразователя частоты необходимо определить его выходную мощность (кВт) и выходной ток (А). В самом простом случае выходную мощность и выходной ток преобразователя можно определить, зная параметры приводного электродвигателя.
На первом шаге при самостоятельном выборе модели известного типа частотного преобразователя рекомендуется поступать следующим образом:
1. Определить номинальный ток преобразователя, который необходимо выбирать равным номинальному току электродвигателя.
2. Определить полную выходную мощность преобразователя, ориентируясь на номинальную мощность электродвигателя.
Необходимо принять во внимание, что:
В общем случае после первого шага может сложиться ситуация, когда не удается выбрать преобразователь из предлагаемого ряда мощностей, поскольку полученным значениям потребной мощности и выходного тока одновременно не отвечает ни один преобразователь. Поэтому необходимо обратить внимание на то, что главным параметром при выборе преобразователя является потребляемый электрический ток двигателя, поскольку он определяет режим работы выходных силовых транзисторов.Полная выходная мощность преобразователя в этом случае может отличаться от номинальной мощности двигателя. Данная ситуация не является исключительной, так как в настоящие время в эксплуатации находится огромное количество асинхронных электродвигателей самых различных серий и типоразмеров, многие из которых работают уже не одно десятилетие. Преобразователи же проектируются для общепринятого стандартизированного ряда мощностей.
7. Преобразователь частоты
HITACHI
SJ
300-055
HF
Описание:
· Переключатель входной логики Сток\Исток;
· «Интеллектуальная» панель управления обеспечивает простоту программирования и удобство управления;
· Встроенный ПИД-регулятор;
· Интерфейс RS485 позволяет подключаться к стандартным интерфейсным сетям Profibus, Modbus и т.д.;
· Встроенный фильтр категории С3;
· Вход датчика тепловой защиты электродвигателя;
· Широкая гамма дополнительного оборудования.
Данный частотный преобразователь обеспечивает:
· плавный пуск без пусковых токов и ударов и остановку электродвигателя, а также изменение направления его вращения;
· полная электрозащита двигателя от перегрузок по току, перегрева, обрыва фаз и утечек на землю;
· плавное регулирование скорости вращения электродвигателя практически от нуля до номинального значения в ранее нерегулируемых технологических процессах;
· создание замкнутых систем с возможностью точного поддержания заданных технологических параметров;
· синхронное управление несколькими электродвигателями от одного преобразователя частоты;
· уменьшение потребления электроэнергии за счет оптимального управления электродвигателем в зависимости от нагрузки;
· увеличение срока службы электропривода и оборудования.
повышение надежности и долговечности работы оборудования, упрощение его технического обслуживания.
Таблица 1 – Технические характеристики преобразователя частоты HITACHISJ300-055HF.
8. Схема подключения
преобразователя частоты
HITACHI
SJ
300-055
HF
Схема подключения данного преобразователя частоты показана на рис. 11.
Таблица 2 – Описание силовых клемм.
Символ
Описание клеммы
Функциональное назначение
R, S, T (L1, L2, L3)
Клеммы питания
Подключается источник переменного тока
U, V, W (T1, T2, T3)
Выход преобразователя частоты
Подключается трехфазный двигатель
PD, P (+1, +)
Подключение дросселя в промежуточном звене постоянного тока
При подключении дросселя необходимо убрать медную перемычку между PDи Р
P, RB (+, RB)
Внешний тормозной резистор
Подключается внешний тормозной резистор (существует возможность установки внешнего тормозного резистора на инверторы мощностью до 11 кВт)
P, N (+, -)
Внешний модуль торможения
Подключается устройство динамического торможения (BRD-XX)
G
Защитное заземление
Клеммы (на корпусе ПЧ), к которым подключается заземление
Рис. 11 – Схема подключения преобразователя частоты HITACHISJ300-055HF.
Таблица 3 – Описание клемм управления.
Символ
Описание клеммы
Функциональное назначение
Аналоговый
Источник питания
L
Клемма «общий» для аналоговых входов и выходов
Общая клемма для аналоговых входов (0, 02, 01) и аналоговых выходов, АМ, АМI. Не заземлять
H
Питание потенциометра задания частоты
Поступление питания DC+10 В на клеммы
Допустимый ток нагрузки 20мА
Установка частоты
O
Клемма установки выходной частоты напряжением
При подаче сигнала DCот 0 до 10В – максимальная выходная частота будет соответствовать сигналу 10В. Если требуется, чтобы выходная частота соответствовала сигналу
Входное сопротивление 10кОм. Допустимое максимальное напряжение 12В
O2
Дополнительная клемма установки выходной частоты напряжением
При подаче сигнала ±10В, этот сигнал добавляется к сигналу, поданному на клемму 0 или OI
Входное сопротивление 10кОм. Допустимый максимальный ток нагрузки 20мА
O1
Дополнительная клемма установки выходной частоты током
При подаче сигнала 4-20мА – максимальная выходная частота будет соответствовать сигналу 20мА. Если активизирован только терминал At– сигнал, поданный на эту клемму эффективен
Входное сопротивление 10кОм. Допустимый максимальный ток нагрузки 24мА
Просмотр
AM
Импульсный выход (напряжение)
Выходной сигнал следующих параметров: выходной частоты, выходного тока, момента, выходного напряжения, потребляемого тока, уровня нагрева корпуса
Допустимый максимальный ток 2мА
AMI
Аналоговый выход (ток)
Допустимый импенданс 250Ом
Дискретный
FM
Импульсный выход (напряжение)
Позволяет реализовать функции клеммы АМ + индикация выходной частоты в цифровой форме
Допустимый максимальный ток 1мА, максимальная частота 3,6кГц
Источник питания
P24
Клемма питания
Внутренний источник питания +24 В. Используется для подачи управляющего сигнала на программируемые дискретные входы
Допустимый максимальный ток
100 мА
CM1
Клемма «общий»
Клемма «общий» для выходов FMи ТН. Не заземлять
PLC
Общая клемма для внешнего источника питания (программируемого контроллера)
При помощи установки перемычки может быть перенастроена на следующие режимы: “sink” (перемычка установлена на клеммы P24 и PLC) – клемма используется в качестве источника питания для подключения программируемого контроллера, “source” (перемычка на клеммах СМ1 и PLC) – является общей клеммой для внешнего источника питания
Входной сигнал
Установка
FW
Прямое вращение
При подаче управляющего сигнала – запуск двигателя в прямом направлении, при отключении — остановка
Допустимое максимальное напряжение 27В, диапазон напряжений управления от 3 до 18В (рекомендуется – 24В)
Выбор функции
1,2
3,4
5,6
7,8
Программируемые дискретные входы
Выберите любые 8 функций из 48 и запрограммируйте на клеммы с 1-й по 8-ю
Выходной сигнал
Состояние/ ошибка
11
12
13
14
15
Программируемые дискретные выходы
Выберите любые 5 функций из 13 и запрограммируйте на клеммы с 11-й по 15-ю
Допустимое максимальное напряжение 27В, номинальный ток 5мА
СМ2
Клемма «общий»
Клемма «общий» для программируемых выходов 11-15
AL1
AL2
Реле сигнализации
Выберите необходимую функцию и присвойте клеммам AL1, AL2. Нормальное состояние AL1 и AL2 — замкнуты
Характеристика контакта. Макс.: AL1-AL0: AC250B, 2А (резистивная нагрузка), 0,2А (индуктивная нагрузка), AL2-AL0: 1А (резистивная нагрузка), 0,2А (индуктивная нагрузка). Мин.: АC100В, 10мА
AL
Клемма «общий»
Клемма «общий» выхода реле сигнализации
Аналоговый
Датчик
TH
Вход термистора
Если на клеммы ТН и СМ1 будет подан сигнал о перегреве двигателя
Допустимое максимальное сопротивление 10кОм, минимальная мощность 100мВт
продолжение
--PAGE_BREAK--