KEB antriebstechnik.Трёхфазный привод.Основы.1996
.pdf
|
|
ANTRIEBSTECHNIK |
|
M |
|
|
Nm |
|
|
25 |
|
|
20 |
|
Рис. 48 |
|
|
4 кВ инвертер с |
15 |
|
1,5 кВ |
|
|
двигателем; |
|
|
соединение |
10 |
|
треугольником, |
|
|
|
|
|
угловаячастота |
|
|
50 Гц |
5 |
|
|
1500 |
n |
|
3000 |
|
|
|
min-4 |
|
M |
|
|
Nm |
|
|
25 |
|
|
20 |
|
Рис. 49 |
|
|
4 кВ инвертер с |
15 |
|
1,5 кВ |
|
|
двигателем; |
|
|
соединение |
10 |
|
треугольником, |
|
|
угловаячастота |
5 |
|
87 Гц |
|
|
|
|
|
|
1500 |
n |
|
3000 |
|
|
|
min-4 |
|
|
51 |
|
|
|
7.5 Работа в |
Всепредыдущиеутвержденияотносятсякдвигательномурежиму |
|
генераторном |
работы мотора, т.е. когда момент и скорость двигателя имеют |
|
режиме |
одинаковыйзнак. |
|
|
КакприработеобычногоАСдвигателя(==> Раздел3.3), такипри |
|
|
работе с инвертером возможен генераторный режим работы. |
|
|
Однако, энергия не может быть возвращена обратно в сеть, при |
|
|
использованиистандартногоинвертера, посколькунеуправляемый |
|
|
входной выпрямитель позволяет течь току только в одном |
|
|
направлении. Обратное питание в сеть возможно только при |
|
|
использованиидогогого4Q токовоговыпрямителя. Этоневыгодное |
|
|
вложениеденегдлямалоймощности. |
|
|
Чтобы тормозить двигатель при генераторном режиме со |
|
|
стандартным инвертером, энергия торможения должна |
|
|
конвертироваться в преобразователь. |
|
|
Этопроисходиттак: |
|
|
• |
возвращающаясяактивнаяэнергияпоступаетотдвигателяв |
|
|
промежуточныйконтурпреобразователя; |
|
• |
реактивнаяэнергиявконденсаторепромежуточногоконтура |
|
|
трансформируется в активную мощность двигателя, и |
|
|
двигательснованамагниченреактивнойэнергией; |
|
• |
в течении обоих процессов происходит потеря энергии на |
|
|
активном сопротивлении двигателя. Она увеличивается |
|
|
обратнопропорциональнокоэффициентумощностидвигателя. |
52
ANTRIEBSTECHNIK
Взаключениииможноотметитьследующее:
Каждый привод состоящий из преобразователя частоты и АС-
двигателя имеет определенный момент самоторможения (собственныепотерисистемы). Безмодуляторможениявозможный
самотормозящий момент маленьких двигателей (с худщим
коэффициентом мощности) составляет примерно 25% от Mn, с
большими двигателями, например 75 кВ, по меньшей мере 5 % от
Mn. Этот тормозной момент очень сильно зависит от частоты (==> Рис. 50). Он возрастает при малых частотах и уменьшается при
большихчастотах.
Если требуется больший тормозной момент, тогда необходимо
использовать тормозной модуль. Он преобразует энергию,
поступающую обратно в промежуточный контур, в тепло. Это предотвращает перегрузку конденсатора, в результате которой
инвертервыключаетсясошибкойE.OP (перенапряжение).
|
|
25 Hz |
50 Hz |
75 Hz |
f |
|
3 Nm |
|
|
|
|
|
Mn |
|
|
|
|
Рис. 50 |
12 Nm |
|
|
|
|
|
Grenzkurve mit |
Grenzkurve ohne |
|
||
Типичныекривые |
|
|
|||
|
Spannungsstabilisierung |
Spannungsstabilisierung |
|
||
ограничениядля |
|
auf 400 V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OP-ошибкив |
21 Nm |
кривая ограничения со |
кривая ограничения без |
|
|
генераторном |
|
с т а б и л и з а ц и е й |
стабилизации |
|
|
режиме |
|
напряжения 400 В |
напряжения |
|
|
|
|
|
4 кВ-инвертербез |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 Nm |
|
|
тормозногорезисторас |
|
|
|
|
1.5 кВ двигателем 400 В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
соединениезвездой, |
|
|
M |
|
|
генераторныйрежим |
|
|
|
|
|
|
|
53
7.5.1 Расчет тормозного резистора
Упомянутые ранее тормозные моменты от 5 % до 25 % относятся
только к диапазону ослабленного поля. В диапазоне положения
роторавыможетеполучитьгораздобольшийтормозноймомент, так
что использование тормозного модуля обычно требуется в
диапазонеослабленногополя.
Вычисление тормозного резистора
происходитвтакомпорядке:
1.Опрелеление макс. скорости двигателяnmax
¯
2.Определение макс. тормозного моментаMBmax
¯
3.Определение макс. энергии торможенияPBmax
¯
4.Определение коэффициента уменьшения для генераторного режимасогласнотаблице1
¯
5.Вычисление макс. электрич. энергии торможения учитывая внутрение потеривдвигателе
¯
6.Определение омического сопротивлениятормозногомодуля
¯
7.Вычисление периода включения тормозногорезистора
¯
8.Определение периода работы
зависимой константы fk в соответствиесРис. 51
¯
9.Определениеноминальноймощности тормозногорезистора
MBmax |
= |
|
Jges . (n1 - n2) |
- Mload |
||||
|
|
9.55 |
|
|
tB |
|||
|
|
|
. |
|
||||
|
M |
. |
n |
1 |
|
|
||
PBmax |
= |
|
|
Bmax |
|
|
|
|
|
|
9.55 |
|
|
|
|
||
Pelectr. = PBmax - k . Pnmotor
Pelectr. < 0 означает, что электрич. энергияневозвращается
==> не нужен тормозной модуль
|
|
U 2 |
||
RB |
< |
B |
|
|
Pelectr. |
||||
|
|
|||
UB |
= 760 В для 400 V класса |
|||
UB |
= 380 В для 200 В класса |
|||
ON-период= времяторможенияtB время цикла tZ
для tZ < 120 с
ON-период = времяторможенияtB
120 с
для tZ < 120 с
PBn |
= |
Pelectr. |
|
fk |
|||
|
|
¯
10.Выбор тормозного резистора
используя RB, PBn и Pelektr.(пиковая мощность)
54
ANTRIEBSTECHNIK
Таблица1 Фактор уменьшениядля генераторного режима асинхрогнного двигателя
Мощность двиг. |
Коэффиц. k |
|||
|
|
|
|
|
до |
|
1.5 кВ |
0.25 |
|
2.2 |
. . . |
4 |
кВ |
0.20 |
5.5 |
. . . |
11 |
кВ |
0.15 |
15 |
. . . |
45 |
кВ |
0.08 |
> |
|
45 |
кВ |
0.05 |
Коэффициентвтаблицеэтотолькостандартнаявеличина, ионможет бытьбольше, взависимостиотКПДдвигателя, скоростиивыходного
напряженияинвертера.
Коэффициентk увеличиваетсякогда:
–КПДдвигателяуменьшается
–скоростьменьше
–выходноенапряжениеинвертеравыше
коэффициентfk
|
Faktor fk |
|
|
|
|
|
|
|
|
Pelectr. |
|
|
|
|
|
||||||
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
PBn |
= |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fk |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 51 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Периодработы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зависимой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
константы fk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тормозного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ресистора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ED in % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
20 |
40 |
60 |
|
80 |
100 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Период включ. в % |
||||
55
Ещеодинэффектможнонаблюдатьпригенераторномрежиме:
Промежуточныйконтурзагруженсущественобольшимнапряжением, чемврежимедвигателя. Этонапряжениеможетмаксимальнодостич
ОР уровня, и/или когда сработает тормозной модуль (GTR7), оно
можетувеличитсяв1.2 … 1.5 разавзависимостиоттипаприбора.
В результате этого высокого напряжения двигатель
перемагничивается в диапазоне положения ротора; диапазон ослабленного поля начинается при заметно больших частотах (
приблизительно60...75 Гц).
Двигательпотребляетзначительнобольшийтокнамагничивания, чем вовремяноминальнойработы, из-заперемагничивания. Частотный
преобразователь должен быть выбран на этот увеличенный ток,
чтобыпредотвратитьостановкупоошибкеОС.
Этотнегативныйэффектможнопредотвратитьпутемактивизации функции „стабилизации выходного напряжения“ (регулирование
выходного напряжения, в зависимости от колебаний напряжения
промежуточногоконтура).
При более высоком напряжении максимальный генераторный
момент очевидно выше, поэтому тормозной момент может быть
существенно выше момента ускорения. Это может продолжаться поканепроизойдетполноепреобразованиеэнергииторможения в двигатель и/или тормозной резистор, и двигатель, также как и инвертер, неперегруженытоком.
56
|
|
|
ANTRIEBSTECHNIK |
Полнаямоментно-скоростнаяхарактеристикапоказананиже: |
|||
M |
|
|
|
MK |
|
|
|
Рис. 52 |
|
|
|
Моментно- |
|
|
|
скоростная |
|
|
n |
характеристика |
|
|
|
вдвигательноми |
|
|
|
генераторном |
|
|
|
режимах |
|
|
|
MK' |
|
|
|
s > 1 s < 1 |
MK: |
двигательныймакс. момент |
MK' > MK |
|
|||
|
МK': |
генераторныймакс. момент |
|
|
|
||
Интервалs > 1 характеризуется встречнымвращением, поскольку |
|||
вращениедвигателяивращениеполяимеютпротивоположныезнаки. |
|||
Хотятормозноймоментпроизводится, этотрежимработыдолжен |
|||
быть предотвращен приработесинвертером из-завысоких токов |
|||
(==> Рис.53). |
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
Рис. 53 |
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рабочие |
|
|
|
|
s |
|
диапазоны |
2 |
1 |
0,1 |
0 |
-0,1 |
|
двигателя |
||||||
|
|
|
|
|
||
|
|
Counterrotation |
|
|
Regenerative |
|
|
|
Motor operation |
|
operation |
57
Измерение поведения двигателя при работе с инвертером |
|||||||||||||||
M > 0 = Двигательный режим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
M < 0 = Генераторный режим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.5 кВ - инвертер |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 % буст |
|
|
|
|||
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
Двигатель: |
1.5 кВ |
|
||||
|
|
Нм |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
= |
|
10 Нм |
|
||
|
28 |
|
|
|
|
|
|
|
I |
n |
= |
|
3.8 A (Y) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
26 |
|
|
|
50 Hz |
|
|
|
nN |
= |
|
1410 об/мин |
|||
|
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
|
|
40 Hz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
30 Hz |
|
|
60 Hz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
20 Hz |
|
|
|
|
70 Hz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
80 Hz |
|
|
|
|
|
|
Рис. 54 |
10 |
10 Hz |
|
|
|
|
|
|
|
90 Hz |
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 Hz |
|
|
|||
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
300 |
600 |
900 |
1200 |
1500 |
1800 |
|
2100 |
2400 |
2700 |
|
3000 |
n |
|
- |
2 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OP |
|||
|
|
|
|
|
OP |
OP |
|
OP |
|
OP |
об/мин |
||||
- |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
- |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 12 |
|
|
|
|
|
|
Тормозноймодуль |
|
|
||||||
- 14 |
|
|
|
|
|
OP |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
- 16 |
|
|
|
|
|
|
100 Ом, 150 Вт |
|
|
|
|||||
- 18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
- 20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 22 |
|
|
|
|
OC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
58
ANTRIEBSTECHNIK
7.6Нагрузочная Существуютчетыреосновныхтипанагрузочныххарактеристик:
характеристика/
„Опрокидывание” • Момент постоянный при изменении скорости двигателя
Вслучаес: |
– |
Подъемнымимеханизмами |
|
– |
Конвейернымоборудованием(лента |
|
|
транспортера) |
|
– |
Прокатнымистанками |
|
– |
Насоснойштангой |
M, P |
Breakaway torque |
P |
|
|
|
|
|
M |
Рис. 55
n
M = constant
P ~ n
Необходимо иметь в виду, в некоторой степени, высокий пусковой момент когда выбираешь инвертер. Преобразователь частоты должениметьрезервпоперегрузке, чтобысправитсясэтим. Если
привод будет работать на малых частотах в продолжительном
режиме, тогдадвигательдолжениметьнезависимоеохлаждениеили необходимоуменьшитьмомент.
•Момент возрастает пропорционально скорости
Вслучаес: |
– |
Бумагообрабатывающимимашинами |
|
– |
Торможениямивихревымитоками |
M, P |
M |
P
Рис. 56
n
M ~ n P ~ n2
Выбор размера инвертера согласовывается с максимальной скоростью привода; пусковой момент, в основном, следует
игнорировать.
59
Рис. 57
Рис. 58
• |
Момент |
нагрузки |
увеличивается |
пропорциональноквадрату скорости |
|
||
|
Вслучаес: |
– Вентиляторами |
|
–Ротационныминасосами
–Центрифугами
–Смесителями
M, P |
P |
M
n
M ~ n2
P~ n3
Сэтой характеристикой инвертер следует выбирать по максимальной скорости; пусковой момент не принимается во
внимание. Если нужно, то выходное напряжение может быть
уменьшено, причастичнозагруженномрежиме, чтобыуменьшить потери двигателя (энерго-сохраняющая функция). Работа в диапазоне ослабленного поля это не нормальная работа, потому чтоприуменьшениимоментадвигателяприсходитодновременное
увеличениемоментанагрузки.
•Постоянная мощность при изменении скорости
Вслучаес: |
– |
Мотальнымимашинами |
|
– |
Сверлильнымистанками |
|
– |
Резальнымимашинами |
M, P
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
~ |
1 |
|
n |
|
|
|
n |
|
|
||
|
P |
= |
constant |
|
||
Инвертер должен выбираться для момента при минимальной скорости. Еслинизкаяскоростьиспользуетсядляпродолжительного
режима, тогда необходима принудительная вентиляция. Работа в режимеослабленногополя, восновном, некритична.
60