ЭП-07 - Chastotnik.PRO

Инженерная компания «Технорос»
Россия, г. Санкт-Петербург
www.technoros.spb.ru
Преобразователь частоты транзисторный серии ЭП-07
1.Назначение
1.1 Преобразователь частоты серии ЭП – 07 служит для решения различных задач автоматизации производства и экономии электроэнергии на базе применения асинхронного двигателя с
короткозамкнутым ротором общепромышленного исполнения и преобразователя частоты выполненного на современных элементах управления – силовых быстродействующих транзисторах
(IGBT) и многофункциональных микроконтроллерах ведущих зарубежных фирм.
1.2 Основными потребителями электроприводов являются объекты:
- машиностроения;
- металлургии;
- нефтедобычи и нефтепереработки;
- химического производства;
- теплоэнергетики;
- сельского хозяйства;
- коммунального хозяйства.
1.3 Преобразователь частоты может эксплуатироваться в закрытых помещениях в районах
с умеренным и холодным климатом при следующих условиях:
- температура окружающей среды от +1 до +40с;
- относительная влажность воздуха не более 80% и температура 25 С;
- высота над уровнем моря не более 1000 м;
- место размещения и допустимые вибрации соответствуют группе условий эксплуатации
М2 Гост 17516.1 – 90Е;
- окружающая среда невзрывоопасная, не насыщена токопроводящей пылью, содержание
не токопроводящей пыли в помещении и в охлаждающем воздухе не более 0,5 мг/м3.
- содержание коррозионно-активных агентов в атмосфере при эксплуатации допускается по
группе II ГОСТ 15150-69.
- рабочее положение – вертикальное, с возможным отклонением от вертикального положения до 5 в любую сторону.
2.Технические характеристики.
2.1. Серия ЭП – 07 содержит 16 типоисполнений преобразователей частоты различной
мощности общепромышленного исполнения приведеннных в табл. 1.
5,5
7,5
Таблица 1
Исполнение ЭП-0711
15
22
30
7
10
14
20
28
38
42
60
5,5
7,5
11
15
22
30
37
45
12.5
16
25
40
50
63
75
90
300
240
470
300
240
470
300
240
470
300
240
470
300
265
670
300
265
670
300
265
670
650
390
840
Параметр
Номинальная
мощность, (кВА)
Номинальная
мощность электродвигателя,
(кВт)
Номинальный
выходной ток, (А)
Длина (мм)
Глубина(мм)
Высота(мм)
37
45
Масса, (кг)
21
21
22
30
32
32
60
55
75
90
Продолжение таблицы 1
Исполнение ЭП-07110
132
160
200
250
73
96
114
139
160
200
250
300
373
110
132
160
200
250
315
253
306
364
455
565
Параметр
Номинальная мощность, (кВА)
23
315
Номинальная мощность электродвигателя, (кВт)
Номинальный выходной ток, (А)
55
75
90
122
163
195
Длина (мм)
Глубина(мм)
Высота(мм)
650
390
840
650
390
840
650
390
840
700
520
1104
700
520
1104
700
520
1104
700
520
1104
700
520
1104
700
520
1300
Масса, (кг)
65
85
90
160
170
190
200
209
255
214
2.3. Параметры питающей сети. Трехфазное 380 В, +10%, - 15%; частотой 50 Гц, (2)%3, (с
заземлённой либо изолированной нейтралью)
2.4 Параметры выходного напряжения ПЧ (питание электродвигателя)
- число фаз – 3; номинальное напряжение (линейное) – 380В;
- допускаемые установившиеся отклонения от номинального напряжения – (+- 2,5)%;
- номинальная частота – 50Гц;
- допускаемые отклонения от номинального значения частоты ( 0,1)Гц
- рабочий диапазон регулирования частоты – (0,5…100)Гц
- рабочий диапазон регулирования напряжения (10…380)В
- точность задания частоты – ( 0,01)Гц
2.5. Электрические режимы и характеристики
2.5.1 Преобразователь частоты обеспечивает:
- автоматический запуск электропривода при подаче питания, разгон и торможение электродвигателя до заданного значения с ограничением «ускорения» и «рывка»;
- работу электродвигателя с установившейся частотой вращения при изменении момента
нагрузки от нуля до номинального значения;
- регулирование частоты вращения электродвигателя в заданном диапазоне частот и изменение направления вращения;
- местное управление электроприводом от встроенного пульта управления;
- дистанционное управление:
- от дистанционно расположенного пульта управления;
- от внешней АСУ или ПК по каналу последовательной связи;
- от внешней АСУ аналоговыми и (или) дискретными сигналами управления электроприводом; управление электроприводом в замкнутой и разомкнутой системе регулирования;
- диагностирование режимов и состояния оборудования;
- задание темпа разгона и торможения электродвигателя путем раздельной установки времени разгона и замедления;
- точность задания выходной частоты не хуже (0,01) Гц;
- параметрическое управление выходным напряжением в функции выходной частоты.
- регулирование требуемого технологического параметра (давления, расхода, температуры
и т.п.) по пропорциональному, интегральному, дифференциальному законам.
- прием четырех аналоговых сигналов или прием восьми программируемых дискретных
сигналов;
2
- выдачу двух гальванически развязанных аналоговых сигналов и выдачу восьми
программируемых дискретных сигналов;
- работу с одним электродвигателем или с группой электродвигателей, суммарная номинальная мощность которых не превышает номинальной мощности электропривода;
- работа по таймеру с 8-ми фиксированными частотами вращения электродвигателя или
технологического параметра (не менее восьми точек);
- управление группой двигателей посредством модуля релейной автоматики.
2.5.2 Преобразователь частоты имеет перегрузочную способность по току с настраиваемым
временем (до 120 с) и кратностью (0,12 Iном.).
2.5.4 Коэффициент мощности электропривода в номинальном режиме нагрузки не ниже
0,95.
2.5.5 Преобразователь частоты имеет защиту:
- от токов внутреннего и внешнего короткого замыкания;
- от перенапряжений;
- от исчезновения или недопустимого снижения питающего напряжения;
- от перегрузки по току с задержкой по времени срабатывания защит:
- от несанкционированного доступа к запрограммированным параметрам и режимам работы электропривода;
2.5.6 Преобразователь частоты имеет сигнализацию:
- о включенном и отключенном состояниях;
- о срабатывании защит;
- о режимах работы.
2.5.7 Преобразователь частоты имеет средства контроля и индикации:
- напряжения и тока цепи постоянного тока;
- технологического параметра;
- программируемых параметров;
- кода и времени 5-ти последних аварий.
3. Состав преобразователя частоты.
В состав ЭП входит:
- преобразователь частоты (ПЧ), выполненный на базе автономного инвертора напряжения (АИН) с системой управления;
- приводной асинхронный электродвигатель соответствующей мощности (поставляется
по заказу);
- входной фильтр (опция - поставляется по заказу);
- выходные фильтры (опция - поставляется по заказу);
- дроссель в контуре постоянного напряжения (опция - поставляется по заказу);
- гасящий резистор для осуществления интенсивного торможения (опция - поставляется
по заказу).
- модуль релейной автоматики (опция - поставляется по заказу).
- Пульт удаленный (опция – поставляется по заказу).
4. Устройство и работа.
В основу регулирования координат ЭП положен принцип частотного управления асинхронным двигателем (АД), при котором с целью получения высоких энергетических показателей
его работы – коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности – одновременно с изменение частоты питающего напряжения изменяют по особому закону и значение
напряжения. Закон изменения напряжения при этом зависит от характера момента нагрузки и реализуется программно в источнике питания двигателя – ПЧ. Управление ПЧ, как и ЭП в целом,
осуществляет микропроцессорная система. управления
Управления осуществляется на программном уровне. Программное обеспечение позволят
адаптировать работу ЭП к конкретным технологическим процессам за счет широкого выбора,
3
режимов работы, программируемых параметров и функций дискретных и аналоговых
входных и выходных сигналов.
Работа ПЧ основана на принципе широтно-импульсной модуляции (ШИМ) выходного сигнала. На каждом интервале дискретности ПЧ с помощью заложенных алгоритмов, система формирования сигналов управления определяет длительность выходного напряжения прямоугольной формы, среднее значение которого, в свою очередь, предопределяет синусоидальный характер тока в обмотках двигателя. При этом используется специальный, так называемый “векторный
ШИМ”, который имеет более высокий коэффициент использования напряжения и реализует
практически синусоидальный ток в фазах двигателя.
На рис.1 представлена функциональная схема ЭП.
В верхней части рис.1 приведена силовая часть ЭП, через которую передается электрическая энергия от питающей сети к рабочей машине.
Функциональная схема имеет следующий состав:
Входной фильтр (помехоподавляющий фильтр - ФП) - ограничивает электромагнитное
влияние на сеть, работающего ПЧ.
В – выпрямитель, собран по полууправляемой 3-х фазной мостовой схеме. При подаче или
снятии управляющих сигналов с тиристоров моста осуществляется включение или отключение
подачи энергии в АИН и функция электронного выключателя.
С0 - компенсирующий конденсатор, осуществляющий прием и отдачу реактивной энергии
двигателя.
Дроссель - ограничивает токи через конденсатор С0 возникшие из-за пульсаций выпрямленного напряжения. Дроссель фильтрует токи пульсации напряжения; в аварийных режимах
ограничивает dI/dt, охватывающее контур постоянного напряжения.
Блок заряда емкости - осуществляет, перед включением АИН в работу, предварительный
заряд компенсирующего конденсатора с ограничением тока заряда.
Датчик тока - измеряет ток, действующий в звене постоянного напряжения с потенциальной развязкой между входными и выходными цепями. Датчик со 100 обратной связью (также
называемый компенсационным или датчиком с нулевым полем) имеет встроенную компенсационную цепь, с помощью которой характеристика датчика тока, существенно улучшена. Принцип
действия основан на использовании эффекта Холла.
Делитель напряжения - измеряет напряжения в цепи постоянного тока. Гальваническая развязка входного и выходного сигналов осуществляется на плате контроллера.
С помощью датчиков тока и напряжения в электропроводе осуществляется измерение и регулирования параметров электропровода, организуется его защита.
ТК – тормозной ключ, подключающий параллельно конденсатору резистор для гашения
энергии, рекуперируемой в контур постоянного напряжения при торможении АД. Включение
ключа производится по сигналу превышения напряжения заданного значения.
АИН – трехфазный мостовой транзисторный автономный инвертор напряжения с ШИМ
преобразующий постоянное напряжение звена постоянного тока в выходное переменное требуемого значения и частоты. В АИН использованы IGBTтранзисторы с обратными диодами. Транзисторы имеют встроенные защиты по перегрузке, сверхтокам и превышению температуры.
Сс – снабберная емкость (высокочастотный конденсатор), используемый для подавления
перенапряжений на монтажных соединениях вызванных высокими скоростями коммутации тока
через транзисторы АИН.
Выходной фильтр - снимающий опасность образования перенапряжения в результате действия так называемых «стоячих» волн возникающих при значительной протяженности соединительных линий между ПЧ и двигателем.
АД – асинхронный двигатель;
Модуль встроенного пульта управления (в дальнейшем пульт), предназначен для организации интерфейса оператора с системой управления ЭП.
Пульт содержит:
- жидкокристаллический алфавитно-цифровой индикатор для отображения информации о
параметрах ЭП;
4
- девятикнопочную клавиатуру для ввода информации управления;
светодиоды, отображающие события – готовность ЭП к работе, работа ЭП, авария в ЭП, автоматический режим работы.
Модуль тормозного драйвера IGBT.
Модуль предназначен для передачи сигнала управления от модуля контроллера к модулю
тормозного ключа ТК. При этом модуль осуществляет гальваническую развязку между модулями
и обеспечивает питания цепи управления транзистором IGBT и необходимые параметры управления.
Модуль релейной автоматики (опция).
Модуль предназначен для усиления выходных дискретных сигналов до значений напряжения 250, В и тока 4, А (например: для управления катушками контактора).
Выносной пульт управления (опция). Предназначен для управления ПЧ дистанционно. По
своим функциям он точно такой же что и встроенный.
6. Конструкция
Конструктивно источник питания двигателя - ПЧ выполнен в виде шкафа навесного исполнения, одностороннего обслуживания с внутренним замком на двери. Органы управления, сигнализации расположены на внешней стороне двери. Степень защиты оболочки шкафа IР54 (Гост
14254-80).
Подвод внешних цепей осуществляется через гермовводы расположенные в днище шкафа с
последующим их креплением на соответствующих клеммниках.
Задняя часть шкафа выполнена в виде ребристого теплоотвода (радиатора), на котором расположены элементы силовой части, имеющие изоляционные теплоотводящие подложки – диодно-транзисторные модули выпрямителя, транзисторные IGBT – модули. Охлаждение радиатора –
естественное, воздушное для исполнения ЭП – 07 – 5,5 и принудительно-воздушное для других
исполнений. Движения воздушных потоков осуществляется снизу-вверх.
Металлические детали – наружные и устанавливаемые внутри имеют антикоррозийные покрытия, обеспечивающие устойчивость конструкции к условиям эксплуатации. Шкаф имеет болт
заземления.
7. Размещение и монтаж
Шкаф размещается в закрытом помещении и устанавливается навесным способом на стене,
колонне или другой вертикальной, пригодной для этой цели, конструкции. Отклонения от вертикального расположения шкафа не должно превышать более 50 в любую сторону. Элементы крепления – метизы - должны соответствовать массе шкафа.
Порядок подключения фаз выходного напряжения определяет направление вращения двигателя. Сечение кабеля заземления должно соответствовать нормам заземления электрооборудования!
Высота размещения шкафа не должно ограничивать подвод и разводку внешних элементов
монтажа, а также обслуживание ЭП.
5
ПЧ
Выносной
Управления
Рисунок 1
6