В составе частотно-регулируемого асинхронного электропривода выбор и согласование параметров преобразователя частоты и асинхронного короткозамкнутого двигателя является главным вопросом. Для выбора двигателя и преобразователя частоты нужно учитывать следующие параметры:

- диапазон регулирования частоты вращения двигателя (для определения

числа полюсов двигателя и номинальной частоты вращения двигателя);

- нагрузочную характеристику (она определяет ограничения, связанные с охлаждением двигателя и выходом в зону ослабленного поля, т.е. на частоту вращения ротора двигателя выше его номинальной по техническим условиям на двигатель);

- требуемый крутящий момент двигателя (он требуется для определения мощности двигателя);

- тип и мощность преобразователя частоты, учитывая следующие особенности:

- управление одним двигателем или группой;

- двигатель погружной;

- двигатель взрывозащищенный;

- двигатель двухскоростной.

Выбор преобразователя частоты и двигателя для вентилятора/насоса сводится к выполнению алгоритма. Алгоритмы описываются ниже приведенными формулами. Расчет требуемого крутящего момента на валу двигателя

 (2.1)

где Р_Н - мощность нагрузки в кВт;

N - число оборотов двигателя, об/мин;

Т_Н - крутящий момент на валу двигателя, (н·м) или (кгс·м).

Необходимо проверять мощность на валу с учетом момента нагрузки и условий окружающей среды. Обычно когда температура уменьшается, мощность на валу увеличивается.

Предварительный выбор двигателя/преобразователя на основе данных и расчетов

а) Выбор мощности двигателя: Р_ДВ. > Р_{НАГРУЗКИ}, (кВт).

Мощность двигателя должна быть больше мощности нагрузки.

б) Выбор мощности преобразователя частоты.

Мощность преобразователя частоты выбирается так, чтобы номинальный ток двигателя (I_ДВ) был меньше или равен току на выходе преобразователя частоты (I_ПЧ)

Дан асинхронный двигатель (таблица 2.1) с короткозамкнутым ротором типа 4А100L4У3, с моментом статической нагрузки М_с=26,7 Н·м и моментом инерции J_рм=0,1 кг·м². Определить параметры и составить структурную схему силовой части.

Таблица 2.1 Технические данные двигателя 4А100L4У3

Таблица 2.2 Параметры схемы замещения в относительных единицах

Номинальный фазный ток статора определяется по формуле:

 (2.2)

Значение параметров схемы замещения в именованных единицах определяются по формулам:

, (2.3)

 (2.4)

где x, r – сопротивление, Ом

X, R – сопротивление, отн. ед.

Результаты расчета сопротивлений в именованных единицах представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 Параметры схемы замещения в именованных единицах

В силовую часть электропривода входят асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и комплектный преобразователь частоты.

Условием выбора преобразователя частоты является соответствие номинального напряжения и тока тиристорного преобразователя номинальным параметрам двигателя, т.е.

U_ТПном > U_1ном, I_ТПном > I_1ном.

Для питания двигателя выбран комплектный электропривод типа АТО4 5,5 (рисунок 2.2.1). Данный преобразователь является тиристорным электроприводом с автономным инвертором напряжения.

Параметры тиристорного преобразователя представлены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 Данные комплектного электропривода АТО4 5,5

Электропривод АТО4 5,5 предназначен для высокодинамичных электроприводов механизмов с высокими требованиями к регулированию параметров при четырехквадрантном управлении.

Рис. 2.1 Комплектный электропривод АТО4 5,5

B – силовой полууправляемый выпрямитель

ФС – силовой LC-фильтр звена постоянного напряжения;

ТК – тиристорный ключ реостатного торможения (тормозной ключ);

БТР – блок тормозного резистора.

АД  асинхронный электродвигатель;

ИП источник питания (конвертор);

ДН датчик напряжения;

ФИ формирователь управляющих сигналов тиристоров (драйвер);

МК  микропроцессорный контроллер.

Силовой канал ВФСАИН осуществляет двухступенчатое преобразование электрической энергии выпрямление сетевого напряжения с помощью нерегулируемого выпрямителя В и последующее инвертирование выпрямленного постоянного по величине напряжения посредством автономного инвертора напряжения АИН. Алгоритм ШИМ обеспечивает взаимосвязанное регулирование частоты F и величины U выходного напряжения по заданному закону, а также формирует синусоидальную форму кривой тока приводного АД.

Для реализации режима динамического (реостатного) торможения в звено постоянного тока электропривода включён тормозной тиристорный (IGBT), ключ ТК и внешний блок тормозного резистора БТР. Датчики тока ДТ и напряжения ДН в силовом канале электропривода служат для контроля, регулирования и измерения электрических параметров электропривода, в т.ч. для защиты от токов перегрузки и короткого замыкания, недопустимых отклонений напряжения.

Многоканальный источник питания ИП преобразует сетевое переменное напряжение или выпрямленное напряжение звена постоянного тока в систему напряжений постоянного тока требуемых уровней и степени стабильности, гальванически связанных и не связанных между собой, для питания устройств управления.

Микропроцессорный контроллер МК осуществляет формирование режимов работы электропривода с заданными параметрами с помощью сигналов управления: сигналов ШИМ – управления тиристорами АИН, сигналов защиты и аварийного отключения электропривода, приёма и передачи внешних управляющих, задающих и информационных сигналов.