Выбор частотного преобразователя для асинхронного двигателя

2 ВЫБОР И СОГЛАСОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

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 [1]:
- 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, представленного на рис.2. Алгоритмы описываются ниже приведенными формулами.
Расчет требуемого крутящего момента на валу двигателя
T_н = 9554*P_н/N, (н•м). (2.1)
T_н = 974*P_н/N , (кгс•м). (2.2)
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 [2].

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)
I_ПЧ >= I_ДВ, А.

Расчет момента инерции

J_B - момент инерции вентилятора (кг•м2) берется из Технических условий завода-изготовителя;  GD²_в - эффект маховика (кгс•м); J = 1/2(GD²) ;
J_ДВ - момент инерции двигателя (кг•м2) берется из Технических условий завода-изготовителя.
Суммарный момент инерции равен
?J = J_в + J_дв = (GD²_в + GD²_дв)/4 .          (2.3)
Примечание. Когда между двигателем и вентилятором передача крутящего момента осуществляется через шкив и ремень необходимо учитывать момент инерции шкива и проскальзывание ремня.

Проверка времени ускорения

t_a > (?J*?N)/9,55*(T_дв*? + T_н*?) (с),                                         (2.4)
t_a > (?GD²*?N)/375*(T'_дв*? + T'_н*?)  (с),                                         (2.5)
где t_a,   - время ускорения, сек; ?J - суммарный момент инерции, кг • м2, ?GD2 - суммарный эффект маховика, кгс • м2, ?N - изменение числа оборотов (об/мин) за период времени t_a, Т_ДВ - номинальный крутящий момент двигателя (Н • м) или   (кгс • м), Т_Н - момент нагрузки (Н • м) или   (кгс • м), ? - коэффициент коррекции момента при управлении от преобразователя частоты (1,2 - 1,3), (? - корректирующий коэффициент, учитывающий уменьшенный крутящий момент двигателя (13, для постоянного момента 1).

Проверка времени замедления

t'_в > (?J*?N)/9,55*(T_дв*? + T_н*?)(с),                                         (2.6)
t'_в > (?GD2*?N)/375*(T'_дв*? + T'_н*?)(с),                                         (2.7)
где ? - коэффициент, корректирующий момент двигателя (0,1 - 0,3), зависит от КПД двигателя.
Если необходимо замедлиться за время внутри периода замедления t_в,  , необходимо применять тормозной модуль.


Алгоритм выбора преобразователя частоты и двигателя для вентилятора/насоса

1. Изучение ТУ (протокола заводских испытаний вентилятора/насоса).
2. Расчет тербуемого крутящего момента на валу двигателя.
3. Выбор на оснвое данных и расчетов двигателя и преобразователя.
4. Расчет момента инерции.
5. Проверка времени ускорения. Если времени ускорения не достаточно, то увеличиваем на одну ступень мощность выбираемых двигателя и преобразователя и повторяем анализ с пункта 2.
6. Проверка времени замедления. Если времени замедления не достаточно, то увеличиваем на одну ступень мощности выбираемых двигателя и преобразователи или используем регенеративный модуль и повторяем анализ с пункта 2.
7. Если преобразователь частоты и двигатель соответствуют всем предыдущем пунктам, то выбор сделан правильно.

Источник: ВРД 39-1.10-052-2001

Другие публикации по выбору оборудования:

Как выбирать частотный преобразователь?