Файл: Реферат по дисциплине Творческий проект Исполнитель.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»


Центр цифровых

образовательных технологий
13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Использование частотных преобразователей в системах

электроснабжения предприятий
реферат
по дисциплине:

Творческий проект

Исполнитель:
студенты группы	5А94		Саматова С.М. Подпись		09.05.2021
			Запоточнова М.А. Подпись
Руководитель:
преподаватель			Климова Г.Н.

Томск – 2021

Содержание

Введение	3
1 Анализ литературы	4
2 Термины и определения	5
3 Классификация, назначение ЧРП (ЧП)	6
4 Энергосберегающие эффекты от использования ЧРП	11
5 Выбор и условие проверки ЧРП(ПЧ)	18
6 Пример выбора и проверки ЧРП для конкретных условий	18
7 Расчет экономического эффекта от использования ЧРП	19
Заключение	21
Список использованных источников	22

---

OoooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooOoooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooOooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo

Введение

В настоящее время в промышленности наиболее распространены асинхронные электроприводы, причем большее количество из них являются нерегулируемыми. Для снижения потребления электроэнергии электроприводом применяется частотное регулирование, что также позволяет добиться увеличения срока эксплуатации механической составляющей электропривода и повысить точность и качество технологических параметров. В схему электроснабжения электропривода включается устройство для регулирования – преобразователь частоты, который регулируя частоту и амплитуду питающего напряжения изменяет скорость вращения ротора электродвигателя. OoooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooOoooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooOooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo

1 Анализ литературы

Для написания данной работы были задействованы различные источники информации, такие как научные статьи, учебные пособия, интернет ресурсы.

В.Р. Иванова*, И.Н. Киселев Частотно-регулируемый электропривод для энергосбережения и оптимизации технологических процессов в электротехнических комплексах. УДК 621.31, Казанский Государственный Энергетический университет: приводится описание применения частотно-регулируемого привода (ЧРП) для повышения качества параметров технологических процессов.

---

Инструкция по расчету экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода, Научно-исследовательский институт электроэнергетики (АО ВНИИЭ), Москва 1997: в инструкции рассмотрены основные аспекты энергосбережения и расчет экономической эффективности.

Бриц А.В. Частотно регулируемый привод в современных условиях, Сибирский федеральный университет: рассмотрен принцип работы преобразователя частоты, а такжепреимущества применения ЧРП в технологических процессах производтсв.

Мухамадеев А.Р. Преобразователи частоты и устройства плавного пуска для электроприводов переменного тока // Энергетика Татарстана. 2010: рассмотрено применение преобразователей частоты.

Чернов А.В. Частотный преобразователь как экономия средств, филиал ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Салават: В статье рассматривается внедрение частотно-регулируемого электропривода переменного тока. Рассмотрены примеры применения ЧРП в технологических процессах производтсв.

2 Термины и определения

ЧРП (Частотно-регулируемый привод) – система регулирования частоты вращения ротора электродвигателя (электродвигатель + частотный преобразователь).

ЧП (частотный преобразователь) – это устройство преобразующее переменный ток в постоянный в постоянный, и наоборот, позволяя получить требуемую частоту, амплитуду и форму.

Векторное управление – метод управления, который позволяет управлять синхронными и асинхронными двигателями, а также осущестлвяет управление магнитным потоком ротора.

Скалярное управление – метод управления позволяющий поддерживать постоянным отношение напряжение/частота, при чем контролируется только величина и частота напряжения питания.

АИТ – автономный инвертор тока.

АИН – автономный инвертор напряжения.

ШИМ – широко-импульсная модуляция.

АД – асинхронный двигатель.

OoooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooOooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo

---

3 Классификация, назначение ЧРП (ЧП)

ЧП позволяет изменять частоту и скорость вращения ротора двигателя, производя регулирование частоты и амплитуды напряжения питания электродвигателя [1]. Частотные преобразователи подразделяются на два вида: преобразователи без промежуточного звена постоянного тока и преобразователи с промежуточным звеном, которые получили наибольшее применение в производстве.

В свою очередь частотный преобразователь с промежуточным звеном можно подразделить на 2 вида: ПЧ с АИТ, ПЧ с АИН.

Назначение элементов для ЧП с АИН. В преобразователе с АИН применяется 3-фазный мостовой неуправляемый выпрямитель, который состоит из диодов VD1-VD6 (рисунок 1). Также применяется емкостной фильтр, который сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. В комплексе емкостной фильтр и мостовой неуправляемый выпрямитель образуют звено постоянного тока. АИН, посредством ШИМ преобразует постоянное напряжение в переменное с определенной частотой и амплитудой (рисунок 1) [1].



Рисунок 1 – Система силовых цепей «ПЧ – АД»
Преобразователь частоты – оборудование, применяемое для преобразования частоты 50 – 60 Гц переменного/постоянного тока в частоту 1 – 800 ГЦ. ЧП используют в электроприводах для плавного регулирования скорости вращения ротора электродвигателей.

ПЧ используются на промышленных предприятиях, и включаются в цепь с электродвигателем от 1 Вт до нескольких МВт. ПЧ также могут использоваться для управления скоростью вращения двигателя транспортного оборудования: (автокары, погрузодоставочные машины, общественный транспорт и т. д.). В зависимости от условий применения ЧП можно классифицировать на:

1. с промежуточной связью;

2. без промежуточной связи.

Применение ЧРП

Частотно-регулируемый привод применяют в:

• электроприводах большой мощности судов;

• прокатных станах металлургического производства;

• промышленных конвейерах;

• автоматах для резки;

• станках ЧПУ;

• насосных установках;

• вентиляционных установках;

• компрессорных установках;

• бытовых электроприборов;

• электрическом транспорте: поездах, трамваях, троллейбусах;

и т.д.

Использование частотного регулирования в приводах систем водоснабжения, систем кондиционирования и в системах вентиляции позволяет получить наибольший экономический эффект. Применение ЧРП в этих областях стало практически повсеместным.

---

Принцип работы частотного преобразователя

На структурной схеме (рисунок 2) отображен состав ЧП, который, как видно, состоит из неуправляемого силового диодного выпрямителя, АИН, схемы управления ШИМ, системы управления, дросселя L_в и конденсатора фильтра C_в (рисунок 2).

Управление частотой и напряжением осуществляется в инверторе за счет ВЧ ШИМ управления. ШИМ управление описывается периодом модуляции, внутри этого периода статорная обмотка электродвигателя подключается по очереди к «+» и «-» полюсам выпрямителя. Время состояний внутри периода ШИМ описывается по синусоидальному закону. При высоких (обычно 2…15 кГц) тактовых частотах ШИМ, в обмотках электродвигателя, вследствие их фильтрующих свойств, текут синусоидальные токи [3].



Рисунок 2 – Схема ЧП (структурная)

Выходное напряжение представляет собой ВЧ последовательность прямоугольных импульсов.

Частота прямоугольных импульсов определяется частотой модуляции. Ширину импульсов периода выходной частоты инвертора описывают по синусоидальному закону. Кривая выходного тока в обмотках ЭД также имеет синусоидальный вид.

Способы регулирования выходного напряжения инвертора:  

- амплитудный (АР) за счет изменения напряжения входа U_в;

- широтноимпульсный (ШИМ) за счет изменения программы переключения вентилей V1-V6 при U_в = const.

В настоящее время широко развита база микропроцессорной техники, поэтому широтноимпульсный способ регулирования выходного напряжения инвертора получил наибольшее распространение.



Рисунок 3 – Выходной ток и напряжение ЧП

Широтноимпульсный способ регулирования выходного напряжения позволяет получить высокий КПД преобразователя частоты.

Современные инверторы изготавливаются с применением полностью запираемых GTO – тиристоров, либо биполярных IGBT-транзисторов с изолированным затвором. На рисунке 4 приведена мостовая схема АИН с применением IGBT-транзисторов. По рисунку 4 видно, что схема состоит из входного емкостного фильтра C_ф и 6-ти IGBT-транзисторов V1-V6, которые включаются встречно-параллельно диодами обратного тока D1-D6.

---