Устройство комплектное энергоресурсосберегающее типа КЭУ
Общие сведения
Устройство типа КЭУ предназначено для регулирования производительности механизмов массового применения, таких как насосы, вентиляторы и т.п., на базе асинхронных короткозамкнутых двигателей мощностью до 18,5 кВт.
КЭУ обеспечивает плавный пуск, торможение (без отдачи энергии в сеть), продолжительную работу механизма в рабочем диапазоне частот вращения, а также автоматическое регулирование заданного технологического параметра, например, давления. В состав КЭУ входят: преобразователь частоты (ПЧ), модуль сопряжения (МС), обеспечивающий автоматическое переключение двигателя рабочего механизма на питающую сеть и отключение КЭУ при срабатывании любой из его защит. Кроме того, МС обеспечивает последовательность включения КЭУ и подключение к ПЧ поочередно двух асинхронных двигателей.
Применение КЭУ позволяет:
осуществлять энергоресурсосбережение за счет оптимизации режимов работы механизма, путем регулирования частоты его вращения, высоких энергетических показателей, уменьшения потерь в двигателе;
увеличивать ресурс безаварийной работы электромеханического и гидравлического оборудования из-за отсутствия больших пусковых токов, механических и гидравлических ударов, оптимизации давления в гидравлических системах.
Условия эксплуатации
Устройство предназначено для эксплуатации в закрытых помещениях со следующими параметрами окружающей среды:
Высота над уровнем моря, не более 1 000 м.
Температура окружающего воздуха от 0 до 40°С.
Относительная влажность (конденсация не допускается),
По способу защиты человека от поражения электрическим током КЭУ относится к 01 классу по ГОСТ 12.2.007.0-75.
Перевозка КЭУ допускается любым видом транспорта закрытого типа (железнодорожные вагоны, контейнеры). Погрузка, крепление и перевозка КЭУ в транспортных средствах осуществляется в соответствии с действующими правилами перевозки грузов на этих видах транспорта.
Хранение - в сухом закрытом помещении по группе условий хранения 1 ГОСТ 15150-69. Срок хранения КЭУ в упаковке - 1 год. Для предотвращения коррозии изделия подвергаются консервации путем нанесения на металлические детали, не имеющего лакокрасочного покрытия, консервационного масла К-17 по ГОСТ 1877-76, либо пластичной смазки ПВК ГОСТ 19537-83.
Технические характеристики
Вход КЭУ Напряжение питающей сети, В - 380-+ Частота питающей сети, Гц - 50 Число фаз - 3 Выход КЭУ Напряжение, В - 40-380 Частота, Гц - 10-60 Ток, А - 37 Число фаз - 3 Мощность управляемого двигателя, кВт, не более - 18,5 КПД (без учета двигателя), не менее - 0,97 соs j - 0,98 Изоляция электрических цепей: сопротивление изоляции: силовые цепи - корпус и цепи управления - силовые цепи, МОм, не менее - 10 электрическая прочность изоляции в течение 1 мин, кВ - 2,5 Габаритные размеры каждого блока, мм - 350x624x282 Масса ПЧ и МС соответственно, кг - 40 и 20
Режимы работы:
плавный частотный пуск и торможение двигателя с заданным темпом;
реверс;
поддержание частоты вращения на заданном уровне;
регулирование частоты вращения в заданном диапазоне;
автоматическое поддержание заданного значения технологического параметра;
автоматическое повторное включение после аварийного отключения;
отработка предварительно заданной временной диаграммы работы электропривода.
Виды защиты от аварийных режимов:
максимальная токовая;
от превышения напряжения на силовых транзисторных ключах;
от недопустимого снижения питающего напряжения или его исчезновения;
от неисправностей в системе питания цепей управления;
от перегрева охладителя.
Сигнализация и индикация.
КЭУ снабжен элементами световой индикации:
наличие напряжения питающей сети и готовность к работе (ПЧ);
рабочее состояние (ПЧ, МС);
аварийное отключение (ПЧ, МС);
реверс (ПЧ);
подключение одного из двух двигателей.
В составе КЭУ имеется цифровое табло для индикации режимов работы, заданных и текущих значений параметров.
Управление и параметры управляющих сигналов.
Управление КЭУ осуществляется от встроенного кнопочного пульта оператора и аналогового входа сигнала технологического параметра.
Конструктивное исполнение.
Навесные шкафы одностороннего обслуживания. Степень защиты - IР21.
Охлаждение принудительное, воздушное.
Конструкция и принцип действия
Структурная схема КЭУ приведена на рис. 1. Силовое напряжение подается на модуль согласования, а через его контакторы на преобразователь частоты, который может поочередно запитывать два асинхронных двигателя М1 и М2.
К МС могут быть подключены также датчик давления (ДД) и блок автоматики технологической (БАТ). ДД используется для введения обратной связи по давлению и поддержанию его на заданном уровне, а БАТ осуществляет автоматическое переключение работы с одного двигателя на другой в случае отказа одного из них.
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя осуществляет преобразователь частоты на базе автономного инвертора напряжения (АИН) с широтно-импульсным управлением (ШИМ) по синусоидальному закону (рис. 2). В рабочем диапазоне регулирования закон изменения частоты и напряжения близок к линейному. АИН выполнен на IGВТ-модулях и питается от нерегулируемого выпрямителя (В) через силовой LС-фильтр.
Система управления ПЧ включает в себя: МП - модуль питания, МВУ - модуль выходных усилителей, МУ - модуль управления, ММП - модуль микропроцессорный с пультом оператора. Кроме того, имеется блок защиты (БЗ) конструктивно расположенный в МУ и использующий сигналы датчиков напряжения, тока и температуры (I, U).
Модуль МВУ осуществляет усиление сигналов управления силовыми транзисторами АИН и потенциальное разделение системы управления с силовой частью.
Модуль питания МП содержит: два стабилизированных источника 5 В;
стабилизированный источник +15 В; стабилизированный источник +20 В;
нестабилизированые источники +12 В и +25 В.
Защита ПЧ осуществляется на базе датчиков тока, напряжения и температуры.
Системой управления контролируются ток инвертора, его напряжение и абсолютная температура охладителя транзисторов инвертора. Превышение этих сигналов заданных допустимых величин или снижение напряжения АИН ниже минимального допустимого приводит к отключению ПЧ, закрыванию всех транзисторов и появлению на пульте оператора сигнала "АВАРИЯ".
Модуль осуществляет выработку управляющего сигнала для частотного пуска и торможения с заданным темпом, вырабатывает сигналы управления, модулированные по синусоидальному закону, обрабатывает сигналы с датчиков и формирует сигнал защиты, задает частоту коммутаций силовых транзисторов, формирует коммутационные паузы, осуществляет реверсирование.
Модуль микропроцессорный (ММП) выполнен на однокристальном микроконтроллере типа 1816ВЕ51 и обеспечивает ручной и автоматический режимы работы, при которых возможны пуск и останов электропривода, а также регулирование частоты вращения двигателя. Обеспечивает отработку заданной временной диаграммы работы электропривода.
При наличии датчика давления осуществляет поддержание давления на заданном уровне.
На плате модуля МП расположен пульт оператора (ПО), с которого кнопками производится программирование. ПО содержит дисплей с шестью семисегментными индикаторами, доступными для наблюдения во время работы.
Клавиатура доступна оператору после снятия защитного светофильтра.
На ПО расположены также два ряда светодиодов, поименованных "ГОТОВ", "РАБОТА", "ЗАЩИТА", "РЕВЕРС". Левый ряд светодиодов отображает состояние МУ, а правый ММП.
Структурная схема модуля сопряжения приведена на рис. 3. МС позволяет поочередно включать двигатели М1 или М2. Переключение осуществляется контакторами К1 и К2, управляемыми либо тумблером, расположенным на панели управления МС, либо автоматически с помощью БАТ в связи с отказом работающего двигателя. В рабочем режиме контакторы К4 и К5 замкнуты, и регулирование двигателя осуществляется от ПЧ.
Конструктивно КЭУ выполнено в виде двух шкафов одностороннего обслуживания (рис. 4) и пульта дистанционного управления (ПДУ). Шкаф ПЧ содержит охладитель, на котором размещены все элементы силовой части и "корзинка" с модулями, а также оболочка шкафа, состоящая из задней и передней стенок. На передней стенке расположено окно ПО. Снизу шкафа ПЧ крепится вентилятор охладителя и силовые клеммы. Сзади шкафа имеется разъем подключения соединительного кабеля с МС.
Шкаф МС имеет такие же габариты. В нем размещена релейно-контакторная аппаратура. В нижней части шкафа расположена панель с амперметром, показывающий входной ток КЭУ, три сигнальные лампы, индицирующие режим работы первого или второго двигателя и режим аварийного отключения ПЧ, а также тумблер выбора работы одного из двигателей М1 или М2.
Оба шкафа крепятся к стене посредством кронштейнов на задней стенке на высоте, удобной для обслуживания.
Межшкафные кабели подключаются в соответствии с рис. 5. При этом, два силовых кабеля 1 и 2 подключаются на силовые разъемы Х4 шкафа МС и Х1 шкафа ПЧ. Кабель управления 3 подсоединяется к разъемам Х2 и Х3 (типа РМ) ПЧ и МС соответственно. Кабели входят в комплект поставки.
Все силовые подсоединения осуществляются к шкафу МС кабелями с сечением жил не менее 4 мм2 к разъему Х4. При использовании датчика давления (ДД) подключение осуществляется четырехжильным кабелем к разъему Х5 МС. Кроме этого, в шкафу ПЧ имеется разъем Х7 последовательного интерфейса.
Управление КЭУ осуществляется с пульта оператора ПЧ (рис. 6), расположенного за защитным фильтром. На нем левый ряд светодиодов отображает состояние ММУ, а правый - ММП. Дисплей ПО состоит из шести семисегментных индикаторов, пронумерованных на рис. 6 слева направо. Ниже расположены пять кнопок, пронумерованных также. На каждой кнопке написана ее функция. Кнопки 2 и 3 выполняют также функции увеличения и уменьшения параметра соответственно.
Ниже светодиодов расположены подстроечные резисторы, пронумерованные сверху вниз цифрами 1-4. Резистор 1 предназначен для установления соответствия между реальной частотой выходного напряжения ПЧ и той же переменной, отображаемой на дисплее (регулировка проводится изготовителем). Резисторы 2 и 3 позволяют регулировать темп разгона и торможения соответственно, а резистор 4 - уставку защиты по току (проводится изготовителем).
Система микропроцессорного управления обеспечивает пять режимов работы:
ручной (Р), обеспечивающий пуск на заданную частоту вращения, ее регулирование и останов электропривода;
автоматический (А), обеспечивающий отработку предварительно заданной временной диаграммы работы электропривода;
программирование (П), в котором оператор заносит в память микроконтроллера желаемую временную диаграмму, исполняемую в режиме А;
настройка (Н), в котором оператор имеет возможность произвести коррекцию встроенных часов реального времени;
обратная связь (F), когда электропривод работает в режиме поддержания физической величины, датчик которой имеется в системе.
Режим F имеется только в системах, снабженных тем или иным датчиком какой-либо физической величины (например, система поддержания давления в насосных установках, имеющих в своем составе датчик давления).
Перечисленные режимы устанавливаются путем последовательных нажатий на кнопку 1 "РЕЖИМ" и высвечивается в знакоместе 1 дисплея встроенного пульта оператора.
Устройством предусмотрены два варианта ручного режима. Нажатиями кнопки 1 вызывается командный вариант ручного режима. При этом в знакоместе 1 дисплея высвечивается символ Р, знакоместа 2 и 6 погашены, в знакоместах 3 и 4 размещается значение заданной выходной частоты преобразователя, о чем свидетельствует символ Н в знакоместе 5; кнопки 2 и 3 пульта выполняют функции управления электроприводом "ПУСК" и "СТОП" соответственно.
Для перехода к другому варианту (подстройка) достаточно нажать кнопку 4 "ПАРАМЕТР". При этом на дисплее в знакоместе 6 появится символ П; кнопки 2 и 3 теперь выполняют функции изменения задания "БОЛЬШЕ" (+) и "МЕНЬШЕ" (-) соответственно. Новые значения задания отображаются в знакоместах 3 и 4 дисплея. При продолжительном нажатии кнопок 2 или 3 осуществляется непрерывное изменение задания с дискретой в 1 Гц.
Если переход в вариант П был осуществлен после запуска электродвигателя, то кнопками (+) и (-) можно изменять уставку выходной частоты, а следовательно, и изменять скорость двигателя на ходу.
Возврат в командный вариант ручного режима производится повторным нажатием кнопки 4.
Выбор автоматического режима осуществляется кнопкой 1. Признаком работы в автоматическом режиме является символ А в знакоместе 1 дисплея. Запуск системы в автоматический режим, т.е. для выполнения заданной временной диаграммы изменения скорости электропривода, осуществляется нажатием кнопки 2 - "ПУСК". При этом знакоместо 2 дисплея погашено, в знакоместах 3 и 4 индицируется заданная программой частота на данном временном интервале, в знакоместе 5 - символ Р, в знакоместе 6 - номер отрабатываемого временного интервала программы (номер кадра).
Нажатие кнопки 4 в этом режиме вызывает переключение дисплея в состояние индикации в знакоместах 2-5 текущего времени (часы и минуты). Электропривод продолжает работу согласно временной диаграмме. Повторное нажатие кнопки 4 приводит индикацию в исходное состояние.
Выход из автоматического режима осуществляется путем нажатия кнопки 3 - "СТОП". При этом выход в ручной режим осуществляется с сохранением текущего значения частоты. Происходит как бы "замораживание" текущего кадра. Остановить двигатель или изменить его скорость можно лишь в ручном режиме.
Для возврата к выполнению заданной временной диаграммы необходимо кнопкой 1 вызвать автоматический режим и нажать кнопку 2 - "ПУСК".
Автоматический режим является корректным, если в длительно хранимую память микроконтроллера предварительно занесена временная диаграмма работы системы электропривода, состоящая из отдельных временных интервалов и заданных частот на этих интервалах (кадров), пронуме- рованных от 1 до 9.
Для занесения этой временной диаграммы служит режим программирования, который вызывается кнопкой 1, в знакоместе 1 дисплея высвечивается символ П. В этом режиме кнопки 2 и 3 служат соответственно для увеличения (+) или уменьшения (-) устанавливаемых величин. При входе в режим программирования дисплей отображает следующее: знакоместо 2 - погашено; знакоместа 3 и 4 - время (в часах), соответствующее номеру кадра, высвечиваемому в знакоместе 6;
знакоместо 5 - символ Р.
Процесс программирования начинается с выбора нужного номера кадра с помощью кнопок (+) или (-). Далее, нажимая по очереди кнопку 4 вызывается тот или иной из трех параметров в следующей последовательности: время конца кадра в часах, время конца кадра в минутах, частота на данном кадре в герцах. В знакоместе 5 при этом высвечиваются символы Н, П и F соответственно. Вызывая каждый параметр и устанавливая нужные значения времени и частоты с помощью кнопок (+) и (-), выполняется программирование установленного кадра.
Следующим нажатием кнопки 4 вызывается параметр установленного кадра (символ Р в знакоместе 5), кнопками (+) или (-) устанавливается новое значение номера кадра и процесс программирования повторяется.
После ввода последнего исполняемого кадра, если этот кадр имеет номер менее 9, необходимо набрать следующий неисполняемый кадр с тремя нулевыми параметрами, являющийся признаком конца циклограммы работы.
Когда программирование всех кадров будет закончено, нажатием кнопки 1 выходят из режима программирования.
Режим настройки служит для коррекции хода системных часов реального времени, имеющихся в системе.
Как и все режимы, он вызывается нажатиями кнопки 1. При этом в знакоместе 1 дисплея высвечивается символ Н, в знакоместах 2 и 3 индицируются часы, а в знакоместах 4 и 5 - минуты текущего времени, знакоместо 6 погашено. Кнопки 2 и 3 служат при этом для установки часов и минут соответственно. Подстройка часов и минут производится только "вперед".
Коррекцию времени надо производить до включения двигателя
Настройка ПЧ при изготовлении предусматривает установку задания нулевой частоты вращения. Силовое напряжение подается одновременно на МС и ПЧ. При этом на ПЧ загораются светодиоды "ГОТОВ" и "ЗАЩИТА" и происходит инициализация, заряд силовых конденсаторов и подготовка устройства к работе. На МС загорается сигнальная лампа "АВАРИЯ".
Примерно через 4 с на МС гаснет сигнальная лампа "АВАРИЯ" и загорается лампа включения выбранного для работы двигателя, а на ПЧ гаснет светодиод "ЗАЩИТА" и загорается "РАБОТА". При этом, как указывалось выше, двигатель не будет вращаться, так как в программу введена нулевая начальная частота.
Программа выполнена таким образом, что при подаче силового напряжения система микропроцессорного управления находится в автоматическом режиме работы, а остановить двигатель или изменить его скорость вращения можно лишь в ручном режиме. Поэтому для запуска двигателя необходимо нажать кнопку 3 "СТОП" и перевести тем самым систему управления в ручной режим.
Далее необходимо вторично нажать кнопку "СТОП". При этом, накладывается запрет на подачу управляющих импульсов на силовые транзисторы и появляется возможность установить требуемую частоту питающего напряжения и дать команду на пуск двигателя.
В случае аварийного выключения ПЧ МС подключает двигатель к сети на 1-2 мин, после чего проводится пуск ПЧ. Повторное аварийное отключение ПЧ приводит к постоянному подключению двигателя к питающей сети (на пульте МС горит сигнальная лампа "АВАРИЯ"). В комплект поставки КЭУ входят: шкаф преобразователя частоты с силовыми элементами, системой управления, защиты и сигнализации, выполненной на базе микропроцессорного модуля, и встроенным пультом оператора (ПО); шкаф модуля сопряжения с силовой коммутирующей аппаратурой и системой релейно-контакторного управления, щитовым амперметром, показывающим входной ток электропривода, а также тумблер выбора двигателя; кабели соединения модуля сопряжения с преобразователем частоты; датчик давления (входит в комплект поставки по желанию заказчика); техническое описание и инструкция по эксплуатации.
КЭУ поставляется заказчику полностью налаженным и готовым к работе.
Характеристики Электротехнического оборудования
Характеристики станков
Характеристики КПО
Характеристики импортного оборудования
Характеристики насосного оборудования
Марки стали и сплавов
Прочее оборудование
