3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Асинхронный двигатель как увеличить обороты

Форум АСУТП

Клуб специалистов в области промышленной автоматизации

  • Обязательно представиться на русском языке кириллицей (заполнить поле «Имя»).
  • Фиктивные имена мы не приветствуем. Ивановых и Пупкиных здесь уже предостаточно — придумайте что-то пооригинальнее.
  • Не писать свой вопрос в первую попавшуюся тему — вместо этого создать новую тему.
  • За поиск и предложение пиратского ПО — бан без предупреждения.
  • Рекламу и частные объявления «куплю/продам/есть халтура» мы не размещаем ни на каких условиях.
  • Перед тем как что-то написать — читать здесь и здесь.

Увеличение момента асинхронного двигателя

Увеличение момента асинхронного двигателя

Сообщение Promserg » 16 фев 2019, 11:00

Добрый день.
У нас на производстве для перемещения мостового крана используются мотор-редуктора DEMAG AUK40DD ZBA80 B4 B020 с асинхронным двигателем 0,75 квт-1410 об.м на обеих сторонах крана. Питаются они от одного частотного преобразователя SEW MOVITRAC MC07B0040-5A3-4-00 на 4 квт. Используется линейный режим разгона и s образный режим торможения. Для торможения двигателя программно рассчитываются точки начала торможения(их 2). По первой точке торможения скорость снижается с 50 Гц на 50 процентов, далее по второй точке снижается с 50% до 5% (2,5-3Гц). После чего кран едет на 2,5-3 Гц до указанной точки где он должен остановиться, при подъезде на указанную точку задание с двигателя снимается и включается механический тормоз.
Но существует проблема, при переходе на 2,5-3Гц крану порой не хватает усилия, например если деталь на кране потяжелее и он не доезжает. Лечиться это поднятием задания с 2,5-3Гц % на 4Гц например. Но при движении и последующем переходе на 4Гц кран порой по инерции проезжает стояночное место. Включается реверс(это заложено программой) и кран докатывается к стояночному месту и может его проехать снова. Выходит ошибка крана на позиционирование. Если ставить 2,5-3Гц или ниже кран просто не сдвинется с места, не хватает момента.
Пытались в частотнике поднять момент за счет увеличения напряжения при низких частотах (параметр 321). Поднимали этот параметр до 30% результата не дало. Может стоит установить двигателю предварительное намагничивание обмотки на пару секунд на время старта ?
Вообще есть еще задумка установить синхронные двигатели на ту же мощность или на 1.1Квт.
Но меня терзают некоторые сомнения относительно выбора синхронного двигателя.
Для запуска синхронного двигателя планируем использовать асинхронный пуск. Но прочитав здесь https://studfiles.net/preview/5338207/page:10/

Стало непонятно следующее: «При включении напряжения трехфазной сети в обмотку статора синхронного двигателя возникает вращающееся магнитное поле, которое, пересекая короткозамкнутую (пусковую) обмотку, заложенную в полюсных наконечниках ротора, индуктирует в ней токи. Эти токи, взаимодействуя с вращающимся полем статора, приведут ротор во вращение. При достижении ротором наибольшего числа оборотов (95—97% синхронной скорости) рубильник переключают так, чтобы обмотку ротора включить в сеть постоянного напряжения.»
То есть получается для того что бы двигатель вошел в синхронный режим его надо раскрутить вначале почти до максимальных оборотов. Но дело в том, что нам большой момент необходим при старте двигателя.
Подскажите как можно при низких частотах поднять момент на асинхронном двигателе с помощью частотного преобразователе на время старта. И по поводу синхронного двигателя, подскажите, оправдана ли идея с его выбором?

Как мощность электродвигателя влияет на характеристики насоса (Техническая суть одного разбирательства)

Введение

В статье приведена техническая составляющая одного спора между поставщиком и покупателем электродвигателей, аспекты которого могут быть полезны нашим читателям, а именно разберемся как мощность электродвигателя влияет на характеристики насоса.

Ситуация развивалась так. Компания А приобрела у компании Б электродвигатель 75 квт 3000 об/мин для насоса Д320-70.

Однако при эксплуатации агрегата что-то пошло не так и компания А обратилась к поставщику забрать электромотор обратно и вернуть деньги.

Техническое обоснование в претензии выглядело так (изложение и стилистика сохранены согласно оригинала):

Читать еще:  Двигатель 7511 какой ремень

«При получении электродвигателя был проведен визуальный осмотр, габаритные замеры и инструментальная проверка целостности обмоток (тестовое «прозванивание») которые, кроме резкого запаха лака (что свидетельствует о недавнем ремонте электрообмоток), не давали сомнений относительно работоспособности покупаемого оборудования, после чего он был доставлен на территорию предприятия.

Однако в процессе монтажа обнаружилось следующее:

— Стабильная работа приобретенного электродвигателя при тестовом (холостом) запуске без присоединения до насоса Д320-70;

— Удовлетворительная работа приобретенного электромотора при тестовом (холостом) запуске в смонтированном комплекте с насосом Д320-70;

— Нестабильная под напряжением работа электромотора при рабочем запуске откачивания карьерной воды, которая характеризовалась отсутствием «рабочего» напора откачиваемых вод (не более 20% от потребности) что вызвало сомнения в соответствии производственной мощности приобретенного оборудования (оборудование предприятия при аналогичных характеристиках работало на 100%);

— Выход из строя главного вала насоса Д320-70 из-за возможной причины недостаточной мощности электродвигателя.

Компания-поставщик обратилась к нам прокомментировать данную претензию с технической стороны. Ниже приводим некоторые наши рассуждения.

Ми не комментировали последний пункт технической части претензии. Он выходит за пределы нашего понимания. Ибо нам абсолютно не понятно каким образом электродвигатель недостаточной мощности может вывести из строя вал насоса, расчитаный на нагрузку от электродвигателя большей мощности.

Можно ли определить мощность электродвигателя по характеристикам насоса, где он установлен

Убежденность, что электродвигатель не выдает заявленной мощности компания А основывает на том, что не работает оборудование, на которое установлен этот мотор.

По сути в претензию заложено утверждение: «мощность электродвигателя можно определить косвенно по характеристикам оборудования, к которому этот электродвигатель подключен». Однако это утверждение ошибочное, что мы покажем ниже.

В претензии покупатель пишет, что: «нестабильная под напряжением работа электродвигателя», «отсутствие рабочего напора» и так далее.

Как по мне, с технической точки зрения непонятно понятие «нестабильная». В технике все должно быть четко. «Нестабильность» в чем то измеряеться или как-то определяется. Но это пока не важно.

Важно то, что по сути поставщик не имеет никакого отношения к тому, куда покупатель поставил электромотор. Для этого у покупателя должен быть соответствующий технический персонал, отвечающий за правильный подбор, надлежащий монтаж и грамотную эксплуатацию оборудования.

Важно то, что в данном случае технический персонал покупателя не рассмотрел другие причины, которые не имеют отношения к электромотору, но они могут изменять характеристики работы насоса.

Факторы, которые влияют на характеристики насоса

Ниже приводим ряд факторов, влияющих на характеристики насоса.
Например:

  • рабочее колесо насоса вращается в противоположном направлении. Это приведет к значительному снижению характеристик насоса: напора и производительности;
  • неисправность самого насоса: износ или повреждение рабочего колеса, например вследствие попадания посторонних предметов в насос. А попадание посторонних предметов может повредить вал насоса (о чем покупатель, кстати, написал в претензии);
  • неисправность в трубопроводах, подсос воздуха на всасывающем трубопроводе, неисправность трубопроводной арматуры.

Следовательно, утверждение, что только электродвигатель является причиной неудовлетворительной работы насосного агрегата, по сути ошибочно. Не учтены другие факторы, влияющие на работу насоса.

Мощность 3-х фазного электродвигателя рассчитывается по формуле: Р = 1,78 * U * I * КПД * соs ф
где U напряжение питающей сети, I — сила потребляемого тока. В этой формуле нет «напора откачиваемых вод».

Наш вывод: по характеристикам насоса невозможно однозначно определить мощность электродвигателя, подключенного к нему.

Как мощность электродвигателя влияет на характеристики насоса

Рабочий орган центробежного насоса — его рабочее колесо, которое при вращении захватывает жидкость из входного трубопровода и выталкивает в выходной. Характеристики насоса зависят от размеров этого рабочего колеса и скорости его вращения.

Если на насос Д320-70 поставить мотор 75 кВт 3000 об/мин или 200 кВт 3000 об/мин при одинаковых размерах рабочего колеса — то характеристики у насоса будут одинаковы в обоих случаях.

Читать еще:  Двигатель md92 технические характеристики

Это потому что оба электромотора вращають рабочее колесо насосов почти 3000 оборотов в минуту. Но 75 кВт электромотор нагружен, к примеру, на 95%, а 200 кВт — всего на 50%.

Можно даже установить на насос мотор 55 кВт 3000 об/мин — и насос тоже не поменяет характеристики. Однако мотор 55 кВт будет нагружен, например, на 120%, то есть он будет перегружен и быстро выйдет из строя.

Наш вывод: На готовом насосе (при неизменных геометрических характеристиках и частоте вращения рабочего колеса) изменение мощности электродвигателя не будет менять напор и расход насоса. Влияние имеет только частота вращения рабочего органа насоса — его рабочего колеса.

При определении характеристик насоса полезными могут оказаться закономерности, связанные с частотой вращения вала установленного на насос электродвигателя:

1) Подача насоса пропорциональна частоте вращения рабочего колеса. Удвоение частоты вращения в два раза увеличивает подачу в два раза.

2) Напор насоса пропорционален квадрату частоты вращения рабочего колеса. Удвоение частоты вращения увеличивает напор в 4 раза.

3) Потребляемая мощность пропорциональна частоте вращения рабочего колеса в третьей степени. Удвоение частоты вращения рабочего колеса увеличивает потребляемую мощность в 8 раз.

Зависимость рабочих характеристик насоса от частоты вращения

ОБЕСПЕЧИВАЕМ ПОЛНЫЙ ЦИКЛ РАБОТ: ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ-МОНТАЖ-ГАРАНТИЙНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ.

Частота вращения и зависимость рабочих характеристик насоса от частоты вращения

Частота вращения насоса представляет собой число оборотов вала насоса в единицу времени, обозначается литерой n и измеряется в оборотах в минуту (об/мин). Частота вращения насосов, приводимых в действие индукционными двигателями с частотой питающего напряжения 50Гц, составляет 2750 — 2950 оборотов в минуту для 2-х полюсного двигателя и 1375 — 1475 оборотов в минуту для 4-х полюсного двигателя. Другая частота вращения вала двигателя также допускается для работы насосного оборудования при соблюдении и в пределах расчетных ограничений.

Из курса электротехники общеизвестно, что частота вращения магнитного поля в электродвигателе пропорциональна напряжению питающей цепи. При частоте напряжения в сети 50 Гц синхронная частота n1 вращения магнитного поля составляет 3000 оборотов в минуту. Так как насосы приводятся в действие в подавляющем большинстве случаев асинхронными двигателями частота вращения вала асинхронного двигателя всегда будет ниже синхронной частоты вращения магнитного поля с учетом величины скольжения. Вращение ротора асинхронного двигателя связано формулой с числом пар полюсов, скольжением и частотой питающего напряжения:

Формула показывает, что для изменения частоты вращения вала асинхронного двигателя достаточно внести изменения в количество пар полюсов (p), скольжение ротора (s) или изменить частоту питающего напряжения (f1).

Регулирование оборотов электродвигателя путем изменения числа пар полюсов позволяет получить только ступенчатое изменение скорости вращения, что часто оказывается неприемлемым для обеспечения требуемых параметров работы электронасоса. Исключение составляет ряд циркуляционных насосов, допускающих ступенчатое регулирование. Для асинхронных двигателей насосов с короткозамкнутым ротором регулирование числа оборотов двигателя изменением скольжения не применяется. Изменение частоты питающего напряжения — наиболее приемлемый, эффективный и совершенный способ регулирования, позволяющий обеспечить бесступенчатое плавное изменение гидравлических, электрических и механических характеристик электронасоса. Но на сегодняшний день этот способ регулирования требует применения дополнительного оборудования управления — преобразователя частоты асинхронного двигателя.

В отсутствии влияния кавитации на работу насоса изменение частоты вращения электродвигателя будет сопровождаться изменением характеристик насоса в соответствии с законами подобия:

1. Производительность Q пропорциональна отношению частоты вращения:

2. Манометрический напор H пропорционален отношению частоты вращения в квадрате:

3. Потребляемая мощность N пропорциональна отношению частоты вращения в кубе:

Как видно из формул подобия незначительное изменение частоты вращения вала сопровождается значительными изменениями в потреблении электроэнергии. Например, центробежный насос, работающий с питанием от сети 50 Гц, со скоростью оборотов двигателя 2950 об/мин, при уменьшении частоты в сети до 40 Гц, снизит число оборотов, соответственно, до 2360 об/мин и производительность на 20%. При этом в соответствии с законами подобия потребление энергии сократится на 50%.

Читать еще:  Двигатель d6cb38 технические характеристики

Методы синхронизации скорости вращения двух частотно-регулируемых приводов

В некоторых приложениях может возникнуть необходимость синхронизации скоростей вращения валов нескольких электродвигателей, механически не связанных между собой. Зачастую для решения данной задачи можно обойтись без использования ПЛК и специализированных блоков синхронизации — исключительно возможностями современных преобразователей частоты. Ниже предлагается несколько простых способов реализации задачи синхронизации скоростей вращения валов нескольких электродвигателей.

Синхронизация без использования датчиков обратной связи по скорости

Данный метод наиболее прост в реализации, не требует дополнительных устройств (интерфейсных плат, датчиков обратной связи и др.). При использовании преобразователей частоты с хорошим бессенсорным векторным управлением может быть обеспечена точность синхронизации скоростей в пределах ± 1% в диапазоне регулирования 1:100 с динамическим откликом примерно 5Гц. Данный метод синхронизации скорости вращения может применяться, например, в частотно-каскадных схемах управления группой насосов.

Синхронизация по аналоговым входам-выходам:

Возможно настроить смещение скоростей, отмасштабировав аналоговый вход ПЧ2 или аналоговый выход ПЧ1. Данный метод синхронизации скоростей вращения можно реализовать практически на любых моделях частотных преобразователей с хорошим аналоговым выходом: разрядность ЦАП должна быть не менее 10.

В простейшем варианте можно просто давать параллельное задание одновременно на оба ЧРП:

Синхронизация по последовательному интерфейсу:

При этом методе синхронизации точность задания скорости ведомого ПЧ2 не зависит от разрядности АЦП и ЦАП аналоговых входов-выходов частотных преобразователей.

Не все частотные преобразователи, в том числе имеющие коммуникационные порты, могут работать в режиме синхронизации по последовательному интерфейсу. В режиме «Master/Slave” могут работать, например, частотные преобразователи Optidrive P2, Optidrive HVAC, Optidrive Plus 3GV и Optidrive VTC по RS-485, а также Delta VFD-С2000 по CANOpen.

Синхронизация по импульсным сигналам с датчиками обратной связи по скорости

Данный метод позволяет обеспечить на порядок более высокую точность синхронизации скоростей (± 0,1%) в диапазоне регулирования 1:1000 с динамическим откликом до 40Гц. В данном режиме могут работать, например, преобразователи частоты Delta VFD-С2000 с платами расширения PG и инкрементальными энкодерами с разрешением от 1000 имп/об.

Данный метод синхронизации скорости вращения нескольких частотно-регулируемых приводов востребован в полиграфическом оборудовании, прокатных станах, в упаковочных и фасовочных линиях, в оборудовании по производству пленки и т.д.

Ведущий и ведомый преобразователи работают с обратной связью по скорости:

Если ведущий привод нерегулируемый или с простым не векторным преобразователем частоты или без возможности работать с обратной связью:

Синхронизация сервоприводов

Сервоприводы позволяют реализовать синхронизацию не только скоростей, но и углового положения валов относительно друг друга с чрезвычайно высокой точностью, например, до 0,001° в сервоприводе Delta ASDA-A2.

Например, в портальном кране обе оси привода портала должны обеспечить перемещение с постоянной скоростью, иначе возможны механические повреждения приводов. Встроенные в сервопривод ASDA-A2 арифметические функции синхронизации портальных приводов дают возможность осуществить синхронность движения по импульсным сигналам от контроллера системы, управляющего одной координатой. Двухосевое управление будет осуществляться самостоятельно, осуществляя синхронизацию. При недопустимом рассогласовании движения по положению появится сигнал аварии и система остановится.

(1) Сигналы управления между сервоприводом оси 1 и управляющим контроллером системы

(2) Сигналы управления между сервоприводом оси 2 и управляющим контроллером системы

(3) Импульсные команды позиционирования от контроллера системы к сервоприводам 1 и 2 оси

(4) Импульсная команда рассогласования по положению, посылаемая сервоприводом 1 оси сервоприводу 2 оси

(5) Импульсная команда рассогласования по положению, посылаемая сервоприводом 2 оси сервоприводу 1 оси

Системы типа «электрический вал» на базе сервоприводов позволяют упростить механическую конструкцию системы, избавив её от системы передаточных шестерней, цепей, ремней и т. д., в различных типах роботизированного оборудования, сварочных, сборочных и обрабатывающих автоматических линиях.

При подготовке публикации использованы информационные материалы ООО «Интехникс».

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector