Raportul Stiintific si Tehnic (RST) in extenso pentru etapa 3: “Elaborare documentatie tehnica model functional”

o Obiectivele generale

Obiectivele proiectului sunt in concordanta cu cerintele Programului 4 din cadrul PNCDI II si corespund cu ariile tematice ale Programul Cadru 7 de realizare de sisteme energetice eficiente si nepoluante.

Obiective de baza- realizarea unui sistem integrat (hard si soft) convertizor static de frecventa - motor asincron - automat programabil (cu soft de aplicatie performant), prevazut cu traductoare specializate, care sa asigure functionarea optima din punct de vedere energetic si al restrictiilor tehnologice a intregului lant cinematic- proiect convertizor static de frecventa cu comanda numerica ce inglobeaza si functiile de protectie- elaborare software pentru maximizarea efectelor pozitive si minimizarea efectelor negative ale alimentarii cu frecventa variabila a motorului asincron.

Proiectul este adaptat problemelor energetice actuale si se incadreaza in obiectivul general „Cresterea competitivitatii CD prin stimularea parteneriatelor in domeniile prioritare, concretizate in tehnologii, produse si servicii inovative pentru rezolvarea unor probleme complexe si crearea mecanismelor de implementare” si in obiectivul derivat „Cresterea competentei tehnologice si promovarea transferului de cunostinte si tehnologii in domeniul energiei, in conditii de calitate, siguranta in alimentare, cu respectarea principiului dezvoltarii durabile” ale Programul 4 din cadrul PNCDI II.

o Obiectivele etapei de executie

In conformitate cu planul de realizare, obiectivul etapei il constituie elaborarea documentatiei tehnice de realizare a modelului functional pentru sistemului integrat de actionare cu turatie variabila.

In acest scop a fost dezvoltat un pachet de programe de calcul, comanda si control pentru actionari cu turatie variabila care a fost verificat in laboratoarele Facultatii de Electrotehnica din Craiova pentru a se stabili si efectua masurile corective necesare.

De asemeni, s-a elaborat, pe baza solutiilor tehnice adoptate, o documentatie tehnica completa pentru un convertizor static de frecventa cu puterea de 55 kW, avand performante tehnice deosebite.

o Rezumatul etapei

In cadrul acestei etape s-au desfasurat activitati de cercetare stiintifica in vederea dezvoltarii si verificarii pachetului de software de aplicatie, precum si intocmirii documentatiei tehnice de executie pentru un convertizor static de frecventa de 55 kW, conform tematicii propuse in planul de realizare.

S-a selectat si studiat bibliografia in domeniul de aplicare al eficientei energetice in cazul actionarilor cu turatie variabila, urmarind obiectivele propuse de cercetare-dezvoltare aplicativa in cadrul proiectului.

Au avut loc intalniri intre parteneri pentru discutii tehnice si delimitarea aportului fiecaruia.

S-a elaborat de fiecare partener partea de lucrare cu care si-a adus aportul la elaborarea in ansamblu a documentatiei tehnice pentru modelul functional, lucrarea fiind elaborata in forma unitara de catre conducatorul de proiect, ICMET Craiova.

În elaborarea lucrării s-a avut în vedere selectarea, sintetizarea şi tratarea problemelor tehnice cu aplicabilitate directă pentru realizarea obiectivului general al proiectului, necesare pentru dezvoltarea etapei următoare.

Mai jos se prezinta pe scurt continutul lucrarii cu aspectele stiintifice si tehnice care raspund obiectivelor etapei 3 de executie a proiectului.

o Descrierea stiintifica si tehnica, cu punerea in evidenta a rezultatelor fazei si gradul de realizare a obiectivelor

In cadrul acestei etape, conform obiectivelor trasate in planul de realizare, s-au desfasurat urmatoarele activitati cercetare stiintifica:

- s-a dezvoltat pachetul de programe de calcul, comanda si control pentru actionari cu turatie variabila- s-a verificat solutia tehnica prin simulare pe model functional in laboratoarele Facultatii de Electrotehnica din Craiova stabilindu-se si efectuandu-se masurile corective necesare- s-a stabilit solutia privind echipamentele utilizate, sistemul de conducere si de reglare automata, legaturile functionale si interconditionarile- s-au corelat rezultatele obtinute cu datele initiale ale proiectului.

Pachetul de software de aplicatie dezvoltat contine urmatoarele module-program:a) program pentru realizarea caracteristicii artificiale liniareb) program pentru realizarea caracteristicii artificiale parabolicec) program pentru determinarea turatiei la randament maximd) program pentru asigurarea debitului impuse) program pentru asigurarea presiunii impuse la refularea pompeif) program pentru asigurarea presiunii impuse la refularea circuitului.

In continuare se prezinta un exemplu de modul–program.

Program pentru asigurarea debitului impus1. Se introduc parametrii caracteristicii pompei: a, b, c, nn.2. Se introduc parametrii caracteristicii retelei: Hs, R, Hr= Hs+RQ2.3. Se introduce debitul Qi

4. Determină turatia necesara a pompei

5. Determina frecventa cu care trebuie alimentat motorul:

si tensiunea pentru comanda convertizorului:

pe care o genereaza pe portul de iesire a automatului programabil.

6. Determina randamentul pompei

Fig. 1. Panou de comandă pentru asigurarea debitului impus

Fig. 2. Diagrama de conexiuni pentru asigurarea debitului impus

Pompa centrifuga

Debitmetru ultrasonic

Panou indicator debitmetru ultrasonic

Manometru

Conductaaspiratie

Conducta refulare

Fig. 3 Stand de probe in laboratorul Facultatii de Electrotehnica din Craiova

S-a intocmit documentatia tehnica de executie pentru un convertizor static de frecventa de 55 kW cu performante tehnice deosebite, conform tematicii propuse in planul de realizare.

Convertizorul static de frecventa cuprinde urmatoarele subansamble: punte redresoare filtru pentru circuitul intermediar chopper de franare punte invertoare bloc de comanda, reglare, protectie si semnalizare.

Puntea redresoareTransforma tensiunea alternativa trifazata in tensiune continua pentru circuitul

intermediar.

Filtrul pentru circuitul intermediarEste dimensionat sa corespunda frecventei de comutatie din chopper si invertor si

asigura un factor de pulsatie impus al tensiunii si curentului. Dupa cuplarea tensiunii de alimentare bateria de condensatoare CF se incarca prin rezistenta de incarcare RI, scurtcircuitata de contactorul K1 la atingerea tensiunii de 350V in circuitul intermediar. La decuplarea tensiunii de alimentare bateria de condensatoare se descarca prin rezistenta legata in paralel la bornele condensatoarelor.

Chopperul de franarePrin comanda corespunzatoare a tranzistorului IGBT din componenta chopperului,

acesta asigura supravegherea tensiunii din circuitul intermediar.

Puntea invertor Transforma tensiunea continua din circuitul intermediar in tensiune alternativa trifazata de amplitudine si frecventa reglabile. Tranzistoarele IGBT din componenta invertorului sunt comandate de amplificatoare de impuls separate de partea de comanda prin optocuploare. Fiecare amplificator de impuls are sursa proprie de alimentare.

Blocul de comanda electronicaBlocul de comanda electronica are urmatoarele functii importante:

comanda tranzistoarele IGBT din chopper si invertor asigura protectia convertizorului in cazul aparitiei unor situatii accidentale nedorite

(scurtcircuit, supratensiune, supratemperatura, blocare motor, suprasarcina I2t) semnalizeaza (prin led-uri sau display) marimi caracteristice functionarii.

Blocul de comanda al invertorului este prevazut cu un microprocesor de semnal cu capacitati de memorare si viteza de calcul foarte mari. Acest bloc este prevazut pe partea frontala cu o tastatura care are 4 taste (Enter, Up, Down, Esc) sau 6 taste (Enter, Up, Down, Esc, Left, Right), pentru programare si setare parametri.

Blocul de comanda are configurate hardware un numar de 16 intrari numerice optoizolate, 12 intrari analogice, o intrare tacho (encoder) optoizolata, 16 semnale de iesire PWM, 12 semnale de iesire izolate galvanic (dintre care 4 iesiri de releu). Configurarea software a intrarilor si iesirilor face posibila realizarea unor structuri de comanda diversificate, complexe, dedicate fiecarui tip de aplicatie in parte, in functie de necesitatile actionarii, stabilite de beneficiar.