Экспертная система для диагностирования преобразователя частоты Micromaster 440

Введение…………………………………………………………………………..…5
1 Анализ промышленных преобразователей частоты и технологии экспертных систем…………………………………………………………………6
1.1 Классификация преобразователей частоты…………………………………6
1.2 Основные понятия промышленных преобразователей частоты…………...8
1.3 Технология экспертных систем…………………………………………….10
2 Описание объекта исследования…………………………………………14
2.1 Общее описание преобразователя частоты MM440………………………14
2.2 Технические характеристики преобразователя частоты MM440………...15
3 Реализация диагностической экспертной системы……………………16
3.1 Описание инструментального средства (Гераклит)……………………….16
3.2 Формирование базы знаний…………………………………………………16
3.3 Результаты работы системы………………………………………………...45
4 Экономическая часть……………………………………………………...48
5 Безопасность жизнедеятельности………………………………………..50
5.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов………………..50
5.2 Расчёт заземления электрооборудования……………………………………..53
5.3 Пожарная безопасность……………………………………………………..…56
Заключение………………………………………………………………………...60
Список использованных источников…………………………………………..61
ПРИЛОЖЕНИЕ 1…………………………………………………………………62

Весь текст будет доступен после покупки

Преобразовательная техника представляет собой совокупность устройств, осуществляющих преобразование электрического тока в другой вид энергии или преобразование переменного тока в постоянный [1].
В рамках данной квалификационной работы рассматривается использование такой разновидности преобразовательной техники, как преобразователи частоты (ПЧ). ПЧ устраняют недостатки электрических машин (постоянная скорость вращения, большие пусковые токи), тем самым существенно расширяя сферу применения электродвигателей переменного тока.
В силу возрастания сложности электрооборудования (ЭО) преобразователей частоты и повышения требований к оперативности сбора данных и принятия решений на сегодняшний день для диагностирования неисправностей ПЧ целесообразно применять технологию экспертных систем (ЭС). ЭС являются компьютерными программами, которые способны решать творческие задачи конкретной предметной области и предназначены для консультационной помощи специалистам, работающим в данной области [2-4].

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Классификация преобразователей частоты
Преобразователями частоты является электротехническое оборудование, регулирующее частоты переменного напряжения путём изменения частоты вращения и крутящего момента электрических машин асинхронного типа на основании зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты питающего напряжения [5,6].
Частотные преобразователи различают по конструкции, принципу действия, способу управления.
По конструктивному исполнению преобразователи частоты бывают электромашинными (индукционными) и электронными.
Индукционные представляют собой двигатели переменного тока, включенные в режим генератора.
Электронные преобразователи состоят из силовой части, выполненной на транзисторах или тиристорах, и схемы управления на базе микроконтроллеров. Такое электротехническое оборудование пригодно для трехфазных и однофазных приводов любого назначения. Различают частотные преобразователи с непосредственной связью с питающей сетью и устройства с промежуточным звеном постоянного тока. Построены электронные преобразователи на базе быстродействующих тиристорных преобразователей, включенных по мостовым, перекрестным, нулевым и встречно - параллельным схемам. Устройства такого типа включаются непосредственно в питающую сеть.
Индукционные преобразователи частоты используют там, где невозможно применение электронных частотных преобразователей.
К достоинствам непосредственных преобразователей частоты можно отнести:
Возможность рекуперации электроэнергии в сеть при работе в режиме торможения двигателя. Непосредственное включение обеспечивает двусторонний обмен электричеством.
Высокий к.п.д. за счет однократного преобразования частоты.
Возможность наращивания мощности за счет присоединения дополнительных преобразователей.
Широкий диапазон низких частот. Непосредственные преобразователи обеспечивают стабильную работу привода на малых скоростях.
Однако, им присущи следующие недостатки:
Аппроксимированная форма выходного напряжения с наличием постоянных составляющих и субгармоник. Такая форма переменного напряжения на выходе устройства вызывает дополнительный нагрев двигателя, снижает момент, создает помехи.
Частота напряжения на выходе преобразователя не превышает аналогичную характеристику сетевого напряжения. Таким образом, при помощи этих устройств можно только снижать скорость вращения двигателей.
Преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока выполнены на базе схемы двойного преобразования. Питающее сетевое напряжение преобразуется в постоянное, затем сглаживается и инвертируется в переменное выходное напряжение заданной частоты.
В качестве положительных особенностей преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока следует упомянуть:
Возможность получения выходного напряжения с частотой как выше, так и ниже аналогичного параметра сети питания. Оборудование на базе схемы двойного преобразования используют для высоко- средне- и низкоскоростных электроприводов.
Чистая синусоидальная форма напряжения на выходе. Схема преобразователя позволяет получать переменное напряжение с минимальным отклонением от синусоидальной формы.
Возможность построения простых и сложных силовых и управляющих схем для приводов с различными требованиями к скорости реагирования, диапазону скоростей.
Возможность адаптации к сетям постоянного тока. Преобразователи данного типа можно приспособить для питания от резервных и аварийных источников постоянного тока без дополнительных устройств. Это позволяет применять такие преобразователи в приводах ответственного оборудования с резервными источниками электроэнергии.
Разнообразие алгоритмов управления. Преобразователи со звеном постоянного тока можно запрограммировать и адаптировать практически ко всем электроприводам, в том числе и претенциозным, где требуется особо точное регулирование скорости и момента.
Отрицательными чертами, отличающими преобразователи с промежуточным звеном постоянного тока, являются
Относительно большая масса и габариты, что обусловлено наличием выпрямительного, фильтрующего и инверторного блоков.
Повышенная потеря мощности (схема двойного преобразования несколько уменьшает общий к.п.д.)
Устройство преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока состоит из нескольких основных блоков:
Выпрямителя. Для ПЧ используются диодные и тиристорные преобразователи постоянного тока. Первые отличаются высоким качеством постоянного напряжения практически с полным отсутствием пульсации, низкой стоимостью и надежностью. Однако диодные выпрямители не позволяют реализовать возможность рекуперации электроэнергии в сеть при торможении двигателя. Выпрямители на тиристорах обеспечивают возможность протекания тока в обоих направлениях и позволяют отключать преобразователь от сети без дополнительной коммутирующей аппаратуры.
Фильтра. Выходное напряжение тиристорных управляемых выпрямителей имеет значительную пульсацию. Для ее сглаживания используют реакторы, емкостные или индуктивно-емкостные фильтры.
Инвертора. В ПЧ используют инверторы напряжения и тока. Последние обеспечивают рекуперацию электроэнергии в сеть и применяются для управления электрическими машинами с частым пуском, реверсом и остановкой, например, крановыми двигателями.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Онищенко Г.Б. Теория электропривода: учебник. М. : ИНФРА-М, 2020. 294 с.
2. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем: учебник. СПб. : Питер, 2001. 384 с.
3. Джарратано Д., Райли Г. Экспертные системы. Принципы разработки и программирование. М. : Вильямс, 2007. 1152 с
4. Козлов А.Н. Интеллектуальные информационные системы. Пермь : ПГСА, 2013. 278 с.
5. Гельман М.В., Дудкин М.М., Приображенский К.А. Преобразовательная техника Челябинска. Челябинск : Издательский центр ЮУрГУ, 2009. 415 с.
6. Онищенко Г.Б., Соснин О.М. Силовая электроника, силовые полупроводниковые преобразователи для электропривода и электроснабжения. М. : Инфра-М, 2018. 122 с.
7. Дунаев М.П. Экспертные системы для наладки электропривода Иркутск : ИрГТУ, 2004. 138 с
8. Онищенко Г.Б. Электрический привод: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования. М. : Академия, 2013. 288 с.
9. Дунаев А.М., Стишкин Д.В. Анализ работы преобразователя частоты в режимах векторного управления и энергосбережения // Современные научные знания: сборник статей Международной научно-практической конференции. 2023. С. 37–40.
10. Руководство по эксплуатации преобразователя частоты Micromaster 440 [Электронный ресурс]. URL: https://www.siemens-pro.ru/docs/mm440/440_OPI_24294529_ru_1006.pdf (дата обращения: 02.06.2023).

Весь текст будет доступен после покупки