Разработка автоматической системы стабилизации давления воды в водопроводе

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Описание технологического процесса и технологического оборудования

1.1 Описание технологического процесса

На насосной станции, снабжающей потребителей ЖКХ холодной и горячей водой находятся два аналогичных насосных агрегата типа К-100-80-160. Один агрегат находится в рабочем режиме, второй - в резерве.

Вода подается на станцию по напорному трубопроводу d = 100 мм., давлением 0,1 мПа. На выходе с насосного агрегата вода подается к потребителям двумя трубопроводами d = 80 мм. По одному трубопроводу подается холодная вода непосредственно к потребителям. По второй ветке трубопровода вода поступает в теплообменник, где она нагревается и далее так же поступает к потребителям. Давление на выходе насоса составляет 0,32 мПа.

1.2 Описание технологического оборудования

Центробежные консольные электронасосные агрегаты - одноступенчатые, с односторонним подводом жидкости к рабочему колесу. Предназначены для перекачивания в стационарных условиях чистой воды (кроме морской) с рН=6-9, температурой от 273 до 358 К (от 0 до 85С) и других жидкостей, сходных с водой по плотности, вязкости и химической активности, содержащих твердые включения размером до 0.2 мм, объёмная концентрация которых не превышает 0.1%. По согласованию с заводом-изготовителем насосы типа К могут быть изготовлены для перекачивания жидкости температурой до 378 К (105С).

Насосы изготовляют с деталями проточной части из серого чугуна на подачу от 9 до 360 м/ч, напором от 12 до 80 м.

Насосы, изготовляемые Катайским насосным заводом, выпускаются в климатическом исполнении УХЛ категории размещения, остальные- в климатическом исполнении У категории размещения 3 по ГОСТ 15150-69. Насосы типа К могут быть изготовлены в экспортном и экспортно-тропическом исполнениях в соответствии с требованиями ОСТ 26-06-2011-79.

Насосы применяются в различных отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, в системе отопления и водоснабжения городского коммунального хозяйства.

Не допускаются установка и эксплуатация насосов во взрыво- и пожароопасных производствах и использование их для перекачивания горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, а также размещение в жилых зданиях.

Насос типа К изготовляется следующих конструктивных исполнений:

К-основное исполнение (горизонтальные консольные, с опорой на корпусе).

Наибольшее допускаемое избыточное давление перекачиваемой жидкости на входе в насосы с опорой на корпусе и повысительные -0.6 МПа (6 кгс/см).

Исполнение насоса по узлу уплотнения определяется температурой перекачиваемой воды и давлением на входе в насос. В одинарное сальниковое уплотнение затворная жидкость не подаётся. При температуре воды свыше 85С или при абсолютном давлении на входе ниже атмосферного в двойное сальниковое уплотнение подаётся затворная вода под давлением, превышающем давление жидкости перед уплотнением на 0.05-0.1 МПа (.5-1 кгс/см). В двойное сальниковое уплотнение затворная вода подаётся в тупик. Внешняя утечка воды до 3 л/ч.

Пуск насоса следует производить при заполненных всасывающем трубопроводе и корпусе насоса и закрытой напорной задвижке.

Категорически запрещается осуществлять пуск насоса при закрытой или не полностью открытой всасывающей задвижке. Запрещается работа насоса более 2-3 мин при закрытой напорной задвижке.

Отличительная особенность консольных насосов - возможность их демонтажа без отсоединения корпуса насоса от всасывающего и напорного трубопроводов, что создаёт большое удобство при эксплуатации, так как значительно облегчает разборку и последующую сборку насоса.

Насосы укомплектованы асинхронными двигателями типа 4АМ. В качестве привода могут быть использованы двигатели другого типа с соответствующими мощностью и частотой вращения.

Направление вращения ротора - по часовой стрелке, если смотреть со стороны двигателя.

Подвод перекачиваемой жидкости - горизонтально по оси насоса, отвод - вертикально вверх.

Таблица 1.1. Габаритные и установочные размеры насоса, мм К 100-80-160

Типоразмер	L	B	B1	H	H1
К 100-80-160	1245	458	458	430	485	600	100	93	167	680	1020	380	230

Таблица 1.2. Размеры, мм, всасывающего и нагнетательного патрубков насоса центробежного консольного типа К

Типоразмер	Фланец всасывающего патрубка	Фланец напорного патрубка
	D
К 100-80-160	100	158	180	210	М16	8	80	138	160	195	18	4

Основные детали насоса:

Корпус насоса, крышка корпуса, рабочее колесо, узел уплотнения вала и корпус подшипников.

Корпус насоса имеет опорные лапы, которыми крепится к фундаментной плите, а корпус подшипников - вспомогательную опору со стороны муфты. В нижней части корпуса предусмотрено отверстие, закрытое пробкой, для слива рабочей жидкости из полости насоса перед его длительной остановкой или разборкой.

Рабочее колесо закрытого типа закреплено на валу с помощью шпонки и гайки. Для увеличения ресурса работы насоса в корпусе и крышке корпуса установлены сменные уплотняющие кольца. Зазор между уплотняющими кольцами и уплотнительными поясками рабочего колеса препятствует перетоку перекачиваемой насосом жидкости из области высокого давления в область низкого давления, что обеспечивает высокий КПД насоса и снижение гидравлических усилий на ротор. Насос имеет два варианта уплотнения вала: одинарное и двойное сальниковое. Одинарное сальниковое уплотнение применяется при перекачивании жидкости температурой до 358 К (85 С), двойное - при перекачивании жидкости температурой до 378 К (105С).

Для повышения ресурса работы насоса и предотвращения износа вала в зоне узла уплотнения на вал надета защитная втулка. Набивка сальника поджимается крышкой сальника. Ротор насоса вращается в двух подшипниковых опорах, расположенных в корпусе подшипников с консистентной смазкой. На корпусе в зоне размещения подшипников под установку термопреобразователей сопротивления ТСМ-0979 ТУ 25-02.792288-80 предусмотрены два отверстия для автоматического контроля температуры подшипников. Сигнал от датчиков может быть введён в систему управления технологическим процессом, в том числе на базе микропроцессорной техники. Насос с двигателем устанавливаются на общей фундаментной плите. На рис 4. показаны характеристики насоса К 100-80-160 n=48 с (2900 об/мин)

В таблице 1.3 указаны технические характеристики насоса.

Таблица 1.3. Технические данные насоса К 100-80-160

Типоразмер насоса	Подача м/ч (л/с)	Напор м	Частота Вращения с (об/мин)	Допускаемый кавитационный запас, м Не более	Мощность насоса кВт	КПД Насоса, % Не менее	Номер ТУ
К100-80-160	100 (27.8)	32	48 (2900)	4.5	11.3	77	ТУ 26-06-1425-88

2. Формирование требований к системе автоматизации

2.1 Требования к системе

Требования к питанию допустимые отклонения:

Трёхфазная сеть 380 В переменного тока частотой 50 Гц

Допустимые отклонения напряжения ±5%

Требования к точности регулирования технологических параметров:

Заданное давление воды Р_р=0,32 МПа

Допустимые отклонения давления воды ±10% от Р_р

Требования предъявляемым к АСР электропривода:

- реализовывать для электроприводов, работающих с постоянным моментом сопротивления в частых пуско-тормозных режимах управление по закону с постоянством потокосцепления ротора, обеспечивающему работу электропривода в интенсивных динамических режимах.

- иметь минимальное количество датчиков на валу и внутри машины.

- иметь минимальное количество датчиков, осуществляющих высоковольтную гальваническую развязку.

- реализовывать управление трехфазным короткозамкнутым асинхронным двигателем.

Обеспечивать минимальную сложность технической реализации АСР.

Распределение функций САУ должно быть выполнено с целью достижения высокой устойчивости системы к отказам ее структурных компонентов и сочетаться с централизацией функций принятия решений по управлению технологическим процессом.

В целях повышения надежности функционирования САУ должно быть предусмотрено резервирование ее структурных компонентов.

САУ должна быть реализована в виде структуры, состоящей из определенного количества функциональных подсистем и отражающей принципы декомпозиции САУ как по технологическому признаку, так и в соответствии с иерархией реализуемых задач управления.

2.2 Требования к комплексу решаемых задач

Для реализации поставленных задач система должна обеспечивать:

пуск и останов двигателя;

изменение частоты вращения вала двигателя;

экстренный останов двигателя в случае поступления аварийного сигнала от датчиков (при отклонении параметров от допустимых технологических пределов);

резервирование измерительных каналов.

2.3 Требования к надежности

В качестве комплексного показателя надежности (учитывающего безотказность и ремонтопригодность) согласно ГОСТ 24.701-86 должен использоваться коэффициент готовности, определяющий вероятность работоспособности системы в любой произвольно выбранный момент времени в соответствии с режимом работы объекта управления.

Коэффициент готовности для системы в целом должен составить:

для автоматического режима (с учетом надежности датчиков)

- Кг=0,995;

для автоматического режима (без учета надежности датчиков)

- Кг=0,998;

для режима ручного (дистанционного) управления

- Кг=0,998.

2.4 Требования к безопасности

При проектировании АСУТП должны быть предусмотрены меры по обеспечению безопасности при монтаже, эксплуатации, обслуживанию и ремонту технических средств в соответствии с действующими нормативными документами:

«Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий» СН 245-71, утвержденные Госстроем СССР 05.02.71 г.;

«Правила устройства электроустановок» ПУЭ-76;

«Пожарная автоматика зданий и сооружений» СНиП 2.04.09-84 г.;

«Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Оборудование производственное. Общие требования безопасности» ГОСТ 12.2.003-74;

«ССБТ. Цвета сигнальные и знаки безопасности», ГОСТ 12.4.026-76;

Уровень освещенности рабочих мест персонала АСУ должен соответствовать характеру и условиям труда. Должны быть предусмотрены защита от слепящего действия света и устранение бликов.

Для помещения микропроцессорной техники должна быть разработана система автоматического пожаротушения. Все помещения, в которых размещаются средства САУ, должны быть оборудованы автоматической пожарной сигнализацией.

Требования к безопасности электрических изделий, используемых в САУ, должны соответствовать ГОСТ 12.2.007.0-75.

Требования к безопасности средств вычислительной техники, используемой в САУ, должны соответствовать ГОСТ 25861-83.

Все внешние элементы технических средств САУ, находящиеся под напряжением, должны иметь защиту от случайного прикосновения.

Все технические средства должны иметь защитное заземление.

2.5 Требования к защите от влияния внешних воздействий

Для защиты КТС САУ от влияния внешних воздействий необходимо выполнить следующие мероприятия:

устройства, расположенные возле источников радиопомех, должны быть экранированы;

для защиты линий связи аналоговых, цифро-импульсных, кодированных сигналов и линий межмашинной связи от наводок, вызванных внешним переменным или импульсным электрическим полем, необходимо поместить линию в экранирующую оплетку, заземленную в одной точке;

при выборе уровня напряжения дискретных сигналов следует руководствоваться РТМ 25.212-85;

укладка в один жгут цепей электропитания, слаботочных цепей и цепей передачи информации не допускается;

в необходимых случаях следует предусмотреть экранирование помещений, в которых будут расположены технические средства САУ;

напряженность внешнего магнитного поля в местах размещения СВТ не должна превышать 400 А/м;

СВТ должны иметь отдельные контуры защитного заземления, организованные в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» и техническими условиями эксплуатации технических средств. Заземление должно быть автономным. Подключение к нему силового оборудования и электроприемников другого назначения не допускается;

в помещении микропроцессорной техники должна быть предусмотрена отдельная (автономная) магистраль схемного зануления. Магистраль выполнить в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» и техническими условиями на эти средства.

При проектировании помещений, в которых размещаются технические средства САУ, необходимо принять меры, уменьшающие механические воздействия от работы оборудования прокатного цеха. Вибрация в этих помещениях не должна превышать по частоте 25 Гц, а по амплитуде - 0,1 мм.

2.6 Требования к техническому обеспечению

Комплекс технических средств САУТП должен обеспечивать бесперебойное функционирование системы.

Для получения первичной входной информации должны быть использованы датчики, измерительные и нормирующие преобразователи с унифицированными характеристиками.

Комплекс технических средств САУТП должен отвечать следующим критериям:

обеспечение минимального времени на обслуживание;

наглядность и простота пользования средствами отображения, сигнализации и дистанционного управления;

высокая автоматизация процессов запуска, останова и сервисного обслуживания.

3. Расчет и выбор электродвигателя

3.1 Выбор электродвигателя для насоса

Электродвигатель предназначен для работы в режиме продолжительной нагрузки S1. Расчет проведем по методу, предложенному в [6].

Мощность двигателя для насоса подсчитаем по формуле:

(3.1)

где К-коэффициент запаса (1.1-1.4);

принимаем К=1.2

-удельный вес перекачиваемой жидкости,

для холодной воды Н/м

Q-производительность насоса, м/сек;

Н-напор насоса, м.

А - коэффициент перевода из кВт в Вт.

А=1000;

=1 КПД передачи при непосредственном соединении насоса с двигателем.

-КПД насоса

кВт

Окончательно выбираем асинхронный двигатель типа:

4АМ160S2У3, [5]

Технические данные электродвигателя 4АМ160S2У3

Мощность Рном, кВт - 15.

Напряжение U, В - 380

n=3000 об/мин

Скольжение s, % - 3.

КПД , % - 88.

соs - 0.9

Определим номинальный ток I по формуле:

Рном=I; (3.2)

I; (3.3)

I. (3.4)

3.2 Механические и скоростные характеристики

Механические характеристики

Построим механические характеристики выбранного электродвигателя.

Определим номинальный момент электродвигателя:

Мном=; (3.5)

;

;

Определим критическое скольжение:

(3.6)

Определим критический момент

; (3.7)

Механическую характеристику поострим согласно выражению:

; (3.8)

Таблица 3.1. Расчётные величины для построения механических характеристик

s		М
1	6.41	Mп=1.6М Мп=79.07
0.5	3.445	77.46
s=0.16	2	133.434
s=0.03	5.52	48.35
0.01	16.06	16.62
0	-	0

Запишем основной закон изменения напряжения при частотном регулировании следующим образом:

При постоянном моменте на валу.

Снизим напряжение на статоре в 2 раза и определим частоту:

;

Скоростные характеристики

Из паспортных данных двигателя,

значения параметров приведены в относительных единицах:

В справочной литературе [5] по асинхронным двигателям приведены параметры для Г-образной схемы замещения АД.

Для перехода к Т-образной схеме замещения следует воспользоваться формулами:

Для индуктивного сопротивления Г-образной схемы замещения:

(3.9)

 (3.10)

Для активного сопротивления Г-образной схемы замещения:

; (3.11)

Для индуктивного сопротивления Т-образной схемы замещения:

(3.12)

;

Для активного сопротивления Т-образной схемы замещения:

(3.13)

(3.14)

Скоростную характеристику построим по формуле:

 (3.15)

(3.16)

(3.17)

Ток намагничивания составляет небольшую часть от номинального тока статора, а именно:

(3.18)

Таблица 3.2. Расчётные величины для построения скоростных характеристик

s
1	0,207	0,99	1071,3	1062,8
0,5	0,225	0,91	985,6	977,8
0,16	0,274	0,748	809,4	802,92
0,03	0,778	0,264	285,17	282,78
0,01	2,16	0,095	103,02	101,85
0	-	0	8,6	0

3.3 Расчёт параметров выбранного асинхронного электродвигателя

Определим эквивалентное, активное сопротивление обмотки статора:

; (3.19)



Определим эквивалентное, сопротивление обмотки статора:

; (3.20)

;

Определим эквивалентную индуктивность намагничивания

; (3.21)

;

Определим индуктивности рассеянья статора и ротора:

(3.22)

(3.23)

Определим полные индуктивности статора и ротора:

(3.24)



(3.25)

Эквивалентная индуктивность рассеяния двигателя:

(3.26)

;

Определим постоянную времени роторной цепи:

; (3.27)

Для упрощения расчёта характеристик параметры асинхронной машины выражают в относительных единицах, принимая за базисные значения номинальное фазное напряжение и номинальный фазный ток статора.

Перейдем от относительных единиц к действительным параметрам:

; (3.28)

Выразим :

;

(3.29)

Выразим :

(3.30)

Выразим :

 (3.31)

Выразим :

(3.32)

Выразим :

4. Выбор электропривода

Для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя выбираем частотно регулируемый электропривод серии ИРБИ 8. [9]

Таблица 4.1

Конструктивное исполнение 1: корпус IP 20, питание 3Ч380 В, 50 Гц
Тип электропривода	Рдвиг	Iном. нагр.	Коэф. датчика тока Кdi	Резистор балласт. встроен.	Габаритные размеры СУ (охлаждение)	Масса СУ не более
	кВт	А	В/А	Ом/кВт	мм	кг
ИРБИ 83 - 15	15,0	30	1/6,0	62/0,1	850Ч500Ч450 (естественное)	75

4.1 Назначение

Электроприводы серии ИРБИ 8 предназначены для общепромышленного применения и обеспечивают регулирование частоты вращения асинхронных электродвигателей серии 4А или других, мощностью до 315 кВт в диапазоне частот от 1 до 100 Гц.

Электроприводы могут работать в режиме стабилизации частоты вращения при изменении нагрузки или стабилизации нагрузки путём изменения частоты вращения.

Электроприводы обеспечивают четырёхквадрантную двухзонную механическую характеристику. Работа в первом и третьем квадранте длительная (S1), во втором и четвёртом повторно - кратковременная (S2). Первая зона механических характеристик (от 1 до 50 Гц) формируется с постоянством момента, вторая зона (от 50 до 100 Гц) с постоянством мощности.

Возможно использование электроприводов с установленным тахогенератором на валу двигателя или механизма для улучшения точностных и динамических свойств электропривода.

Для регулирования частоты вращения двигателей с номинальным напряжением обмоток 380В применяется схема соединения «звезда» для двигателей 220/380В и «треугольник» - для двигателей 380/660В.

Для регулирования частоты вращения двигателей с номинальным напряжением обмоток отличным от 380В возможно подключение двигателя через согласующий трансформатор.

Допускается подключение двигателя или группы однотипных двигателей суммарной мощностью равной 0,5…1,5 от рекомендуемой при этом суммарный рабочий ток не должен превышать номинальный для данного типа электропривода.

4.2 Технические данные

Питание электропривода осуществляется от четырёхпроводной сети 3Ч380 В, 50 Гц.

Кратность перегрузки по току электроприводов 1,3…1,5 I_ном в течении 40…60 сек.

Сигнал управления, соответствующий максимальной частоте вращения ротора двигателя или нагрузки 100%, составляет 10 ± 0,1 В.

Темп разгона и темп торможения выбирается из диапазона 0,1…360 сек до максимальной скорости раздельно.

Индикация:

- частоты вращения (в Герцах)

- нагрузки (в процентах от номинальной рекомендуемого двигателя).

Электропривод имеет следующие виды защит:

- мгновенно-токовую (при коротком замыкании выходных шин «фаза-фаза» и «фаза-ноль питающей сети»);

- от перегрева охладителя системы управления (СУ) более чем +70^оС;

- от перегрева двигателя при заклинивании механизма, перегрузки или обрыва фазы двигателя (через 40…60 сек);

- от обрыва фазы питающей сети;

- от повышения напряжения питающей сети более чем на 10%;

- от повышения напряжения в звене постоянного тока (на клеммах +L, - L) более чем 700 В;

- от понижения напряжения питающей сети более чем на 15%.

Все защиты триггерного типа, при этом защита 1, индуцируются горящей децимальной точкой у левого красного индикатора, и «сбрасывается» отключением электропривода от сети.

Установочная мощность двигателя и действующее значение выходного тока СУ приведены в таблице 4.1.

4.3 Режимы настройки и работы электроприводов

Система управления электроприводом реализована на принципе ориентации по вектору потокосцепления ротора двигателя (трансвектор). При этом угловое положение вектора вычисляется из напряжений приложенных к обмоткам статора и протекающим по ним токам. Данный принцип позволяет управлять частотой вращения двигателя без датчика положения ротора на валу и тахогенератора в широком диапазоне частот. В системе предусмотрена возможность подключения тахогенератора для увеличения динамических и точностных свойств электропривода.

Электроприводы могут использоваться в двух режимах настройки:

- нескомпенсированный (без учёта параметров схемы замещения нагрузки);

- скомпенсированный (с учётом параметров схемы замещения двигателя или группы двигателей, подключённых к электроприводу, и согласующего трансформатора в случае его применения).

Нескомпенсированный режим настройки используется в первой зоне механических характеристик (диапазон частот 10…50 Гц), для механизмов монотонной нагрузки, когда не требуется значительных пусковых моментов, быстрых разгонов и торможений (вентиляторы, насосы и т.д.) электропривод допускает подключение любого двигателя в диапазоне 0,5…1,5 рекомендуемой мощности (с учётом токовой нагрузки электропривода), а также группы двигателей с переменным числом работающих (но не более двух крат изменения). Перенастройка привода в этом как правило не требуется.

Электропривод со скомпенсированным режимом настройки обладает улучшенными динамическими и точностными свойствами поддержания частоты вращения или нагрузки при возмущениях со стороны вала двигателя и по управлению. Данный режим настройки применяют для механизмов, требующих на минимальной частоте вращения момента, близкого к номинальному или превышающего его при пуске (но не более 1,5 М_ном). Механизмов, имеющих скачкообразное возмущение со стороны вала двигателя или задания на частоту вращения, и т.д. Применение данного режима настройки совместно с подключённым тахогенератором даёт предельные показатели электропривода. Электропривод со скомпенсированным режимом нуждается в индивидуальной настройке на конкретный тип двигателя или определённое число однотипных двигателей. Параметры схемы замещения определяются из справочных данных, а при отсутствии опытно-расчётным путём. При замене двигателя на другой тип или типоразмер, для сохранения устойчивости системы и требуемых показателей необходима перенастройка электропривода.

4.4 Устройство и работа станции управления

Блок охлаждения

Блок охлаждения (БО) предназначен для предотвращения перегрева охладителя силовых элементов выпрямителя и транзисторного инвертора. Питание блока охлаждения - от сетевого напряжения.

Блок выпрямителя с устройством предзаряда силового фильтра

Блок выпрямителя с устройством предзаряда силового фильтра (ВУП) предгазначен для выпрямления трёх фаз сетевого напряжения и первоначального ограничения тока заряда силового конденсаторного фильтра С_ф при включении электропривода. Цепь предзаряда шунтируется по сигналу U_упр1 блокировки режима предзаряда, который формируется в блоке источника питания (ИП).

Элементы управления выпрямителем расположены на плате УВЗ-1, схема электрическая принципиальная которой приведена в Приложении 1.

Кроме этого, на плате УВЗ-1 расположено устройство контроля сетевого напряжения, которое формирует сигнал блокировки U_бл1 по следующим признакам:

- повышение сети более чем на 10%;

- понижение сети более чем на 15%;

- обрыв фазы.

Сигнал блокировки U_бл1 передаётся в блок управления инвертором (БУИ) через оптопару, выключенное состояние которой определяет аварийную ситуацию.

Блок силового конденсаторного фильтра

Блок силового конденсаторного фильтра (С_ф) предназначен для компенсации индуктивности подводящего сети и фильтрации напряжения звена постоянного тока шин +L, - L, что необходимо для нормальной работы блока ИП и блока И.

Трёхфазный транзисторный инвертор

Трёхфазный транзисторный инвертор (И) напряжения предназначен для преобразования напряжения звена постоянного тока (шин +L, - L) в трёхфазную систему синусоидальных напряжений, сдвинутых на 120 эл. град. между собой, регулируемых по амплитуде и частоте огибающей. Преобразование производится методом широтно-импульсной модуляции на несущей частоте 2…5 кГц. Блок состоит из шести транзисторных ключей, которые управляются по шине управления от блока управления инвертором (БУИ) сигналами U_упр3.

Вторичный источник питания

Вторичный источник питания (ИП) предназначен для создания стабилизированного по амплитуде высокочастотного напряжения (30В/50кГц) и формирования сигнала управления U_упр1 (для блока ВУП). Источник питается от нестабильного напряжения звена постоянного тока (шин +L, - L). Работоспособность источника сохраняется при изменении питающего напряжения от 450 до 750В. высокочастотное напряжение необходимо для питания гальванически развязанных между собой источников постоянного напряжения, расположенных в блоках систем управления инвертором и электроприводом.

Конструктивно ИП расположен на плате ВМ-1 (ВМ-2), схема электрическая принципиальная которой приведена в Приложении 2.

В состав ВМ-1 (ВМ-2) входят:

- блок стабилизатора напряжения 30В (А1);

- блок модулятора (А2).

Отличие платы ВМ-2 от ВМ-1 заключается в расширенном диапазоне изменения питающего напряжения 300…750В и блокирования работы ИП при верхнем пороге 750В с формированием соответствующего сигнала. Сигнал блокировки передаётся через оптопару, выключенное состояние которой определяет аварийную ситуацию.

Устройство регенерации

Устройство регенерации (УР) предназначено для гашения энергии рекуперации электродвигателя в балластных резисторах при превышении напряжением звена постоянного тока установленного рабочего значения.

По сигналу U_упр2 с выхода БУИ открывается транзисторный ключ и излишки энергии, запасённые в конденсаторах силового фильтра, гасятся в балласных резисторах Rб.

Элементы управления ключом расположены в блоке БУИ.

Блок управления инвертором

Блок управления инвертором (БУИ) предназначен для формирования сигналов управления U_упр3 шестью транзисторами инвертора блока И и U_упр2 транзистором блока УР.

На вход блока БУИ, по шине U_упр4, из блока управления электропривода (БУЭ) приходят три синусоидальных сигнала заданной амплитуды и частоты, которые, поступая на трёхфазный ШИМ, преобразуются в широтно-импульсную последовательность управления транзисторами инвертора И.

Конструктивно БУИ расположен на плате ПС-8а, схема электрическая принципиальная которой приведена в Приложении 3.

Плата ПС-8а предназначена для формирования импульсов управления силовых транзисторных модулей инвертора напряжения и устройства регенерации.

В состав ПС-8а входят:

- блок аварийных защит (А1, А7);

- блок широтно-импульсной модуляции (ШИМ) (А2);

- блок измерителя потокосцепления статорной обмотки двигателя (А3);

- драйверы силовых транзисторов инвертора и транзистора узла регенерации (А4, А5);

- источники питания системы управления электроприводом станции (А6, А8).

Блок датчиков тока.

Блок датчиков тока (ДТ) предназначен для преобразования текущих значений фазных токов электродвигателя с одноимённым потенциальным разделением силовых от цепей управления.

Конструктивно ДТ выполнен на плате ДТ-30 (ДТ-31), схема электрическая принципиальная которой приведена в Приложении 4.

На плате датчика тока расположены три трансформатора тока Т1…Т3 со схемами активной компенсации и генератор тока для запитки датчиков Холла помещённых в зазоры магнитопроводов. Активная компенсация расширяет диапазон частот измеряемых токов в сторону низких частот до нуля Герц (т.е. постоянного тока). Измерительные резисторы датчиков расположены на плате ПС-8а.

К контактам «RK1», «RK2» платы ДТ-31 (ДТ-30) подключается терморезистор, являющийся термодатчиком (ТД) устройства контроля температуры.

Блок управления электроприводом

Блок управления электроприводом (БУЭ) предназначен для реализации алгоритма управления электродвигателем типа «трансвектор» (системы, ориентированной по вектору поля электрической машины).

Конструктивно БУЭ выполнен на плате ПУ-1а, схема электрическая принципиальная которой приведена в Приложении 5.

Входной информацией являются измеренные токи трёх фаз двигателя и интегрированные фазные напряжения двух фаз. Выходом являются сигналы пропорциональные фазным напряжениям на обмотках двигателя. Алгоритм управления построен на принципе поддержания потокосцепления ротора постоянным и организован аналогово-цифровым способом, при этом угловое положение вектора потокосцепления ротора определяется в цифровом коде.

Блок цифровой индикации частоты вращения и нагрузки электродвигателя

Блок цифровой индикации (БИ) предназначен для индикации частоты вращения и нагрузки электродвигателя:

- частота отображается на зелёном дисплее в герцах с точностью до 1 Гц;

- нагрузка отображается на красном дисплее в процентах от номинальной нагрузки СУ, входящей в состав электропривода. Допустимый диапазон индикации: 0…199.

Конструктивно БИ выполнен на плате БИ-3, схема электрическая принципиальная которой приведена в Приложении 6. преобразование аналоговых сигналов частоты и нагрузки осуществляет аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), для расширения функциональных возможностей которого применён аналоговый мультиплексор на входе и цифровой мультиплексор на выходе.

Блок сдатчика

Блок задтчика (БЗм) размещён на передней панели или внутри СУ и предназначен для выдачи управляющих сигналов в блок управления электроприводом.

В состав БЗм могут входить следующие органы управления:

- переключатель направления вращения «РЕВЕРС»;

- переключатель режима работы «МЕСТНОЕ/ДИСТАНЦИОННОЕ»;

- задатчик частоты вращения или нагрузки (потенциометр);

- кнопка «ПУСК»;

- кнопка «СТОП»;

- переключатель режима стабилизации «ЧАСТОТА/НАГРУЗКА».

Блок адаптера

Блок адаптера дистанционного управления (АДУ) предназначен для подключения дистанционного пульта или других устройств управления работой электропривода. В состав АДУ могут входить следующие устройства:

- плата внешних коммутаций ВК-2 для основного исполнения;

- блок гальванической развязки для дополнительного исполнения ИРБИ 8 (D);

- блок кнопочного управления (по принципу «больше / меньше») с функцией запоминания установленного значения на момент отключения электропривода от сети для дополнительного исполнения ИРБИ 8 (С).

Плата внешних коммутаций ВК-2 предназначена для подачи внешних управляющих сигналов согласно рис. 4.4. При этом аналоговые сигналы задания и обратной связи (в случае применения тахогенератора) связаны с нулём системы управления электропривода (контакты 1…6 разъёма управления).

Блок гальванической развязки предназначен для потенциального разделения цепей управления от нуля системы управления электроприводом.

Конструктивно блок расположен на плате УГР-2, схема электрическая принципиальная которой приведена в Приложении 6.

Кроме устройства развязки на плате расположены:

- преобразователь токового сигнала задания 0…20 мА в напряжение 0…10 В;

- преобразователь токового сигнала обратной связи датчика внешнего параметра 0…5 мА или 4…20 мА в напряжение 0…10 В;

- регулятор внешнего параметра типа П, ПИ, ПИД (наборное поле).

Тип преобразуемых сигналов и наличие или отсутствие контура внешнего параметра определяется комбинацией перключателя SB1 платы УГР-2.

Блок кнопочного управления расположен на плате БЦЗ-80, схема электрическая принципиальная которой приведена в Приложении 7.

В состав блока входят:

- узел гальванической развязки цепей управления «больше», «меньше», «реверс»;

- микроконтроллер, реализующий алгоритм управления»

- энергозависимая память установленных значений.

Блок имеет выходы для подключения светодиодов индикации процесса изменения задания.

Назначение контактов подключаемых разъёмов цепей управления для основного исполнения ИРБИ 8.

1 (зад D) - вход задания частоты вращения в диапазоне ± 0,1…10В

2 (мин) - вход для подключения потенциометра сигнала задания

3 (+макс) - вход для подключения потенциометра сигнала задания

4 (-макс) - вход для подключения потенциометра сигнала задания

5 (±тг) - вход подключения внешнего тахогенератора

6 (0 тг) - вход подключения внешнего тахогенератора

7 (раб 1) - выход контакта реле сигнала РАБОТА

8 (раб 2) - выход контакта реле сигнала РАБОТА

9 (гот 1) - выход контакта реле сигнала ГОТОВ

10 (гот 2) - выход контакта реле сигнала ГОТОВ

11 (пуск D) - вход управления пуском при дистанционном управлении

12 (стоп D) - вход управления остановом при дистанционном управлении

13 (инд F) - выход частоты вращения (0…20 мА) для дистанционной индикации

14 (инд М) - выход нагрузки СУ (0…20) для дистанционной индикации

15 (+10в) - плюс внутреннего изолированного источника запитки цепей пуск, стоп, инд.

16 (-10в) - минус внутреннего изолированного источника запитки цепей пуск, стоп, инд.

Контакты 1..6 имеют гальваническую связь с системой управления СУ, группы контактов 7,8; 9,10; 11…16 имеют гальваническую развязку между собой и системой управления СУ.

4.5 Настройка электропривода

Настройка электропривода включает в себя расчёт с последующей установкой сменных элементов, выбор положения переключателей и перемычек, определяющих конфигурацию и режимы работы системы управления электроприводом. Выбор однозонного или двухзонного типа механической характеристики и масштаб преобразователя напряжение-частота (ПНЧ) определяется перемычками П1, П2 платы управления электроприводом ПУ-1а (табл. 4.2).

Таблица 4.2

тип	Fmax (Mmax) при Uвх = 10 В	П1	П2	Кпнч	Кf	Км
однозонный	50 Гц (100%)	-	-	5 Гц/В	0,1 мА / Гц	0,1 мА/%
двухзонный	100 Гц (100%)	+	+	10 Гц/В	0,2 мА / Гц	0,1 мА/%

Примечание: (+) - установленная перемычка

(-) - не установленная перемычка

(М_мах) - задание в режиме стабилизации нагрузки

(К_f) - коэффициент передачи канала дистанционной индикации частоты «ИНД F»

(К_м) - коэффициент передачи канала дистанционной индикации нагрузки «ИНД М».

При переходе от однозонного регулирования к двухзонному и наоборот необходимо перестроить показания блока индикации БИ-3:

- установить на встроенном пульте положение переключателя «МЕСТ», «ЧАСТОТА»;

- при нажатой кнопке «СТОП» установить задатчиком встроенного пульта прежние показания индикации частоты (50 или 100), что соответствует входному напряжению задания 10 В;

- принажатой кнопке «СТОП» резистором R7 платы БИ-3.1 установить новые показания (100 или 50);

- нажать кнопку «ПУСК» и для установившегося режима работы электропривода резистором R5 восстановить показания предыдущего пункта.

Желаемый диапазон изменения задания (внутри выбранного типа по п. 4.5.2) при потенциометрической схеме подключения задатчика определяется резисторами R241…R243 для встроенного пульта и R244…R246 дистанционного управления:

,

где - номинал резистора задатчика;

- напряжение соответствующее максимальной желаемой частоте вращения;

- напряжение соответствующее минимальной желаемой частоте вращения

Тип торможения по команде «СТОП» определяется комбинацией переключателя SB1 платы ПУ-1а:

- для режима активного торможения замкнуть контакты 2,4,8 разомкнуть 1,3,5,6,7;

- для режима динамического торможения замкнуть контакты 1,3,5,6 разомкнуть 2,4,7,8;

- для торможения самовыбегом замкнуть контакты 3,5,7 разомкнуть 1,2,4,6,8.

Примечание: замкнутому состоянию контакта соответствует верхнее положение переключателя (ON).

В случае подключения тахогенератора установленного на валу двигателя или механизма необходимо перевести перемычку П3 в положение П4 и согласовать напряжение тахогенератора по величине и по знаку:

- уровень напряжения согласуется включением резистора R_доп в цепь подключения тахогенератора (рис. 4.4):

,

где - напряжение тахогенератора при максимальной частоте вращения;

;

- мощность дополнительного резистора;

- знак напряжения на П4 должен соответствовать знаку на П3 (проверяется при работе от П3).

Желаемый темп разгона и торможения электропривода определяется встроенным задатчиком интенсивности. Перемычка П5 определяет поддиапазон желаемых темпов (табл. 4.3).

Таблица 4.3

П1	П2	П5	Темп разгона (торможения) При R* = ?…100 Ом	Время разгона (торможения) от 0 до Fmax при R* = ?…100 Ом
-	-	-	500…5 Гц/сек	0,1…10 сек/50 Гц
-	-	+	14…0,14 Гц/сек	3,6…360 сек/50 Гц
+	+	-	1000…10 Гц/сек	0,1…10 сек/100 Гц
+	+	+	27,8…0,28 Гц/сек	3,6…360 сек/100 Гц

,

где - приращение входного напряжения задания;

- постоянная интегрирования (см. прим.);

- желаемое время разгона (торможения).

Примечание: R* = R119 при разгоне

R* = R118 при торможении

Т = R114 * C10 = 0,15 сек при отсутствии П5

Т = R114 * (С10+С11) = 4,85 сек при установленной П5.

Желаемое время запитки обмоток статора двигателя постоянным током при выбранном режиме динамического торможения по п. 4.5.4. определяется таймером динамического торможения. Для диапазона изменения R154 от ? до 100 Ом время запитки выбирается из диапазона 2,6…260 сек:

,

где - приращение напряжения интегратора;

- постоянная интегрирования;

;

;

- желаемое время запитки обмоток.

Величина тока в обмотках задаётся резистором R191*, при 0 Ом (закоротка) формируется ток равный номинальному СУ. Для уменьшения тока необходимо установить R191* из диапазона 0…1 Мом.

Перемычки П7…П10 при нормальной работе отсутствуют, они используются для проверки функционирования узлов электропривода.

Нескомпенсированный режим настройки (см. п. 4.3.) обеспечивается отсутствием резисторов компенсации R26*…R29* и R164*.

Для работы в скомпенсированном режиме настройки необходимо установить резисторы компенсации R26*…R29* и R164*.

5. Выбор элементов силовой части

5.1 Расчёт источника питания и силового фильтра.

Выпрямленное напряжение сглаживается ёмкостным (реже L-C) фильтром. Ёмкость фильтра С_ф дополнительно выполняет следующие функции:

а) накопителя энергии, возвращаемой электродвигателем в тормозном режиме;

б) реактивной проводимости в цепи обратного тока.

Расчёт неуправляемого выпрямителя (трёхфазный диодный мост) и силового фильтра направлен на определение и выбор силовых элементов (диоды и конденсатор) в следующем порядке. Прежде всего необходимо рассчитать и выбрать из справочника диоды для неуправляемого выпрямителя по следующим параметрам:

а) по максимально допустимому обратному напряжению ;

б) по максимально допустимому среднему току .

Максимальное амплитудное напряжение на диоде:

,

где - коэффициент запаса по напряжению [7];

U_л - линейное напряжение.

Средний ток через диод для трёхфазной мостовой схемы:

I_ср = (л * I_ном) / 3;

I_cр = (2,7 * 28,7) / 3 = 25,83 А

Средний ток, приведённый к классификационным параметрам диода:

,

где - коэффициент запаса по току [7].

I_пр = 2,5*25,83 = 51,7 А

По полученным данным выбираем диод [10] таким образом, чтобы были выполнены условия:

Таблица 5.1. Технические данные силового диода Д151-125

Тип
Д151-125	600-1600	20	125	3	1.5

Сглаживающее действие фильтра оценивают по величине его коэффициента сглаживания:

,

где - коэффициент пульсаций на входе фильтра;

- коэффициент пульсаций на выходе фильтра.

Коэффициент пульсаций есть отношение амплитуды основной гармоники напряжения к постоянной составляющей. Пренебрегая потерями в фильтре, коэффициент сглаживания можно определить как:

,

где - амплитуда основной гармоники напряжения на входе фильтра;

- амплитуда основной гармоники напряжения на выходе фильтра.

Так как сопротивление нагрузки значительно больше емкостного сопротивления конденсатора будем считать, что переменная составляющая тока, протекающего через диоды, равна току конденсатора, а постоянная составляющая равна току нагрузки. Тогда амплитуда основной гармоники напряжения на выходе фильтра:

Следовательно коэффициент пульсаций на выходе фильтра составит:

,

где = 540 В-напряжение на выходе выпрямителя.

Задаваясь коэффициентом пульсаций, рассчитаем ёмкость конденсатора фильтра:

С_ф = I_ном/ (2*k_п*w₀*U_е) = 28,7 / (2*314*0,09*540) = 0,00094 Ф

С_ф = 940 мкФ

Рассчитаем сопротивление слива R_сл:

,

где

R_сл = (0,01*314² - 210* 0,00094) / 2*28,7² = 0,8 Ом

5.2 Выбор транзисторов и шунтирующих диодов

Выбор транзисторов проведём по следующим параметрам:

а) по максимальному току перехода эмиттер-коллектор в открытом состоянии через транзистор ;

б) по максимальному напряжению перехода эмиттер-коллектор транзистора .

Кроме того, необходимо выбирать транзисторы с минимально возможным временем включения и выключения для обеспечения максимально возможной частоты коммутации.

Максимально допустимый ток электродвигателя:

I_доп =3 * 28,7 = 86,1 А

Максимальный ток двигателя, приведённый к классификационным параметрам транзистора:

,

где k_зi = 1,5…2 - коэффициент запаса по току;

k_охл = 1,1…2,5 - коэффициент, учитывающий условия охлаждения.

I_max = 2 *2 *86.1 = 344.4 A

Максимальное напряжение, которое прикладывается к транзистору во время его запирания:

где k_зн = 1,3 - коэффициент, учитывающий перенапряжения.

Из условий:

выбираем гибридный модуль на основе IGBT транзисторах. Производитель фирма Mitsubishi.

Таблица 5.2. Технические данные гибридных модулей на основе IGBT

Тип	, В	, А	, В	, нс	Схема
СМ600НА-24Н	1200	600	3.5	450

5.3 Защита транзисторов от перенапряжений

Для ограничения перенапряжений, возникающих в режиме коммутации ключей и вызванных конечной допустимой скоростью нарастания напряжения для реальных транзисторов и шунтирующих диодов, служат RC - цепи, включаемые параллельно ключу и обеспечивающие замедленное нарастание напряжения при запирании транзисторов.

Предельное значение производной напряжения при включении силового транзистора:

; (5.52)

;

Активное сопротивление RC-цепи, включаемой параллельно силовому ключу преобразователя, можно выбирать в соответствии с неравенством:

; (5.53)

Выбираем из стандартного ряда R=1.5 Ом.

Минимальное значение ёмкости конденсатора, ограничивающего максимальную величину производной нарастания напряжения при запирании транзистора, можно оценить по выражению:

(5.54)

Из стандартного ряда выбираем ёмкость С=0.25 мкФ.

6. Выбор датчика давления воды

Для контроля давления воды в водопроводе жилого комплекса необходимо выбрать датчик давления. Мы выбираем преобразователь давления Сапфир-22-ДИ он предназначен для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значение измеряемого параметра - избыточного давления в унифицированный токовый сигнал дистанционной передачи.

Преобразователи относятся к изделиям ГСП.

Преобразователи являются сейсмостойкими, выдерживают сейсмические нагрузки в 8 балов на высоте отметки 41,1 м.

Преобразователи предназначены для работы со вторичными преобразователями и системами управления работающими от стандартного выходного сигнала 0-5 мА постоянного тока.

Предел рабочих температур преобразователя от -20^о до 80^оС.

Технические параметры преобразователя Сатфир-22 ДИ []:

Питающее напряжение В…………………………36

Верхний предел измерений МПа………………. 1,6

Класс точности……………………………….…. 0,5

Внешний вид датчика с разъемом подключения изображен на рис. 6.1

Для преобразования унифицированного токового сигнала, поступающего с датчика давления Сапфир 22 ДИ в преобразованный стандартизированный сигнал 0 - 10 В используется блок питания БП Карат 36.

7. Функциональная схема системы

При использовании частотно-регулируемого электропривода происходит регулирование частоты вращения насоса, а при снижении частоты вращения происходит снижение производительности насоса и значительная экономия потребляемой энергии. При этом, при снижении производительности, КПД насосного агрегата выше, чем при регулировании методом дросселирования.

Применение частотно-регулируемого электропривода позволит реализовать систему автоматической стабилизации давления на выходе насосов за счёт регулирования частоты вращения электродвигателя насоса (замкнутая система).

На вход системы подаётся сигнал задания давления и сигнал реального давления, получаемый с датчика обратной связи (датчик давления). Отклонение между заданным и реальным значениями () преобразуется ПИ-регулятором в сигнал задания (). Под воздействием сигнала задания частотно регулируемый электропривод изменяет скорость вращения электродвигателя насоса и стремится привести отклонение между заданным и реальным значением к нулю. Таким образом, давление в системе поддерживается на заданном уровне, значение которого может быть задано на минимально необходимом уровне, и не зависит от расхода.

Чрезмерно широкие возможности таких частотно-регулируемых приводов с транзисторными преобразователями:

пределы регулирования оборотов - 1:35, за счет повышения частоты до 60 - 100 Гц по возможности двигателя;

плавный частотный разгон и торможение, и как следствие отсутствие гидравлических и механических ударов (снижение пусковых токов электродвигателей);

автоматическое регулирование оборотов в зависимости от задания;

поддержание технологических параметров (напор, обороты, расход) с помощью обратной связи от типовых датчиков;

снижение износа оборудования за счет пониженных режимов работы приводов;

ликвидация необходимости ручного регулирования технологических параметров (с помощью задвижек, клапанов и т.д.);

возможности дистанционного управления и регулирования режимов работы приводов с помощью компьютерных систем и адаптации их к автоматизированному управлению высшего уровня;

высокий уровень электронной защиты электродвигателей и преобразователей по ряду параметров.

Исходя из требований технического задания желаемого результата можно достигнуть, замкнув систему по давлению: контроль на выходе повысительного насоса.

Преобразователь частоты должен быть смонтирован с функцией поддержания заданного давления воды на выходе повысительного насоса от датчика давления, подключенного в качестве обратной связи управляющего микропроцессора преобразователя. Наличие встроенного ПИ-регулятора необходимо, т. к. требуется поддержание или изменение технологического параметра - давления по специальному закону.

8. Расчет параметров регуляторов

8.1 Расчёт трёхканального регулятора фазных токов

Трёхканальный замкнутый контур регулирования фазных токов статора предназначен для быстрой обработки задающих воздействий на трёхфазные токи статора , , [8]. Он представляет собой два идентичных канала регулирования токов протекающих по фазным обмоткам, подключенных к стойкам U, W. Задание на напряжение в третьей фазе формируется в соответствии с симметричной системой токов как:

;

В структурной схеме одного контура регулирования фазного тока представленного на рис. 8.1., используются следующие обозначения: ПИ-регулятор фазного тока РФТ, транзисторный преобразователь частоты ПЧ, фазная обмотка статора Статор АД.

Где, - коэффициент передачи канала отрицательной обратной связи,

; (8.1)

Где, - коэффициент передачи датчика тока.

Рассмотрим процедуру настройки ПИ-регулятора тока для структурной схемы. Постоянная времени регулятора выбирается из условия частичной, либо полной компенсации электромагнитной постоянной времени т.е.

; (8.2)

Косвенной оценкой быстродействия переходных процессов является частота среза разомкнутого контура, которая связана с временем регулирования следующей формулой:

; (8.3)

Где, а - коэффициент, величина которого зависит от порядка системы.

Для того чтобы пренебречь нелинейностью преобразователя частоты, заменив его при синтезе безынерционным звеном с коэффициентом усиления:

(8.4)

Где, - напряжение звена постоянного тока.

- амплитуда опорного напряжения ШИМ.

Требуется выполнить условие разделения частот между частотой пропускания замкнутого контура регулирования фазного тока и частотой коммутации транзисторных ключей. В соответствии с этим условием, а также требованием максимального быстродействия (минимальное время регулирования) переходных процессов по току, частота среза разомкнутой системы выбирается равной:

.

На высоких частотах передаточная функция разомкнутого контура равна:

; (8.5)

Учитывая, что частота среза интегратора равна его коэффициенту передачи:

(8.6)

а также то, что и - частота среза:

; (8.7)

Из последнего равенства видно, что быстродействие замкнутого контура определяется величиной входного резистора , так как отвечает за постоянные времени и . Для того, чтобы в формулу для расчёта , не входил неизвестный параметр зависящий от , выполняется равенство , откуда .

После принятия допущения и окончательно получается:

 (8.8)

Где,

Принимаем из стандартной шкалы резисторов

;

Параметры ПИ-регулятора фазного тока статора равны:

.

.

Последовательно с регулятором тока дополнительно включен отдельный фильтр низких частот, передаточная функция которого:

;

Где,

Откуда частота сопряжения разомкнутой ЛАЧХ между наклонами -40дБ/дек и -60 дБ/дек будет:

.

Напряжение с выхода регулятора фазного тока поступает на сумматор, на котором происходит его сложение с сигналом пропорциональным Э.Д.С. статора, в результате чего вырабатывается задание на фазное напряжение, в дальнейшем поступающее на блок ШИМ.

8.2 Расчёт двухканального контура регулирования токов и реактивной составляющей вектора тока статора

Двухканальный внутренний контур регулирования токов статора в осях 1,2 с отрицательными обратными связями по текущим значениям предназначен для регулирования активной и реактивной составляющих токов, задания на которые вырабатываются с выходов регуляторов потока и частоты вращения.

Структурная схема двуканального контура токов статора, приведённая на рис. 8.3., включает в себя И-регуляторы РТ и внутренний замкнутый контур регулирования фазных токов КРТФ, который обладает более высоким быстродействием и поэтому при синтезе заменён безынерционным звеном с коэффициентом передачи . Учитывая, что во вращающейся системе координат 1,2 все проекции векторов представляют собой сигналы постоянного тока, то использование И-регулятора позволяет обеспечить астатизм по выходу (ошибка регулирования в установившемся режиме равна нулю). В соответствии с рис. 8.3. замкнутая передаточная функция контура регулирования токов в осях 1,2 по каждому из каналов равна:

;

а разомкнутая:

;

Методику расчёта И-регулятора тока рассмотрим на примере контура регулирования активной составляющей тока статора (для тока , процедура расчёта одинаковая). Постоянная времени выбирается из требования настройки разомкнутого контура на желаемую частоту среза, которая связана с параметрами контура на основании следующей формулы: