Работа №11. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗОМКНУТОЙ СИСТЕМЫ

"ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ -

АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ"

Цель работы

Исследование рабочих свойств системы "Преобразователь частоты -асинхронный двигатель" (ПЧ-АД), частотного регулирования скорости вращения, скалярного и векторного управления в разомкнутой системе.

Программа работы

1. Изучить принципы работы с модулем преобразователя частоты (Приложение А).

2. Изучить схему для снятия характеристик системы ПЧ-АД.

3. Снять семейство характеристик в режиме скалярного управления.

4. Исследовать способы компенсации скольжения двигателя.
6. Исследовать способы торможения двигателя.

Пояснения к работе

В лабораторной работе используются следующие модули:

- модуль питания стенда (МПС);

- модуль питания (МП);

- силовой модуль (СМ);

- модуль преобразователя частоты (ПЧ);

- модуль тиристорного преобразователя (ТП);

- модуль ввода/вывода (МВВ).

Исследуемый асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором входит в состав электромашинного агрегата, включающего в себя собственно исследуемый двигатель Ml, нагрузочную машину - двигатель постоянного тока независимого возбуждения- М2, импульсный датчик скорости МЗ.

Перед проведением работы при выключенном автомате QF1 МПС привести модули в исходное состояние:

- переключатель "Сеть" модуля ТП перевести в нижнее положение, тумблер
SA3 - в положение «Руч», SA4, SA6 - в нижнее положение, SA5 - в среднее
положение. Перевести ТП в режим регулирования момента (Приложение Б);

-переключатель SA1 модуля ПЧ перевести в среднее положение, SA3 - в среднее в положение «О», потенциометр RP1 - в крайнее положение против часовой стрелки, установить перемычку между клеммами XS1 и XS2 модуля.

Для проведения работы на персональном компьютере должно быть загружено ПО Labdrive и соответствующая лабораторная работа.

Схема для снятия характеристик системы ПЧ-АД приведена на рисунке 11.1.

 

Рисунок 11.1- Схема для снятия характеристик системы ПЧ-АД

Двигатель постоянного тока (ДПТ) подключается к модулю тиристорного преобразователя (ТП). Якорная обмотка присоединяется к выходам якорного преобразователя модуля ТП через датчики тока и напряжения, Обмотка возбуждения - к выходам нерегулируемого источника напряжения =220В модуля ТП.

Асинхронный электродвигатель подключается к преобразователю частоты ПЧ.

Собственно преобразователь частоты запитывается напряжением 3x3 80В от модуля питания через измеритель мощности (МИМ).

11.1 Семейство характеристик системы в режиме скалярного управления

Скалярное управление в системе ПЧ-АД сводится к управлению по закону U/f=const, при котором критический момент асинхронного двигателя при регулировании частоты вращения держится постоянным.

Для переведения преобразователя в данный режим выполнить следующие действия:

- сбросить настройки на заводские и запрограммировать преобразователь на режим регулирования скорости (Приложение А);

- в параметре 0.49 установить значение L2 - это откроет доступ ко всем параметрам ПЧ;

-установить параметр 5.27=OFF (режим компенсации скольжения отключен).

 

 

Опыт проводится в следующей последовательности:

-включением автоматического выключателя QF1 МПС подать напряжение на стенд;

-включением автоматического выключателя QF2 МП подать напряжение на преобразователь частоты;

- включить кнопку "Сеть" модуля ТП;

-подать разрешение на работу ПЧ и, выбрав направление вращения асинхронного электродвигателя переключателем SA1 модуля ПЧ, задать потенциометром RP1 выходную частоту преобразователя 50Гц;

- подать разрешение на работу модуля ТП (тумблер SA6);

- зафиксировав необходимые величины согласно таблице 11.1, задать момент нагрузки. Таким образом снять несколько точек в двигательном и генераторном режимах;

-после проведения опыта вывести момент нагрузки на ноль (RP1 модуля ТП), убрать разрешение на работу ТП, остановить асинхронный электродвигатель.

Напряжение статора можно смотреть на экране ПЧ (параметр 5.02), ток статора смотреть в параметре 4.01.

Таблица 11.1

UC,B
Iс,А
Uя,В
IЯ,А
n, об/мин
UBX,B
Ibx, A
Рвх, Вт
SC,BA
ω, 1/с
∆Рэл, Вт
∆РЯ, Вт
Ря,Вт
Рв,Вт
Рс,Вт
АД
пч-ад
COS( )АД
COS( )ПЧАД
Мв, Н м

Повторить опыт для двух других значений частоты на выходе преобразователя.

Регулировочные характеристики представляют собой зависимости выходной частоты, напряжения, мощности от сигнала задания при постоянном моменте на валу двигателя: f, U_c, P, S = f(U₃), M_B=const.

Для снятия характеристик необходимо:

-установить выходную частоту преобразователя частоты 60 Гц (параметр 0.02=60);

-задав нагрузку с помощью тиристорного преобразователя (значение 1_Я задается преподавателем и выбирается в пределах 0...1А), уменьшать выходную частоту ПЧ, фиксируя необходимые параметры. Сигнал задания (параметр 7.01) отображается в процентах от максимального сигнала (10В). Выходная частота отображается в параметре 5.01.

Результаты опыта занести в таблицу 11.2.

Таблица 11.2

Iя=
UBX,B
f, Гц
Uc,B
Iс,А
Uя,в
n, об/мин
UBx,B
Iвх> А
Рвх, Вт
SC,BA
ω, 1/с
∆Рэл, Вт
∆Ря, Вт
Ря,Вт
Рв,Вт
Рс,Вт
АД
ПЧ-АД
COS( )АД
COS( )ПЧАД
Мв, Н м

Расчетные данные.

Полная выходная мощность преобразователя частоты, ВА

S = 3U_сф Ic ,

где Ucф - фазное напряжение на выходе ПЧ, В. Частота вращения электродвигателя, 1/с

                                         

Электрические потери в статорной обмотке электродвигателя, Вт

∆Р =3 Ic²  r_c,

где r_c - активное сопротивление фазы статора, Ом. Электрические потери в цепи якоря ДПТ, Вт

 

 

где г_я - активное сопротивление якорной обмотки ДПТ, Ом. Выходная мощность ТП, Вт

                                       Pя = Uя Iя

Мощность на валу асинхронного электродвигателя, Вт:

где  - механические потери ДПТ (Приложение В). Активная выходная мощность ПЧ, Вт

           

где  - механические потери АДКЗ (Приложение В). Коэффициент полезного действия электродвигателя:

                          

Cos( ) асинхронного двигателя

                                         

Коэффициент полезного действия системы

                                                                            

Cos  системы

                                        

       Момент на валу асинхронного двигателя, Н м:

                                       

11.3 Исследование режима компенсации скольжения

Компенсация скольжения представляет собой способ стабилизации частоты вращения электродвигателя при изменении нагрузки на валу за счет повышения частоты на выходе преобразователя применением внутренней положительной обратной связи по току статора.

Перед проведением опыта включить режим компенсации скольжения:

- параметр 5.27=ON;

Снять статические характеристики , I₁=f(M_B) аналогично предыдущим опытам, сделать выводы.

11.4 Исследование способов торможения электродвигателя

Преобразователь частоты имеет возможность совершать различные способы торможения электродвигателя в зависимости от требования технологического процесса. В процессе работы рекомендуется опробовать следующие способы торможения электродвигателя:

 

- остановка на выбеге;

- остановка с заданным темпом;

- торможение с подпиткой постоянным током.

В данном опыте требуется заснять процессы торможения.

Торможение на выбеге включается установкой параметра 6.01=Coast.

Торможение с заданным темпом включается установкой параметра 6.01=rр. Время торможения задается параметром 0.04 и варьируется в пределах 0.. .3200с.

Торможение с подпиткой постоянным током включается установкой в параметре 6.01 значения rp.dcl. Необходимо задать ток торможения (6.06) в процентах от номинального тока инвертора (0...150%), длительность торможения постоянным током (6.07) от 0 до 25с.

Для проведения опыта необходимо разогнать двигатель до 50Гц, затем перевести переключатель SA1 модуля ПЧ в среднее положение. Происходит торможение по запрограммированному закону.

Рекомендуется нанести осциллограммы торможения на одной сетке и оценить различия переходных процессов.

Контрольные вопросы

1. Какие способы регулировки частоты вращения асинхронных электродвигателей вы знаете?

2. С какой целью при регулировании частоты вращения изменяются одновременно частота и напряжение на выходе преобразователя?

3. Укажите достоинства и недостатки применения частотного регулирования?

4. Объясните работу преобразователя в тормозном режиме. Где рассеивается энергия торможения двигателя?