Исследование рабочих характеристик частотно – регулируемого асинхронного электропривода

Цель работы: Знакомство с принципом работы и конструкцией частотно-регулируемого асинхронного электропривода (ЧРП)ACS550 фирмы АББ. Опытное построение рабочей характеристики ЧРП и исследование его основных характеристик как потребителя электроэнергии. Анализ особенностей вносимых в режим работы ЧРП по сравнению с традиционным асинхронным двигателем без регулирования скорости его вращения.

Теоретические сведения

6.1.1.Частотно регулируемый электропривод ACS550 фирмы АВВ

Частотно-регулируемые приводы применяются:

§ в прокатных станах (синхронная работа клетей);

§ в конвейерных системах;

§ в резательных автоматах;

§ в станках с ЧПУ — синхронизация движения сразу нескольких осей;

§ в автоматически открывающихся дверях;

§ в мешалках, насосах, вентиляторах, компрессорах;

§ в стиральных машинах;

§ в бытовых инверторных сплит-системах;

§ вна электротранспорте;

§ в текстильной промышленности (для поддержания постоянной скорости и натяжения ткани между различными узлами машины);

§ в системах позиционирования и др.

Наибольший экономический эффект даёт применение ЧРП в системах вентиляции, кондиционирования и водоснабжения, где применение ЧРП стало фактически стандартом.

Преимущества применения ЧРП:

§ экономия электроэнергии в случае переменной нагрузки (то есть работы электродвигателя с неполной нагрузкой);

§ высокая точность регулирования скорости вращения;

§ пусковой момент, равный максимальному;

§ повышенный ресурс оборудования;

§ уменьшение гидравлического сопротивления трубопровода из-за отсутствия регулирующего клапана;

§ плавный пуск двигателя, что значительно уменьшает его износ;

§ управляемое торможение и автоматический перезапуск при исчезновении сетевого напряжения;

§ стабилизация скорости вращения при изменении нагрузки.

Недостатки применения ЧРП:

§ большинство моделей ЧРП являются источником помех;

§ сравнительно высокая стоимость для ЧРП большой мощности.

Структура ЧРП ACS 550: Преобразователи частоты предназначены для преобразования трехфазного напряжения с постоянной частотой 50 Гц в трехфазное напряжение переменной частотой в диапазоне от 0,2 до 400 Гц. Это свойство преобразователей частоты делает возможным их широкое применение для бесступенчатого регулирования скорости любых асинхронных электродвигателей, в том числе электродвигателей компрессоров, лифтов, подъемников и других механизмов. Многообразие функций и высокая надежность, заложенная в преобразователях частоты, делают возможным и выгодным их практическое применение для управления электроприводами различных установок и технологических комплексов.

Преобразователь представляет собой статический преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока (рис. 6.1). Преобразователь состоит из двух силовых элементов – неуправляемого выпрямителя и автономного инвертора напряжения. На вход выпрямителя подается нерегулируемое напряжение переменного тока промышленной частоты, которое выпрямляется и подается на инвертор, преобразующий постоянное напряжение в переменное регулируемой амплитуды и частоты.

 

Рис. 6.1. Структурная схема преобразователя частоты

 

Выходная частота регулируется в широких пределах и определяется частотой коммутации транзисторов инвертора, которая задается периферийным контроллером, управляемым центральным процессорным устройством. В схеме производится раздельное регулирование амплитуды и частоты выходного напряжения, что позволяет осуществлять требуемое соотношение между действующим значением напряжения и частотой на зажимах асинхронного двигателя в соответствии с требуемым законом управления.

Преобразователь с промежуточным звеном постоянного тока позволяет регулировать частоту как вверх, так и вниз от частоты питающей сети, отличается высоким коэффициентом полезного действия (около 0,96), значительным быстродействием, малыми габаритами, сравнительно высокой надежностью, а также онбесшумен в работе.

Автономный инвертор напряжения – транзисторный. Создание транзисторных преобразователей частоты стало возможным в связи с появлением мощных транзисторов, рассчитанных на напряжение до 1000В и на ток в несколько десятков и даже сотен ампер. Транзисторные преобразователи частоты для регулируемых электроприводов малой и средней мощности являются более перспективными, чем тиристорные. Транзисторный преобразователь частоты более экономичен и надежен из-за меньшего числа переключающих элементов.

Транзисторы отличаются от тиристоров, прежде всего способом управления. Управляющая цепь транзистора может плавно изменять сопротивление и ток главной цепи, а управляющая цепь тиристора может только открыть главную цепь (как ключ), но не может ее закрыть. Хотя это различие в схемах инверторов сглаживается, потому что в инверторах транзисторы, как правило, применяют в ключевом режиме с целью максимального использования допустимой мощности вентиля.

Так как состояние транзисторов непрерывно, т.е. во всех точках оси времени зависит от сигнала управления, то последний в транзисторных инверторах должен иметь вид прямоугольной волны напряжения. Соответственно двум возможным значениям сигнала транзистор занимает одно из двух крайних положений на характеристике.
    Другой важной особенностью транзисторов является то, что они могут работатьна более высоких частотах. Это позволяет регулирование напряжения и частоты осуществлять по методу ШИМ, причем несущая частота может во много раз превышать рабочую частоту, достигая десятков килогерц. И хотя транзисторные инверторы с ШИМ и их схемы управления существенно сложнее тиристорных инверторов с межфазной коммутацией, а коэффициент полезного действия их ниже из-за повышенных потерь, связанных с высокой частотой коммутации транзисторов, такие схемы находят применение в весьма перспективных преобразователях частоты, применяемых в приводах с глубоким регулированием скорости. Отличительной особенностью этих инверторов является не только возможность регулирования в них как напряжения, так и частоты от нуля до номинального значения, но и получение формы выходного тока, близкой ксинусоидальной. Это позволяет в таких системах обеспечить весьма широкий диапазон регулирования угловой скорости асинхронного двигателя и уменьшить потери в нем от высших гармоник напряжения. Кроме того, при использовании инверторов с широтно-импульсной модуляцией отпадает необходимость в источнике регулируемого выпрямленного напряжения, что упрощает силовую схему и позволяет получить коэффициент мощности преобразователя, близкий к единице.

Используя принцип широтно-импульсной модуляции, можно обеспечить любую заданную форму тока в нагрузке, в том числе синусоидальную. Принцип действия таких инверторов можно пояснить с помощью эквивалентной схемы, представленной на рис. 6.2. Нагрузка z_нвключена в диагональ моста, образованного источниками напряженияЕ/2и полупроводниковым ключом К, который переключается из положения 1в положение 2и наоборот с высокой частотой f, называемой в дальнейшем несущей. Если время Δt1нахождения ключа в положении 1 равно времени Δt₂нахождения ключа в положении 2,то среднее значение напряжения на нагрузке равно нулю. В общем случаенапряжение на нагрузке равно

,

где =Δt₁+Δt₂ - период несущей частоты.

Рис. 6.2. К пояснению принципа действия инвертора с ШИМ:

а — эквивалентная схема инвертора с широтно-импульсной

модуляцией посинусоидальному закону; б —диаграмма напряжения

и тока на выходеинвертора

 

Если при постоянной несущей частоте менять соотношение между Δt₁и Δt₂в соответствии с синусоидальным законом, то среднее за период несущей частотызначение напряжения на нагрузке также будет меняться по синусоидальному закону с частотой модуляции равной

,

где Ω − круговая частота модуляции (выходная частота), μ – коэффициент глубины модуляции, показывающий, в каких пределах изменяется длительность интервалов Δt₁иΔt₂ в течении периода частоты модуляции.При полной модуляции (μ =l) Δt₁иΔt₂ изменяются от 0 до τ и амплитуда среднего значения напряжения на нагрузке равнаЕ/2. Если нагрузка имеет индуктивный характер, то ток в нагрузке близок к синусоидальному (рис. 6.2б). Таким образом, изменяя значения μ и Ω можно осуществлять независимое регулирование напряжения и частоты тока в нагрузке при постоянной несущей частоте инеизменном по величине питающем напряжении.

Рис. 6.3. Силовая часть преобразователя частоты

Инвертор питается от сети через неуправляемый выпрямитель В, шунтированный конденсаторомС. В качестве неуправляемого выпрямителя используются шесть диодов, включенных в так называемую мостовую схему для получения трехполупериодного выпрямленного напряжения. Выбор такой схемы выпрямления объясняется тем, что мостовая схема имеет максимальный коэффициент усиления и минимальную амплитуду пульсаций выпрямленного напряжения. Трехфазный мост инвертора И состоит из шести транзисторов, шунтированных диодами для пропускания обратного тока. Преобразование постоянного напряжения в трехфазное переменное осуществляется коммутацией транзисторов VТ1 – VТ6, работающих в определенной последовательности.Последовательность включения тиристоров отвечает их нумерации по схеме, т.е. сначала включается VТ1, через 60° включается VТ2 и так до VТ6. После VТ6 вновь VТ1 и так далее через каждую 1/6 периода выходного напряжения. В каждый момент времени вне коммутации открыты одновременно два транзистора. Включение транзисторов осуществляется подачей управляющего импульса на базу транзистора от периферийного контроллера. В отличие от тиристорного инвертора, где выходное напряжение имеет ступенчатую форму с длительностью каждой ступени 1/6 периода выходного напряжения, характеристики транзисторов позволяют получать на выходе инвертора, переменное напряжение синусоидальной формы, частота которого регулируется изменением частоты подачи импульсов на тиристоры.

Сигнал управления инвертором вырабатывается в центральном процессорном устройстве, затем поступает в периферийный контроллер, где разветвляется на две цепи: управление напряжением — через регулятор напряжения;управление частотой — через блок преобразования напряжения.

Регулятор напряжения модулирует через генератор импульсов и модулятор длительность импульсов сигнала, управляющего транзисторами на несущей частоте, в 60 раз превышающей выходную частоту инвертора. Для управления частотой инверторанесущая частота уменьшается делителем частоты в десять раз, после чего сигнал поступает на кольцевой счетчик, а затем на модулятор.

Программирование инвертора осуществляется при помощи пульта управления. Управление преобразователем частоты осуществляется подачей внешних сигналов на клеммы цепей управления. Разъем пульта RS-485 может использоваться для связи с персональным компьютером или контроллером. По RS-485 возможно управление преобразователем,а такжемониторинг, чтение и запись параметров.

Важная особенность ЧРП состоит в создаваемых ими помехах. Помехи в сети электропитания ЧРП обусловлены тем, что ток, потребляемый ЧРП из сети, является несинусоидальным из-за того, что входным звеном ЧРП служит неуправляемый выпрямитель. Как известно, идеальный неуправляемый выпрямитель с бесконечно большой индуктивностью в цепи выпрямленного тока при синусоидальном напряжении электропитания потребляет несинусоидальный ток, имеющий следующие гармоники:

;   ,

где n – номер гармоники тока, k – натуральный ряд чисел (1,2,3,…), m – число фаз выпрямителя, действующее значение тока n –ой гармоники.

Реальный выпрямитель по своим параметрам далек от идеального, поэтому, как правило, величина гармоник тока для него не соответствует вышеуказанному соотношению.

На рис. 6.4 пунктирной линией показана величина гармоник тока для идеального выпрямителя при m = 6 и сплошной линией для ЧРП АСS550 для режима с номинальными скоростью вращения и нагрузкой.Главной особенностью этого спектра тока является большой уровень токов 5-ой и 7-ой высших гармоник.

 На рис. 6.5 изображенаосциллограмма  тока, потребляемого ЧРП из сети.Высокий уровень высших гармоник тока, потребляемого из сети, является важным недостатком данного ЧРП.

 

Рис. 6.4. Спектральный состав тока

 

 

Рис. 6.5. Кривая мгновенных значений тока, потребляемого ЧРП  из сети

 

На осциллограмме сетевого тока наблюдается работа ШИМ в виде «гребенки» что иллюстрирует слабую защищенность измерительных цепей осциллографа от работы ШИМ.

6.1.2. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рабочие характеристики АД – это зависимость параметров режимов работы двигателя от величины мощности или от коэффициента загрузки на валу:      ,

где  – мощность на валу двигателя, номинальная мощность двигателя. Рабочие характеристики полностью определяют свойства АД, как потребителя электроэнергии.Паспортные данные асинхронного двигателя, установленного в стенде, приведены в приложении 6.2.

Параметры АД и особенности его режимов работы удобно анализировать с помощью Т-образной эквивалентной схемы замещения (рис. 6.6).

   

              Рис. 6.6. Эквивалентная схема замещения АД

 

Параметры схемы замещения:
- активное сопротивление одной фазы обмотки статора, Ом;

- индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки статора, Ом;

- индуктивное сопротивление цепи намагничивания, определяемое величиной ЕДС , Ом;

- активное сопротивление цепи намагничивания, обусловленное магнитными потерями (потери в стали), Ом;

- активное сопротивление фазы обмотки ротора, приведенное к обмотке статора, Ом;

Х2́ - индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора, приведенное к обмотке статора, Ом;

 – добавочное сопротивление, соответствующее механической мощности, развиваемой на валу двигателя, Ом.

    Для частоты, отличной от номинальной (, численные значения параметров эквивалентной схемы изменятся в соответствии с изменением частоты: ;

Параметры режима работы АД:

 – фазное напряжение на зажимах двигателя;

– ток фазы обмотки статора;

 - ток намагничивания, создающий основной магнитный поток АД;

– ЭДС, индуктированная в обмотке статора (ротора) результирующим магнитным потоком;

̕  - ток фазы обмотки ротора, приведенный к обмотке статора;

 - потери в трехфазной обмотке статора;

 - магнитные потери (потери в стали) двигателя;

 - потери в обмотках ротора;

- механическая мощность на валу двигателя;

 - механические потери на трение в подшипниках и вентиляцию, входящие в величину РВ (на эквивалентной схеме не отражены);

 ;

 – добавочные потери (на эквивалентной схеме не отражены);

 – реактивная мощность рассеяния обмоток статора;

 - реактивная мощность намагничивания;

 - реактивная мощность рассеяния обмоток ротора;

 - активная мощность, потребляемая двигателем из сети (мощность на валу плюс потери);

 – реактивная мощность, потребляемая двигателем из сети;

 – скольжение АД, зависящее от нагрузки двигателя и напряжения на зажимах.

    Рабочие характеристики установленного в учебном стенде двигателя приведены на рис. 6.7 ÷ 6.9.

k З

1,0

Р, ∆Р

1.0

кВт     2,0

Р2

0

0,5

Рис. 6.7. Рабочие характеристики АД:

Р1

∆Р

0,28 кВт

Для точного построения рабочих характеристик требуются численные значения всех параметров схемы замещения двигателя (рис. 6.6). Эти параметры, как правило, не указываются производителями в паспортных данных двигателей, поэтому на рис. 6.7 приведен приближенный вид рабочих характеристик, построенных по двум точкам с учетом следующего:потери в двигателе при номинальной нагрузке на валу составляют 0,57 кВт (приложение 6.2); приняты потери холостого хода , т.к. для асинхронных двигателей, как правило, при загрузке близкой к полной, потери холостого хода (постоянные потери) равнынагрузочным потерям (переменным); нагрузочные потери при  также приняты равными 0,28 кВт.

Реактивная мощность (реактивные потери) при  определяются номинальным коэффициентом мощности, равным 0,65 (приложение 6.2).

k З

0                     0,2            0,4            0,6          0,8          1,0

3,0

2,0

1,0

Q1

1,38 А

4,6 А

I1

Q1,квар

I1, A

2,8квар

Рис. 6.8. Рабочие характеристики ,

           

Номинальная реактивная мощность:  Реактивные потери холостого хода можно определить приближенно, приняв ток холостого хода двигателя:

, ,

Ток двигателя при изменении  от нуля до единицы изменяется нелинейно от 1,38 А при холостом ходе до 4,6 А при номинальной нагрузке (рис. 6.8). Нелинейность, в основном, вызвана тем, что при малой загрузке двигателя индуктивная составляющая тока намного больше активной, а при возрастании нагрузки двигателя, рост активной составляющей тока, которая прибавляется к реактивной составляющей под углом , вначале не приводит к существенному росту полного тока. В области малых нагрузок в токе превалирует реактивная составляющая и коэффициент мощности уменьшается до значения cosφ = 0,2.

 На рис. 6.9 приведена кривая зависимости  и ƞ = f(.

kЗ

Ƞ, сosϕ     1,0   0,8     0,6     0,4     0,2     0

0,2       0,4       0,6        0,8       1,0

cosϕ

ƞ

Рис. 6.9. Рабочие характеристики иƞ=f(

Максимальный КПД АД, а также максимальное значение коэффициента мощности обычно лежат в диапазоне k_З=0,8 – 1,0 (рис. 6.9).

    Для АД потери часто разделяют на постоянные (не зависящие от нагрузки)  и переменные (зависящие от загрузки АД) ∆ :

;

,

где  активные и реактивные потери холостого хода, не зависящие от нагрузки;  – активные и реактивные потери в обмотках статора и ротора при номинальной нагрузке и номинальной частоте питающего напряжения.

    При изменении (регулировании) частоты питающего напряжения изменяется номинальная мощность АД. Главным фактором, определяющим номинальную мощность АД, является номинальный ток, который определяет допустимый нагрев двигателя при длительной его работе. Так например, при снижении частоты и соответственно скорости вращения двигателя вдвое и при номинальном токе 4,6 А номинальная мощность двигателя также снижается вдвое и становится равной 0,75 кВт.

Важной характеристикой АД, как потребителя электроэнергии, является статическая характеристика по напряжению (рис. 6.10).

 

1

U

0

Q1(U)

Q1

U KP =0,7

QH

 

 

Рис. 6.10. Статическая характеристика АД по напряжению

 

    Особенности потребления асинхронным двигателем реактивной мощности, представленные на рис. 6.10, способствуют стабилизации напряжения в сети. При возникновении в сети дефицита реактивной мощности снижается напряжение у потребителей. Это снижение напряжения вызывает уменьшение реактивной мощности, потребляемой асинхронными двигателями пропорционально квадрату напряжения (рис. 6.10). А это уменьшает потери напряжения в сети, противодействуя тем самым изменению напряжения в узле нагрузки, где превалируют асинхронные двигатели. Это явление называют регулирующим эффектом асинхронной нагрузки. При более глубоких посадках напряжения в сети электропитания АД (более 30%, U˂U_КР), ситуация может выйти за критическую точку и возможно лавинообразное нарастание потребляемой реактивной мощности, снижение напряжения и опрокидывание АД. Особенно опасна данная ситуация при самозапуске АД, для предотвращения которого подавляющее большинство АД снабжается защитой минимального напряжения. Очевидно, что оснащение АД регуляторами частоты, которые обеспечивают безпиковый пуск АД, сильно изменяет данную ситуацию.

    Важнейшей характеристикой АД является его механическая характеристика (рис. 6.11).

 

М, нм

20

10

S,o.e.

0,07

1,0

Рис.11. Механическая характеристика АД: МН =20,6 нм – номинальный момент двигателя; SH= 0,07 – номинальное скольжение (Приложение 2)

0

    Жирной линией выделена зона нормальной работы АД, где характеристика практически линейна. Механическая характеристика наглядно показывает, как изменяется скорость вращения АД в зависимости от его загрузки при постоянстве частоты напряжения.

На рис. 6.12 приведены 2 механические характеристики, соответствующие рабочей зоне: для скорости вращения 695 об/мин и для 200 об/мин. Для стабилизации заданной скорости вращения при изменении нагрузки изменяется должным образом частота и величина напряжения на выходе преобразователя частоты. При увеличении нагрузки частота увеличивается, смещая кривую, изображенную на рис. 6.12, влево, и увеличивается напряжение, смещая эту кривую вверх. В итоге скорость вращения двигателя остается неизменной.

М,нм

20   15     10   6

695 об/мин

200 об/мин

46,3

13,3

0

F,гц   50

...

...

15,6

Рис. 6.12.Механические характеристики (рабочие зоны) для двух значений стабилизированных скоростей вращения двигателя

...

Порядок выполнения работы

 

    Главная цель исследования − выяснить, какие новые факторы появляются в режиме электропотребления при оснащении АД устройствами частотного регулирования скорости.

    В соответствии с поставленной задачей требуется построить опытным путем рабочие характеристики (рис. 6.7 и6.8) АД с ПЧ, для чего необходимо:

- включить установку выключателем электропитания стенда (поз.1на рис. П6.2);

- включить питание ПЧ (поз.2 на рис. П6.2);

- на компьютере запустить программу MasterSkada. На мониторе появляется видеокадр дистанционного управления стендом (рис. П6.6);

- с помощью соответствующей кнопки на видеокадре включить режим «Управл. скоростью». На задатчике скорости вращения установить требуемое значение (например, 695 об/мин). Кнопкой «Пуск» запустить асинхронный двигатель, который выходит на заданную скорость вращения;

- на задатчике момента ДПТ выставить значение требуемого момента сопротивления и включить ДПТ соответствующими кнопками предварительно включив возбуждение кнопкой «Разрешить»;

- для пяти значений момента сопротивления на валу АД (по согласованию с преподавателем) провести необходимые измерения, результаты которых занести в табл. 6.1;

- данные о мощности и моменте на валу АД, а также о величине тока статорной обмотки выведены на видеокадре вместе с величиной скорости вращения;

- величина напряжения на выходе ПЧ и его частоты считываются с панели управления ПЧ, для чего необходимо открыть правую лицевую дверь установки;

- параметры электроэнергии на вводе в ПЧ измеряются с помощью устройства UMG103 и компьютерной программы GridVis. Здесь же измеряются высшие гармоники тока, потребляемого ПЧ из сети.

Указанные измерения провести по согласованию с преподавателем для четырех режимов скорости вращения АД.

 

 

        Таблица 6.1

Результаты измерения параметров работы привода

n = ……об/мин; ω=……..1/сек.

Место измерений	Обозна- чение	1	2	3	4	5
Видеокадр	I1, A
	M, н м
	P, кВт
Панель управления ПЧ	f, Гц
	U, B
Ввод электропитания 380 В	Ic, A
	Pc, Вт
	Sc, ВА
	Qc, вар
	cosφ
Гармоники тока, потребляемого ПЧ из сети	I 1
	I 5
	I 7
	I 11
	I 13
	I 17
	I 19
Рассчетные параметры	Ƞ, о.е.
	kЗ, о.е.
	ω, 1/c.
	S, о.е.

 

Параметры режима работы привода:

- , М, Р – величина тока статора, момента на валу и мощности двигателя, считываемые с видеокадра компьютера;

- f, U – частота и напряжение на зажимах АД (на выходе ПЧ), считываемые с панели управления ПЧ;

- Ic, Pc, Sc, Qc, cosφ –параметры режима на входе ПЧ (измеряются с помощью устройства UMG103);

- I ₁, I ₅, I ₇, I ₁₁, I ₁₃, I ₁₇, I ₁₉ – гармоники тока фазы L 1, потребляемогоПЧ (измеряются с помощью устройства UMG103);

- Ƞ, k_З – коэффициент полезного действия и коэффициент загрузки привода (определяются расчетом).

    Исходные параметры (нагрузка АД, скорость вращения) задаются преподавателем. Количество режимов (по величине момента сопротивления на валу АД) принять равным 5. Соответственно заполнить (для каждой заданной скорости вращения двигателя) табл. 6.1.

    Кривые мгновенных значений напряжения и тока в сети, а так же тока в обмотке статора АД снимаются с помощью электронного осциллографа. Частота напряжения в сети составляет 50 Гц, а частота тока в обмотке статора АД определяется заданной скоростью вращения.

Содержание отчета

    В отчете по лабораторной работе должны содержаться:

· изложение целей работы;

· краткое описание лабораторной установки;

· таблицы результатов измерений (см.таблицу 6.1);

· графики рабочих характеристик (рис. 6.8);

· семейство рабочих зон механических характеристик (рис. 6.12);

·  графики мгновенных значений напряжения и тока на вводе в ПЧ и тока на выходе ПЧ;

· выводы по проделанной работе и полученным результатам.

 

 

6.4. Контрольные вопросы

1. Принцип работы преобразователя частоты, структурная схема.

2. Каким образом с помощью ШИМ обеспечивается синусоидальность тока АД?

3. Почему ПЧ не потребляет из сети реактивную мощность? Как образуется реактивная мощность, потребляемая АД от ПЧ?

4. Каким путем можно изменять высшие гармоники тока, потребляемого ПЧ из сети?

5. Рабочие характеристики АД.

6. Статическая характеристика по напряжению и регулирующий эффект асинхронной нагрузки и влияние на них частотнорегулируемого асинхронного привода.

7. Механические характеристики АД без частотного регулирования и с частотным регулированием скорости вращения.

8. Сравните рабочие характеристики ƞ=f(  АД без ПЧ и с ПЧ.

 

Приложение 6.1

Краткое описание учебного стенда

Учебный стенд имеет структуру, приведенную на рис.П6.1 и включает: три преобразователя частоты и один управляемый выпрямитель для двигателя постоянного тока, служащего нагрузкой для частотно регулируемого асинхронного привода.

Автоматизированное рабочее место

ППЧ

ПЧ АСS150

Контроллер РП581-КТН

ПЧ АСS550

ППТ DCS800

АД

ДПТ

Рис.П6.1. Структура учебного стенда

 

 

 Конструктивно стенд имеет три части (рис.П6.2): первая – шкаф, в котором размещена вся аппаратура управления; вторая – асинхронный двигатель (АД), сочлененный на единой раме с двигателем постоянного тока (ДПТ) и третья – автоматизированное рабочее место (персональный компьютер).

В шкафу управления (рис.П6.2) установлены: два частотно-регулируемых привода ACS150 и ACS550; частотный пусковой преобразователь для осуществления безпикового пуска АД; привод постоянного тока DCS800; контроллер PM581-ETH; необходимая защитно-коммутационная аппаратура.

Управление приводами ACS550 и DCS800 возможно как местное, так и дистанционное с автоматизированного рабочего места (рис.П6.6), а приводом ACS150 и частотным пусковым преобразователем только местное.     

Поз.1

Поз.2

 

Рис.П6.2. Конструктивы стенда (Поз.1- выключатель электропитания установки; Поз.2-органы управления ACS550)

 

Состав:

· шкаф управления, в котором размещены все необходимые узлы и защитно-коммутационная аппаратура (рис.П6.2);

· асинхронный двигатель и двигатель постоянного тока, объединенные в один агрегат (рис.П6.5) и установленные на единой раме.

На лицевых панелях (дверцах) шкафа размещены (рис.П6.2 и П6.4):

· панель управления ПЧ ACS150 (в левом верхнем углу);

· органы управления приводом постоянного тока слева внизу;

· органы управления пускового преобразователя частоты (вверху справа);

· выключатель питания стенда(Поз.1);

· два амперметра и 3 ряда кнопок управления ПЧ ACS550 (Поз.2).

Органы управления ЧП АСS150 и ППЧ выведены на передние двери шкафа.

Управление ЧП ACS550 и ППТ DCS800 обеспечивается с компьютера с единого видеокадра (рис. П6.6).

Управление ЧП ACS 550. Кнопка «Пуск» осуществляет запуск установки и автоматически переводит привод постоянного тока DCS800 в режим управления моментом для создания нагрузки на асинхронный двигатель. Кнопка «Стоп» останавливает асинхронный двигатель, а также автоматически останавливает двигатель постоянного тока. На видеокадре для асинхронного привода указываются текущие значения скорости вращения вала, тока фазы статора двигателя, момента и мощности на валу. Состояние «Включено» обозначается на изображении двигателя зеленым прямоугольным индикатором. Задание скорости вращения вала осуществляется с задатчика скорости, расположенного в левой части видеокадра. Задание момента на валу двигателя осуществляется другим задатчиком, расположенным в правой части видеокадра в поле, отведенном для ППТ (рис.П6.6).

Управление ППТ DCS 800 осуществляется в правой части видео