Лабораторная работа№7

Преобразователь частоты.

Цель работы: изучить назначение, приёмы настройки параметров, схемы подключения и характеристики преобразова-

теля частоты, работающего в комплекте с асинхронным двигателем.

1,Основные теоретические положения,

Преобразователи частоты выпускаются и используются главным образом

как источники питания асинхронных и синхронных двигателей. Частота вра-

щения магнитного поля статоров двигателей переменного тока определяется

выражением:

n₀=60ƒ/p,

где р – число пар полюсов на фазу,

ƒ – частота напряжения, подаваемого на статор.

Если напряжение на статор асинхронного или синхронного двигателя по-

давать с преобразователя частоты, то тем самым можно изменять частоту

вращения двигателя в диапазоне, соответствующем диапазону изменения

частоты напряжения.

Преобразователи частоты бывают двух типов: с непосредственной связью

и со звеном постоянного тока. Преобразователи первого типа позволяют по-

лучить лишь дискретные значения частоты, вторые позволяют изменять час-тоту плавно. В данной лабораторной работе используется преобразователь со звеном постоянного тока. Преобразователь питается от сети однофазного напряжения 220 В. На выходе преобразователя – трёхфазное напряжение, частота которого может изменяться в пределах от 0 до 200Гц. Это напряже- ние подаётся на статор асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Электромагнитный момент трёхфазного асинхронного двигателя определяет-ся выражением:

М=3pU_ф²r₂´/{ωs[(r₁+ r₂´/s) ²+(x₁+x₂´)²]},

где U_ф – фазное напряжение, подаваемое на обмотку статора,

s - скольжение,

r₁,x₁- активное и индуктивное сопротивления статора,

r₂´,x₂´ - приведённые активное и индуктивное сопротивления ротора,

ω – частота напряжения сети,

р - число пар полюсов обмотки статора на фазу.

Ток в обмотке ротора определяется выражением:

I₂´=U_ф/√[(r₁+ r₂´/s) ²+(x₁+x₂´)²]

При уменьшении частоты напряжения соответственно уменьшаются индук-

тивные сопротивления, поэтому для ограничения тока двигателя и поддер-

жания максимального момента примерно на одном уровне при снижении час-тоты необходимо также снижать величину напряжения, подаваемого на ста-

тор. Используемый в лабораторной работе преобразователь позволяет изменять напряжение по одному из трёх законов, графики которых представлены на рис.1. Требуемый закон изменения напряжения задают при

настройке преобразователя.

Рис.1.

Преобразователь обладает следующими функциональными возможностями:

- изменять время разгона до заданной скорости в пределах от 0,1 до 999 сек.;

- осуществлять остановку двигателя как в режиме свободного выбега, так и в

режиме динамического торможения;

- устанавливать время замедления в пределах от 0,1 до 999 сек.;

- использовать как реверсивный, так и нереверсивный режимы работы двига-

теля;

- устанавливать нижний и верхний пределы частоты напряжения;

- использовать толчковый режим пуска двигателя при частотах от 1 до 200Гц;

- осуществлять управление либо с помощью внешних сигналов, либо с клави-

атуры преобразователя; внешние сигналы на включение, отключение и ре-

верс подаются с помощью тумблеров или других контактных или бескон-

тактных коммутирующих устройств; для управления частотой используют-

ся стандартные сигналы 0…10В, 0…20мА, 4… 20мА или подключается по-

тенциометр 10кОм (см. рис. 2);

- запрещать вращение двигателя в обратную сторону;

- осуществлять сигнализацию одного из состояний: работа, заданная частота

достигнута, аварийная остановка (с помощью контакта многофункциональ-

ного выхода);

- осуществлять трёхскоростное управление с помощью внешних сигналов.

Индикатор сигнализирует о характере возникающих неисправностях и об

ошибках при программировании.

В преобразователе предусмотрены следующие виды защит:

- от коротких замыканий в цепи нагрузки;

- от длительных перегрузок (отключение происходит при перегрузках, пре-

вышающих 103%; время до отключения зависит от величины перегрузки);

- от недопустимого понижения и повышения напряжения питания.

Рис.2.

1. Установка параметров преобразователя.

Установка параметров преобразователя осуществляется с помощью кла-

виатуры, расположенной на его лицевой панели.

Перед установкой параметров на преобразователь необходимо подать на-

пряжение питания и нажать на кнопку “DISP-MODE”, при этом на индика-

торе появится порядковый номер параметра Fn00. При нажатии на кнопку

“+” порядковый номер параметра увеличивается на единицу (Fn01, Fn02 и

т.д.), при нажатии на кнопку “-“ – уменьшается на единицу.

Для установки значения параметра необходимо нажать кнопку “ENTER”,

при этом на индикаторе появится значение параметра, которое при необхо-

димости можно изменить кнопками “+” и “-“. После установки необходимо-

го значения параметра следует снова нажать кнопку “ENTER”. Описание

функций параметров приведено в таблице 1.

Таблица 1.

№ Ф-ции	Значение функции	Пара- метр	Значение параметра	Примечание
Fn00				Настраивается на заводе, не менять
Fn01	Время разгона		0,1…999с.
Fn02	Время замедления		0,1…999с.
Fn03	Выбор режима работы		Вперёд/стоп, назад/стоп. Пуск/стоп, вперёд/назад.	1.Используется только при вне- шнем управлении. На лабора- торном стенде возможен только вариант 0.Команда «назад» игно- рируется при Fn22=1
Fn04	Установка направления вращения		Вперёд   Назад	На панели управления нет кноп- ки «вперёд/назад»,направление вращения с клавиатуры задаётся Fn04.При Fn22=1 вращение на- зад невозможно, Fn04=1 не уста- навливается.
Fn05	Установка кривой «нап ряжение-ча- стота»		См. график рис. 1.	Средний пусковой момент Высокий пусковой момент Низкий пусковой момент
Fn06	Верхний предел частоты.		1…200 Гц	Значение частоты как с клавиа- туры преобразователя, так и внешним сигналом устанавлива- ется в пределах, заданных Fn06 и Fn07
Fn07	Нижний предел частоты		1…200Гц
Fn08	Частота ско- рости Sp1		1…200Гц	При трёхскоростном управле- нии
Fn09	Частота тол- чкового реж.		1…200Гц	При необходимости иметь фик- сированную скорость при упра- влении внешним сигналом
Fn10	Способ управления		С клавиату- ры преобраз. От внешних сигналов	При Fn10=1 возможен аварийный останов с клавиатуры преобразователя.
Fn11	Способ задания частоты		С клавиатуры кнопками «+» и «-« От потенц. или аналог. сигн. 0…10В, 0…20мА От потенциометра или аналог. сигн. 4…20мА

Таблица 1 (продолжение)

№ ф-ции	Значение функции	Пара- метр	Значение параметра	Примечание
Fn12	Частота коммутации	1…	От 4 до 15 кГц	Настройкой частоты коммутации исключают резонансные помехи при наличии находящейся поблизости другой электронной аппаратуры.
Fn13	Коэффициент компенсации момента		0…10%	Для получения повышенного момента Fn13 увеличивает вы- ходное напряжение
Fn14	Метод останова		Замедление Свободный выбег	Если Fn14=0, при поступлении команды на останов преобразо- ватель снижает частоту до уровня, указанного в Fn16, затем частота становится равной 0, а напряжение, заданное в Fn17. По окончании времени, задан- ного в Fn15, преобразователь полностью останавливает двигатель.
Fn15	Время тормо- жения посто- янным током		0…25,5с.
Fn16	Частота вклю -чения тормо -жения посто янным током		1…10Гц
Fn17	Напряжение постоянного тока		0…20%
Fn18	Номинальный ток двигателя		0…200%	Fn18=(номинальный ток двигателя/номинальный ток преобразователя)*100%
Fn19 Fn20	Режим		Толчковый режим
Fn19 Fn20	Режим		Трёхскорост- ной	Sp1- 1-я скорость, Sp2-2-я ско- рость, Sp3-3-я скорость
Fn21	Назначение многофункци- онального выхода		Сигнал работы Заданная частота достигнута Сигнал аварии

Таблица 1 (продолжение)

Fn22	Вращение в обратную сторону		Разрешено Запрещено	Перед установкой Fn22=1 необходимо установить Fn04=0
Fn23	Перезапуск при провалах в питании		Разрешен Запрещен	Перезапуск происходит при провалах в питании длительно- стью не более 2сек.
Fn24	Количество попыток перезапуска		0…5	При длительности провалов более 2 сек. Если преобразова- тель запрограммирован на за- медление или торможение, про- цедура перезапуска не выполняется.
Fn25	Частота нап- ряжения сети		50 Гц 60 Гц
Fn26	Частота Sp2	0…200 Гц	При трёхскоростном управлении.
Fn27	Частота Sp3

3.Порядок выполнения работы.

1.Ознакомиться с назначением и функциональными возможностями преобра-

зователя.

2.Ознакомиться со значением и порядком установки функций.

3.Ознакомиться с лабораторным стендом и схемой внешних подключений

(рис.2).

4.Установить следующие значения параметров (значения подчёркнутых па-

раметров установить по заданию преподавателя):

Fn01 – время разгона,

Fn02 - время замедления,

Fn03=0 – режим работы: «вперёд/стоп, назад/стоп»,

Fn04=0 - направление вращения: вперёд,

Fn05=2 - высокий пусковой момент,

Fn06=50 – верхний предел частоты 50 Гц,

Fn07=0 - нижний предел частоты 0 Гц,

Fn08 - частота первой фиксированной скорости при многоскоростном уп-

равлении,

Fn09 – частота толчкового режима,

Fn10=0 – управление от клавиатуры преобразователя,

Fn11=0 – задание частоты от клавиатуры преобразователя,

Fn12=5 – частота коммутации 5 кГц,

Fn13=10 – коэффициент компенсации момента (высокий пусковой момент),

Fn14=0 – метод останова – замедление,

Fn15 – время торможения постоянным током,

Fn16=5 – частота включения торможения постоянным током,

Fn17=20 – напряжение торможения постоянным током 20 В,

Fn18 – номинальный ток двигателя,

Fn19=Fn20=1 – толчковый режим,

Fn21=2 –сигнал многофункционального выхода: заданная частота достиг-

нута,

Fn22=0 – обратное вращение разрешено,

Fn23=0 – перезапуск разрешен,

Fn24=5 – количество перезапусков при провалах в питании более 2 сек.,

Fn25=010 – частота напряжения сети 50 Гц,

Fn26 – значение второй фиксированной частоты,

Fn27 – значение третьей фиксированной частоты.

5.Соединительными проводами на выход преобразователя подключить

двигатель.

6.Нажатием кнопки «DISP-MODE» перевести преобразователь в режим

«работа». Кнопкой «START-STOP» включить двигатель. Нажимая кноп-

ки «+» и «- «, убедиться в том, что при этом меняется частота напряжения и

частота вращения двигателя.

7.Кнопкой «START-STOP» остановить двигатель, обратив внимание на нап-

равление вращения. Преобразователь перевести в режим программирова-

ния и установить значение Fn4=1. Перевести преобразователь в режим

«работа», включить двигатель и убедиться в том, что изменилось направ-

ление вращения.

8.Остановить двигатель. Поменять значения функций Fn10=1, Fn11=1 – уп-

равление двигателем и задание частоты внешними сигналами.

9.Перевести преобразователь в режим «работа». Тумблером включить двига-

тель для вращения «ВПЕРЁД». Вращая рукоятку тумблера, убедиться в из-

менении частоты вращения двигателя.

10.Включая тумблеры SР, убедиться, что на выходе преобразователя устанавливается частота толчкового режима.

11.Тумблер «ПУСК» перевести сначала в среднее положение, а затем, после

остановки двигателя,- в положение «НАЗАД». Убедиться, что двигатель

при переводе тумблера в среднее положение остановился в пределах задан-

ного времени, а затем, после переключения тумблера в положение

«НАЗАД», начал вращаться в противоположную сторону.

12.Остановить двигатель. Преобразователь перевести в режим установки па-

раметров, установить режим трёхскоростного управления: Fn19=2,Fn20=6.

13.Перевести преобразователь в режим «работа». Кнопками «Sр1», «Sр2» и

«Sр3» опробовать работу электропривода в трехскоростном режиме.

14.Установить Fn14=1 – останов в режиме свободного выбега.

15.Переключить преобразователь в режим «работа», включить, а затем

отключить двигатель, убедиться, что он останавливается в режиме

свободного выбега.

4.Содержание отчета.

1.Назначение и функциональные возможности преобразователя частоты.

2.Описание порядка установки значений функций.

3.Схема внешних подключений преобразователя, ее описание.

5.Контрольные вопросы.

1.Каково основное назначение преобразователя частоты?

2.Опишите функциональные возможности преобразователя.

3.Какими способами можно осуществлять управление преобразователем?

4.Какими способами можно изменять частоту напряжения на выходе пре-

образователя?

5.В связи с чем на выходе преобразователя необходимо изменять напряжение

при изменении частоты?

6.В каких режимах может осуществляться остановка двигателя, подключен-

ного к преобразователю?

7.Как осуществить перевод преобразователя из режима «работа» в режим ус-

тановки параметров и обратно?

8.Как устанавливают требуемые значения параметров?

9.Как изменить направление вращения двигателя при управлении с клавиату-

ры преобразователя?

10.В каком режиме работает двигатель при замедлении?

11.Можно ли систему электропривода, представленную на лабораторном

стенде, использовать в системах автоматизации производственных процес-

сов? Если можно, то как Вы себе это представляете?

Дата добавления: 2015-04-29