ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

ПРИВОДА

Методические указания

к лабораторным работам

ПЕНЗА 2009

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет»

Исследование электрического привода Методические указания к лабораторным работам Пенза Издательство Пензенского государственного университета УДК 621. И Описана методика исследования электрического привода для управления машин постоянного и переменного тока на базе универсального лабораторного комплекса, выпускаемого Южно-Уральским государственным университетом (г. Челябинск).

Методические указания подготовлены на кафедре «Электротехника и транспортное электрооборудование» и предназначены для студентов специальности 140607 «Электрооборудование автомобилей и тракторов», могут быть полезными и для студентов других электротехнических специальностей университета.

С о с т а в и т е л и: В. Н. Ашанин, Ю. Т. Медведик, А. М. Савельев Р е ц е н з е н т А. И. Диянов, кандидат технических наук, главный метролог ФГУП «НИИФИ»

Описание лабораторного комплекса 1. Назначение, состав и технические характеристики комплекса Лабораторный учебно-исследовательский комплекс [1, 2] реализован по модульному принципу и предназначен для исследования электрического привода для управления электрических машин постоянного и переменного тока.

В состав лабораторной установки входят (рис. 1):

функционально полные электротехнические, электромеханические и измерительные модули;

электромашинный агрегат.

Рис. 1. Общий вид лабораторного комплекса Рассмотрим кратко их назначение и технические характеристики.

1.1. Электромашинный агрегат Электромашинный агрегат представляет собой соединенные на одном валу три электрические машины:

машину постоянного тока с обмоткой независимого возбуждения (220 В, 180 Вт, 1500 об/мин);

трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (3380 В, 370 Вт, 1380 об/мин);

импульсный датчик скорости (1000/500 имп/об).

Более полные технические характеристики исследуемых электрических машин приведены в прил.

1.2. Силовой модуль Силовой модуль (рис. 2) предназначен для подключения электрических машин электромашинного агрегата в схемы лабораторных исследований.

На переднюю панель этого модуля выведены клеммы для подключения асинхронного трехфазного двигателя (М1) и двигателя постоянного тока (М2) к другим модулям комплекса с целью исследования их характеристик.

Кроме того, на силовом модуле расположены датчики тока (ДТ) и напряжения (ДН), предназначенные для подготовки ввода в компьютер значений напряжения и тока с двигателя постоянного тока. Датчики тока и напряжения лабораторного комплекса имеют унифицированные выходные сигналы и коэффициенты преобразования, значения которых приведены в табл. 1.

В нижней части силового модуля расположен индикатор скорости (в об/мин) электромашинного агрегата. Кроме того, здесь располагается преобразователь частота – напряжение (ПЧН), преобразующий частоту вращения электромашинного агрегата в диапазоне 0...±1800 об/мин в пропорциональный сигнал напряжения 0...±10 В, информация с которого может вводиться для измерения в персональРис. 2. Силовой модуль Диапазон выходных напряжений датчиков 0...±10 В Коэффициент передачи датчика напряжения 50 В/В В лабораторной установке реализована возможность измерения частоты вращения электрических машин с помощью электронного частотомера, подключаемого к разъему X1.

1.3. Модуль измерительный постоянного тока Измерительный модуль (рис. 3) используется для определения параметров и характеристик машины постоянного тока. Он позволяет измерить стрелочными приборами магнитоэлектрической системы типа М42300 два напряжения (вольтметры PV1 и PV2) и два тока (амперметры РА1 и РА2). Диапазоны измерений и класс точности приборов приведены в табл. 2.

Рис. 3. Модуль измерительный постоянного тока Модуль (рис. 4) предназначен для измерений цифровым прибором DM2416 действующих значений напряжения и тока, активной мощности, коэффициента мощности, частоты в цепях переменного тока.

Модуль содержит:

трехстрочный дисплей цифрового прибора (верхняя строка указывает напряжение, а при переключении с помощью клавиши Hz/PF – частоту и коэффициент мощности, средняя – ток, нижняя – активную мощность);

клеммы генератора А и N и нагрузки А1 и N;

выключатель напряжения питания сети «Сеть»;

кнопку фиксации показаний.

Технические характеристики измерительного прибора приведены в табл. 3.

Замечание. Метрологические характеристики прибора гарантируются при гармонической форме измеряемых величин, нормальных климатических условиях и номинальном диапазоне частот 40...400 Гц.

На лицевой панели расположен также разъем для подключения модуля к персональному компьютеру по последовательному порту RS-232.

Преобразователь частоты (ПЧ) обеспечивает преобразование трехфазного переменного напряжения 3380 В промышленной частоты 50 Гц в трехфазное напряжение с регулируемыми значениями напряжения и частоты. В состав преобразователя входят неуправляемый выпрямитель переменного напряжения в постоянное и автономный инвертор. ПЧ обеспечивает регулирование скорости вращения ротора асинхронного двигателя, компенсацию скольжения, форсировку напряжения, скалярное или векторное управление.

Модуль преобразователя частоты (рис. 5) содержит:

преобразователь частоты UNI1401 с двухстрочным дисплеем и кнопками ввода параметров;

потенциометры PR1 и PR2 для задания необходимого значения резистивРис. 5. Модуль частотного ных сопротивлений и резистор R1, ими- преобразователя тирующий сопротивление термодатчика;

силовые клеммы подачи трехфазного входного напряжения A, B, C и снятия выходного напряжения A1, B1, C1;

клеммы маломощных аналоговых сигналов управления преобразователя (XS2 Вход 1, XS4 Вход 2, XS6 Вход 3);

клеммы XS8 и XS9 выходных аналоговых сигналов, пропорциональных соответственно частоте вращения и моменту на валу асинхронного электрического двигателя;

переключатели SA1 (направление вращения), SA2 (выбор управления) и SA3 (подачи разрешения на работу);

кнопку SB1 «Сброс» для сброса ошибки;

разъемы XR1 (ПК) для подключения персонального компьютера для программирования преобразователя с помощью программного обеспечения UNISOFT и XR2 (ДС) для подключения датчика скорости при исследовании замкнутой системы электропривода.

1.6. Тиристорный преобразователь постоянного тока обеспечивает преобразование однофазного переменного напряжения 220 В промышленной частоты 50 Гц в регулируемое постоянное модуля содержит клемму Х1 входного сигнала управления U у, клеммы Х6, Х7 выходного регулируемого силового напряжения U тп, преобразователя постоянного тока ния U ов.

Кроме того, на переднюю панель модуля выведены клеммы датчика тока (ДТ) Х2 и датчика напряжения (ДН) Х3 преобразователя.

На индикаторе отображаются значения выходного напряжения и тока преобразователя, тока возбуждения. Выбор параметра индикации осуществляется переключателем, который расположен справа от табло индикатора. Кроме этого, в модуле выведены сигналы о срабатывании защиты, разрешении работы (торможение) и режиме работы ТП.

Модуль ТП может работать в одном из двух основных режимах:

собственно преобразователь и как источник задания нагрузки (нагрузочная машина). В первом случае выполняется преобразование маломощного сигнала управления, подаваемого на вход, в пропорциональное выходное напряжение. Во втором случае управление ТП выполняется с помощью ручек потенциометров RP1 («n») и RP2 («М»), позволяющих отдельно регулировать задание по скорости и моменту машины постоянного тока.

Управление модулем выполняется с помощью следующих элементов:

переключатель «Сеть» подключает напряжение питания модуля и дает разрешение на работу преобразователя;

выключатель «Разрешение» SA1 переводит ТП в рабочий режим;

переключатель «Режим» SA2 позволяет установить необходимый режим работы модуля ТП (П преобразователь, НМ нагрузочная машина).

При работе модуля в режиме нагрузочной машины управление выполняется с помощью:

переключателя направления вращения SA3;

потенциометра RP1 задания частоты вращения n (об/мин);

потенциометра RP2 задания момента двигателя М (Нм).

При необходимости управления машиной постоянного тока в режиме поддержания частоты вращения перевести потенциометр RP2 на максимальное значение сопротивления (крайнее правое по ходу часовой стрелки положение), при этом управление скоростью вращения будет выполняться потенциометром RP1.

При управлении машиной постоянного тока в режиме поддержания момента перевести потенциометр RP1 на максимум (крайнее правое по ходу часовой стрелки положение), при этом управление скоростью будет выполняться потенциометром RP2.

На модуле регуляторов расположены элементы аналоговой системы управления электрического привода с подчиненным регулированием. На лицевой стороне этого модуля (рис. 7) расположены:

задатчик интенсивности на базе операционного усилителя DA1;

регулятор скорости на базе DA2;

регулятор тока на базе DA3.

Сигнал задания уровня интенсивности подается на вход Х1 задатчика интенсивности, выход задатчика – клемма Х2. Для смены полярности входного сигнала используется переключатель SA1, изменение его уровня выполняется потенциометром RP1. Второй потенциометр RP2 используется для изменения темпа нарастания выходного сигнала задатчика.

Регулятор скорости представляет собой ПИ-регулятор с блоком ограничения. Входные сигналы регулятора подаются на клеммы Х3 и Х4, выходной сигнал снимается с клеммы Х5. Амплитуда выходного сигнала регулятора изменяется блоком ограничения AQ с переключателем SA3. Коэффициент усиления и постоянная времени П- и И-каналов регулятора изменяются переключателями SA2 и SA4.

Регулятор тока представляет собой ПИ-регулятор. Выходные сигналы регулятора подаются на клеммы Х6 и Х7, выходной сигнал снимается с клеммы Х8. Коэффициент усиления и постоянная времени Пи И-каналов регулятора изменяются переключателями SA5 и SA6.

Исследование преобразователя частоты Цель работы – изучение технических характеристик, режимов работы и основных параметров преобразователя частоты фирмы Control Technigues UNIDRIVE Uni1401, экспериментальное исследование процессов пуска и торможения в системе управления «преобразователь частоты – асинхронный двигатель».

1. Внеаудиторная подготовка к работе в лаборатории по изучению экспериментальной схемы для исследования преобразователя частоты (ПЧ) Uni1401, состава и назначения используемых модулей лабораторной установки. Ознакомление с каталожными данными на асинхронный двигатель, конструкцией и техническими характеристиками преобразователя UNIDRIVE Uni1401.

2. Работа в лаборатории, связанная с экспериментальным исследованием преобразователя частоты, включающая ввод каталожных данных и проведение самонастройки привода, выполнение пуска от кнопочной панели и лицевой панели модуля, регулирование скорости и момента 3. Обработка и анализ полученной в лаборатории информации, оформление отчета по проделанной работе.

4. Защита лабораторной работы.

1. Внеаудиторная подготовка к работе в лаборатории:

1.1. Используя конспекты лекций, учебники [3, 4] и настоящие методические указания, а также доступный справочный материал:

– ознакомиться с назначением преобразователей частоты и принципом их работы;

– изучить устройство лабораторной установки и модулей, применяемых в данной работе.

1.2. В процессе подготовки к работе в лаборатории найти ответы на контрольные вопросы методических указаний.

2. Работа в лаборатории.

2.1. Лабораторная работа выполняется на универсальном учебноисследовательском стенде. Перед началом работы необходимо ознакомиться с расположением электрооборудования, поскольку при проведении лабораторных исследований используются только модули, показанные на рис. 8.

2.2. Сборка лабораторной установки.

Для выполнения лабораторного задания необходимо выполнить соединения проводами между модулями, показанные на схеме жирными линиями. Для включения преобразователя на стенде необходимо соединить клеммы маломощных аналоговых сигналов управления преобразователя частоты XS2 – «Вход 1», XS4 – «Вход 2» и XS6 – «Вход 3»

соответственно с потенциометрами RР1 (XS1), RР2 (XS3) и термистором двигателя R1 (XS5), подключить выходные клеммы модуля питания к силовым клеммам подачи трехфазного напряжения А, В, С модуля частотного преобразователя и соединить клеммы выходного напряжения преобразователя А1, В1 и С1 со статорными обмотками асинхронного двигателя силового модуля. При работе с частотным преобразователем используется асинхронный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором.

2.3. Подготовка преобразователя частоты к работе.

Для этого необходимо выполнить следующие операции:

а) установить переключатели и потенциометры модуля в исходные состояния: переключатель SA1 «Направление вращения» – в среднее положение, переключатель SA3 «Разрешение» – в положение «0», потенциометры RP1 и RP2 – в крайние положения против хода часовой стрелки;

б) включить последовательно автоматические выключатели QF модуля питания стенда и далее QF2 модуля питания, при этом включится вентилятор преобразователя и на дисплее частотного преобразователя должны появиться сообщения:

в верхней строке индикатора последовательно друг за другом – мигающие «OPEN.LP» и «Et»;

в нижней строке – «triP» (преобразователь отключен).

Если на дисплее частотного преобразователя появились другие сообщения, то необходимо выполнить следующие операции:

изменить значение параметра 0.00 на 1253 (разрешение на изменение работы преобразователя);

Рис. 8. Схема электрических соединений модулей стенда для исследования преобразователя частоты Uni установить значение параметра 0.48 на «OPEN.LP» (выбор режима работы преобразователя как разомкнутой системы);

нажать кнопку «Стоп-Сброс» на лицевой панели преобразователя частоты;

в) установить заводские параметры настройки преобразователя.

Для этого установить значение параметра 0.00 равным 1233 и нажать кнопку SB1 «Сброс». Это необходимо сделать, потому что при выполнении лабораторной работы другими студентами параметры настройки могли быть изменены. Для ввода своих параметров вначале выполняется установка заводских настроек и далее – ввод каталожных данных на электрический двигатель;

г) используя каталожные данные на асинхронный двигатель (см. табл. П2), ввести в преобразователь параметры двигателя:

0.42 – число полюсов;

0.43 – коэффициент мощности (можно не вводить);

0.44 – номинальное напряжение;

0.45 – номинальная скорость (об/мин);

0.46 – номинальный ток;

0.47 – номинальная частота;

д) выполнить самонастройку привода. Частотный преобразователь кратковременно включает асинхронный двигатель и выполняет расчет значения cos ненагруженного двигателя. Самонастройка выполняется следующим образом:

переключить тумблер SA3 «Разрешение» в положение «1»;

установить параметр 0.40 в «1», после того как дисплей перейдёт в режим индикации, нажать кнопку SB1 «Сброс», двигатель совершит несколько оборотов вала, и параметр 0.40 автоматически установится в значение «0»;

переключить тумблер SA3 «Разрешение» в положение «0»;

после проведения самонастройки преобразователя проверить параметры 0.42-0.47;

е) сохранить новые измененные значения параметров. Для этого:

установить в параметр 0.00 значение 1000;

нажать кнопку «М» на кнопочной панели преобразователя частоты;

нажать кнопку SB1 «Сброс» – измененные параметры запомнены (при этом параметр 0.00 установится в «0»).

2.4. Пробный пуск привода от кнопочной панели.

Такой способ регулирования скорости асинхронного двигателя позволяет изменить его скорость вращения с использованием средств только частотного преобразователя. Для этого:

а) установить тумблер SA3 «Разрешение» в положение «0»;

б) установить в параметр 0.01 значение «0» (минимальная частота, Гц), а в параметр 0.02 – значение «50» (максимальная частота, Гц);

в) установить в параметр 0.05 значение «4» для управления от кнопочной панели преобразователя;

г) выбрать параметр 0.10 (скорость двигателя в об/мин), дождаться возврата дисплея в режим индикации (мигающий верхний «Et» и нижний «triP»);

д) переключить тумблер SA3 «Разрешение» в положение «1»;

е) нажать кнопку «Стоп-Сброс» (появится сообщение «rdY» – готовность преобразователя к работе);

ж) для запуска преобразователя нажать кнопку «I» («Пуск») на лицевой панели преобразователя частоты, после чего появится сообщение «run» (преобразователь работает);

з) нажать кнопку «» – «Вверх» для увеличения скорости двигателя и соответственно кнопку «» – «Вниз» для ее уменьшения (на верхнем дисплее высвечивается скорость двигателя в об/мин);

и) нажать кнопку «Стоп-Сброс», и скорость двигателя снизится до нуля в соответствии с величиной замедления, указанной параметром 0.04, нижний дисплей покажет «dEC», а затем – «rdY». При повторном запуске (кнопка «I») скорость двигателя возрастет до того значения, при котором было произведено отключение в соответствии с величиной ускорения, указанной параметром 0.03;

к) для полной остановки преобразователя частоты тумблер SA «Разрешение» перевести в положение «0».

2.5. Пробный пуск электрического привода при внешнем управлении.

Внешнее управление обеспечивает дистанционное регулирование скорости двигателя, более простой способ изменения режимов работы преобразователя. Для этого необходимо:

а) установить тумблер SA3 «Разрешение» в положение «0», потенциометры RP1 и RP2 – в положение «0» (крайнее положение против хода часовой стрелки), переключатель SA1 «Направление вращения» в среднее положение;

б) установить в параметре 0.05 значение «0» для внешнего управления;

в) выбрать параметр 0.10 (индикация скорости двигателя в об/мин);

г) переключить тумблер SA3 «Разрешение» в положение «1»;

д) переключателем SA1 выбрать направление вращения «Вперед»;

е) нажимать на кнопку SB 1 «Сброс» до появления на индикаторе сообщения «run»;

ж) потенциометром RP1 задать скорость вращения двигателя. Текущая скорость высвечивается на верхней строке дисплея;

з) изменить направление вращения, для этого переключателем SA1 выбрать направление вращения «Назад». Скорость снизится до нуля и далее произойдет реверс электрического привода;

и) для выхода преобразователя из рабочего режима тумблер SA «Разрешение» перевести в положение «0».

2.6. В целях уменьшения/увеличения пусковых токов и моментов в приводе изменяются значения темпов разгона и торможения. Для этого необходимо изменить параметры 0.03 и 0.04, увеличив, например, первый в 3 раза и уменьшив второй в 2 раза. Далее выполнить то же самое, что и в п. 2.5.

2.7. Регулирование момента по макросу 4 позволяет очень просто изменить режим работы ПЧ, а именно: вызвать специализированную подпрограмму преобразователя частоты, которая обеспечивает режим поддержания неизменным в соответствии с заданным значением либо момента двигателя, либо скорости вращения. Эти специализированные программы в ПЧ Uni140l называются макросами. Макросами (макрокомандами) в интерактивных системах принято называть команды, вызывающие выполнение последовательности других команд. В этом преобразователе существует возможность работы с пятью различными макросами (табл. 4).

Если ПЧ и асинхронный двигатель используются в качестве нагрузочной машины (источника момента), полезным является режим поддержания момента, т. е. перевод работы преобразователя в режим «Регулирование момента» (макрос 4). Этот макрос удобен еще и тем, что в зависимости от положения переключателя «Управление» в приводе могут быть реализованы фактически две различные системы регулирования: поддержание момента и поддержание скорости вращения.

Номер макроса Облегченный режим аналогового регулирования частоты/скорости 1 для основных применений (имеется доступ только к ограниченному Цифровой потенциометр (частота/скорость регулируется кнопками Четыре предварительно установленных частоты/скорости, выбор одной из которых осуществляется внешними дискретными сигналами 4 Регулирование момента Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИДрегулятор) Для перехода преобразователя в работу по макросу 4 необходимо:

а) установить тумблер SA3 «Разрешение» в положение «0», потенциометры RP1 и RP2 – в положение «0» (крайнее положение против хода часовой стрелки), переключатель SA1 «Направление вращения» – в среднее положение;

б) установить параметр 0.00, ввести значение 2004 и нажать кнопку «М» для записи его в память. После этого преобразователь будет переведен в режим работы 4 макроса «Регулирование момента»;

в) переключателем SA2 выбрать управление «Дистанционное», а переключателем SA1 – направление «Вперед»;

г) переключить тумблер SA3 «Разрешение» в положение «1»;

д) нажимать кнопку SB1 «Сброс» до появления на дисплее сообщения «run»;

е) потенциометром RP1 задать момент двигателя (задаваемое значение записано в параметре 0.25); потенциометром RP2 задать скорость вращения двигателя (задаваемое значение записано в параметре 0.10). Двигатель разгоняется до заданной скорости вращения, на валу обеспечивается заданный момент;

ж) установить потенциометры RP1 и RP2 в положение «0»;

з) для выхода преобразователя из рабочего режима тумблер SA «Разрешение» перевести в положение «0».

3. По результатам проделанной работы сделать обобщенные выводы для каждого исследованного режима работы преобразователя частоты.

Исследуемый преобразователь находится в составе модуля частотного преобразователя. ПЧ Uni1401 обеспечивает преобразование трехфазного напряжения промышленной частоты 50 Гц в трехфазное напряжение регулируемой частоты 0...400 Гц. Плавное изменение частоты выходного напряжения преобразователя обеспечивает регулирование скорости вращения асинхронного двигателя, поддержание момента двигателя при пуске, торможении в допустимых пределах.

Функционально преобразователь содержит силовую часть (неуправляемый выпрямитель, звено постоянного тока и автономный инвертор), систему управления, а также узел индикации и кнопочную панель управления.

Настройки ПЧ UNIDRIVE позволяют реализовать следующие режимы работы электрического привода:

1. Разомкнутая система управления (без обратной связи по скорости двигателя).

Данный режим используется для управления асинхронными двигателями. Привод подает на двигатель переменный ток, частота которого изменяется пользователем. Скорость двигателя определяется выходной частотой привода, а скольжение – механической нагрузкой. Привод может питать несколько двигателей, соединенных параллельно (каждый двигатель должен быть защищен от перегрузки). Привод может улучшить характеристики двигателя, используя:

компенсацию скольжения;

форсировку напряжения или векторное управление в разомкнутой системе.

Фиксированная форсировка напряжения подается при низких частотах вращения двигателя. При векторном управлении в разомкнутой системе магнитный поток поддерживается почти постоянным посредством непрерывного регулирования напряжения двигателя в зависимости от его нагрузки.

2. Замкнутая система с векторным управлением (с обратной связью по скорости двигателя).

Данный режим используется со стандартными асинхронными двигателями, оснащенными импульсным датчиком положения ротора.

Привод непосредственно управляет скоростью двигателя. Привод и двигатель объединены в замкнутую систему, в которой используется датчик положения ротора двигателя для обеспечения обратной связи по скорости. В данном режиме привод может управлять только одним электрическим двигателем.

3. Замкнутая исполнительная система управления (серворежим) Данный режим используется только с бесщеточными двигателями переменного тока с постоянными магнитами на роторе, оснащенными датчиками обратной связи, имеющими коммутируемые выходные сигналы. Привод непосредственно управляет скоростью двигателя. Привод и двигатель объединены в замкнутую систему, в которой для обеспечения обратной связи используется датчик положения вала двигателя (например, резольвер или сервоэнкондер). В данном режиме привод может управлять только одним электрическим двигателем.

4. Рекуперация.

Режиму рекуперации соответствует четвертый квадрант механической характеристики. Привод может работать в этом режиме, только когда он соединен с другим приводом (приводами), работающим в двигательном режиме.

Рекуперативный режим позволяет:

подавать энергию от рекуперирующего привода другому приводу (приводам), который управляет двигателем по шине постоянного тока;

возвращать энергию от рекуперирующего привода в сеть переменного тока вместо рассеивания ее в тормозных резисторах.

На рис. 9 приведен пульт управления преобразователя, содержащий двухстрочный дисплей, кнопки программирования и кнопки управления.

Дисплей и панель с кнопками используются для следующих целей:

считывания и изменения величин параметров программы, которые нужны для настройки, управления и наблюдения за электрическим приводом;

индикации рабочего состояния привода;

индикации кодов ошибок и отключений.

Дисплей имеет три режима работы (табл. 5):

индикации (указывает состояние привода);

параметрический (используется для выбора параметров, подлежащих редактированию);

редактирования (используется для редактирования выбранных параметров).

Рис. 9. Пульт управления преобразователя частоты Uni Дисплей Верхний Значение параметра Значение параметра Значение параметра Нижний Состояние привода Номер параметра Номер параметра Кнопки для программирования используются для следующих действий:

изменения режима работы дисплея;

выбора параметра для редактирования;

редактирования выбранного параметра;

сохранения новых значений параметров.

Функции кнопок для программирования:

«М» – изменение режима работы дисплея;

«» – выбор параметра; увеличение численного значения параметра;

«» – выбор параметра; уменьшение численного значения параметра;

«» – высвечивание номера параметра; выбор следующей левой цифры на дисплее; выбор другого меню;

«» – высвечивание номера параметра; выбор следующей правой цифры на дисплее; выбор другого меню.

Функции кнопок управления:

«Пуск» – запуск привода;

«Стоп-Сброс» – останов привода; возврат привода в исходное состояние после того, как он отключился; сохранение новых значений параметров;

«Прямо/Обратно» – изменение направления вращения двигателя.

Управление преобразователем может выполняться как от его кнопочной панели, так и от внешних коммутационных элементов.

Для внешнего управления режимами работы преобразователь имеет аналоговые и дискретные входы/выходы. В составе модуля к этим входам/выходам включены потенциометры RP1 и RP2 для изменения входных аналоговых сигналов, термистор R1, кнопка SB1 «Сброс», переключатели SA1 «Направление вращения» с тремя положениями, SA2 «Управление» и SA3 «Разрешение». Назначение потенциометров RP1 и RP2 может изменяться в зависимости от режима работы преобразователя. Клеммы XS8 и XS9 позволяют снимать аналоговые сигналы, пропорциональные скорости вращения двигателя и его моменту.

1. Для каких целей служит преобразователь частоты?

2. Возможна ли в исследуемом преобразователе рекуперация энергии в сеть?

3. Какой диапазон частот регулирования обеспечивает исследуемый преобразователь? Можно ли их в полном диапазоне апробировать на асинхронном двигателе?

4. Что такое макрос?

5. Что такое режим самонастройки преобразователя частоты Uni1401?

6. Как производится пробный пуск привода от кнопочной панели?

7. Как производится пробный пуск привода при внешнем управлении?

8. Как производится управление преобразователем частоты момента двигателя по макросу 4?

Исследование системы подчиненного регулирования скорости двигателя Цель работы – изучение статических и динамических характеристик тиристорного электропривода с подчиненным регулированием.

1. Изучить схему для экспериментального исследования электропривода с системой подчиненного регулирования, основной состав, назначение и характеристики модулей лабораторной установки, используемых в работе.

2. В лаборатории собрать электрическую цепь для экспериментального исследования электропривода с системой подчиненного регулирования двигателя постоянного тока (ДПТ). Провести пробное включение системы, проверить функционирование ее элементов (тиристорного и частотного преобразователей, задатчика интенсивности).

3. Снять регулировочные характеристики разомкнутой системы электропривода.

4. Снять регулировочные характеристики замкнутой системы электропривода.

5. Провести обработку экспериментальных данных, составить отчет и сделать заключение по работе.

1. Внеаудиторная подготовка к работе в лаборатории:

1.1. Используя конспекты лекций, учебники и учебные пособия [3, 4], настоящие методические указания, а также доступный справочный материал:

– ознакомиться с назначением системы подчиненного регулирования скорости ДПТ и принципом действия тиристорного электропривода;

– изучить устройство лабораторной установки и модулей, применяемых в данной работе.

1.2. В процессе подготовки к работе в лаборатории ответить на контрольные вопросы настоящих методических указаний.

1.3. Подготовить таблицы, необходимые при выполнении лабораторной работы.

2. Работа в лаборатории.

2.1. Сборка электрической цепи выполняется в соответствии с рис. 10. На приведенной электрической схеме устанавливаемые перемычки изображены жирными линиями.

Рис. 10. Схема электрических соединений модулей стенда для исследования системы подчиненного регулирования Перед подачей электрического питания на стенд необходимо:

потенциометр RP1 модуля регуляторов поставить на минимум снимаемого напряжения, потенциометр RP2 – на минимум темпа изменения напряжения на выходе задатчика интенсивности (ЗИ), переключатель SA1 – в отключенное среднее положение;

переключатель «Сеть» модуля тиристорного преобразователя установить в положение выключено, переключатель SA2 «Режим» – в положение «П»;

потенциометры RP1 и RP2 модуля частотного преобразователя поставить в положение «0», переключатель SA1 – в среднее положение, переключатель SA3 «Разрешение» – в положение «0».

2.2. Опробование системы регулирования рекомендуется начать с проверки работы тиристорного преобразователя, ДПТ и ЗИ. Для этого необходимо произвести следующие операции.

Включить автомат QF1 модуля питания стенда. При этом электрическое напряжение подается на все измерительные и усилительные устройства лабораторного стенда.

Включить автомат QF2 модуля питания. Это обеспечивает подачу напряжения на тиристорный и частотный преобразователи.

Включить переключатель «Сеть» модуля тиристорного преобразователя. Переключатель SA1 модуля тиристорного преобразователя перевести в положение «Разрешение». Установить переключатель SA модуля регуляторов, например, в положение «+», и перемещением движка потенциометра RP1 повышать напряжение управления U у, а следовательно, и выходного напряжения тиристорного преобразователя U TП. При переключении переключателя SA1 модуля регуляторов в положение «–» должен происходить реверс ДПТ. По характеру изменения U TП убедиться в работоспособности ЗИ. Произвести реверс ДПТ при разных положениях движка потенциометра RP2, определяющего темп изменения напряжения на выходе ЗИ. Запомнить направление движения ДПТ при разной полярности напряжения на входе ЗИ (зависит от положения переключателя SA1).

2.3. Снять регулировочные характеристики разомкнутой системы регулирования. Изменяя потенциометром RP1 напряжение на входе ЗИ, экспериментально снять следующие характеристики:

частоты вращения ДПТ n = f(U вx );

тока якоря ДПТ I я = f(U вx );

напряжения на якоре ДПТ U я = f(U вх ).

Результаты эксперимента занести в табл. 6.

По окончании эксперимента выключить тиристорный преобразователь. Отключить автомат QF2. Отключить (поставить в среднее положение) переключатель SA1 и поставить на минимум снимаемого напряжения потенциометр RP1 ЗИ.

2.4. Проверить функционирование частотного преобразователя.

Произвести подготовку частотного преобразователя к работе по п. 2. лабораторной работы № 1. Перевести частотный преобразователь в регулирование момента по макросу 4 (см. п. 2.7 лабораторной работы № 1).

Для этого:

а) установить параметр 0.00, ввести значение 2004 и нажать кнопку «М» для записи его в память. После этого преобразователь будет переведен в режим работы 4 макроса «Регулирование момента»;

б) переключателем SA2 выбрать управление «Дистанционное», а переключателем SA1 выбрать направление вращения, встречное направлению вращения ДПТ;

в) переключить тумблер SA3 «Разрешение» в положение «1»;

г) нажимать кнопку SB1 «Сброс» до появления сообщения «run»;

д) потенциометром RP1 задать момент двигателя 50–70 % от номинального (задаваемое значение записано в параметре 0,25); потенциометром RP2 задать скорость вращения двигателя 1000 об/мин (задаваемое значение записано в параметре 0.10). Двигатель разгоняется до заданной скорости вращения, на валу обеспечивается заданный момент.

2.5. Регулировочные характеристики настроенной замкнутой системы электропривода снимаются при фиксированном моменте статической нагрузки М с = const. Изменяя потенциометром RP1 напряжение на входе ЗИ, экспериментально снять следующие характеристики:

частоты вращения ДПТ n = f(U вx );

тока якоря ДПТ I я = f(U вx );

напряжения на якоре ДПТ U я = f(U вх );

тока и мощности, потребляемых АД I АД = f(U вx ), P АД = f(U вx ).

Результаты эксперимента занести в табл. 7.

Нагрузка задается асинхронным двигателем. АД включается с помощью переключателя SA1 преобразователя частоты на направление вращения встречно вращению ДПТ. Переключатель SA2 – в положение «Дистанционное», а величина момента устанавливается потенциометром RP1. Значение М с задается преподавателем и контролируется по индикатору ПЧ (М cт 0,5...0,7 М н ).

3. Обработка экспериментальных данных.

3.1. По полученным экспериментальным данным п. 2.3 построить графики зависимостей: Iя = f(U вx), Uя = f(Uвх), n = f(Uвx). Сделать выводы.

3.2. По полученным экспериментальным данным п. 2.5 построить графики зависимостей: I я = f(U вx ), U я = f(U вх ), n = f(U вx ), I АД = f(U вx ), P АД = f(U вх ). Сделать выводы.

3.3. Оформить отчет, куда включить все исследуемые схемы, таблицы с результатами экспериментов, графики и выводы.

Лабораторная работа выполняется на универсальной установке, в которой для рассматриваемой работы используются только те модули, которые показаны на рис. 10.

Модуль регуляторов (МР), используемый для реализации системы подчиненного регулирования, включает в себя три операционных усилителя DA1, DA2 и DA3. На DA1 реализован задатчик интенсивности ЗИ. Потенциометром RP1 изменяется уровень напряжения на выходе ЗИ, потенциометром RP2 – темп изменения этого напряжения. Трехпозиционный переключатель SA1 обеспечивает изменение полярности напряжения на входе ЗИ и отключение питания RP1.

На DA2 реализуется ПИ-регулятор скорости PC. Переключателями SA2 и SA4 изменяются параметры регулятора. Звено AQ1 ограничивает уровень выходного напряжения PC, которое является заданием для регулятора тока РТ. Уровень максимального выходного напряжения PC устанавливается переключателем SA3.

На DA3 реализуется РТ. Переключателями SA5 и SA6 изменяются параметры РТ.

Выходное напряжение РТ является напряжением управления U y тиристорного преобразователя ТП. Напряжение тиристорного преобразователя U ТП подается на электродвигатель М2 постоянного тока (ДПТ) силового модуля. Выпрямитель ОВ служит для питания обмотки возбуждения LM двигателя ДПТ. На модуле ТП имеется индикаторное устройство для индикации напряжения U TП, тока якоря I я, тока возбуждения I в.

В данной работе ТП используется исключительно как преобразователь, поэтому его переключатель SA2 должен быть установлен в положение «П». При срабатывании защиты ТП, следует отключить SA и тумблер «Сеть» и вновь включить тумблер «Сеть» и SA1.

Силовой модуль (силовой агрегат), кроме упомянутого ДПТ, включает в себя импульсный датчик МЗ и асинхронный электродвигатель (АД) Ml. Звено ПЧН датчика скорости обеспечивает по частоте импульсов МЗ формирование сигнала частоты вращения n силового агрегата.

Этот сигнал используется для формирования обратной связи по скорости ДПТ. Датчик тока ДТ контролирует ток якоря I я ДПТ. Сигнал с выхода ДТ используется для реализации обратной связи по току якоря.

В данной работе нагружение ДПТ осуществляется АД силового агрегата. АД получает питание от модуля частотного преобразователя (ЧП). ЧП должен работать в макросе 4 (см. п. 2.7 лабораторной работы № 1) в режиме задания скорости АД (переключатель SA2 – в положении «Локальное», задание скорости – потенциометром RP2) или в режиме задания момента (переключатель SA2 – в положении «Дистанционное», задание момента – потенциометром RP1).

1. При каких настройках отключается возбуждение ДПТ?

2. Как определить знак обратной связи по току в контуре тока?

3. Как определить знак обратной связи по скорости в контуре регулирования скорости?

4. Как экспериментально на стенде выставить и проверить величину коэффициента усиления П-канала регулятора?

5. Какие показатели процессов нужно обеспечить при настройке регулятора тока?

Исследование разомкнутой системы управления «Преобразователь частоты – асинхронный двигатель»

Цель работы – изучение работы частотного преобразователя в разомкнутой системе управления электроприводом, снятие характеристик для основных схем его включения.

1. Ознакомиться с электрической сборочной схемой для экспериментальных исследований разомкнутой системы ПЧ-АД, устройством лабораторной установки и возможностями преобразователя частоты UNI1401.

2. На лабораторном стенде собрать электрическую цепь для исследования разомкнутой системы ПЧ-АД.

3. Исследовать режимы форсировки преобразователя.

4. Исследовать влияние отношения напряжение/частота (U/f) преобразователя частоты на характеристики разомкнутой системы управления.

5. Оформить отчет и сделать выводы по лабораторной работе.

1. Внеаудиторная подготовка к работе в лаборатории.

1.1. Используя конспекты лекций, учебники и учебные пособия [3, 4], настоящие методические указания, а также доступный справочный материал:

– ознакомиться с принципом работы разомкнутой системы ПЧ-АД;

– изучить устройство универсальной лабораторной установки и модулей, применяемых в данной работе.

1.2. В процессе подготовки к работе в лаборатории познакомиться с основными техническими характеристиками ПЧ и найти ответы на контрольные вопросы методических указаний.

1.3. Подготовить таблицы, необходимые при выполнении лабораторной работы.

2. Работа в лаборатории.

2.1. Для выполнения лабораторной работы рекомендуется предварительно выполнить ознакомительную работу с преобразователем UNIDRIVE (лабораторная работа № 1 – Исследование преобразователя частоты «UNIDRIVE»).

2.2. Перед началом работы необходимо ознакомиться с расположением электрооборудования лабораторной установки и техникой безопасности. Работа выполняется в соответствии с электрической сборочной схемой, показанной на рис. 11. Для сборки электрической цепи разомкнутой системы управления необходимо выполнить соединения проводами между модулями, показанные на схеме жирными линиями.

2.3. Настройка форсировки напряжения преобразователя частоты.

Преобразователь имеет фиксированные и изменяемые характеристики U/f. Когда преобразователь работает на легко нагруженный двигатель (электропривода насосов и вентиляторов), желательно иметь пониженную мощность потерь, тогда используются изменяемые характеристики U/f.

Преобразователь частоты позволяет изменять величину форсировки по напряжению от 3 до 25% от номинального напряжения питания асинхронного двигателя.

Настройку электрического привода необходимо начинать с подготовки ПЧ к работе в соответствии с п. 2.3 и пробного пуска привода при внешнем управлении в соответствии с п. 2.5 лабораторной работы № 1.

Далее снимаются регулировочные характеристики системы в режиме форсировки напряжения. Для этого:

занести в параметр 0.00 значение 149 (разрешение просмотра всех параметров);

установить в параметр 0.07 значение «Fd»;

установить значение «0» начальной частоты (параметр 0.01);

установить значение форсировки напряжения в параметре 0. по указанию преподавателя (3–25 %);

замкнуть тумблер SA1 модуля преобразователя частоты в положение «Вперед» или «Назад»;

установить параметр 0.09 в значение «0», параметр 0.02 – в значение 60 Гц (f max > 50 Гц);

перевести переключатель SA3 «Разрешение» модуля ПЧ в положение «1»;

нажимать кнопку SB 1 «Сброс» до появления на индикаторе сообщения «run»;

Рис. 11. Электрическая схема соединений модулей стенда для исследования разомкнутой снять на холостом ходу регулировочные характеристики напряжения U (контролируется по экрану ПЧ в параметре 5.02), полного тока I (контролируется по экрану ПЧ в параметре 4.01), момента M (рассчитывается по формуле 3.1), мощности Р (контролируется по индикатору модуля измерителя мощности), частоты вращения n, изменяя частоту от f min до f max (результаты эксперимента занести в табл. 8);

остановить преобразователь, переведя переключатель SA3 «Разрешение» в положение «0».

2.4. Исследование влияния динамического выбора отношения напряжение/частота в электрическом приводе ПЧ-АД выполняется в следующем порядке:

установить параметр 0.08 в значение «0»;

установить параметр 0.09 в значение «0» (динамическая настройка отсутствует);

переключатель SA3 «Разрешение» модуля ПЧ перевести в положение «1»;

несколько раз нажать на кнопку SB «1» «Сброс» до появления на индикаторе сообщения «run»;

снять регулировочные характеристики напряжения U, полного тока I, активного тока статора I а (контролируется по экрану ПЧ в параметре 4.02), мощности Р и частоты вращения n двигателя в зависимости от сигнала задания по частоте при условии U/f = const (при изменении частоты от f min до f max ), занести данные в табл. 9;

установить параметр 0.09 в значение «1» (динамическая настройка включена);

снять те же регулировочные характеристики при условии U/f = = var, занести данные эксперимента в табл. 9;

остановить преобразователь, переведя переключатель SA3 «Разрешение» в положение «0».

3. Обработка экспериментальных данных.

3.1. По полученным экспериментальным данным п. 2.3 построить регулировочные характеристики системы управления, т. е. зависимости U, I, M, Р, n как функция от частоты f. Оцените работу преобразователя частоты с форсировкой напряжения и без нее. Сделайте выводы.

3.2. По полученным экспериментальным данным п. 2.4 построить регулировочные характеристики напряжения U, полного тока I, активного тока статора I а и частоты вращения n двигателя в зависимости от сигнала задания по частоте f при условии U/f = const и U/f = var. Сделать выводы.

3.3. Оформить отчет по лабораторной работе, включив все исследуемые схемы, таблицы с результатами экспериментов, графики и выводы.

Зависимость электромагнитного вращающего момента на валу двигателя от полезной мощности P выражается уравнением где – угловая скорость вращения ротора двигателя, определяемая из соотношения:

где p – число пар полюсов (для исследуемого асинхронного двигателя p = 2).

Разомкнутая система управления электрическим приводом реализуется без обратной связи по скорости двигателя. В этом режиме ПЧ подаёт на двигатель переменный ток, частота которого изменяется пользователем, а напряжение – из зависимости U(f), представленной на рис.12. Скорость двигателя определяется выходной частотой ПЧ, а скольжение – механической нагрузкой. Таким образом, это регулирование является скалярным, т. е. обеспечивается закон U/f = const.

Форсировка напряжения питания производится при низких частотах вращения двигателя для создания начального пускового момента.

При векторном управлении в разомкнутой системе магнитный поток двигателя (ток намагничивания) поддерживается почти постоянным посредством непрерывного регулирования напряжения двигателя в зависимости от нагрузки. Данный режим регулируется значением параметра 0.09 (динамический выбор характеристики U/f), принимающим значения:

Рис. 12. Характеристика изменения напряжения на двигателе «0» – для управления двигателем используется фиксированная характеристика напряжение/частота;

«1» – в этом случае характеристика U/f будет автоматически изменяться, в результате чего при снижении тока двигателя пропорционально уменьшается напряжение на статоре двигателя.

Рис. 13 показывает изменение наклона зависимости U/f, когда уменьшается ток двигателя.

Рис. 13. Фиксированная и изменяемые характеристики Данный режим используется в тех приводах, в которых нагрузка может изменяться в широких пределах. Автоматический выбор отношения U/f снижает энергопотребление и акустический шум двигателя при малых нагрузках.

1. Какие существуют способы регулирования скорости вращения асинхронного двигателя?

2. В чем достоинства частотного регулирования скорости двигателя переменного тока? В чем недостатки?

3. Какие особенности разомкнутой системы регулирования?

4. Что такое режим форсировки напряжения питания двигателя и для каких целей он используется?

5. Как влияет соотношение частота/напряжение на характеристики асинхронного привода?

Исследование замкнутой системы управления «Преобразователь частоты – асинхронный Цель работы – изучение работы частотного преобразователя в замкнутой системе управления электроприводом, изучение методики настройки контуров регулирования тока и скорости замкнутой системы электропривода, снятие экспериментальных характеристик замкнутой по скорости системы ПЧ-АД.

1. Ознакомиться с устройством лабораторной установки, преобразователем частоты Uni1401 и способами регулирования частоты двигателей переменного тока.

2. Собрать электрическую цепь для исследования замкнутой системы управления электроприводом.

3. Подготовить преобразователь частоты к работе.

4. Настроить контур регулирования тока статора.

5. Настроить контур регулирования скорости.

6. Исследовать замкнутую систему электропривода.

7. Составить отчет и сделать выводы по работе.

1. Внеаудиторная подготовка к работе в лаборатории:

1.1. Используя конспекты лекций, учебники и учебные пособия [3, 4], настоящие методические указания, а также доступный справочный материал:

– ознакомиться с принципом работы замкнутой системы управления ПЧ-АД;

– изучить устройство универсальной лабораторной установки и модулей, применяемых в данной работе.

1.2. В процессе подготовки к работе в лаборатории найти ответы на контрольные вопросы методических указаний.

1.3. Подготовить таблицы, необходимые при выполнении лабораторной работы.

2. Работа в лаборатории.

2.1. Познакомиться с основными техническими характеристиками ПЧ. Для выполнения этой лабораторной работы желательно предварительно выполнить лабораторные работы № 1 и № 3 с преобразователем UNIDRIVE.

2.2. Работа выполняется на универсальном лабораторном стенде, в котором используются только те модули, которые указаны на рис. 14.

Перед началом работы необходимо ознакомиться с расположением электрооборудования и техникой безопасности при работе на стенде.

Для дальнейшей работы необходимо выполнить соединения проводами между модулями, показанные на схеме жирными линиями.

Рис. 14. Схема электрических соединений модулей стенда для исследования замкнутой системы управления ПЧ-АД 2.3. Подготовка частотного преобразователя для работы в замкнутой системе.

Произвести настройку частотного преобразователя для работы замкнутой системы управления с отрицательной обратной связью по скорости. Для этого изменить режим работы преобразователя следующим образом:

установить переключатель SA3 «Разрешение» модуля ПЧ в положение «0»;

установить значение параметра 0.00 на 1253 (разрешение на изменение работы преобразователя);

установить значение параметра 0.48 на CL.VECT (выбор режима работы преобразователя как замкнутой системы);

нажать кнопку «Стоп-Сброс» на пульте управления ПЧ;

занести в параметр 0.00 значение 149 (разрешение просмотра всех параметров);

нажать кнопку «Стоп-Сброс»;

установить значение параметра 03.24 на «1» (разрешение на подключение энкодера);

в параметр 03.21 занести количество импульсов на один оборот датчика скорости (500 имп/об).

2.4. Настройка контура регулирования тока статора.

Настройка замкнутого контура регулирования тока (КРТ) статора выполняется при заторможенном роторе электродвигателя. Последовательность действий следующая:

установить значение параметра 04.11 на «1» (разрешение регулирования момента);

установить значение параметра 04.08 на «0» (задание момента в КРТ);

установить значение параметра 04.13 на заданное преподавателем значение (коэффициент усиления П-канала регулятора);

установить значение параметра 04.14 на заданное преподавателем значение (коэффициент усиления И-канала звена регулятора тока);

установить значения параметров 04.11 и 04.08 на «0».

2.5. Настройка контура регулирования скорости (частоты) вращения.

Вручную настройка выполняется следующим образом:

установить значение параметра 0.08 (03.11) на заданное преподавателем значение (коэффициент усиления И-канала регулятора скорости PC);

установить значение параметра 0.09 (03.12) на «0» (коэффициент усиления Д-канала звена PC);

установить коэффициент усиления П-канала звена PC на 20 – параметр 0.07 (3.10);

установить значения параметров 0.03, 0.04 на «0» («соответственно время разгона и торможения привода»);

2.6. Исследование замкнутой системы электропривода.

Используя машину постоянного тока в рассматриваемой работе как нагрузочную, построить механическую M = f(n) и регулировочные I с = f(n), I а = f(n), I = f(n), U с = f(n) характеристики привода. Для этого:

включить переключатель SA3 «Разрешение» на лицевой панели частотного преобразователя в положение «1»;

потенциометром RP1 модуля ПЧ задать скорость вращения вала асинхронного двигателя и установить направление вращения привода переменного тока;

перевести переключатель SA3 «Разрешение» частотного преобразователя в положение «0»;

установить режим работы модуля тиристорного преобразователя (ТП) в «НМ» (переключатель SA2), включить кнопку «Сеть» и перевести переключатель SA1 «Разрешение» в верхнее положение, задавая этим сигнал разрешения на работу;

потенциометром RP1 и RP2 тиристорного преобразователя задать вращение двигателя постоянного тока и установить его направление вращения. Направление вращения должно быть противоположным вращению асинхронного привода. В противном случае необходимо изменить направление вращения привода постоянного тока (тумблер SA3 модуля ТП);

потенциометр RP1 модуля ТП перевести в максимальное положение (по ходу часовой стрелки), a RP2 – в минимальное, переключатель SA1 «Разрешение» – в нижнее положение;

включить привод ПЧ-АД, для чего перевести переключатель SA3 «Разрешение» частотного преобразователя в положение «1» и установить с помощью потенциометра RP1 скорость вращения вала двигателя 1000 об/мин;

постепенно увеличивая нагрузку на асинхронный привод потенциометром RP2 модуля ТП от нуля до номинальной, при которой ток I я равен 1,3 А, снять показания, заполнить табл. 10.

При этом ток якоря I я измеряется амперметром модуля измерительного постоянного тока; полный ток I с, активный ток I а, ток намагничивания I и напряжение на статоре U с снимаются с индикатора преобразователя частоты. Текущее значение скорости высвечивается на индикаторе силового модуля.

n, об/мин Примечание. Текущие координаты электрического привода можно просмотреть в параметрах:

4.01 – полный ток статора;

4.02 – активный ток статора;

4.17 – ток намагничивания;

5.02 – напряжение на статоре.

Отключить привод ПЧ-АД, привод постоянного тока и стенд в целом.

3. Обработка экспериментальных данных.

3.1. По полученным экспериментальным данным табл. 10 построить механическую и регулировочные характеристики. Сделать выводы.

3.2. Оформить отчет, куда включить все исследуемые схемы, таблицы с результатами экспериментов, графики и выводы.

В замкнутой системе управления электроприводом преобразователь частоты контролирует текущее значение скорости (частоты) вращения двигателя. ПЧ и двигатель объединены в замкнутую систему, в которой используется импульсный датчик положения ротора (энкодер) двигателя для обеспечения обратной связи по скорости. Современные системы регулирования скорости вращения ПЧ-АД используют векторное управление моментом двигателя.

В этом режиме осуществляется частотно-токовое управление моментом, т. е. моментный треугольник (рис. 15) двигателя строится по следующим принципам:

а) ток намагничивания I поддерживается постоянным;

б) угол между вектором тока намагничивания I и вектором тока ротора I а (активной составляющей тока статора) поддерживается постоянным.

Рис. 15. Упрощенная векторная диаграмма асинхронного При построении моментного треугольника принимаются следующие допущения: при замене вектора тока ротора, приведённого к вектору активной составляющей тока статора, векторы Е 2 и I 2 совпадают.

Хотя в действительности отставание есть, но оно мало, потому что работа осуществляется на начальном участке рабочей характеристики.

1. В чем разница вариантов реализации разомкнутой и замкнутой систем регулирования?

2. Что такое система подчиненного регулирования?

3. Какие контуры регулирования в настраиваемой системе регулирования существуют?

4. В каком порядке выполняется настройка замкнутой системы регулирования?

5. Для чего предназначен П-канал регулятора? И-канал? В чем разница в их настройке?

6. Что можно сказать о соотношении качественных показателей контура регулирования тока и скорости?

1 Лабораторный комплекс «Электрические машины». Техническое описание. – Челябинск: РНПО «Росучприбор», Южно-Уральский гос.

ун-т, 2005. – 27 с.

2. Электрические машины и основы электропривода : метод. указ.

к проведению лабораторных работ. – Челябинск : ЮУрГУ, 2004. – 127 с.

3. Онищенко, Г. Б. Электрический привод : учеб. для вузов / Г. Б. Онищенко. – М. : РАСХН, 2003. – 313 с.

4. Чиликин, М. Г. Теория автоматизированного электропривода / М. Г. Чиликин, В. И. Ключев, А. С. Сандлер. – М. : Энергия, 1979. – 616 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Паспортные и расчетные данные электрических Паспортные данные машины постоянного тока Номинальное напряжение питания обмотки якоря, В Номинальное напряжение питания обмотки возбуждения, В Сопротивление обмотки якоря R я,20°C (расчетное значение), Ом 17, Сопротивление обмотки возбуждения R ов,20°C (расчет, значе- ние), Ом Паспортные и расчетные данные асинхронного двигателя Номинальное напряжение питания обмотки статора, В, Y cos

СОДЕРЖАНИЕ

Описание лабораторного комплекса

Лабораторная работа № 1. Исследование преобразователя частоты UNIDRIVE Uni1401

Лабораторная работа № 2. Исследование системы подчиненного регулирования скорости двигателя постоянного тока

Лабораторная работа № 3. Исследование разомкнутой системы управления «Преобразователь частоты – асинхронный двигатель»........... Лабораторная работа № 4. Исследование замкнутой системы управления «Преобразователь частоты – асинхронный двигатель».......... Список литературы

Приложение. Паспортные и расчетные данные электрических машин

Издательство Пензенского государственного университета.