13027

Исследование характеристик электропривода по системе ПЧ-СД

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Исследование характеристик электропривода по системе ПЧСД 1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ Целью работы является: получение опытным путем внешних скоростных и механических характеристик электропривода управляемого по системе ПЧСД. 3. ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА СТЕНДА Стен

Русский

2013-05-07

2.27 MB

18 чел.

«Исследование характеристик электропривода по системе ПЧ-СД»

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является: получение опытным путем внешних (скоростных) и механических характеристик электропривода управляемого по системе ПЧ-СД.

3. ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА СТЕНДА

Стенд для исследования характеристик привода, управляемого по системе ПЧ-СД, представляет собой комплекс технических устройств и агрегатов, обеспечивающих возможность снятия характеристик этого электропривода. Внешний вид лицевой панели этого стенда показан на рис.1.

Рис. 1.  Внешний вид лицевой панели стенда

На лицевой панели стенда изображены следующие элементы:

М1  - синхронный двигатель (исследуемый);

М2  - нагрузочный двигатель постоянного  тока  независимого  возбуждения;

ПЧ       - преобразователь частоты для синхронного двигателя;

ТП       - тиристорный преобразователь для нагрузочного

              двигателя;

СУ  - система управления преобразователем частоты (ПЧ);

В состав этого стенда входят:

  1.  Тиристорный преобразователь постоянного тока «Simoreg DC Master» серии 6RA70.(Обеспечивает постоянство нагрузки на приводе).
  2.  Частотный регулятор «Micromaster 440» (изменяет частоту питающего напряжения на СД).
  3.  Электроизмерительные аналоговые приборы с классом точности до 1,5 (Измерение I, U)
  4.  Системный блок (управляет работой ПЧ)
  5.  Синхронный электродвигатель Siemens.
  6.  Нагрузочный двигатель постоянного  тока  независимого  возбуждения

Пульт управления

Пульт управления предназначен для регулирования, контроля и отображения параметров привода. Общий вид ПУ  приведен на рис. 2.

На лицевой панели расположены:

  •  Кнопка аварийного останова «Стоп» (рис. 2. поз. 6), нажатием которой производится блокировка импульсов управления на обоих преобразователях;
  •  лампы сигнализации: «Сеть» (рис. 2, поз. 1), сигнализирует, о готовности стенда  к работе; «Авария» (рис.2, поз.4), сигнализирует о срабатывании защит;
  •  дисплей компьютера (рис. 2, поз. 9). Отображает динамические характеристики привода;
  •  Измерительные приборы (рис. 2, поз. 2);
  •  Универсальное измерительное устройство (прибор) UMG 503 Janitza (рис. 2, поз. 7).
  •  Потенциометры задания: скорости (рис. 2, поз. 3) и нагрузки (рис. 2, поз. 8).

Рис.2. Внешний вид пульта управления

Электромашинный агрегат

Электромашинный агрегат (ЭМА) представляет собой две жестко соединенные валами электрические машины: синхронный двигатель и двигатель постоянного тока.

Технические характеристики:

Синхронный двигатель

Тип

1FU8134-61020

Номинальная мощность, кВт

3

Номинальное напряжение, В

100

Номинальный ток якоря, А

35

Номинальная скорость вращения, об/мин

1000

Двигатель постоянного тока

Тип

П-42-У

Номинальная мощность, кВт

3,2

Номинальное напряжение статора, В

220

Номинальный ток якоря, А

13,9

Номинальная скорость вращения, об/мин

1450

КПД, %

77,5

Момент инерции, кг м2

0,2

Частотный регулятор MICROMASTER

Технические характеристики:

Тип

440

Номинальное напряжение питания, В

3AC 400

Номинальная частота питания, Гц

45 - 65

Номинальный ток, А

13.2

Преобразователи MICROMASTER 440 являются серийными преобразователями для регулирования трехфазных электродвигателей. Отдельные поставляемые модели имеют диапазон мощностей 120 Вт при однофазном входе и до 75 кВт при трехфазном входе.

Преобразователи оснащены микропроцессорной системой управления и используют самые современные технологии с IGBT модулями – транзисторами (Insulated Gate Bipolar Transistor = биполярный транзистор с изолированным затвором). Преобразователи используют широтно-импульсной способ модуляции при выборе частоты. Это дает возможность обеспечить плавную и  бесшумную работу электродвигателю.

Обширные функции защиты преобразователя MICROMASTER 440 обеспечивают эффективную его собственную  защиту и защиту электродвигателя.

Широкий список параметров настройки MICROMASTER 440 может обеспечивать широкий спектр требований к регулированию скорости электропривода в любых условиях его эксплуатации.

MICROMASTER 440 может применяться как индивидуально, так и интегрироваться в системы автоматизации процесса.

Частотный регулятор «MICROMASTER 440» подключается к элементам управления и регистрации в стенде согласно схемы, представленной на рисунке 3.

Рис.3. Схема подключения ПЧ и ТП к  элементам управления и

          контроля параметров в стенде.

 

Согласно этой схемы кнопкой К1 производится запуск в работу всей схемы в том числе и преобразователя частоты. Пусковой режим стенда поддерживается включением реле РП. Потенциометром R1, подключенного к потру аналогового ввода, задается частота выходного сигнала этого преобразователя. К портам аналогового вывода этого преобразователя подключены соответствующие регистрирующие приборы. При этом прибором Pf регистрируется частота выходного сигнала, а прибором РА1 регистрируется соответственно величина тока статорной обмотки синхронного двигателя. Преобразователь частоты MICROMASTER 440 по управлению связан с преобразователем постоянного тока.

Тиристорный преобразователь постоянного тока

Нагрузка на валу синхронного двигателя создается приводом постоянного тока, где используются преобразователь постоянного тока SIMOREG DC MASTER тип 6RA7018–6DV61-O фирмы Siemens. Нагрузочный привод настроен на поддержание заданного момента.

Технические характеристики преобразователя SIMOREG:

Тип

6RA7018– 6DV61-O

Номинальное напряжение питания, В

3AC 400

Номинальный входной ток, А

25

Номинальное напряжение питания источника питания   электроники, В

2AC 380...460

1AC 190...230

Номинальное напряжение питания схемы возбуждения, В

2AC 400

Номинальная частота питания, Гц

45 - 65

Номинальное постоянное напряжение, В

485

Номинальный постоянный ток, А

30

Перегрузочная способность, % от номинала пост. тока

200

Номинальная выходная мощность, кВт

19,5

Номинальное постоянное напряжение возбуждения, В

max 325/373

Номинальный постоянный ток возбуждения, А

5

Вес, кг

11

Преобразователи серии 6RA70 SIMOREG DC MASTER являются полностью цифровыми компактными моделями с трехфазным питанием. Преобразователи предназначены для питания якоря и обмотки возбуждения двигателей постоянного тока с регулируемой скоростью и с номинальным током якоря, в диапазоне от 15A до 2000A. Преобразователи могут включаться параллельно для обеспечения тока до 10000A. Максимальное значение тока для питания цепи возбуждения равно 40A (уровни токов зависят от номинального тока якоря).

В стенде тиристорный преобразователь SIMOREG DC MASTER обеспечивает постоянство общей нагрузки электропривода.

Преобразователь SIMOREG DC MASTER подключается к элементам управления и регистрации  согласно схемы, представленной на рисунке 3.  Величина постоянного момента сопротивления на валу привода задается потенциометром R2,  подключенного к потру аналогового ввода. К портам аналогового вывода этого преобразователя подключены регистрирующие приборы. При этом прибором Pn  регистрируется скорость вращения привода, а прибором РА2 регистрируется соответственно величина тока в цепи якоря нагрузочного двигателя. Остановка работы всей схемы производится нажатием кнопки К2, подключенной к порту дискретного ввода этого преобразователя. При нажатии этой кнопки разрывается цепь питания порта дискретного ввода этого преобразователя и цепь питания реле РП, в результате чего исчезает сигнал порта дискретного ввода на преобразователе MICROMASTER 440.

Преобразователи MICROMASTER 440 и SIMOREG DC MASTER обеспечивают эффективную как собственную  защиту  так и защиту электродвигателя. Согласно схемы рисунка 3 при срабатывании защитной функции хотя бы одного этих преобразователей срабатывает реле РП1, которое эквивалентно срабатыванию кнопки К2 останавливает работу как этих преобразователей так и всего стенда, при этом на панели управления загорается лампа «Авария».

Силовая схема

Силовая схема стенда представляет собой две стандартные схемы приводов ПЧ-СД и ТПД, двигатели которых связанны между собой механически.

Синхронный двигатель питается от преобразователя частоты, а  двигатель постоянного тока (его якорная обмотка и обмотка возбуждения) питается от преобразователя напряжения. Оба преобразователя получают питание от сети переменного напряжения 3АС 220 и 3АС 380В (См.рис.2).

Управление

Управление стенда осуществляется при помощи кнопок «Пуск» и «Стоп», а так же панелей управления устройством плавного пуска SIRIUS 3RW44 и преобразователя SIMOREG DC MASTER.

Последовательность включения/отключения производится в соответствии с планом проведения лабораторной работы.

Задание скорости осуществляется потенциометром R1   «задание преобразователя частоты».

Задание нагрузки осуществляется потенциометром R2  «задание нагрузки».

При возникновении аварийной ситуации загорается лампа «Авария». Снятие сигнала аварии осуществляется нажатием кнопки «Стоп», расположенной на панели управления.

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Перед запуском стенда в работу необходимо подготовить таблицы 1 и 2. в которые нужно будет заносить экспериментальные данные.

Чтобы запустить стенд необходимо сначала  включить автоматические выключатели QFT2, QF61, QF62 в трансформаторном шкафу (ШР-2). В результате чего включатся индикатор зеленого цвета «Сеть», расположенный в верхнем левом углу панели управления стендом. После этого стенд готов к работе.

Таблица1

Частота тока статора СД (герц)

Ток якоря нагрузочного двигателя (А)

Ток статора СД

(А)

Обороты привода об/сек

50

0

5

10

15

20

40

0

5

10

15

20

30

0

5

10

15

20

20

0

5

10

15

20

10

0

5

10

15

20

Так как синхронный двигатель с ротором в форме постоянного магнита не имеет пусковой обмотки то его запуск необходимо выполнять пи нулевом нагрузочном моменте частоте тока статорной обмотки не  ниже среднего значения.

Для запуска синхронного двигателя потенциометр R2 «Задание нагрузки» поворотом против часовой стрелки установить в нулевое положение. Для начала эксперимента потенциометр R1  «Задание преобразователя частоты» повернуть по часовой стрелке до отказа.

Таблица2

Ток якоря нагрузочного двигателя (А)

Частота срыва характеристики СД (герц)

Ток статора СД

(А)

Обороты привода об/сек

10

1

2

3

4

Среднее значение

12

1

2

3

4

Среднее значение

15

1

2

3

4

Среднее значение

17

1

2

3

4

Среднее значение

20

1

2

3

4

Среднее значение

24

1

2

3

4

Среднее значение

При этом на приборе указания частоты переменного тока статора СД установится величина 50 герц. Затем кнопкой «Пуск» запустить двигатель и в соответствующих колонках таблицы 1 записать показания тока статора СД и оборотов привода. Не останавливая работы привода последовательно увеличивать нагрузку на него поворотом по часовой стрелке потенциометра R2 «Задание нагрузки». При этом показания в таблицу заносятся при величине этой нагрузки 5, 10, 15 и 20А.

После снятия последнего замера нужно снова установить нулевую нагрузку на приводе и уменьшить до 40 герц частоту тока статора  СД. При новом значении этой частоты аналогично снимать показания приборов и заносить их в соответствующие колонки таблицы при этом так же нужно увеличивать нагрузку на приводе.

Переход к следующей частоте нужно снова производить при нулевой нагрузке на приводе.

По окончанию этих замеров нужно перейти к заполнении таблицы2.

Для заполнения этой таблицы нужно снова запустить синхронный двигатель при нулевой нагрузке при этом частота  переменного тока статора первоначально  должна быть в диапазоне 15-20 герц. Установив нагрузку на работающем приводе в размере 10А, плавно снижайте частоту переменного тока до тех пор, пока не произойдет срыва характеристики двигателя. В момент этого срыва обороты упадут до нуля и загорится лампа «Авария». Запишите частоту вращения до срыва в графу «Обороты привода», а  частоту срыва и ток статора в соответствующие графы  таблицы 2.

Для выхода из аварийного режима нажмите кнопку «Стоп». При этом она зафиксирует свое нажатое состояние. В этом состоянии кнопки «Стоп» запуск двигателя не возможен. Для вывода кнопки «Стоп» из нажатого состояния поверните ее по часовой стрелке. При этом стенд снова будет готов к запуску.

При  установленном значении тока нагрузки необходимо подобным образом снять не менее четырех показаний, которые затем усредняются. Однако очередной запуск синхронного двигателя нужно производить при нулевой нагрузке, которую затем добавляют до установленного значения.

Аналогичным образом заполняются остальные строки этой таблицы при значении нагрузочного тока 12,15 ,17, 20 и 24А.

По окончанию всех замеров нужно по данным таблицы 1 для каждой частоты тока статора СД построить зависимости   Iст=f(Iн) и  n=f(Iн).

Где:   Iст   -  ток статора СД 

               Iн    -  ток якоря  НД;

               N  -  обороты привода.

По данным таблицы 2 строится зависимость частоты срыва характеристики и тока статора синхронного двигателя в зависимости  от величины тока нагрузочного  привода, т.е.  HZ=f(Iн), n=f(Iн). и Iст=f(Iн).

Где:   Iст    -  величина тока статора СД в момент срыва

                  характеристики;

         HZ -  частота тока статора СД в момент срыва характеристики;

         N   -  обороты привода в последний  момент до срыва.

На полученном графике выделить рабочую зону и определить величину предельного нагрузочного тока, ограничивающего свободный пуск синхронного двигателя.

Проверить процесс свободного пуска этого двигателя в допредельной зоне нагрузочного тока.

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61677. Лепка спортсмена(или кошки) в музеях хранятся скульптуры известных мастеров 12.62 KB
  Отличие скульптуры от др. видов искусства: язык скульптуры трехмерность объемность пропорции фактура; способы выполнения – высекание лепка вырезание отливка; материалы мрамор дерево металл песчаникпенопласт резина воск;значение света можно смотреть с разных точек зрения. По назначению скульптура бывает: Монументальная памятники обычно в городской парковой среде особый жанр монументальной скульптуры мемориальная надгобия Декоративнаяв основном носит прикладной характер украшает архитектурные сооружениядекоративные...
61678. Твои игрушки. Роспись дымковской игрушки 26.7 KB
  Цели и задачи: расписать игрушки в традициях дымковских мастеров; развивать познавательную активность учащихся через проведение исследовательской работы; формировать коммуникативные навыки работы...
61679. Выполнение растительных узоров по шаблону 22.47 KB
  Здравствуйте ребята Д: Здравствуйте Уч: Скажите что нам сегодня понадобится для урока рисования Д: Альбомный лист краски кисточки баночка с водой ластик простой карандаш.
61680. Деревня – деревянный мир 11.79 KB
  Цель урока: Задача урока: научить обучающихся составлять целостную картину/панно на тему «Деревня – деревянный мир» из художественных материалов.
61682. Дымковская игрушка 18.8 KB
  Цель урока: познакомит с народным промыслом Дымково научить детей украшать силуэт изображения дымковской игрушки. Задачи урока: А образовательная научить детей приёмам кистевой росписи основным элементам познакомить с основными цветами росписи...
61683. Лоскутный коврик. Коллаж. Музеи народно-декоративного искусства 11.7 KB
  В своих изделиях мастерицы используют разные приемы тонового растяжения цвета: цвет от темного к светлому переходит постепенно как бы по ступенькам. Обратите внимание на цвет: чем ярче цвет тем лучше передать атмосферу.
61684. Генетическая связь между классами неорганических веществ 16.78 KB
  Цель урока: Выполнение опытов демонстрирующих генетическую связь между основными классами неорганических соединений. Задачи урока: Образовательные: формирование у учащихся знаний позволяющих выявить чёткие различия между основными классами неорганических веществ...