1
Некоммерческое акционерное
общество
Кафедра электрических машин и электропривода
ЭЛЕКТРОПРИВОД ПРОМЫШЛЕННЫХ МЕХАНИЗМОВ Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов специальности 5В071800 - Электроэнергетика.
Алматы 2018
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
2
СОСТАВИТЕЛИ: С.Б. Алексеев, К.Ж. Калиева. Электропривод промышленных механизмов. Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов специальности 5В071800 - Электроэнергетика. – Алматы: АУЭС, 2018. – 42с.
Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Электропривод промышленных механизмов» и содержат необходимые теоретические сведения, методику выполнения.
Ил.9, табл.19, библ.- 5назв.
Рецензент: к.т.н., доцент АУЭС Курпенов Б.К.
Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества
«Алматинский университет энергетики и связи» на 2018г.
©НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2018г.
3
1 Лабораторная работа №1. Исследование частотно-регулируемого электропривода кабины лифта на физической модели
Цель работы: приобрести навыки программирования и работы с преобразователем частоты (ПЧ) Unidrive M701. Исследовать работу электропривода кабины лифта, как элемента автоматизированной системы управления лифтом.
1.1 Основные сведения о стенде
В состав стенда входят: физическая модель лифта с электроприводами подъема и открывания дверей кабины; настольный стенд с элементами схемы управления и автоматизации; испытательный двухмашинный агрегат и компьютер. Механизмы подъема и открывания дверей кабины оснащены частотно-регулируемыми электроприводами Unidrive M701 и Delta VFD-DD, система управления реализована на микроконтроллере S7-1200 и операторской панели КТР 400 фирмы Siemens.
Рисунок 1.1- Общий вид лабораторного стенда
4 1.2 Программа работы
1.2.1 Собрать схему (рисунок 1.2а), подключив к преобразователю асинхронный электродвигатель электромашинного агрегата, произвести настройку ПЧ Unidrive M701 для работы с кнопочной панели управления и опробовать работу электропривода в режимах пуска, торможения и реверса .
1.2.2 Настроить ПЧ на работу от внешних элементов управления и опробовать работу электропривода в режимах пуска, торможения и реверса.
1.2.3 Собрать схему (рисунок 1.2б), подключив к ПЧ электродвигатель кабины лифта модуля СМЛ, исследовать работу линейного задатчика интенсивности при разгоне и торможении кабины.
1.2.4 Исследовать работу S-образного задатчика интенсивности.
A B C
A B C
A1 B1 C1
М1
МП ПЧ
N
а) б) Рисунок 1.2 – Схемы подключения ПЧ к АД 1.2 Методические указания к выполнению работы
1.2.1 Управление электроприводом с кнопочной панели
Перед проведением работы при выключенном автомате QF1 модуля питания стенда (МПС) тумблер «Разрешение» SA2 перевести в нижнее положение, тумблер SA3 модуля ПЧ перевести в среднее положение.
Схема для исследования приведена на рисунке 1.1а. Асинхронный электродвигатель испытательного электромашинного агрегата подключается к преобразователю частоты ПЧ, который, в свою очередь, подключается к напряжению 380В модуля питания МП.
Преобразователь частоты имеет возможность получать сигналы управления от кнопочной панели или с внешних элементов управления.
Перед началом работы с преобразователем необходимо ознакомиться с элементами управления ПЧ (Приложение Б), установить режим в разомкнутой схеме управления (Open-loop), а также сбросить все настройки ПЧ на заводские. Для этого установить в параметре 00.000 значение 1253, подтвердить действие нажатием кнопки , затем нажать кнопку
(стоп/сброс).
5 Установить требуемые настройки:
– используя данные на асинхронный двигатель испытательного агрегата (Приложение А), ввести в преобразователь параметры электродвигателя:
– в параметре 00.042 установить число полюсов;
– в параметре 00.043 установить номинальный коэффициент мощности;
– в параметре 00.044 установить номинальное линейное напряжение двигателя;
– в параметре 00.045 установить номинальную скорость двигателя;
– в параметре 00.046 установить номинальный ток двигателя;
– в параметре 00.047 установить номинальную частоту двигателя;
– в параметре 05.027 установить значение «off» (отключить компенсацию скольжения);
– в параметре 05.014 выбрать режим «Fixed»;
– выполнить самонастройку привода. При этом преобразователь частоты кратковременно включает асинхронный двигатель, выполняет расчет значения cosφ ненагруженного электродвигателя и определяет число пар полюсов.
Самонастройка выполняется следующим образом:
а) установить параметр 05.012 в «2».
б) переключить тумблер «Разрешение» SA2 в положение «1» двигатель совершит несколько оборотов вала и параметр 05.012 автоматически установится в нулевое значение.
в) переключить тумблер «Разрешение» в положение «0».
г) после проведения самонастройки преобразователя проверить параметры 00.042–00.047.
д) сохранить новые измененные значения параметров. Для этого выбрать в параметре 00.000 значение «SAVE» и нажать кнопку «Сброс».
Для управления приводом с кнопочной панели преобразователя:
– установить тумблер SA3 «Разрешение» в положение «0»;
– установить в параметр 01.014 значение «4» или «keypad» для управления от кнопочной панели преобразователя;
– переключить тумблер SA2 «Разрешение» в положение «1»;
– выбрать параметр 00.010 (скорость двигателя - об/мин);
– для запуска преобразователя нажать «Пуск», после чего появится сообщение «run» (преобразователь работает);
– нажать кнопку – «Вверх» для увеличения скорости двигателя и соответственно кнопку – «Вниз» для ее уменьшения (на верхнем дисплее высвечивается скорость двигателя в об/мин);
– нажать «Стоп/сброс» и величина скорости снизится до нуля в соответствии с величиной замедления, указанной параметром 00.004. Нижний дисплей покажет «dEC», а затем «rdY»;
6
– при повторном запуске (кнопка ) скорость двигателя возрастет до того значения, при котором было произведено отключение в соответствии с величиной ускорения, указанной параметром 00.003;
– для полной остановки преобразователя тумблер «Разрешение»
перевести в положение «0».
1.2.2 Управление электроприводом с внешних элементов
Для управления электроприводом с внешних элементов необходимо отключить управление с кнопочной панели для этого:
– установить тумблер SA2 «Разрешение» в положение «0», потенциометр RP1 в нулевое положение (крайнее левое положение), переключатель SA3 «Направление вращения» в среднее положение;
– установить в параметре 01.014 значение «A1.A2» для внешнего управления;
– выбрать параметр 00.010 – индикация скорости вращения;
– переключить тумблер SA2 «Разрешение» в положение «1»;
– переключателем SA3 выбрать направление вращения «Вперед»;
– потенциометром RP1 задать скорость вращения двигателя. Пуск будет выполнен в соответствии с темпом разгона (параметр 00.003), текущая скорость высвечивается на верхней строке дисплея;
– изменить направление вращения. Для этого переключателем SA3 выбрать направление вращения «Назад». Величина скорости снизится до нуля и далее произойдет реверс привода. Темп замедления скорости определяется параметром 00.004;
– для выхода преобразователя из рабочего режима тумблер SA2
«Разрешение» перевести в положение «0».
1.2.3 Исследование электропривода кабины лифта
В работе исследуются система электропривода на основе асинхронного двигателя, данные которого приведены в Приложении А. Перед проведением работы при выключенном автомате QF1 МПС привести модули в исходное состояние:
– переключатель SA2 модуля ПЧ установить в нижнее положение, переключатель SA3 установить в среднее положение переключатель SA4 установить в положение «Скорость», потенциометр RP1 – в крайнее положение против часовой стрелки, настроить преобразователь на режим регулирования скорости в разомкнутой схеме (Приложение Б).
- статорные обмотки асинхронного электродвигателя кабины лифта, выведенные на клеммы силового модуля лифта, подключить к преобразователю частоты ПЧ (рисунок 1.1б).
- преобразователь частоты подключить к модулю питания ПЧ напряжением 3x380В.
При проведении экспериментов не допускать крайнего верхнего и крайнего нижнего положений траектории движения кабины!
7 1.2.4 Пробный пуск
В данном режиме работы используется исключительно скалярное управление в системе ПЧ-АД ввиду невозможности проведения автонастройки в векторном режиме из-за ограниченного хода рабочего органа.
Перед проведением эксперимента установить настройки ПЧ аналогичные тем, что описаны ранее (режим регулирования скорости) Затем настроить время разгона и время торможения электропривода, для этого:
– в параметре 02.010 установить значение 1;
– в параметре 02.020 установить значение 1;
– в параметре 02.011 установить время разгона 0,5 с;
– в параметре 02.021 установить время торможения 1 с;
– в параметре 06.001 установить значение «ramp» (1).
Подать переключателем SA2 модуля ПЧ разрешение на работу электропривода. Переключателем SA3 выбрать направление вращения электропривода. Задать потенциометром RP1 выходную частоту порядка 10 Гц. Убедится в работоспособности привода, а также определить совпадение движения кабины лифта на физическом объекте с указанными направлениями на модуле ПЧ. Если направления не совпадают, при отключенном питании ПЧ поменять местами два провода подключения выходов ПЧ к статорным обмоткам асинхронного электродвигателя.
1.2.5 Исследование линейного задатчика интенсивности
Задатчик интенсивности определяет темп разгона и торможения электропривода. В преобразователе, по умолчанию, применен линейный задатчик интенсивности. Перед проведением исследования запустить преобразователь в работу, установить частоту на статоре порядка 20 Гц.
Установить кабину лифта в положение максимально приближенное к крайнему нижнему положению. Посредством переключателя SA3 модуля ПЧ произвести переходный процесс разгона и торможения кабины лифта при движении кабины вверх, при этом зафиксировать максимальное значение тока статора (параметр 04.001).
Установить кабину лифта в положение максимально приближенное к крайнему верхнему положению. Посредством переключателя SA3 модуля ПЧ произвести переходный процесс разгона и торможения кабины лифта при движении кабины вниз, при этом зафиксировать максимальное значение тока статора (параметр 04.001).
Изменить постоянную времени задатчика интенсивности для этого в параметрах 02.011 и 02.021 увеличить значения в 3 раза. Повторить опыты разгона и торможения электропривода. Сделать выводы о влиянии постоянной времени на качество переходных процессов.
1.2.6 Исследование тормозных режимов
Установить значения параметров 02.011(0,5с) и 02.021 (1с). Поднять кабину лифта в положение максимально приближенное к крайнему верхнему
8
положению. Посредством переключателя SA3 модуля ПЧ произвести переходный процесс разгона и торможения кабины лифта при движении кабины вниз, при этом зафиксировать максимальное значение тока статора (параметр 04.001).
Изменить тип торможения электропривода, для этого выбрать в параметре 06.001 режим торможения постоянным током «dc I». В параметре 06.006 установить уровень тока торможения в процентах от номинала – 50%.
Повторить эксперимент переходного процесса, сделать выводы о наиболее качественном способе торможения.
В параметре 06.006 изменить уровень тока торможения в процентах от номинала – 100%. Повторить эксперимент переходного процесса, сделать выводы о наиболее качественном процессе торможения.
1.2.7 Исследование S-образного задатчика интенсивности
В пассажирских лифтах для обеспечения максимального комфорта пассажиров применяется S-образный задатчик интенсивности. Для изменения типа задатчика в параметре 02.006 установить значение 1. В параметре 02.007 устанавливается максимальный темп изменения сигнала задания в с2/Гц.
Установить кабину лифта в положение максимально приближенное к крайнему нижнему положению. Посредством переключателя SA3 модуля ПЧ произвести переходный процесс разгона и торможения кабины лифта при движении кабины вверх, при этом зафиксировать максимальное значение тока статора (параметр 04.001).
Установить кабину лифта в положение максимально приближенное к крайнему верхнему положению. Посредством переключателя SA3 модуля ПЧ произвести переходный процесс разгона и торможения кабины лифта при движении кабины вниз, при этом зафиксировать максимальное значение тока статора (параметр 04.001).
Для трех разных значений параметра 02.007 повторить опыты переходных процессов, сделать выводы о качественном влиянии S-рампы на переходные процессы.
1.3 Задание для домашней подготовки
1.3.1 Повторить учебный материал, связанный с устройством и эксплуатацией пассажирских лифтов.
1.3.2 Изучить инструкцию по работе с преобразователем частоты Unidrive M701 (Приложение Б).
1.4 Содержание отчета
1.4.1 Цель и программа работы.
1.4.2 Исследуемые электрические схемы.
1.6.4 Результаты проведенных испытаний.
1.6.5 Выводы.
9 1.5 Контрольные вопросы
1. Какие способы регулировки частоты вращения асинхронных электродвигателей вы знаете?
2. Что такое задатчик интенсивности?
3. Какие типы задатчиков интенсивности вы знаете?
4. Объясните работу преобразователя в тормозном режиме. Где рассеивается энергия торможения двигателя?
5. Какие типы торможения применяются в асинхронном электроприводе при питании электродвигателя от ПЧ.
6. Какие существуют способы повышения качества характеристик при скалярном регулировании?
7. Назовите основные режимы работы преобразователя частоты Unidrive M 701.
2 Лабораторная работа № 2. Исследование частотно-регулируемого электропривода дверей лифта на физической модели
Цель работы: ознакомиться с устройством и техническими характеристиками и программированием преобразователя частоты для электродвигателя дверей лифта, серии Delta VFD-DD. Исследовать работу электропривода, как элемента автоматизированной системы управления лифтом.
2.1 Основные технические сведения о электроприводе дверей лифта
Преобразователи частоты (ПЧ) серии VFD-DD предназначены для регулирования скорости вращения трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором в составе привода лифтовых или других автоматических дверей.
Внешний вид, установленных на стенде ПЧ и электродвигателя, изображены на рисунке 2.1. Панель управления ПЧ, представленная на рисунке 2.2, служит для программирования преобразователя и управления электродвигателем.
Порядок работы с кнопочной панелью преобразователя частоты представлен на рисунке 2.3:
- в режиме мониторинга переключение между контролируемыми параметрами производится кратковременным нажатием кнопок ▲ или ▼;
- вход в режим программирования параметра осуществляется с помощью кнопок «MODE», ▲, ▼ и «ENTER»;
- для входа в меню выбора функциональной группы или параметра необходимо нажимать кнопку «ENTER»;
- с помощью кнопок ▲ или ▼ осуществляется выбор требуемой функциональной группы или параметра;
10
Кнопка аварийного отключения Съемные клеммные блоки
Подключение энкодера Встроенная цифровая панель
Рисунок 2.1- Внешний вид ПЧ и электродвигателя привода дверей
Рисунок 2.2- Кнопочная панель управления преобразователя VFD-DD
- с помощью кнопок ▲ или ▼ осуществляется установка требуемого значения редактируемого параметра;
- помощью кнопки «MODE» осуществляется возврат в меню выбора функциональной группы и в режим мониторинга.
Основные технические параметры ПЧ VFD-DD:
- номинальная мощность - 0,4 кВт;
- номинальный выходной ток – 2,5 А;
- выходная частота – 0,1÷ 120 Гц;
- входное однофазное напряжение – 220 В;
- номинальный входной ток – 6,5 А.
11
Рисунок 2.3 - Порядок работы с панелью управления
На рисунке 2.4 представлена электрическая схема подключения силовых цепей и цепей управления преобразователя Delta VFD-DD.
Пользователи могут устанавливать параметры и управлять работой ПЧ с помощью панели управления, интерфейса RS-485, ПЛК или ПК.
Привод дверей макета лифта приводится в движение с помощью трехфазного асинхронного электродвигателя c постоянными магнитами технические характеристики которого представлены в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Характеристика Значение
Тип электродвигателя ECMD91207М
Мощность, Вт 90
Номинальное напряжение питания обмотки статора, В 3х220
Номинальная частота вращения, об/мин 350
Номинальный ток фазы статора, А 0,7
2.2 Программа работы
2.2.1 Собрать схему исследования электропривода согласно методическим указаниям в п. 2.3 и установить заводские настройки преобразователя.
2.2.2 Произвести установку базовых параметров преобразователя и двигателя.
2.2.3 Произвести пробный пуск электродвигателя и убедится в плавности открытия и закрытия дверей кабины лифта.
2.2.4 Осуществить пуск электропривода и проконтролировать параметры, указанные в таблице 2.2.
2.2.5 Подготовить отчёт и сделать выводы по работе.
12
Рисунок 2.4 – Схема подключения электрических цепей преобразователя Delta VFD-DD
13
2.3 Порядок выполнения лабораторной работы
В лабораторной работе используются следующие элементы лабораторного стенда:
- вводной автоматический выключатель QF1 «Сеть»;
- модуль «Программируемый контроллер Siemens S7-1200»;
- силовой модуль лифта;
- модуль преобразователя частоты электропривода дверей;
- макет лифта (привод дверей кабины лифта).
Для подготовки лабораторного стенда к проведению лабораторной работы необходимо:
- подключить обмотки двигателя привода дверей (U2, V2, W2) на лицевой панели силового модуля лифта к выходным цепям (U, V, W) преобразователя частоты VFD-DD;
- с помощью соответствующего кабеля подключить встроенный энкодер приводного двигателя (разъем BR2 на лицевой панели силового модуля лифта) к входу PG преобразователя частоты;
- выходные клеммы датчиков открытого «ОД» и закрытого «ЗД»
состояния дверей модуля СМЛ подключить к входам MI1 и MI2 модуля
«Преобразователь частоты привода дверей» соответственно;
- для задания сигналов управления «Открыть» и «Закрыть» подключить тумблеры I0 и I1 модуля «Программируемый контроллер Siemens S7-1200» к входам OD и CD модуля «Преобразователь частоты привода дверей»
соответственно. Дополнительно необходимо объединить клеммы «GND»
модуля «Программируемый контроллер Siemens S7-1200» и «СОМ» модуля
«Преобразователь частоты привода дверей»;
- включением автоматического выключателя QF1 подать питание на силовые цепи преобразователя частоты;
- с помощью кнопки «Питание» подать питание на программируемый контроллер Siemens S7-1200;
- включить питание преобразователя с помощью кнопки аварийного отключения, находящейся на боковой грани преобразователя частоты VFD- DD.
Перед началом работы с преобразователем необходимо установить заводские настройки ПЧ, выполнив следующие действия:
- с помощью кнопок на панели управления войти в режим редактирования параметра 00-02;
- установить в параметре 00-02 значение «10» и подтвердить ввод значение нажатием кнопки «ENTER»;
- нажимая кнопку «MODE» выйти в режим индикации рабочих параметров;
- с помощью кнопки аварийного отключения выключить питание преобразователя частоты;
14
- через 20 с с помощью кнопки аварийного отключения подать питание на преобразователь частоты. Все настройки преобразователя частоты VFD-DD примут заводские значения. Данная процедура необходима для правильной совместной работы преобразователя частоты и приводного двигателя дверей лифта.
Для настройки базовых параметров необходимо произвести настройку параметров преобразователя частоты в соответствии с таблицей 2.2 В данной таблице представлены те параметры, которые необходимо изменить для правильной работы привода дверей лифта. Пользователю настоятельно рекомендуется придерживаться приведенных значений параметров во избежание аварийных ситуаций и повреждения оборудования;
Таблица 2.2
Номер Параметр Требуемое значение
Параметры привода
00.08 Метод управления [1] V/f + Энкодер (VFPG) 00.09 Режим управления дверями [3] Управление скоростью
00.10 Направление движения [1] Движение в противоположном от заданного направлении
00.11 Несущая частота ШИМ [8] 8 кГц
00.13 Источник задания частоты [1] Команды Up/Down на дискретных входах
00.14 Тестовый режим [0] Выкл.
Параметры двигателя
01.00 Автотестирование двигателя с постоянными магнитами
[1] Автотестирование двигателя с постоянными магнитами (тормоз включен)
01.01 Номинальный ток двигателя (РМ), А [0,7]
01.02 Ном. мощность двигателя (РМ), кВт [0,07]
01.03 Номинальная частота двигателя (об/мин) (РМ)
[350]
01.04 Количество полюсов двигателя (РМ) [48]
01.05 Сопротивление статора (Rs) двигателя (РМ), Ом
[18,7]
01.06 Ld двигателя (РМ), мГн [196]
01.07 Lq двигателя (РМ), мГн [196]
Параметры конфигурации входов/выходов
15
02.00 Режим оперативного управления [1] FWD/STOP, REV/STOP (Блокировка автостарта привода при подаче сетевого напряжения)
02.01 Многофункциональный вход 1 (MI1) [14] Сигнал конечного положения двери (открыто)
02.02 Многофункциональный вход 2 (MI2) [15] Сигнал конечного положения двери (закрыто)
02.07 Выбор состояния дискретных входов [00]
Параметры обратной связи
03.00 Тип сигнала датчика обратной связи (PG)
[1] ABZ
03.02 Тип энкодера (по типу сигналов) [1] Фаза А опережает при прямом вращении, фаза В опережает при обратном вращении
03.12 Ширина двери в импульсах [200]
Параметры открывания дверей
04.01 Зона работы с начальной скоростью открывания двери, импульсов
[10]
04.02 Время работы на начальной скоростью открывания двери, с
[0,5]
04.03 1-ая высокая скорость открывания двери, Гц
[4]
04.05 Конечная скорость открывания двери [2]
04.07 Скорость удержания двери при открытии, Гц
[0]
04.08 Время разгона до 1-ой высокой скорости открывания двери, с
[0,2]
04.09 Время замедления с 1-ой высокой скорости открывания двери, с
[0,2]
Номер Параметр Требуемое значение
04.11 Момент на валу двигателя при удержании двери в открытом состоянии, %
[0]
04.12 Задержка включения момента на удержание двери в открытом состоянии, с
[0,2]
16
04.13 2-ая высокая скорость открывания двери, Гц
[5,0]
04.15 Время замедления с 2-ой высокой скорости открывания двери, с
[0,2]
Параметры закрывания дверей
05.01 Зона работы с начальной скоростью закрывания двери, импульсов
[10]
05.02 Время работы на начальной скорости закрывания двери, с
[0,5]
05.03 1-ая высокая скорость закрывания двери, Гц
[3,5]
05.05 Конечная скорость закрывания двери [3,0]
05.07 Скорость удержания двери при закрытии, Гц
[0]
05.08 Время разгона до 1-ой высокой скорости закрывания двери, с
[0,2]
05.09 Время замедления с 1-ой высокой скорости закрывания двери, с
[0,2]
05.11 Момент на валу двигателя при удержании двери в закрытом состоянии, %
[0]
05.12 Задержка включения момента на удержание двери в закрытом состоянии, с
[0,2]
05.13 2-ая высокая скорость закрывания двери, Гц
[5]
05.15 Время замедления с 2-ой высокой скорости закрывания двери, с
[0,2]
Защита и специальные параметры
06.11 Управление перемещением [3] концевые выключатели открывания и закрывания двери
После окончания процедуры программирования выключить и заново включить питание преобразователя частоты, используя кнопку на боковой грани ПЧ.
Перед осуществления пробного пуска необходимо провести тщательную проверку по следующим пунктам:
17
- убедиться в правильности выполненного подключения ПЧ. Особенно важно проверить, что исключено попадание напряжения силовой промышленной сети на терминалы U/T1, V/T2, W/T3;
- убедиться в отсутствии коротких замыканий между клеммами ПЧ и замыканий на «землю»;
- убедиться, что подаваемое напряжение питания соответствует требованиям спецификации ПЧ;
- проверить правильность присоединения и надежность крепления проводников и кабелей;
- визуально проверить, что двери кабины макета лифта находятся в закрытом положении. Об этом также сигнализирует светодиодный индикатор
«ЗД», расположенный на модуле «Силовой модуль лифта». При этом аварийные концевые датчики дверей кабины не должны быть замкнуты, так как при срабатывании хотя бы одного концевого датчика макет переходит в режим ручного управления и ПЧ отключается от двигателя.
-убедиться, что на пульте дистанционного управления макетом переключатель режимов Авт\Руч находится в положении Авт.
-убедиться, что переключатели управления приводом (тумблеры I0 и I1 модуля «Программируемый контроллер Siemens S7-1200») находятся в выключенном состоянии во избежание автостарта двигателя при подаче напряжения питания на ПЧ.
Для пробного пуска преобразователя частоты с использованием пульта управления необходимо:
- выполнить подготовку лабораторного стенда в соответствии с указанными ранее процедурами;
- для открытия дверей включить тумблер I0 модуля «Программируемый контроллер Siemens S7-1200». Наблюдать открытие дверей до момента срабатывания датчика ОД. Выключить тумблер I0;
- для закрытия дверей включить тумблер I1 модуля «Программируемый контроллер Siemens S7-1200». Наблюдать закрытие дверей до момента срабатывания датчика ЗД. Выключить тумблер I0.
Ниже в таблице 2.3 перечислены основные параметры, которые необходимо наблюдать и фиксировать при работе с преобразователем частоты.
. Таблица 2.3
Отображение Описание
Заданная частота ПЧ
Текущая выходная частота (на двигателе)
Пользовательская величина (задается в параметре 04.00) Выходной ток ПЧ
18
Значение счетчика
Отображение выбранного параметра
Отображение текущего значения параметра Внешняя неисправность
Отображение при вводе и автоматическом сохранении значения Ошибка ввода значения
2.4 Задание для домашней подготовки
2.4.1 Повторить учебный материал, связанный с устройством и эксплуатацией пассажирских лифтов.
2.4.2 Изучить назначение, технические характеристики преобразователя частоты VFD-DD, основные узлы и возможности лабораторного стенда.
2.5 Содержание отчета
1.4.1 Цель и программа работы.
1.4.2 Исследуемые электрические схемы.
1.6.4 Результаты проведенных испытаний.
1.6.5 Выводы.
2.6 Контрольные вопросы
1. Объясните порядок включения преобразователя частоты VFD-DD.
2. Какие способы регулировки частоты вращения асинхронных электродвигателей вы знаете?
3. Назовите основные технические характеристики преобразователя VFD-DD.
5. Какие типы торможения применяются в асинхронном электроприводе при питании электродвигателя от ПЧ.
6. Назовите основные режимы работы преобразователя частоты VFD- DD.
19
3 Лабораторная работа №3. Исследование частотно-регулируемого электропривода центробежного насоса при законах u/f = const и u/f2 = const
Цель работы: исследование характеристик электропривода при скалярных законах частотного управления.
3.1 Основные технические сведения о стенде
Внешний вид стенда представлен на рисунке 3. 1. Стенд включает в себя лабораторный стол с установленным на нем гидравлическим и электротехническим оборудованием, центробежный насос с электродвигателем, бак с водой, компьютер.
Рисунок 3.1- Внешний вид лабораторного стенда
20
Общие технические характеристики лабораторного стенда представлены в таблице 3. 1.
Таблица 3.1
Параметр Значение
Напряжение электропитания 220В±10%
Частота питающего напряжения 50 Гц Потребляемая мощность, не более 1000 В∙А
Габаритные размеры (ВхШхГ) 1600х2100х600 мм
Масса 80 кг
Диапазон рабочих температур +10…+35 ˚С Относительная влажность воздуха, не
более
80%
Функциональная схема лабораторного стенда представлена на рисунке 3.2. Стенд состоит из двух систем – гидравлической и электрической, которые находятся во взаимодействии.
Рисунок 3.2 – Функциональная схема лабораторного стенда
21
Гидравлическая система стенда состоит из следующих элементов:
– ПБ: питательный бак;
– МБ: мерный бак;
– Н: центробежный насос Lowara, управляемый преобразователем частоты ПЧ;
– Р: датчик давления Овен ПД100;
– F1: тахометрического расходомер-счетчик Бетар;
– F2: ультразвуковой расходомер US-800;
– Задв.: задвижка с электроприводом Danfoss;
– ОК: обратный клапан;
– К1: шунтирующий шаровый кран;
– К2: шаровый кран для слива жидкости;
В питательном баке ПБ находится рабочая жидкость, которой также заполнен трубопровод. Перемещение жидкости по трубопроводу обеспечивает центробежный насос Н, управляемый преобразователем частоты ПЧ. В трубопроводе последовательно установлены три датчика: датчик давления Р, тахометрический счетчик F1и ультразвуковой расходомер F2. Для регулирования расхода \ давления и создания возмущающего воздействия в систему введена задвижка «Задв.» с электроприводом. Для защиты от обратного поступления воды в питательный бак введен обратный клапан ОК.
Рабочая жидкость после прохождения трубопровода попадает в мерный бак МБ, а затем обратно в питательный бак. Если проводится измерение расхода объемным методом, то требуется закрыть шунтирующий кран К1, в остальное время кран должен быть открыт. При необходимости слива жидкости при выключенном электропитании стенда требуется открыть шаровый кран К2, предварительно подставив под него емкость достаточного объема.
Электрическая часть стенда содержит следующие элементы:
– ПЛК: программируемый логический контроллер SiemensS7-1200;
– Modbus-USB: преобразователь интерфейсов Modbus-USB;
– ПЧ: преобразователь частоты Unidrive M 701 фирмы Control Techniques;
– ПК: персональный компьютер с установленной Scada системой.
Поскольку изучаемые датчики оснащены электрическим интерфейсом, сигналы с них должны быть заведены на устройства обработки и управления.
В целях ознакомления с современными протоколами обмена данными, а также с различными методами преобразования расхода и давления датчики имеют следующие протоколы:
– датчик давления Р1 оснащен универсальным токовым выходом 4- 20мА;
– тахометрический расходомер-счетчик Р2 имеет герконовый датчик.
– ультразвуковой расходомер Р3 снабжен интерфейсом Modbus.
Основным устройством управления в стенде является программируемый логический контроллер ПЛК S7-1200. Он осуществляет функции сбора данных, их обработки и управления устройствами стенда. Так, к дискретному
22
входу DI1.0 ПЛК подключен расходомер F1, ко входу AI0 модуля расширения SM1234 подключен датчик давления Овен ПД100. С помощью аналогового выхода модуля расширения AQ0 ПЛК управляет скоростью центробежного насоса Н, подавая сигнал управления на преобразователь частоты ПЧ.
Управление задвижкой «Задв» также осуществляется при помощи аналогового выхода модуля расширения AQ1 ПЛК.
Сигнал с ультразвукового расходомера F2 поступает на преобразователь интерфейсов Modbus-USB и далее передается на персональный компьютер, который при помощи Scada-системы обрабатывает эту информацию и передает на ПЛК.
3.2 Программа работы
3.2.1 При установленном в преобразователе законе частотного управления U/f = const и номинальных оборотах двигателя снять характеристику H = f (Q), задавая процент открытия задвижки трубопровода от 0 до 100%. В процессе испытаний фиксировать параметры, указанные в таблице 3.1.
3.2.2 Установить в преобразователе закон частотного управления U/f2, повторить измерения, проведенные в пункте 3.2.1, задавая при помощи задвижки расход Q аналогичный предыдущему для каждой точки. Результаты измерений занести в таблицу.
3.2.3 Установить частоту вращения насоса 70% от номинальной, повторить измерения по пунктам 3.2.1, 3.2.2.
3.2.4 По результатам измерений произвести необходимые расчеты, построить Q/H – характеристики, механические характеристики, произвести анализ потребляемой мощности, сделать выводы.
3.3 Порядок выполнения лабораторной работы
Перед проведением лабораторной работы необходимо привести модули в исходное состояние:
– переключателем выбора режима работы установить режим работы с кнопочной панели преобразователя частоты (Приложение В). Выставить в преобразователе базовые настройки.
Параметры исследуемого электродвигателя в Приложении В.
Клеммы А, В, С модуля питания стенда соединить с клеммами А1, В1, С1 модуля преобразователь частоты.
Опыт проводится в следующей последовательности:
– включить автоматический выключатель QF1 модуля МПС;
– нажатием зеленой кнопки старт на кнопочной панели оператора запустить преобразователь частоты (на кнопочной панели отобразиться
«Run»);
23
– с помощью клавиш навигации установить номинальную скорость вращения электропривода.
Таблица 3.1 n, об/мин Q, м3 Н, м UСети, В ICети, А PCети, Вт SСети, ВА ω, рад/с М, % М, Нм UФ, В IC, А ICА, А
Потенциометром задвижки устанавливать процент открытия от 0 до 100%, фиксировать расход и давление в системе, а также соответствующие им параметры сети и электропривода. Параметры цепи статора по параметрам преобразователя частоты (04.001 – полный ток статора, 04.002 – активный ток статора, 05.001 – частота напряжения на статоре, 05.002 – напряжение на статоре, 04.020 – момент электродвигателя в %), параметры сети посредством измерителя мощности. Снять 5 – 10 точек характеристики. Повторить опыт для скорости вращения 70% от номинальной.
Данные опыта занести в таблицу 3.1.
Частота вращения двигателя, 1/с
n
60 2
,
где n – скорость вращения электродвигателя, об/мин.
Момент двигателя, Нм
% .
Н
РН
М М Полная мощность, на статоре
С IC
U
S3 .
24 Механическая мощность на валу
М. РМЕХ
КПД преобразователя частоты
1 .
СЕТИ
ПЧ S
S
КПД системы
cos.
СЕТИ МЕХ
S Р
3. 4 Контрольные вопросы
1. Как изменить направление вращения асинхронного двигателя?
2. Как изменится момент асинхронного двигателя при понижении напряжения питающей сети?
3. Может ли асинхронный двигатель создавать момент при синхронной частоте вращения?
4. Как изменяется ток статора двигателя при повышении напряжения и неизменной нагрузке на валу двигателя?
5. Что такое частотное скалярное управление?
6. Какие законы частотного управления вы знаете?
4 Лабораторная работа №4. Исследование замкнутой системы управления электроприводом насоса
Цель работы: исследование рабочих свойств системы
"Преобразователь частоты – асинхронный двигатель" (ПЧ-АД) при использовании обратной связи по скорости.
4.1 Программа работы
4.1.1 Собрать схему, подключив преобразователь частоты к электродвигателю насоса через прибор измерения мощности.
4.1.2 Произвести настройку преобразователя для работы в режиме векторного управления RCF-A.
4.1.3 Снять регулировочную характеристику.
4.2 Порядок выполнения работы
Перед проведением лабораторной работы необходимо привести модули в исходное состояние:
25
– переключателем выбора режима работы установить режим работы с кнопочной панели преобразователя частоты (Приложение В). Выставить в преобразователе базовые настройки.
Каталожные данные исследуемого электродвигателя в Приложении А.
Клеммы А, В, С модуля питания стенда соединить с входными одноименными клеммами модуля измерителя мощности. Клеммы А1, В1, С1 модуля преобразователь частоты подключить к одноименным выходным клеммам измерителя мощности.
В режиме векторного управления преобразователь частоты держит заданную частоту вращения электродвигателя и управляет токами и напряжениями статорных обмоток согласно заданным значениям скорости и момента.
Для переведения ПЧ в данный режим необходимо:
– включить автоматический выключатель QF1 модуля МПС;
– включением кнопки «Сеть» подать напряжение измеритель мощности;
– установить значение параметра 00.000 на 1253 (разрешение на изменение работы преобразователя);
– установить значение параметра 00.048 на RCF-A (выбор векторного режима работы преобразователя);
– нажать красную кнопку «Стоп-Сброс».
Ввести паспортные данные подключенного электродвигателя:
– в параметре 00.042 установить число полюсов;
– в параметре 00.043 установить номинальный коэффициент мощности;
– в параметре 00.044 установить номинальное напряжение двигателя;
– в параметре 00.045 установить номинальную скорость двигателя;
– в параметре 00.046 установить номинальный ток двигателя;
– в параметре 00.047 установить номинальную частоту двигателя;
– в параметре 03.038 установить тип датчика скорости AB - инкрементальный энкодер;
– в параметре 03.034 установить число импульсов энкодера на один оборот (500 импульсов).
После записи этих параметров необходимо произвести автонастройку ПЧ:
– в параметр 05.012 ввести значение «2»;
– подать разрешение на работу ПЧ (тумблер SA1);
– выбрать направление вращения (переключатель SA3) – преобразователь начнет процедуру самонастройки. Если появится сообщение tunE2, убрать разрешение на работу ПЧ и поменять местами соединительные провода, подключающие фазы А и В электродвигателя к выхода ПЧ, после чего нажать кнопку «Сброс». Повторить автонастройку. В случае успешного проведения процедуры параметр 05.012 устанавливается в «0»;
– в параметре 05.025 установить значение 0 (возможность независимого регулирования тока намагничивания).
