Изучение работы преобразователей частоты

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Филиал федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

Уфимский государственный нефтяной технический университет

(Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате)









Электрический привод

Изучение работы преобразователей частоты

Отчет по лабораторной работе № 1

ЭАПП-140400.65-3.01.00 ЛР




Исполнитель:

студент гр. БАЭзс-11-2

С.А.Жуков

Руководитель:

ст. преподаватель

А. В. Самородов




Салават 2014

1. Цель работы


Изучение конструкции, принципа действия и приобретение навыков работы на лабораторной установке на базе комплектного электропривода переменного тока типа FR-Е 540 MITSUBSHI ELECTRIC.


. Программа работы


а) изучение конструкции и принципа действия лабораторной установки;

б) изучение конструкции, принципа действия и паспортных технических характеристик преобразователей частоты типа FR-Е 540;

в) расчет дополнительных технических характеристик преобразователей частоты типа FR-Е 540;

г) изучение методов работы на лабораторной установке и исследования систем электропривода переменного тока;

д) проведение экспериментов и обработка результатов экспериментов.

преобразователь частота электропривод ток

3. Назначение, устройство и принцип действия лабораторной установки


Лабораторная установка предназначена для исследования замкнутых систем электропривода переменного тока. Она состоит из двух лабораторных стендов № 4 и № 5, которые имеют одинаковую конструкцию, одинаковые схемы электрических соединений и принцип действия.

Силовая электрическая схема лабораторных стендов изображена на рисунке 1. В их состав входят комплектные электроприводы переменного тока типа FR-Е 540 (в дальнейшем просто преобразователи частоты) и асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Преобразователи частоты подключаются к сети трехфазного переменного тока напряжением 380 В с помощью автоматического выключателя QF2, который находятся в силовом распределительном пункте СП1. Включение преобразователя частоты в работу производится с помощью магнитных пускателей КМ4 и КМ5.

Преобразователи частоты смонтированы с лицевой стороны щита контроля и управления лабораторного стенда. Асинхронные двигатели входят в состав электромеханических систем, каждая из которых состоит из трех электрических машин, связанных между собой механическим валом. Это исследуемые двигатели переменного и постоянного тока, а также нагрузочный генератор постоянного тока. В лабораторном стенде предусмотрено измерение активной мощности, напряжения и тока асинхронного двигателя с помощью щитовых электроизмерительных приборов. Измерение частоты выходного напряжения преобразователя частоты производится по его цифровому индикатору и с помощью щитового электроизмерительного прибора, который подключен к соответствующему выходу преобразователя частоты. Рядом с каждым преобразователем с левой стороны расположены органы внешнего управления (тумблер «Пуск» и две кнопки для изменения частоты выходного напряжения «Больше» и «Меньше»).


Рисунок 1 - Электрическая схема лабораторного стенда

Нагрузкой каждого из генераторов постоянного тока служат пять электрических ламп накаливания EL1…EL5, включение которых осуществляется с помощью переключателей SA1…SA5. Лампы накаливания EL1…EL5 распложены с задней стороны щита контроля и управления, а переключатели SA1…SA5 находятся на его лицевой стороне.


. Назначение, устройство и принцип действия преобразователя

частоты FR-Е 540


Преобразователи частоты фирмы MITSUBISHI ELECTRIC типа FR-Е 540 предназначены для преобразования переменного напряжения промышленной частоты в переменное напряжение регулируемой частоты и используются в системах автоматизированного электропривода производственных механизмов для регулирования их скорости вращения и других координат электропривода. В состав преобразователей частоты входят управляемый выпрямитель, автономный инвертор тока, системы управления выпрямителем и инвертором, системы автоматического регулирования выходного тока и напряжения.

Преобразователи частоты выполнены в виде прямоугольного корпуса. Задняя часть корпуса представляет собой охлаждающий радиатор из алюминиевого сплава, на котором с внутренней стороны установлены силовые элементы преобразователя. Спереди к радиатору закреплен контейнер, который закрывает силовые элементы и в котором расположены электронные блоки управления. На передней панели корпуса расположены крышка опционного порта, крышка пульта управления и шильдик с названием. На правой боковой поверхности находится табличка с основными номинальными данными преобразователя частоты.

Передняя панель съемная. Под ней находятся разъем пульта управления, индикаторы «Включено» и «Неисправность», клеммные блоки для подсоединения цепей управления и силовых цепей, гнездо перемычки для изменения логики управления. К разъему пульта управления можно подключить пульт типа FR-РА 02 или порт интерфейсной связи RS-485.

Расположение клемм показаны на рисунках 2 и 3.


-РU+PRL1L2L3UVWРисунок 2 - Расположение силовых клемм


RHA RMBRLCMRS10RES2SD5AM4PCSDSESTFRUNSTRFUSDРисунок 3 - Расположение клемм цепей управления


Назначение и описание силовых клемм приведено в таблице 1, а назначение и описание клемм цепей управления приведено в таблице 2.

Пульт управления FR-РА 02 предназначен для управления преобразователем частоты, задания выходной частоты, выбора, установки и изменения параметров настройки, также для просмотра режимов работы, сообщения об ошибках и срабатывании защит.

Пульт управления состоит из панели и поворотной крышки, внешний вид которых изображен на рисунке 4.

Таблица 1 - Назначение и описание силовых клемм

ОбозначениеНазвание клеммыОписаниеL1, L2, L3Клеммы сетевого питанияПодключение к стандартным источникам питания: U = 380 В; f = 50 ГцU, V, WВыходы преобразователяПодключение трехфазного асинхронного двигателя+, РRТормозной резисторПодключение тормозного резистора для реализации динамического торможения+, РUДроссельПодключение реактора FR-BEL. При этом удаляется перемычка +, РUКлемма заземленияНеобходимо обязательное заземление преобразователя частоты+, -Блок торможенияПодключение блока торможения FR-ВИ, рекуператора мощности FR-FC или конвертора коррекции мощности FR-НС

Таблица 2 - Назначение и описание клемм цепей управления

ОбозначениеНазвание Описание STFПуск в прямом направленииСигнал STF подается для пуска двигателя в прямом направлении и снимается для его остановаSTRПуск в обратном направленииСигнал STR подается для пуска двигателя в обратном направлении и снимается для его остановаRH, RM, RLМногоскоростной режимСигналы RH, RM и RL используются для выбора уставок скоростиMRSОтключение выхода преобразователяСигнал MRS подается на время 20 мс и более для отключения выхода преобразователя, например, при работе с электромагнитным тормозомRESСброс Сигнал RES подается на время 0,1 с и более для сброса защитSDОбщий вход «Отрицательная логика»Используется для подачи команд при выборе отрицательной логики управления. Общей точкой для напряжения 24 В (0,1 А) является клемма РСPC«Положительная логика», 24 ВИспользуется как источник сигнала 24 В (0,1 А) и для выдачи команд при выборе положительной логики10Опорное напряжение задатчика частоты5 В постоянного тока (10 мА)2Задание частоты (напряжение)Выходная частота пропорциональна напряжению на входе. Максимальная частота достигается при 5 В (10 В). Входное сопротивление 10 кОм. Допустимое напряжение 20 В4Задание частоты (ток)Выходная частота пропорциональна входному току (4…20 мА). Максимальная частота соответствует 20 мА. Входное сопротивление 250 Ом. Допустимый ток 30 мА.5Общий сигналов заданияОбщий сигналов задания частоты (клеммы 2, 10, 4) и сигнала на выходе АМA, B, CСигнал аварии (выход)Нормальное состояние контактов В и С - замкнутое, А и В - разомкнутое. При срабатывании защит преобразователя состояние контактов изменяется на противоположное. Нагрузочная способность контактов - 200 В (0,3 А) переменного тока или 30 В (0,3 А) постоянного тока. FUВыход «Контроль частоты»Сигнал FU имеет низкий уровень, если выходная частота достигла или превысила заданную величину. Допустимая нагрузка 24 В (0,1 А).SEОбщий сигналов RUN и FUОбщий выход транзисторных ключей с открытым коллектором.FMАналоговый выходной сигналВыходной сигнал пропорционален подводимой величине. Диапазон изменения 0…10 В, допустимый ток 1 мА.Соединитель RS-485Интерфейсная связь RS-485 Стандарт EIA, RS-485 Формат передачи Multi-drop Скорость передачи max 19200 бод/с Протяженность линии до 500 мRUNСигнал «Работа»Сигнал RUN имеет низкий уровень при работе на частотах выше стартовой и высокий уровень при останове или торможении. Допустимая нагрузочная способность 24 В (0,1 А).

Назначение и описание кнопок управления приведено в таблице 3.

Назначение и описание световых индикаторов приведено в таблице 4.

Преобразователи частоты имеют паспортные технические характеристики:

а) номинальная мощность, кВт;

б) номинальный ток, А;

в) номинальное напряжение питания, В;


Цифровой Световые индикатор индикаторыЦифровой Световые индикатор индикаторыНz RUN A MON PU EXTHz RUN A MON PU EXTMODESETREVDRUN STOP RESETFWDSTOP RESETÑКрышка пульта управленияПульт управления

Рисунок 4 - Внешний вид крышки и панели управления


Таблица 3 - Назначение и описание кнопок управления

КнопкиНазначение и описаниеRUNВыдача команды стартаMODИзменение режимов работы и установки параметровSETУстановка частоты и параметровD / ÑИзменение частоты вверх и вниз. Изменение значения программируемого параметра в режиме программированияFWDВыбор прямого направления вращенияREVВыбор реверсного направления вращенияSTOP RESETВыдача команды останова. Сброс при перезапуске после срабатывания защит преобразователя

Таблица 4 - Назначение и описание световых индикаторов

ИндикаторыНазначение и описаниеHzГорит при индикации частоты на цифровом индикатореAГорит при индикации тока на цифровом индикатореRUNГорит при вращении вперед и мигает при реверсном вращенииMONГорит в режиме индикацииPUГорит при работе от пульта управленияEXTГорит в режиме внешнего управления

д) диапазон регулирования частоты выходного напряжения, Гц;

е) закон частотного управления;

ж) диапазон изменения управляющего сигнала, В или мА;

з) коэффициент полезного действия;

и) коэффициент мощности;

к) точность регулирования частоты выходного напряжения, Гц;

л) габаритные размеры (высота, ширина, глубина), мм;

м) масса, кг.

Кроме этого, в технических документах приводится схема подключения преобразователя частоты к внешним электрическим цепям, степень защиты и требования к монтажу и помехоустойчивости.


. Методы работы на лабораторной установке


Для обеспечения успешной и безаварийной работы на лабораторной установке по исследованию систем электропривода переменного тока студенты должны освоить выполнение следующих операций:

а) подготовка, включение и опробование работы лабораторных стендов;

б) подготовка, включение и опробование работы комплектных электроприводов переменного тока типа FR-Е 540.

Подготовка, включение и опробование работы лабораторных стендов ЛС4 и ЛС5 производится в следующей последовательности:

а) подается напряжение для собственных нужд лабораторных стендов с помощью автоматического выключателя QF4 в силовом пункте СП2;

б) выбираются для выполнения работы лабораторные стенды и производится включение сигнальных ламп с помощью тумблеров на щитах контроля и управления рабочих лабораторных стендов;

в) подается силовое напряжение питания на лабораторные стенды ЛС4 и ЛС5 с помощью автоматического выключателя QF2 в силовом пункте СП1.

Подготовка, включение и опробование работы комплектных электроприводов переменного тока типа FR-Е 540 производится в следующей последовательности:

а) на рабочем лабораторном стенде с помощью магнитного пускателя КМ4 (или КМ5) подается электропитание на преобразователь частоты. Начинает работать вентилятор преобразователя частоты и загораются цифровой и световые индикаторы;

б) с помощью тумблера «Пуск» на щите управления подается команда «Вращение вперед». На цифровом индикаторе устанавливается значение частоты, равное 5 Гц, и асинхронный двигатель начинает вращаться с малой скоростью, соответствующей данной частоте;

в) с помощью кнопки «Больше» на щите управления производится плавное увеличение частоты выходного напряжения преобразователя частоты до значения 50 Гц. При этом скорость вращения асинхронного двигателя плавно увеличивается до максимальной величины;

г) с помощью кнопки «Меньше» на щите управления производится плавное уменьшение частоты выходного напряжения преобразователя частоты до значения 5 Гц. При этом скорость вращения асинхронного двигателя плавно уменьшается до минимальной величины;

д) производится повторение операций в соответствии пунктам в и г. При этом необходимо задать 4 значения частоты выходного напряжения преобразователя и произвести измерения активной мощности, напряжения, тока и скорости вращения;

е) производится включение неуправляемого выпрямителя ВН2 и подаётся напряжение на обмотки возбуждения генераторов рабочих лабораторных стендов с помощью соответствующих автоматических выключателей на щитах управления;

ж) производится повторение операций в соответствии с пунктом д, но при работе преобразователей частоты под нагрузкой. Для этой цели на каждой частоте вращения к выходу нагрузочного генератора производится поочередное подключение ламп накаливания с помощью переключателей на щитах управления. Затем нагрузочные лампы накаливания поочерёдно отключаются.

После завершения операций по опробованию работы лабораторной установки и комплектного электропривода переменного тока типа FR-Е 540 производится их плановое отключение в следующей последовательности:

а) отключаются все лампы накаливания от нагрузочного генератора;

б) частота выходного напряжения преобразователя уменьшается до 5 Гц;

в) отключается напряжение питания обмоток возбуждения генераторов;

г) отключается напряжение питания преобразователей частоты;

д) снимается сигнализация работы лабораторных стендов;

е) выключается неуправляемый выпрямитель ВН2;

ж) отключается напряжение питания лабораторных стендов ЛС4 и ЛС5 с помощью автоматического выключателя QF2 в СП1;

з) отключается напряжение собственных нужд лабораторных стендов с помощью автоматического выключателя QF4 в СП2.


. Выполнение лабораторной работы


Выполнение данной лабораторной работы производится в следующей последовательности:

а) производится изучение конструкции и принципа действия лабораторной установки и лабораторного стенда;

б) производится изучение устройства и принципа действия комплектных электроприводов переменного тока типа FR-Е 540. В отчете приводится схема внешних подключений преобразователя частоты;

в) производится изучение устройства и принципа действия пульта управления FR-РА02 преобразователя частоты;

г) производится изучение методов работы на лабораторной установке и выполняются все операции по подготовке, включению и опробованию работы преобразователей частоты. В отчете приводится описание выполняемых операций;

Результаты расчетов заносятся в ту же таблицу, в которой находятся полученные экспериментальные данные.

По результатам экспериментов и расчетов построить графики электромеханических ? = f(Iя) и механических ? = f(М) характеристик замкнутой системы электропривода переменного тока.


. Результаты измерений


Определим скорость вращения двигателя:


, (1)


где n - скорость вращения ротора, об/мин; n = 30f.

Определим момент вращения:


. (2)

Скольжение определим по формуле:


. (3)


Полученные результаты занесли в таблицы 5 и 6.


Таблица 5 - Холостой ход электродвигателя

Частота, ГцP, кВтU, ВI, А50,0401150,08251250,161301,2350,282251,5450,443452,25500,584103

Таблица 6 - Работа электродвигателя под нагрузкой

Частота, ГцP, кВтU, ВI, АIнUн50,04510,250,04510,550,0451150,0451,11,150,0451,21,25150,08251,010,8250,09251,11,01250,09251,251,25250,1251,281,28250,11251,51,7525250,111301,250,9600,21301,251,2600,21301,271,5600,241301,292580,261301,52,558350,282251,51800,322251,61,6800,42251,61,7800,42251,72,27800,442251,752,7580450,463452,2511050,523452,251,51050,583452,262,21050,63452,262,61050,643452,273105500,6441031,21150,6841031,51150,72410321150,841032,751150,8441033,2115

На рисунке 5 представлена механическая характеристика электродвигателя


Рисунок 5 - Механическая характеристика электродвигателя


На рисунке 6 представлена зависимость ? = f(Iя)

Рисунок 6 - Зависимость тока якоря от скорости вращения двигателя


. Контрольные вопросы


Конструкция и принцип действия лабораторной установки

Конструкция и принцип действия лабораторных стендов

Конструкция и принцип действия преобразователей частоты FR-Е 540

Методика подготовки лабораторной установки к работе

Методика включения и отключения лабораторной установки

Методика включения и отключения преобразователей частоты

Методика опробования работы лабораторной установки

Методика опробования работы преобразователей частоты

Методика проведения простейших исследований статических характеристик преобразователей частоты

Основные технические данные преобразователей частоты

Назначение входов-выходов преобразователей частоты


Министерство образования и науки Российской Федерации Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессиональног

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ