Лабораторная работа№7 Преобразователь частоты.

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

теля частоты, работающего в комплекте с асинхронным двигателем.

1,Основные теоретические положения,

Преобразователи частоты выпускаются и используются главным образом

как источники питания асинхронных и синхронных двигателей. Частота вра-

щения магнитного поля статоров двигателей переменного тока определяется

выражением:

n₀=60ƒ/p,

где р – число пар полюсов на фазу,

ƒ – частота напряжения, подаваемого на статор.

Если напряжение на статор асинхронного или синхронного двигателя по-

давать с преобразователя частоты, то тем самым можно изменять частоту

вращения двигателя в диапазоне, соответствующем диапазону изменения

частоты напряжения.

Преобразователи частоты бывают двух типов: с непосредственной связью

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

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

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

где U_ф – фазное напряжение, подаваемое на обмотку статора,

s - скольжение,

r₁,x₁- активное и индуктивное сопротивления статора,

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

ω – частота напряжения сети,

р - число пар полюсов обмотки статора на фазу.

Ток в обмотке ротора определяется выражением:

I₂´=U_ф/√[(r₁+ r₂´/s)²+(x₁+x₂´)²]

При уменьшении частоты напряжения соответственно уменьшаются индук-

тивные сопротивления, поэтому для ограничения тока двигателя и поддер-

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

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

настройке преобразователя.

Рис.1.

Преобразователь обладает следующими функциональными возможностями:

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

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

режиме динамического торможения;

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

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

теля;

- устанавливать нижний и верхний пределы частоты напряжения;

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

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

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

верс подаются с помощью тумблеров или других контактных или бескон-

тактных коммутирующих устройств; для управления частотой используют-

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

тенциометр 10кОм (см. рис. 2);

- запрещать вращение двигателя в обратную сторону;

- осуществлять сигнализацию одного из состояний: работа, заданная частота

достигнута, аварийная остановка ( с помощью контакта многофункциональ-

ного выхода);

- осуществлять трёхскоростное управление с помощью внешних сигналов.

Индикатор сигнализирует о характере возникающих неисправностях и об

ошибках при программировании.

В преобразователе предусмотрены следующие виды защит:

- от коротких замыканий в цепи нагрузки;

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

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

- от недопустимого понижения и повышения напряжения питания.

Рис.2.

1. Установка параметров преобразователя.

Установка параметров преобразователя осуществляется с помощью кла-

виатуры, расположенной на его лицевой панели.

Перед установкой параметров на преобразователь необходимо подать на-

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

торе появится порядковый номер параметра Fn00. При нажатии на кнопку

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

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

Для установки значения параметра необходимо нажать кнопку “ENTER”,

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

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

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

функций параметров приведено в таблице 1.

Таблица 1.

№ Ф-ции	Значение функции	Пара- метр	Значение параметра	Примечание
Fn00				Настраивается на заводе, не менять
Fn01	Время разгона		0,1…999с.
Fn02	Время замедления		0,1…999с.
Fn03	Выбор режима работы	0 1	Вперёд/стоп, назад/стоп. Пуск/стоп, вперёд/назад.	1.Используется только при вне- шнем управлении. На лабора- торном стенде возможен только вариант 0.Команда «назад» игно- рируется при Fn22=1
Fn04	Установка направления вращения	0 1	Вперёд Назад	На панели управления нет кноп- ки «вперёд/назад»,направление вращения с клавиатуры задаётся Fn04.При Fn22=1 вращение на- зад невозможно, Fn04=1 не уста- навливается.
Fn05	Установка кривой «нап ряжение-ча- стота»	1 2 3	См. график рис. 1.	Средний пусковой момент Высокий пусковой момент Низкий пусковой момент
Fn06	Верхний предел частоты.		1…200 Гц	Значение частоты как с клавиа- туры преобразователя, так и внешним сигналом устанавлива- ется в пределах, заданных Fn06 и Fn07
Fn07	Нижний предел частоты		1…200Гц
Fn08	Частота ско- рости Sp1		1…200Гц	При трёхскоростном управле- нии
Fn09	Частота тол- чкового реж.		1…200Гц	При необходимости иметь фик- сированную скорость при упра- влении внешним сигналом
Fn10	Способ управления	0 1	С клавиату- ры преобраз. От внешних сигналов	При Fn10=1 возможен аварийный останов с клавиатуры преобразователя.
Fn11	Способ задания частоты	0 1 2	С клавиатуры кнопками «+» и «-« От потенц. или аналог. сигн. 0…10В, 0…20мА От потенциометра или аналог. сигн. 4…20мА

Таблица 1 (продолжение)

№ ф-ции	Значение функции	Пара- метр	Значение параметра	Примечание
Fn12	Частота коммутации	1… 9	От 4 до 15 кГц	Настройкой частоты коммутации исключают резонансные помехи при наличии находящейся поблизости другой электронной аппаратуры.
Fn13	Коэффициент компенсации момента		0…10%	Для получения повышенного момента Fn13 увеличивает вы- ходное напряжение
Fn14	Метод останова	0 1	Замедление Свободный выбег	Если Fn14=0, при поступлении команды на останов преобразо- ватель снижает частоту до уровня, указанного в Fn16, затем частота становится равной 0, а напряжение, заданное в Fn17. По окончании времени, задан- ного в Fn15, преобразователь полностью останавливает двигатель.
Fn15	Время тормо- жения посто- янным током		0…25,5с.
Fn16	Частота вклю -чения тормо -жения посто янным током		1…10Гц
Fn17	Напряжение постоянного тока		0…20%
Fn18	Номинальный ток двигателя		0…200%	Fn18=(номинальный ток двигателя/номинальный ток преобразователя)*100%
Fn19 Fn20	Режим	1 1	Толчковый режим
Fn19 Fn20	Режим	2 6	Трёхскорост- ной	Sp1- 1-я скорость, Sp2-2-я ско- рость, Sp3-3-я скорость
Fn21	Назначение многофункци- онального выхода	1 2 3	Сигнал работы Заданная частота достигнута Сигнал аварии

Таблица 1 (продолжение)

Fn22	Вращение в обратную сторону	0 1	Разрешено Запрещено	Перед установкой Fn22=1 необходимо установить Fn04=0
Fn23	Перезапуск при провалах в питании	0 1	Разрешен Запрещен	Перезапуск происходит при провалах в питании длительно- стью не более 2сек.
Fn24	Количество попыток перезапуска		0…5	При длительности провалов более 2 сек. Если преобразова- тель запрограммирован на за- медление или торможение, про- цедура перезапуска не выполняется.
Fn25	Частота нап- ряжения сети	010 020	50 Гц 60 Гц
Fn26	Частота Sp2	0…200 Гц		При трёхскоростном управлении.
Fn27	Частота Sp3