Изучение работы преобразователей частоты

Изучение конструкции принципа действия и приобретение навыков работы на лабораторной установке на базе комплектного электропривода переменного тока типа...

2014-12-10

166.33 KB

20 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


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-11-21                                                                            С.А.Жуков

Руководитель:

ст. преподаватель                                                  А. В. Самородов

                                              

Салават  2014

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ

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.

2 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.

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.

4 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

+

PR

L1

L2

L3

U

V

W

Рисунок 2 – Расположение силовых клемм

RH

A

RM

B

RL

C

MRS

10

RES

2

SD

5

AM

4

PC

SD

SE

STF

RUN

STR

FU

SD

Рисунок 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

Обозначение

Название клеммы

Описание

L1, L2, L3

Клеммы       сетевого        питания

Подключение к стандартным источникам питания:

U = 380 В; f = 50 Гц

U, V, W

Выходы преобразователя

Подключение трехфазного асинхронного двигателя

+, РR

Тормозной резистор

Подключение тормозного резистора для реализации      динамического торможения

Продолжение таблицы 1

+, РU

Дроссель

Подключение реактора FR-BEL. При этом удаляется      перемычка +, РU

Клемма заземления

Необходимо обязательное заземление преобразователя частоты

+, –

Блок торможения

Подключение блока торможения FR-ВИ, рекуператора мощности FR-FC или конвертора коррекции мощности FR-НС

Таблица 2 – Назначение и описание клемм цепей управления

Обозначение

Название

Описание

STF

Пуск в прямом направлении

Сигнал STF подается для пуска двигателя в прямом     направлении и снимается для его останова

STR

Пуск в обратном направлении

Сигнал STR подается для пуска двигателя в обратном направлении и снимается для его останова

RH, RM, RL

Многоскоростной режим

Сигналы RH, RM и RL используются для выбора          уставок скорости

MRS

Отключение     выхода           преобразователя

Сигнал MRS подается на время 20 мс и более для         отключения выхода преобразователя, например, при    работе с электромагнитным тормозом

RES

Сброс

Сигнал RES подается на время 0,1 с и более для сброса защит

SD

Общий вход

«Отрицательная логика»

Используется для подачи команд при выборе                 отрицательной логики управления. Общей точкой для напряжения 24 В (0,1 А) является клемма РС

PC

«Положительная логика», 24 В

Используется как источник сигнала 24 В (0,1 А) и для выдачи команд при выборе положительной логики

10

Опорное           напряжение       задатчика         частоты

5 В постоянного тока (10 мА)

2

Задание частоты (напряжение)

Выходная частота пропорциональна напряжению на   входе. Максимальная частота достигается при 5 В (10 В). Входное сопротивление 10 кОм.

Допустимое напряжение 20 В

4

Задание частоты (ток)

Выходная частота пропорциональна входному току (4…20 мА). Максимальная частота соответствует 20 мА. Входное сопротивление 250 Ом. Допустимый ток 30 мА.

Продолжение таблицы 2

5

Общий сигналов задания

Общий сигналов задания частоты (клеммы 2, 10, 4) и сигнала на выходе АМ

A, B, C

Сигнал 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.

FU

Выход «Контроль частоты»

Сигнал FU имеет низкий уровень, если выходная     частота достигла или превысила заданную величину. Допустимая нагрузка 24 В (0,1 А).

SE

Общий  сигналов RUN и FU

Общий выход транзисторных ключей с открытым коллектором.

FM

Аналоговый выходной сигнал

Выходной сигнал пропорционален подводимой         величине. Диапазон изменения 0…10 В, допустимый ток 1 мА.

Соединитель    RS-485

Интерфейсная связь RS-485

Стандарт                              EIA, RS-485

Формат передачи                Multi-drop

Скорость передачи             max 19200 бод/с

Протяженность линии       до 500 м

RUN

Сигнал «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        индикаторы

Цифровой              Световые

индикатор           индикаторы

Нz  RUN

A    MON

PU  EXT

Hz  RUN

A    MON

PU  EXT

MODE

SET

REV

RUN

 STOP

 RESET

FWD

STOP

RESET

Крышка пульта управления       Пульт управления

Рисунок 4 – Внешний вид крышки и панели управления

Таблица 3 – Назначение и описание кнопок управления

Кнопки

Назначение и описание

RUN

Выдача команды старта

MOD

Изменение режимов работы и установки параметров

SET

Установка частоты и параметров

/

Изменение частоты вверх и вниз. Изменение значения программируемого параметра в режиме программирования

FWD

Выбор прямого направления вращения

REV

Выбор реверсного направления вращения

STOP

RESET

Выдача команды останова. Сброс при перезапуске после срабатывания защит преобразователя

Таблица 4 – Назначение и описание световых индикаторов

Индикаторы

 

Назначение и описание

Hz

Горит при индикации частоты на цифровом индикаторе

A

Горит при индикации тока на цифровом индикаторе

RUN

Горит при вращении вперед и мигает при реверсном вращении

MON

Горит в режиме индикации

PU

Горит при работе от пульта управления

EXT

Горит 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.

5 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.

6 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 ω = f(Iя) и механических ω = f(М) характеристик замкнутой системы электропривода переменного тока.

7 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, Гц

P, кВт

U, В

I, А

5

0,04

0

1

15

0,08

25

1

25

0,16

130

1,2

35

0,28

225

1,5

45

0,44

345

2,25

50

0,58

410

3

Таблица 6 - Работа электродвигателя под нагрузкой

Частота, Гц

P, кВт

U, В

I, А

Iн

Uн

5

0,04

5

1

0,2

5

0,04

5

1

0,5

5

0,04

5

1

1

5

0,04

5

1,1

1,1

5

0,04

5

1,2

1,2

5

15

0,08

25

1,01

0,8

25

0,09

25

1,1

1,01

25

0,09

25

1,25

1,25

25

0,1

25

1,28

1,28

25

0,11

25

1,5

1,75

25

25

0,11

130

1,25

0,9

60

0,2

130

1,25

1,2

60

0,2

130

1,27

1,5

60

0,24

130

1,29

2

58

0,26

130

1,5

2,5

58

35

0,28

225

1,5

1

80

0,32

225

1,6

1,6

80

0,4

225

1,6

1,7

80

0,4

225

1,7

2,27

80

0,44

225

1,75

2,75

80

45

0,46

345

2,25

1

105

0,52

345

2,25

1,5

105

0,58

345

2,26

2,2

105

0,6

345

2,26

2,6

105

0,64

345

2,27

3

105

50

0,64

410

3

1,2

115

0,68

410

3

1,5

115

0,72

410

3

2

115

0,8

410

3

2,75

115

0,84

410

3

3,2

115

На рисунке 5 представлена механическая характеристика электродвигателя

Рисунок 5 – Механическая характеристика электродвигателя

 

 На рисунке 6 представлена зависимость ω = f(Iя)

Рисунок 6 – Зависимость тока якоря от скорости вращения двигателя

8 Контрольные вопросы

1 Конструкция и принцип действия лабораторной установки

2 Конструкция и принцип действия лабораторных стендов

3 Конструкция и принцип действия преобразователей частоты FR-Е 540

4 Методика подготовки лабораторной установки к работе

5 Методика включения и отключения лабораторной установки

6 Методика включения и отключения преобразователей частоты

7 Методика опробования работы лабораторной установки

8 Методика опробования работы преобразователей частоты

9 Методика проведения простейших исследований статических характеристик преобразователей частоты

10 Основные технические данные преобразователей частоты

11 Назначение входов-выходов преобразователей частоты



 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
3822. Изучение основ работы с 3ds Max 1.41 MB
  Панели инструментов Содержат кнопки для быстрого доступа к наиболее часто используемым командам и операциям. Командные панели. Команды этого меню являются аналогичными инструментам на командной панели Crete. Команды этого меню полностью дублируют инструменты на командной панели Modify.
18653. Изучение особенности работы кафе-кондитерской 37.99 KB
  Введение Кафе –это предприятие общественного питания предназначенное для организации отдыха потребителей. Актуальность темы курсовой работы связана с тем что на сегодняшний день одной из основных проблем для современного российского ресторанного бизнеса является сохранение конкурентно способности и поддержания активности в условиях непрерывно изменяющейся внешней среды. В кондитерском цеху кафе приготавливаются и реализуются для потребления большое количество мучных кондитерских изделий а также реализуются некоторые покупные товары....
1961. Изучение принципов работы и характеристик полевого транзистора 15.46 KB
  По снятым характеристикам определяются основные параметры унитрона: напряжения отсечки и насыщения максимальная крутизна сопротивление утечки в цепи затвора. Iс Uзи = Uси Iс Uзи = Uси Iс Uзи = Uси Контрольные вопросы: Нарисуйте простейшую конструкцию унитрона и расскажите о принципе его работы на примере унитрона с каналом типа n. Нарисуйте схему включения унитрона и расставьте на схеме полярности питающих напряжений. Что такое напряжение насыщения Как зависит напряжение насыщения от напряжения на затворе Нарисуйте...
12594. Изучение максимальной работы производственного менеджмента на примере ОАО «Прибой» 75.36 KB
  Так как происходят постоянно изменения в рыночной экономике условия производства должны все время повышаться чтобы быть конкурентоспособными в отрасли производства и должны удовлетворять потребности на предприятии в целом для достижения поставленных целей и задач перед предприятием. Производственное предприятие должно заниматься основным видом деятельности и должны производить и выпускать готовую продукцию и осуществлять ее реализацию для достижения высоких показателей производства получения максимальной прибыли что характеризует...
1965. Изучение работы однокаскадного усилителя на биполярном транзисторе в линейном режиме 57.46 KB
  Ход работы: Снять входные ВАХ транзистора рис. Снять выходные ВАХ рис. Схема 1 Входные характеристики: Входные ВАХ транзистора при различных Ib Рис.
11948. Высокоэффективные солнечные батареи на основе каскадных фотоэлектрических преобразователей 5.05 MB
  КПД созданных каскадных фотопреобразователей составляет 3740 при 5001000кратном концентрировании солнечного излучения что в 24 раза выше чем в существующих кремниевых и тонкопленочных солнечных батареях. На основе разработнных фотопреобразователей созданы наземные солнечные фотоэнергоустановки с концентраторами солнечного излучения и прецизионными системами слежения за Солнцем в которых в 5001000 раз уменьшена площадь фотопреобразователей пропорционально кратности концентрирования солнечного излучения. Разработанные каскадные...
2754. Исследование преобразователей “ток-частота” цифровых измерительных приборов летательных аппаратов 564.96 KB
  Методы преобразования напряжения или тока в частоту. В таких устройствах используются датчики первичной информации в которых воспринимаемая величина вначале представляется в виде напряжения или тока затем преобразуемые в частоту или период следования импульсов. В данной работе рассматривается преобразователь выходного тока который может быть получен в частном случае с датчика линейных ускорений в частоту следования импульсов.
21384. Теоретическое и практическое изучение технологии приготовления блюда, а также знакомство с организацией работы цеха и применяемым инвентарем 46.69 KB
  С целью ее дальнейшего использования в приготовлении пищи. При этом большая часть перечисленных блюд – кушанья из домашней птицы и дичи. Лангет антрекот зразы шницель бифштекс филе эскалоп рагу ГУЛЯШ котлеты ромштекс – все эти названия пришли и появились они в XVIII веке. Buf Strognoff говядина по-строгановски популярное блюдо русской кухни приготовленное из мелко нарезанных кусочков говядины залитых горячим соусом.
9450. Преобразователи частоты 105.95 KB
  3 Преобразователи частоты 2.1 Принципы построения преобразователей частоты Преобразование частоты представляет собой процесс линейного переноса спектра полезного сигнала по оси частот.1 приведен пример изменений тонально модулированного колебания во временной и частотной областях при преобразовании частоты “внизâ€. Из рисунка видно что полезная информация которая заключена в амплитуде начальной фазе и частоте огибающей при преобразовании частоты не изменилась.
5415. Микропроцессорный измеритель частоты 580.22 KB
  В соответствии с техническим заданием устройство выполнено в виде стационарного прибора с возможностью его переноса что позволяют его габариты помещённого в корпус из ударопрочного полистирола.
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.