Материал: Изучение работы преобразователей частоты

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.

Рисунок 2 - Расположение силовых клемм

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

Таблица 2 - Назначение и описание клемм цепей управления

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;

Крышка пульта управленияПульт управления

Рисунок 4 - Внешний вид крышки и панели управления

Таблица 3 - Назначение и описание кнопок управления

Таблица 4 - Назначение и описание световых индикаторов

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.

. 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 ω = f(Iя) и механических ω = 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

Таблица 6 - Работа электродвигателя под нагрузкой

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

. 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