Изучение работы преобразователей частоты

Лабораторная работаПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

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… Читать ещё >

Изучение работы преобразователей частоты (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

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-140 400.65−3.01.00 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.

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.

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.

4. Назначение, устройство и принцип действия преобразователя

частоты FR-Е 540

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
RES
SD
AM
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
+, 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
	Опорное напряжение задатчика частоты	5 В постоянного тока (10 мА)
	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
	Задание частоты (ток)	Выходная частота пропорциональна входному току (4…20 мА). Максимальная частота соответствует 20 мА. Входное сопротивление 250 Ом. Допустимый ток 30 мА.
	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 19 200 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 управленияПульт 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 щ = f (Iя) и механических щ = 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
	0,04
	0,08
	0,16		1,2
	0,28		1,5
	0,44		2,25
	0,58

Таблица 6 — Работа электродвигателя под нагрузкой


Частота, Гц	P, кВт	U, В	I, А	Iн	Uн
	0,04			0,2
	0,04			0,5
	0,04
	0,04		1,1	1,1
	0,04		1,2	1,2
	0,08		1,01	0,8
	0,09		1,1	1,01
	0,09		1,25	1,25
	0,1		1,28	1,28
	0,11		1,5	1,75
	0,11		1,25	0,9
	0,2		1,25	1,2
	0,2		1,27	1,5
	0,24		1,29
	0,26		1,5	2,5
	0,28		1,5
	0,32		1,6	1,6
	0,4		1,6	1,7
	0,4		1,7	2,27
	0,44		1,75	2,75
	0,46		2,25
	0,52		2,25	1,5
	0,58		2,26	2,2
	0,6		2,26	2,6
	0,64		2,27
	0,64			1,2
	0,68			1,5
	0,72
	0,8			2,75
	0,84			3,2

На рисунке 5 представлена механическая характеристика электродвигателя Рисунок 5 — Механическая характеристика электродвигателя На рисунке 6 представлена зависимость щ = 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

Показать весь текст

Заполнить форму текущей работой