Методические указания к лабораторной работе по

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)
Кафедра «ЭЛЕКТРОПРИВОД И АВТОМАТИКА»
ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В
АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЯХ ПРИ
РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ПУСКА
Методические указания к лабораторной работе
по курсу
«Электрический привод»
Новочеркасск 2011
УДК 62-83 (075.5)
Рецензент – канд. техн. наук, доцент Д.В. Барыльник
Денисов А.А., Кравченко О.А.
Переходные процессы в асинхронных двигателях при различных способах пуска: методические указания к лабораторной работе по курсу «Теория
электропривода»/Юж-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ).– Новочеркасск: ЮРГТУ,
2011. – 36 с.
Приведено описание лабораторного стенда. Изложен порядок настройки
и описание работы устройства плавного пуска MCD 3007 и преобразователя
частоты VLT HVAC 6006. Методические указания содержат программу и порядок выполнения лабораторной работы, контрольные вопросы, необходимые для подготовки к занятиям, а так же требования к содержанию отчёта по
выполненным исследованиям.
Методические указания предназначены для выполнения лабораторной
работы «Переходные процессы в асинхронных двигателях при различных
способах пуска» студентами подготовки бакалавров по направлению 140400
«Электроэнергетика и электротехника» по дисциплине «Электрический привод».
© Южно-Российский государственный
технический университет, 2011
© Денисов А.А., Кравченко О.А. 2011
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................... 4
1. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА ........................................ 6
1.1. Функциональная схема .................................................................6
1.2. Паспортные данные электрических машин и пусковых
устройств ......................................................................................6
1.3. Описание схемы электрической принципиальной
лабораторного стенда .................................................................7
1.4. Прямой пуск двигателя от трехфазной сети переменного
тока............................................................................................... 12
1.5. Работа устройства плавного пуска MCD 3007 ...................... 12
1.6. Работа преобразователя частоты VLT HVAC 6006 .............24
2. ПРОГРАММА РАБОТЫ............................................................................ 29
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ
ИССЛЕДОВАНИЙ ........................................................................................... 30
4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА.......................................................................... 34
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ .................................................................. 34
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ........................................................ 35
3
ВВЕДЕНИЕ
Лабораторный стенд предназначен для ознакомления студентов с тремя различными вариантами пуска асинхронного двигателя:
 прямым пуском непосредственно от сети переменного напряжения;
 плавным пуском с помощью тиристорного пускателя;
 пуском с использованием преобразователя частоты.
Большие пусковые токи при прямом пуске асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором Iпуск = (5…9)Iном являются
определенным недостатком. Возникающий при этом большой пусковой момент приводит к ударам в кинематических звеньях исполнительных механизмов (соединительных муфтах, редукторах), к
гидравлическим ударам в трубопроводах, что ускоряет их износ.
Толчки тока при пуске приводят также к колебаниям напряжения в
сети, особенно при пуске двигателей большой мощности. Поэтому
на практике применяют различные способы ограничения пусковых
токов: переключение обмотки статора с «треугольника на звезду»,
автотрансформаторный пуск, включение пусковых сопротивлений
в цепь статора, пуск с помощью устройств плавного пуска и преобразователей частоты.
4
В настоящее время для снижения динамических воздействий
на технологические агрегаты и кинематические звенья электроприводов используются тиристорные устройства плавного пуска. Применение микропроцессорных средств управления позволяет одновременно решать ряд задач по защите двигателей, диагностике предаварийных ситуаций, удобству управления. Вывод на дисплей параметров тока, потребляемой мощности, температуры двигателя
упрощает контроль режима работы.
При выполнении лабораторной работы студентам предлагается изучить конструктивное исполнение и технологические возможности одного из серийных устройств плавного пуска типа МСD
3007 с микропроцессорным управлением датской фирмы Danfoss.
Другим вариантом ограничения пусковых токов является частотный пуск регулируемых асинхронных электроприводов. Преобразователь частоты (ПЧ) состоит из мостового трехфазного выпрямителя, сглаживающего фильтра и инвертора напряжения, преобразующего постоянное напряжение в переменное с регулируемой частотой. Он выполнен на базе IJBT транзисторов и позволяет регулировать частоту и напряжение выходного сигнала по двум каналам
управления. С помощью такого ПЧ можно не только ограничить величину пускового тока, но и регулировать скорость двигателя. Кроме того, применение частотных преобразователей открывает дополнительные возможности по снижению энергопотребления. При выполнении лабораторной работы студентам предлагается ознакомиться с серийно выпускаемым ПЧ VLT HVAC 6006 для управления вентиляторами мощностью 4кВт фирмы Danfoss.
5
1. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА
1.1. Функциональная схема
Три варианта схем пуска рассчитаны на работу с общим асинхронным двигателем М1 типа 4АХБ2П100L4ПБ УХЛ4. Для безопасного переключения источников питания и преобразователей
разработан специальный контакторный блок. С помощью этого
блока осуществляется выбор схемы «Прямой пуск», «Плавный
пуск», «Частотный пуск».
Для моделирования различных нагрузок, при различных способах пуска асинхронного короткозамкнутого двигателя, на его валу установлен нагрузочный генератор с принудительной вентиляцией и встроенным тахогенератором типа ТС1.
1.2. Паспортные данные электрических машин и
пусковых устройств
1.2.1. Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым
ротором М1:
U Н  220 380 В ;
РН  4 кВ т ;
n Н  1420 об мин ;
I Н  15 8,7 А ;
 Н  84% ; cos  Н  0,84 ; J ДВ  0,011 кг м 2 ;
М МАКС
 2,0 .
МН
1.2.2. Двигатель постоянного тока М2 (используется в качестве нагрузочного генератора):
n Н  2360 об мин ;
РН  6 кВт ;
Тип
2ПФ132МГУХЛ4;
U ЯН  220 В ;
I ЯН  31,2 А ;
U ВН  110 В ;
I ВН  3 А ;
 Н  83% ;
J ДВ  0,038 кг м 2 .
1.2.3. Тахогенератор ВR:
Тип ТС1; возбуждение от постоянных
магнитов;
KТГ  0,033
В
.
об / мин
1.2.4. Асинхронный двигатель вентилятора М3:
РН  0,12 кВт ; n Н  1380 об мин ; U Н  220 380 В ; I Н  0,48 0,28 А .
1.2.5. Устройство плавного пуска A1:
Тип МСD 3007 АС 53а 3-30:50-10; I Н  20 А ; U МАКС  525 В ;
U УПР  230 В (напряжение питания системы управления); пусковой
ток = 100%  550%I Н (программируемый параметр).
6
1.2.6. Преобразователь частоты А2:
Тип VLT HVAC 6006; входной ток IVLT Н  16,7 А ,
I VLT МАКС  18,4 А ; напряжение питающей сети 3*200…240 В; полная
выходная мощность 6,9 кВА; номинальная выходная мощность
4 кВт;  Н  0,95 .
1.3. Описание схемы электрической принципиальной
лабораторного стенда
Схема электрическая принципиальная лабораторного стенда
показана на рис. 1, а общий вид лицевой приборной панели – на
рис. 2.
Лабораторный стенд включает в себя:
 электромашинный агрегат, установленный на стальной раме и состоящий из асинхронного двигателя с короткозамкнутым
ротором М1, нагрузочного генератора постоянного тока с принудительным охлаждением М2, М3 и тахогенератора ВR c постоянными
магнитами;
 устройство плавного пуска А1 (MCD 3007) c обходным
контактором КМ2;
 преобразователь частоты А2 (VLT 6000 HVAC) фирмы
Danfoss со звеном постоянного напряжения и широтноимпульсным регулированием выходного напряжения;
 контакторный блок, обеспечивающий безопасный пуск
асинхронного двигателя непосредственно от сети, а также нормальную работу преобразователей А1 и А2;
 приборную панель, на которой расположены органы
управления, контрольно-измерительная аппаратура и клеммы для
подключения осциллографов;
 блок резисторов для регулирования нагрузки генератора
М2.
Все функции формирования сигналов управления устройствами А1 и А2 выполняют встроенные микропроцессорные контроллеры. Селективность защиты обеспечивается автоматическими выключателями QF2, QF3, QF7, QF8, установленными в контакторном
блоке, расположенном на горизонтальной панели стенда. Для выбора схемы управления асинхронным двигателем М1 служат кнопки SB1…SB6 на лицевой панели стенда.
7
220 B
A
B
C
N
QF1
A1
B1
C1
FU3
FU2
QF2
HL1
B2
A2
C2
QF3
A3
KM1.1 KM1.2 KM1.3
B3 C3
HL2
SB7
KM4.1 KM4.2 KM4.3
SB1
KM1
SB4
KM4.5
FU4
13
KM3
MCD3007
a2
a3
14
Реле С
VLT HVAC 6006
33
34
RE
99
XS3
MCD 3007
Пар. 36=0
KM2.1
KM2.2
93
91
FU1
Выход А
KM1.4
KM2
92
L1
B1
L2
B3
L3
KM6.6
KM2.3
HL3
SB2
KM4
SB5
KM1.5
KM6.5
98
97
96
T3
Реле 1
KM4.4
T2
KM5
T1
01
02
HVAC 6006
Пар.325= 2 сек
c
b
a
SB6
KM6
KM5.1 KM4.2 KM5.3
KM3.1 KM3.2 KM3.3
KM6.1 KM6.2 KM6.3
TH
SB3
KM1.6
KM4.6
PA1
PV1
0
PA2
PA3
TA1
TA2
KM6.4
TA3
КМ7
0
KM6.7
A4
B4
C4
КМ7.1
HL4
TA1
R3
TA2
R4
VD
TA3
N
R5
127 В
QF3
A
QF7
Вентилятор
XT6.10
XT6.11
220 B
PA4
PA5
M3
XT6.12
С1
С1
С3
XT6.1 XT6.2 XT6.3
R2
Ubr
С2
XT6.6
XT6.8
PV3
R6
R7
R8
QF4
QF5
QF6
XT6.7
LМ2
XT6.4
M2
M1
BR
N
XT6.9
PV2
XT6.5
Рис. 1. Схема электрическая принципиальная лабораторного стенда
8
УПП
ПЧ
Работа асинхронного двигателя
Нагрузка
Линейное напряжение
Напряжение якоря
РV1
PV2
Ток статора двигателя
От сети
HL1
HL1
От УПП
От ПЧ
Ток якоря
Скорость двигателя Включение стенда
MCD 3007
QF1
VLT 6006
PA1
PA3
PA2
PA4
PV3
Напряжение тахогенератора
Ток возбуждения
HL4
Сеть
HL2
УПП
HL3
SB7
Ubr
ПЧ
Авар. откл
РА5
SB3
Пуск
SB1
Вкл
SB2
Вкл
SB6
Стоп
SB4
Откл
SB5
Откл
Вкл. нагрузки
1
2
Ток статора
0
3
А
QF4 QF5 QF6
Рис. 2. Общий вид лицевой панели лабораторного стенда №1
9
Напряжение статора
0
В
С
220В
а
в
с
Общее питание стенда осуществляется при включении автомата QF1, установленного на лицевой панели. Для аварийного отключения двигателя служит кнопка SB7.
Прямой пуск двигателя от сети переменного тока 220 В осуществляется кнопкой «Пуск» SB3 с помощью контактора КМ6, а
отключение – кнопкой «Стоп» SB6. При подключении двигателя к
сети загорается сигнальная лампа HL4, что контролируется с помощью контактора КМ7. Этот контактор оборудован пневматической приставкой, создающей выдержку времени на отключение
контакта КМ7.1 до момента полной остановки двигателя. Погасание сигнальной лампы HL4 указывает на допустимость перехода к
другой схеме управления двигателем.
Для включения устройства плавного пуска МСD 3007 служит
кнопка SB1. При нажатии этой кнопки загорается сигнальная лампа
HL2 и включаются контакторы КМ1 и КМ3, обеспечивая подачу питания на силовую часть схемы плавного пуска. При этом загорается
подсветка панели управления устройства плавного пуска. Однако
пуск двигателя происходит только после нажатия кнопки START на
панели управления устройства плавного пуска. Плавный пуск двигателя осуществляется с программируемой величиной тока. Контроль
пуска осуществляется по приборам РА1 и РV1. В конце пуска происходит включение контактора КМ2. Контактор КМ2 шунтирует тиристоры устройства А1, тем самым повышая напряжение на обмотке
статора двигателя. В конечном счете это повышает жёсткость механической характеристики и перегрузочную способность двигателя.
Остановка двигателя осуществляется при нажатии на кнопку
STOP панели управления устройства плавного пуска. При этом контактор КМ2 отключается, и происходит плавное уменьшение напряжения на обмотке статора и снижение скорости двигателя, контролируемой по вольтметру РV2. Отключение устройства возможно только
после размыкания контакта программируемого реле А. Тогда разрешается работа кнопки SB4, с помощью которой можно отключить
контакторы КМ1, КМ3. При их отключении сигнальная лампа HL2
гаснет. Лишь после этого снимаются защитные блокировки и можно
переходить к прямому пуску или включать преобразователь частоты.
Внимание! Для правильной работы схемы программируемые
реле А и С в устройстве плавного пуска должны быть настроены на
соответствующие режимы. Для этого параметрам 36 и 38 должны
10
быть присвоены соответствующие значения: пар.36 = 0 (линейный
контактор) и пар.38 = 0 (рабочий режим).
Для включения преобразователя частоты VLT HVAC 6006
необходимо нажать кнопку «Вкл» SB2, после чего включаются контакторы КМ4, КМ5 и загорается сигнальная лампа HL3. Преобразователь подготавливается к работе. В нём загораются светодиоды на
встроенной панели управления, и на дисплее указывается величина
задания выходной частоты в Гц. Пуск двигателя происходит при
нажатии на кнопку HAND START (ручной запуск) на панели управления устройства А2. Двигатель плавно разгоняется в соответствии с
установленной программой при одновременном увеличении частоты
и напряжения подаваемого на обмотку статора. Частоте 50 Гц соответствует напряжение тахогенератора 49 В и скорость вращения,
близкая к синхронной ( nO  1500 об мин ). Остановка двигателя осуществляется с помощью кнопки OFF STOP. Однако лампа HL3 продолжает гореть, что свидетельствует о включенном состоянии
устройства А2. Переход к управлению от других источников возможен только после нажатия на кнопку «Откл» SB5. Действие этой
кнопки вступает в силу только после полной остановки двигателя и
отсчета запрограммированного интервала времени, когда разомкнется контакт 01–02 реле 1. Параметром 325 установлен интервал t = 2 с.
Внимание! Для правильной работы схемы программируемое
реле 01 в преобразователе частоты должно быть настроено на соответствующий режим работы. Для этого в параметрах 323 и 325
должны быть присвоены соответствующие значения: пар. 323 = 3
(работа [RUNNING]) и пар. 325 = 2 (задержка выключения реле 01).
Подключение нагрузочных резисторов R6…R8 производится
автоматами QF4…QF6, установленными на лицевой панели. Ток и
напряжение нагрузочного генератора контролируются по амперметру РА4 и вольтметру РV2.
Для снятия осциллограмм тока и напряжения двигателя служат контрольные гнезда 0,А,В,С и 0,а,в,с. С целью безопасности
эти гнезда подключаются через развязывающие трансформаторы
тока и напряжения. Осциллограммы частоты вращения двигателя
снимаются с гнезд U BR .
Осциллограммы предполагается снимать с помощью осциллографов с цифровой памятью (например, С1-132/2 или TDS 1002) или
11
с длительным послесвечением (С1-19). Все измерительные цепи
имеют гальваническую развязку от сети. В качестве датчика скорости
служит тахогенератор с коэффициентом передачи K BR  0,033
В
.
об мин
Напряжение измеряется с помощью понижающих трансформаторов с
коэффициентом трансформации K тр  34,9 . В качестве датчиков тока
используются трансформаторы тока, вторичные обмотки которых
шунтированы прецизионными резисторами. Коэффициент передачи
цепи по опытным данным K т 
U ВЫХ
В
 0,625 .
А
IЛ
1.4. Прямой пуск двигателя от трехфазной сети
переменного тока
Прямой пуск происходит при нажатии на кнопку «Пуск» и включении контактора КМ6. Двигатель включается и разгоняется до максимальной скорости. При работе двигателя от сети включение УПП и ПЧ
невозможно благодаря действию блокировок в цепи катушек контакторов КМ1…КМ5. Для снятия осциллограмм тока и скорости входы осциллографа подключаются к контрольным точкам А и В (вход 1) и к
точкам BR1, BR2 (вход 2). При отключении двигателя от сети контактор КМ6 отключается, но сигнальная лампа HL4 продолжает гореть,
так как включена через контактор КМ7-1, имеющий выдержку времени
на отключение (контактор КМ7 имеет пневматическую приставку с
выдержкой времени от 0 до 30 с.). Погасание лампы свидетельствует о
готовности схемы к запуску от устройств УПП и ПЧ.
1.5. Работа устройства плавного пуска MCD 3007
В отличие от прямого пуска включение контакторов КМ1,
КМ3 только подготавливает устройство плавного пуска А1 к включению. Пуск двигателя происходит только после нажатия на кнопку START на панели местного управления этого устройства. Двигатель разгоняется плавно с ограничением пускового тока до величины, установленной соответствующей программой (может регулироваться в пределах 100…350%IH).
Устройство MCD 3007 для плавного пуска электродвигателя
компании Danfoss представляет собой современную электронную си-
12
стему пуска двигателя. Оно имеет довольно широкие возможности
программирования различных режимов пуска и остановки двигателя.
Программирование производится путём задания значений
набора встроенных параметров, на основе которых преобразователь
осуществляет управление. Задание значений параметров производят с помощью панели местного управления, внешний вид которой
приведён на рис. 3. Настройка выполняется только при остановленном МCD 3007. Когда MCD находится в режиме программирования, светятся три светодиода справа от дисплея.
AMPS
TEMP
C CODE
START
RU N
TRIP
+
MENU
CANCEL
CHANGE
DATA
OK
--
START
STOP
REMOTE
RESET
LOCAU
REMOTE
Рис. 3. Панель управления MCD 3007
Панель местного управления состоит из следующих элементов:
1. Цифровой дисплей. Во время работы на дисплей может выводиться либо ток двигателя (А), либо температура двигателя (%),
которую преобразователь рассчитывает по тепловой модели двигателя. Светодиоды, которые находятся справа от дисплея, указывают,
какая информация выведена на дисплей в данное время. Вывести
иную информацию можно, используя кнопки [+/–]. В случае размыкания цепи на экран выводится код размыкания.
Примечание. Если ток двигателя превышает максимальные значения тока, которые можно отобразить на цифровом дисплее, на нём
будут изображены пунктирные линии.
2. Светодиоды состояния устройства плавного пуска:
 START (Пуск) – напряжение подведено к двигателю;
13
 RUN (Рабочий режим) – полное напряжение подведено к
двигателю;
 TRIP (Размыкание цепи) – пускатель выключен;
 REMOTE (Дистанционное управление) – преобразователь
находится в режиме дистанционного управления. Кнопки [START],
[STOP], [RESET] на панели местного управления не работают.
3. Кнопки для программирования и местного управления
устройства плавного пуска:
MENU
CANCEL
Меню/выход (обеспечивает переход к режиму программирования и выход из него);
CHANGE
DATA
ОК
Просмотр/изменение значения параметра (кнопка
действует в режиме программирования);
+
–
START
STOP
RESET
LOCAL
REMOTE
Увеличение;
Уменьшение;
Пуск электродвигателя (действует в режиме ручного
управления);
Останов электродвигателя (действует в режиме ручного управления);
Сброс ошибки (действует в режиме ручного управления);
Местное/дистанционное управление (действует при
значении параметра 20 равным 0);
4. Светодиоды состояния входов дистанционного управления.
Показывают состояние цепей, подсоединённых к выходам дистанционного управления устройства плавного пуска.
START – состояние входа 15, 16 (Пуск);
STOP – состояние входа 17, 18 (Остановка);
RESET – состояние входа 25, 26 (Сброс ошибки);
PAR SET – состояние входа 27, 28 (Выбор основного или дополнительного параметра).
Для защиты от перегрузки в устройстве плавного пуска используется тепловая модель электродвигателя. Температура электродвигателя постоянно рассчитывается микропроцессором на ос14
новании сложной математической модели, для отражения теплоотдачи двигателя и рассеивания тепла на всех этапах работы.
Чтобы настроить параметры, следует:
Нажатием кнопки [MENU/CANCEL] войти
в режим программирования.
Изображение изменяется, на дисплей выводится номер текущего параметра (номера параметров выровнены по левому краю и мерцают)
Выбрать параметр, который следует установить. Пользуясь кнопками [+/-], прокрутить перечень параметров до тех пор, пока на дисплей
не будет выведен требуемый параметр
Просмотр/изменение значения параметра.
Нажатием кнопки [CHANGE/DATA/OK] вывести на
дисплей значение параметра (значения параметров выровнены по правому краю и мерцают).
Увеличить или уменьшить значение параметра
до требуемого значения при помощи кнопок [+/-].
Для того, чтобы сохранить новую установку
и вернуться к номеру параметра, нажать кнопку
[CHANGE DATA/OK].
Для того, чтобы вернуться к номеру параметра
без сохранения новой установки, нажать кнопку
[MENU/CANCEL]
Нет
Все ли
требуемые установки параметров
выполнены?
Да
Выйти из режима программирования нажатием
кнопки [MENU/CANCEL]
В устройстве плавного пуска имеется 53 программируемых
параметра, значения которых приведены в табл. 1.
15
Таблица 1. Перечень программируемых параметров устройства плавного пуска MCD 3007
№
Название параметра
парам.
1
Ток полной нагрузки двигателя, А
2
Ограничение тока (% от номинального тока, заданного в параметре 1)
6
Линейное нарастание тока – начальный ток
Линейное нарастание тока – продолжительность линейного нарастания
Продолжительность линейного замедления для плавной остановки
Тепловая мощность двигателя
7
Чувствительность к перекосу фаз
8
Минимальный ток, при котором происходит размыкание цепи
3
4
5
Пределы изменения
Примечания
Номинальный ток двигателя
Для двигателя 4 кВт,
IН = 15 А (для установленного
соединение в Δ
двигателя)
Устанавливается
100–550%
студентами
125%IН, 250%IН
Рекомендуется
(100–550%)IН
100%IН
Рекомендуется
1–30 с
1–5 с
Рекомендуется
1–100 с
1–5 с
5–60 с
Рекомендуется 10 с
1–10
1…4 (повышенная)
Рекомендуется
5 (нормальная)
10 (пониженная)
6…10 (пониженная)
Фактически
15–100%IН
IХХ = 8 А(~60%).
Рекомендуется 20 %
16
Продолжение таблицы 1
№
Название параметра
Пределы изменения
парам.
Мгновенная перегрузка, при которой
9
80–550%IН
происходит размыкание цепи
Защита от избыточной продолжитель10
0–60 с
ности пуска
0–разрешено в любую сторону
11
Защита от опрокидывания фазы
1–разрешено вперёд
12
Запаздывание защиты от перекоса фаз 0–254 с
Запаздывание защиты от минимально13
0–60 с
го тока
Запаздывание защиты от мгновенной
14
0–60 с
перегрузки
15
Запаздывание повторного пуска
0–254 единиц, 1 единица=10с
16
Форсирование вращающего момента
0–выключен
1–включён
Профиль плавной остановки
0–стандартный режим
1, 2, 3–усиленный контроль режима насосов
17
17
Примечания
Рекомендуется 400 %
Рекомендуется 20 с
Рекомендуется 3 с
Рекомендуется 5 с
Рекомендуется 0 с
Рекомендуется
1(10) с
Для данной лабораторной работы установить 0
Продолжение таблицы 1
№
парам.
Название параметра
Пределы изменения
Примечания
Применяется для
ускорения процесса
торможения.
Установить 0
18
Торможение постоянным током –
продолжительность торможения
19
Торможение постоянным током –
30–100%IНнорм макс
тормозной момент
20
0–нажимн.
кнопка
LOCAL/REMOTE действует поРежим
местного/дистанционного
Установить (2) – только
стоянно
управления
местное управление
2–местное управление
3–дистанционное управление
21
Усиление тока
0–10 с
85%–115%
Ускорение процесса
остановки
100%
Последовательная связь–скорость
22
передачи в бодах
Управление от компьютера в данной работе не
используется
Последовательная связь–адрес
23
подчинённого устройства
24
Последовательная
RS485
связь–таймаут
18
Продолжение таблицы 1
№
Название параметра
Пределы изменения
парам.
25
Ток полной нагрузки двигателя
26
Ограничение тока
Линейное нарастание тока–начальный
27
ток
Линейное нарастание тока–
28
продолжительность линейного нарасНабор данных, испольтания
зуется только при диПродолжительность линейного
29
станционном управлезамедления для плавной остановки
нии
30
Тепловая мощность двигателя
31
Чувствительность к перекосу фаз
Минимальный ток, при котором
32
происходит размыкание цепи
Мгновенная перегрузка, при которой
33
происходит размыкание цепи
34
Точка оповещения о низком токе
1–100%IН
50%
35
Точка оповещения о высоком токе
36
37
Реле А–Назначение функции
Реле В–Назначение функции
50–550%IН
19
105%
Примечания
Используется
для
сигнализации с помощью реле В
Установить 0
Продолжение таблицы 1
№
Название параметра
парам.
38
Реле С–Назначение функции
Пределы изменения
39
0–3
0–выключено
Автоматический сброс–типы размыка- 1–автомат. сброс размыкания
ния цепи.
цепи группы 1
Задаёт типы отказов, для которых бу- 2–автомат. сброс размыкания
дет автоматически выполняться сброс цепи группы 1 и 2
3–автомат. сброс размыкания
цепи группы 1,2,3
40
Автоматический сброс–число сбросов.
Задаёт число сбросов, которое можно
сделать автоматически, прежде чем
размыкание цепи будет заблокировано и потребуется повторный пуск
вручную
1–5 сбросов
20
Примечания
Установить 0
Группа 1.
Перекос фаз, потеря
фазы.
Группа 2.
Слишком низкий ток,
мгновенная перегрузка.
Группа 3.
Слишком высокий
ток, действие термистора двигателя.
Установить 0
Рекомендуется 1
Продолжение таблицы 1
№
парам.
41
42
43
44
45
46
Название параметра
Автоматический сброс–запаздывание
сброса, группы 1 и 2
Автоматический сброс–запаздывание
сброса, группа 3
Диагностика–экран А
Диагностика–экран В
Протокол размыкания цепи.
Для регистрации последних восьми размыканий цепи.
Для просмотра используются кнопки
[+/–]
Пароль.
Пределы изменения
Примечания
5–999 с
Рекомендуется 5 с
5–60 мин
Рекомендуется 5 мин
Без настройки
Без настройки
Только чтение
Без настройки
0–999
1. Состояние «Только чтение» (см. пар. 48
блокировка параметров) – временный перевод в состояние «Запись/Чтение», что
позволит изменить значения параметров.
При выходе из режима программирования
параметры будут возвращены в состояние
«Только чтение».
2. Будет открыт доступ к параметрам 47,
48 и 49.
Ввести текущее значение пароля
21
Продолжение таблицы 1
№
парам.
Название параметра
Пределы изменения
47
Смена пароля
0–999
48
Блокировка параметров.
Используется для защиты установленных параметров.
49
Загрузка значений параметров по
умолчанию
0–1
0–чтение/запись
1–только чтение
0–100
50–загрузить значения параметров по умолчанию
50
Задержка защиты от снижения частоты входного тока
51
Включение защиты от перекоса фаз
52
Включение защиты от минимального
тока
53
Расширенный диапазон входных
частот
0–60 с
0–1
0–вкл.
1–выкл.
0–1
0–вкл.
1–выкл.
0–1
0–обычный 1–расширенный
48–52 Гц
47–52 гц
22
Примечания
Задать и записать новое значение пароля
Установить 0
Установить 0
Срабатывает при
f<48 Гц
Рекомендуется 0
Рекомендуется 0
Рекомендуется 0
13
Выход А
14
(параметр
36)
21
Выход В
22
24
(параметр
37)
33
Выход С
34
(параметр
38)
Линейный контактор
Рабочий режим
Признак высокого тока
Признак низкого тока
Значение
0
1
2
3
Размыкание цепи (ошибка)
Выход включён
Признак высокого тока
Признак низкого тока
Линейный контактор
0
1
2
3
4
Рабочий режим
Управление контактором
торможения постоянного тока
Выключен (не функционирует)
0
1
2
Сигнал пуска
Напряжение
на выходе
Функции реле
Линейный
Контактор
Выход
включён
Рабочий режим
Предпусковые проверки
Рис. 4. Линейные выходы пускателя МСD 3007 и диаграмма замыканий контактов
Выход С используется для управления контактором КМ2 (обходной контактор)
Выход А включён в цепи блокировки контакторов КМ1 и КМ3.
23
1.6. Работа преобразователя частоты VLT HVAC 6006
В отличие от тиристорного пускателя MCD 3007 устройство
VLT HVAC 6006 представляет собой преобразователь частоты, который может не только управлять процессом пуска, но и регулировать рабочую частоту двигателя. Панель местного управления
устройства А2 HVAC 6006 показана на рис. 5. Она располагается на
передней стороне преобразователя частоты.
1
2
DISPLAY
MODE
QUICK
MENU
EXTEND
MENU
CHANGE
DATA
CANCEL
OK
3
+
4
5
ALARM
HAND
START
WARNING
ON
AUTO
START
RESET
OFF
STOP
Рис. 5. Панель управления VLT HVAC 6006
Функциональные устройства панели разделены на пять групп:
1. Дисплей.
2. Кнопки для изменения режимов отображения.
3. Кнопки для изменения программируемых параметров.
4. Индикаторные лампы.
5. Кнопки для местного управления.
24
Все данные отображаются с помощью цифрового дисплея, который одновременно показывает четыре значения рабочих величин
(выбор показываемых величин зависит от настройки преобразователя). В дополнение имеются три индикаторные лампы для сигнализации подачи рабочего напряжения ON (Вкл), предупреждения
(WARNIG) и аварийной сигнализации (ALARM).
Кнопки между дисплеем и индикаторными лампами предназначены для установки и изменения параметров.
(Режим отображения) – используется для выбора реDISPLAY
MODE жима индикации или при возврате из быстрого или
расширенного меню.
(Быстрое меню) – обеспечивает доступ к параметрам,
QUICK используемых в быстром меню. Возможен переход от
MENU быстрого к расширенному меню.
EXTEND (Расширенное меню) – обеспечивает доступ ко всем паMENU раметрам. Возможен переход от расширенного к быстрому меню.
CHANGE (Изменение данных) – используется для изменения
настройки, выбранной в режимах быстрого или расDATA
ширенного меню.
CANCEL
(Отмена) – если изменение выбранного параметра не
следует выполнять, то используется эта кнопка.
OK
(ОК) – используется для подтверждения изменения
выбранного параметра.
+
Кнопки [+/–] используются для выбора параметров и
для изменения выбранного параметра.
–
Кнопки [] применяются для выбора группы параметров и для перемещения курсора при изменении
численных значений.
Под индикаторными лампами располагаются кнопки для
местного управления:
(Ручной запуск) – используется, если управление проHAND
START исходит с панели местного управления. Преобразователь запускает двигатель.
25
OFF
STOP
RESET
(Выкл/Стоп) – применяется для останова двигателя.
(Сброс) – применяется для возврата ПЧ в исходное состояние после аварийного сигнала (отключения).
При местном задании управляющего сигнала (скорости двигателя) с помощью кнопок [+/–] на дисплее в первой строке появляется требуемое задание. Третья строка показывает отношение фактической выходной частоты к максимальной частоте в любой заданный момент времени. Отображение имеет вид гистограммы
(рис. 6).
USE+/–
50 Hz
50.0 Hz
50
0
HAND
LOCAL
RUNNING
Рис. 6. Гистограмма
В четвёртой строке (строка состояния) указано HAND –
управление от кнопок на панели ручного управления; LOCAL –
местное управление с помощью кнопок [+/–];RUNNING (вращение)
– текущее состояние.
Кнопка [QUICK MENU] (Быстрое меню) обеспечивает доступ
к 12 наиболее важным параметрам настройки привода. После программирования привод будет готов к работе.
В таблице 2 приводится 12 основных параметров из быстрого
меню.
26
Таблица 2
Номер
пункта
Наименование
параметра
1
001 Язык
2
102
Мощность двигателя
3
103
Напряжение двигателя
4
104 Частота двигателя
5
105 Ток двигателя IM,H
(MOTOR CURRENT)
6
106 Номинальная скорость двигателя, ПМ.Н
(MOTOR
NOM,
SPEED)
7
201
Минимальная частота
(MIN.FREQUENCY)
8
202
Максимальная частота
(MAX.FREQUENCY)
9
10
206 Время разгона
(RAMP UP TIME)
207 Время замедления
(RAMP DOWN TIME)
Описание
Выбор языка отображения
информации на дисплее
Установка выходных параметров, связанных с РН
двигателя
Установка выходных параметров, связанных с UН
двигателя
Установка выходных параметров, связанных с fН
двигателя
Установка выходных параметров, связанных с
номинальным током двигателя в А
Установка выходных параметров, связанных с номинальной скоростью двигателя при полной нагрузке
Установка минимальной
регулируемой
частоты,
при которой будет вращаться двигатель
Установка максимальной
регулируемой частоты, при
которой будет вращаться
двигатель
Установка времени разгона двигателя от 0 Гц до
номинальной
частоты,
установленной в пункте 4
Установка времени замедления двигателя от номинальной частоты двигателя, установленной в пункте
4 быстрого меню, до 0 Гц
27
Установлено
английский
4.00kW [400]
220 В [220]
50 Hz [50]
15 А[15]
1420 об/мин
[1420]
5 Гц [5,0]
50 Гц [50]
Устанавливается студентами в пределах 1–5 с
Устанавливается студентами в пределах 1–5 с
Продолжение таблицы 2
11
323 Функция реле 1
Установка функции реле
высокого напряжения
(формат С)
Установлено
в положение
РАБОТА
(RUNNING)
[2]
12
326 Функция реле 2
Установка функции реле
низкого напряжения
(формат A)
–
Установка параметров производится в следующей последовательности:
1. Подать напряжение переменного тока на преобразователь
частоты, т.е. включить автомат на колонке N10, включить автомат
QF1 «Включение стенда» на лицевой панели стенда и нажать на
кнопку SB2 «Вкл».
2. Нажать кнопку QUICK MENU.
3. Для нахождения параметра, который выбран для редактирования, воспользоваться кнопками «+» и «–».
4. Нажать на кнопку CHANGE DATA (изменение данных).
5. Для выбора надлежащей настройки параметра вновь воспользоваться кнопками «+» и «–». Для перехода к другому разряду в
параметре используйте стрелки < и >. Мигание курсора указывает
разряд, выбранный для измерения.
6. Нажать кнопку CANCEL (Отмена) для отмены или ОК для
подтверждения изменения ввода новой настройки.
С помощью кнопки EXTEND MENU (Расширенное меню)
возможен доступ ко всем параметрам преобразователя частоты, которые для удобства программирования разделены на шесть групп:
0. Работа и вывод данных на дисплей (параметр 001…017).
1. Нагрузка и двигатель (сокращённо Р001…Р017).
2. Задание и пределы Р(200…228).
3. Входы и выходы (Р300–Р365) (цифровые входы и аналоговые входы, аналоговые и цифровые входы, выходы реле 323–326,
импульсные задания 327, 328 и др.).
4. Прикладные функции 400–427 (спящий режим, управление
ПИД-регулятором, пожарный режим).
5. Управление от компьютера (Р500–Р566).
28
6. Служебные функции Р(600–631) (информация о работе, регистрация данных).
Внимание! Изменение параметров в EXTEND MENU (Расширенное меню) без разрешения преподавателя категорически запрещается.
Группу параметров можно изменять с помощью кнопок < и >.
Подробно программирование и настройка устройства А2 (HVAC
6006) с использованием расширенного меню рассмотрено в [2]. Отметим, что для выполнения данной работы достаточно использовать
заводскую настройку параметров преобразователя частоты и пользоваться только QUICK MENU (Быстрое меню). Исключение составляет выбор места задания – параметр Р203 = 2 (только местное
управление со встроенной панели управления устройства), параметр
Р323 = 3 функция реле вращения («RUNNING» работа) и параметр
Р325 = 2 с (задержка выключения реле 01), необходимый для блокировки кнопки SВ5 («Стоп»). Эти настройки выполнены в процессе
наладки стенда, и изменять их в процессе выполнения лабораторной
работы запрещается.
2. ПРОГРАММА РАБОТЫ
2.1. Изучить схему электрическую принципиальную и ознакомиться с назначением органов управления и индикации лабораторного стенда.
2.2. Ознакомиться с панелями местного управления, порядком
программирования и основными настроечными параметрами
устройства плавного пуска и преобразователя частоты.
2.3. Включить лабораторный стенд и проверить правильность
настройки основных параметров устройства плавного пуска и преобразователя частоты.
2.4. Снять осциллограммы скорости и тока статора при прямом пуске двигателя непосредственно от сети без нагрузки и под
нагрузкой. Снять осциллограмму скорости при остановке без
нагрузки (кривая выбега) и под нагрузкой.
2.5. Снять осциллограммы скорости и тока при пуске двигателя
от УПП без нагрузки и под нагрузкой с различным ограничением
пускового тока.
29
2.6. Снять осциллограммы скорости и тока при останове двигателя от УПП без нагрузки и под нагрузкой.
2.7. Снять осциллограммы тока и скорости при частотном
пуске и останове двигателя без нагрузки и под нагрузкой с различными временами разгона и торможения.
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ВЫПОЛНЕНИЮ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Изучение схемы электрической принципиальной и ознакомление с назначением органов управления и индикации лабораторного стенда осуществить по пп. 1.1–1.4 данных методических
указаний.
3.2. С панелями местного управления, порядком программирования и основными настроечными параметрами устройства
плавного пуска и преобразователя частоты можно ознакомиться в
[1,2], а также в пп. 1.5, 1.6 данных методических указаний.
3.3. Для подготовки стенда к работе необходимо подать на него напряжение питания, включив автомат №10 на колонке питания.
После этого необходимо подать питание на все элементы стенда,
для чего включить автомат QF1 «Включение стенда».
Для проверки настроек устройства плавного пуска необходимо:
 включить его нажатием кнопки SB1 «Вкл». При нажатии
этой кнопки должна загореться сигнальная лампа HL2 «УПП» и через 5–10 с. загореться подсветка панели местного управления
устройства плавного пуска;
 в соответствии с методикой программирования, изложенной в п. 1.5, установить значение параметров 1–10, 16, 17, 20, 36, 38
такими, как указано в табл. 1;
 отключить устройство плавного пуска нажатием кнопки SB4
«Откл», при этом сигнальная лампа HL2 «УПП» должна погаснуть.
Для проверки настроек преобразователя частоты необходимо:
 включить его нажатием кнопки SB2 «Вкл». При нажатии
этой кнопки должна загореться сигнальная лампа HL3 «ПЧ» и через
20–40 с. загореться подсветка панели местного управления преобразователя частоты;
30
 в соответствии с методикой программирования, изложенной в п. 1.6, установить значения параметров в QUICK MENU
(Быстрое меню) такими, как указано в табл. 2;
 отключить преобразователь частоты нажатием кнопки SB5
«Откл», при этом сигнальная лампа HL3 «ПЧ» должна погаснуть.
3.4. Для снятия осциллограмм тока статора и скорости при
прямом пуске двигателя и его останове без нагрузки необходимо
произвести следующие операции:
 подключить осциллограф к клеммам «Напряжение тахогенератора» и к клеммам «Ток статора» (0 и любая фаза);
 привести автоматические выключатели QF4–QF6 «Вкл.
Нагрузки 1, 2, 3» в отключённое состояние;
 произвести запуск двигателя, нажав кнопку SB3 «Пуск»;
 одновременно с запуском зафиксировать на экране осциллографа переходные процессы тока статора и скорости двигателя;
 после полного разгона двигателя нажатием кнопки SB6
«Стоп» отключить двигатель от сети (двигатель будет останавливаться выбегом);
 одновременно с отключением питания двигателя зафиксировать на экране осциллографа переходный процесс скорости двигателя
(кривую выбега).
Для снятия осциллограмм тока статора и скорости при прямом
пуске двигателя и его останове под нагрузкой необходимо:
 включить автоматические выключатели QF4–QF6 «Вкл.
Нагрузки 1, 2, 3»;
 произвести запуск двигателя, нажав кнопку SB3 «Пуск»;
 одновременно с запуском зафиксировать на экране осциллографа переходные процессы тока статора и скорости двигателя;
 после полного разгона двигателя нажатием кнопки SB6
«Стоп» отключить двигатель от сети (двигатель будет останавливаться выбегом);
 одновременно с отключением питания двигателя зафиксировать на экране осциллографа переходный процесс скорости двигателя
(кривую выбега).
3.5. Для снятия осциллограмм скорости и тока при пуске двигателя от УПП без нагрузки с различным ограничением пускового
тока необходимо:
31
 подключить осциллограф к клеммам «Напряжение тахогенератора» и к клеммам «Ток статора» (0 и любая фаза);
 включить УПП нажатием кнопки SB1 «Вкл»;
 привести автоматические выключатели QF4–QF6 «Вкл.
Нагрузки 1, 2, 3» в отключённое состояние;
 в соответствии с алгоритмом программирования УПП,
приведённым на стр. 15, задать значения параметров 2 и 3 равными
125 %;
 произвести запуск двигателя нажатием клавиши [START]
на панели управления УПП;
 зафиксировать на экране осциллографа переходные процессы скорости двигателя и тока статора;
 после завершения разгона двигателя остановить его нажатием клавиши [STOP] на панели управления УПП.
Примечание: данный опыт повторить для пар.2 = 150 % и
200 %.
Для снятия осциллограмм скорости и тока при пуске двигателя от УПП под нагрузкой с различным ограничением пускового тока необходимо:
 включить автоматические выключатели QF4–QF6 «Вкл.
нагрузки 1, 2, 3»;
 в соответствии с алгоритмом программирования УПП,
приведённым на стр. 15, задать значения параметров 2 и 3, равными
125 %;
 включить УПП нажатием кнопки SB1 «Вкл»;
 привести автоматические выключатели QF4–QF6 «Вкл.
Нагрузки 1, 2, 3» в отключённое состояние;
 произвести запуск двигателя нажатием клавиши [START]
на панели управления УПП;
 зафиксировать на экране осциллографа переходные процессы скорости двигателя и тока статора;
 после завершения разгона двигателя остановить его нажатием клавиши [STOP] на панели управления УПП.
3.6. Для снятия осциллограмм скорости и тока при остановке
двигателя от УПП без нагрузки и под нагрузкой необходимо:
 подключить осциллограф к клеммам «Напряжение тахогенератора» и к клеммам «Ток статора» (0 и любая фаза);
32
 включить УПП нажатием кнопки SB1 «Вкл»;
 привести автоматические выключатели QF4–QF6 «Вкл.
Нагрузки 1, 2, 3» в отключённое состояние;
 произвести запуск двигателя нажатием клавиши [START]
на панели управления УПП;
 после завершения разгона двигателя остановить его нажатием клавиши [STOP] на панели управления УПП;
 зафиксировать на экране осциллографа переходные процессы скорости двигателя и тока статора.
Примечание: данный опыт повторить под нагрузкой, включив
автоматические выключатели QF4– QF6 QF6 «Вкл. Нагрузки 1, 2, 3».
 отключить УПП нажатием кнопки SB4 «Откл».
3.7. Для снятия осциллограмм тока статора и скорости двигателя при частотном пуске и останове с различным временем разгона и торможения необходимо:
 подключить осциллограф к клеммам «Ток статора» (0 и
любая фаза) и «Напряжение тахогенератора»;
 подать питание на преобразователь частоты, нажав кнопку
SB2 «Вкл»;
 в соответствии с алгоритмом программирования преобразователя частоты, изложенными в п. 1.6, задать значения параметров 206 и 207, равными 1 с;
 произвести запуск двигателя нажатием кнопки [HAND
START] на панели управления преобразователем;
 одновременно с запуском зафиксировать на экране осциллографа переходный процесс скорости двигателя и переходный
процесс тока статора;
 подать команду на торможение нажатием кнопки [STOP
OFF] на панели управления преобразователем.
 одновременно с командой на торможение зафиксировать на
экране осциллографа переходный процесс скорости двигателя и переходный процесс тока статора.
Примечание: опыт повторить для времени разгона и торможения 3 с, установив их в параметрах 206 и 207.
 отключить преобразователь частоты, нажав кнопку SB4
«Откл».
33
4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА
Отчёт о работе должен содержать:
 наименование, цель и программу работы;
 экспериментальные данные по осциллографированию переходных процессов скорости и тока статора асинхронного двигателя при прямом, плавном и частотном пуске;
 анализ полученных результатов и основные выводы.
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие способы пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором Вы знаете?
2. Поясните, как осуществляется включение лабораторного стенда
и выбор способа пуска асинхронного двигателя.
3. Поясните назначение устройств и приборов светосигнальной и
коммутационной аппаратуры, расположенной на лицевой панели лабораторного стенда.
4. Как осуществляется программирование параметров настройки в
устройстве плавного пуска MCD 3007 и преобразователя частоты VLT HVAC 6006.
5. Поясните назначение настроечных параметров 1–10, 16, 17
устройства плавного пуска MCD 3007.
6. Поясните назначение настроечных параметров QUICK MENU
(Быстрое меню) преобразователя частоты VLT HVAC 6006.
7. Перечислите основные недостатки прямого пуска АД с короткозамкнутым ротором.
8. В чём заключается основное преимущество частотного пуска по
сравнению с плавным пуском?
9. Какими преимуществами обладает система микропроцессорного
управления плавным пуском?
34
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Устройство MCD 3000 Soft Starter. Инструкция по эксплуатации,
2007.– 48 с.
2. Преобразователь частоты VLT 6000 HVAC. Инструкция по эксплуатации, 2007.– 203 с.
35
Учебно – практическое издание
Денисов Александр Александрович
Кравченко Олег Александрович
ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЯХ
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ПУСКА
Редактор А. А. Галикян
Темплан 2011г. Подписано в печать 18.10.2011.
Формат 60841/16. Бумага офсетная. Печать оперативная.
Усл.–печ. л. 2,09. Уч.-изд. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ
Южно-Российский государственный технический университет
Редакционно-издательский отдел ЮРГТУ
Адрес университета: 346428, г. Новочеркасск,
ул. Просвещения, 132
36