МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

К АЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Э.Г. ГАЗИЗОВ, Р.С. КАШАЕВ, ШИРОКОВ А.С., ИВАНОВ Е.В

Исследование систем «преобразователь частоты – асинхронный двигатель» с компенсацией момента и

скольжения Danfoss FC – 302

Методические рекомендации

по выполнению лабораторной работы

по курсу «Автоматизированный электропривод

типовых производственных механизмов и

технологических

комплексов»

Казань 2010

УДК 537

ББК 31.291

К76

Рецензент

Доктор технических наук, профессор кафедры электропривода и автоматизации промышленных установок и технологических комплексов КГЭУ

В.Ю.Корнилов

Газизов Э.Г., Кашаев Р.С., Широков А.С., Иванов Е.В.

К76 Исследование систем «преобразователь частоты – асинхронный двигатель» с компенсацией момента и скольжения: Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы / Газизов Э.Г., Кашаев Р.С., Широков А.С., Иванов Е.В., – Казань: Казан. гос. энерг. у-т, 2009. – 31 с.

В работе рассмотрен лабораторный стенд «преобразователь частоты – асинхронный двигатель Danfoss FC – 302», основы работы и принципов настройки и программирования преобразователя частоты «Danfoss FC – 302» в соответствии с требуемым технологическим режимом.

Приведено описание лабораторного стенда. В качестве примера составлен алгоритм поэтапного программирования параметров преобразователя частоты.

Учебное пособие предназначено для студентов кафедры «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов». Также может представлять интерес для специалистов энергетических специальностей.

© Казанский государственный энергетический университет, 2009

Цель работы

Получить практические навыки настройки преобразователя частоты «Danfoss FC – 302», исследовать работу электропривода, выполненного по системе «преобразователь частоты – асинхронный двигатель» с компенсацией момента и скольжения. Изучить программирование преобразователя частоты «Danfoss FC – 302»: ввод параметров, задание закона управления, задание компенсаций момента и скольжения.

Задание на лабораторную работу и порядок ее выполнения

1. Ознакомиться с лабораторным стендом преобразователя частоты «Danfoss FC – 302».

2. Изучить руководство по эксплуатации преобразователя частоты «Danfoss FC – 302».

3. Включить преобразователь частоты «Danfoss FC – 302».

4. Произвести установку закона регулирования класса U_1j/f_1j (по указанию преподавателя), внеся соответствующие изменения в подгруппу параметров «1 – 5* Настр. незав. от нагр.».

5. Аппроксимировать кривую настройки закона управления класса U/f по 2 ÷ 6 точкам.

6. Исследуйте систему скалярного частотного управления асинхронным электроприводом с компенсацией момента и скольжения.

7. Установите расчетное значение сопротивления R₁ обмотки статора асинхронного двигателя в ячейку памяти «1 – 30 Сопротивление статора (R_S)» (по указанию преподавателя).

8. Установите коэффициент компенсации момента k_км=50% (k_км=75%; k_км=100% или по указанию преподавателя) в ячейку 1 – 60 и k_км=30% (k_км=50%; k_км=60% или по указанию преподавателя) в ячейку 1 – 61.

9. Установите постоянную времени задержки компенсации момента s в ячейку 1 – 63.

10. Установите коэффициент компенсации скольжения k_кс=50% (k_кс=75%;k_кс=100% или по указанию преподавателя) в ячейку 1 – 62.

Содержание лабораторного отчёта

1. Цель работы.

2. Описание лабораторной установки.

3. Функциональная схема скалярного частотного

управления скоростью асинхронного двигателя.

4. Написать отчёт о проделанной работе.

1. Частотное управление асинхронным электроприводом с компенсацией момента и скольжения

Сигналом тока можно воздействовать как на канал напряжения, так и на канал частоты. Функциональная схема электропривода с положительными обратными связями в канале регулирования напряжения и частоты приведена на рис. 1.1. При одновременном воздействии на канал частоты (компенсация скольжения) и компенсации момента поддержание скорости на требуемом уровне можно обеспечить при меньших значениях напряжения .

Система электропривода работает следующим образом. Асинхронный двигатель работал на характеристике 1 (рис. 1.2) с моментом на валу двигателя, равным . Если момент на валу двигателя увеличится и станет равным , то возрастет и ток каждой фазы статора двигателя , , и сигнал формирователя тока статора (ФТС). Увеличится как корректирующее напряжение положительной обратной связи , вычисляемое по выходному току звеном с передаточной функцией

, (1.1)

где – коэффициент компенсации момента (коэффициент положительной обратной связи по частоте); – постоянная времени задержки компенсации момента, так и сигнал положительной обратной связи по частоте вычисляемый звеном с передаточной функцией

, (1.2)

где – коэффициент компенсации скольжения (коэффициент положительной обратной связи по частоте); – постоянная времени задержки компенсации скольжения.

С ростом сигнала положительной обратной связи возрастает, как сигнал управления канала напряжения, что приводит в конечном итоге к росту фазного напряжения асинхронного двигателя, так и сигнал управления канала частоты, что приводит к росту частоты . Характеристика 2 соответствует возросшему фазному напряжению и увеличенной частоте обмоток статора асинхронного двигателя.

В результате действия корректирующих положительных обратных связей электропривод формирует механическую характеристику замкнутой системы – 3.

Рисунок 1.1 Функциональная схема частотного

управления асинхронным электроприводом с компенсацией момента и скольжения

Анализ характеристик, приведенных на рис. 1.2, показывает, что в случае дополнительного воздействия на канал частоты можно обеспечить поддержание скорости на требуемом уровне при малых значении фазного напряжения . В результате удается снизить магнитный поток двигателя, а при правильной настройке параметров обратных связей – снизить и температурный режим работы двигателя.

Рисунок 1.2 Механические характеристики электропривода (кривые 1,2) и результирующая характеристика - 3 при наличии компенсации момента и скольжения

Установлено [1], что структуры с компенсацией частоты оказываются чувствительными к изменению параметров настроек, а с сильной положительной обратной связью могут оказаться неустойчивыми. В рассматриваемой системе компенсация момента необходима только в зоне низких значений частот. Поэтому с ростом задающей частоты (или, что то же самое, задающего напряжения при дистанционном управлении) коэффициент можно уменьшить вплоть до нуля меняя его, например, в функции .