МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОЛЕДЖ ІМЕНІ ІВАНА КОЖЕДУБА

ШОСТКИНСЬКОГО ІНСТИТУТУ СУМСЬКОГО

ДЕРЖАВНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

Дослідження характеристик електропривода з перетворювачем частоти cfm 130

Методичне керівництво

для проведення лабораторної роботи

з предмету «Автоматизований електропривод»

Розглянуто та схвалено на засіданні

циклової комісії електротехнічних дисциплін

та автоматизації технологічного виробництва

Протокол №____ від______________20___р.

Голова комісії Розробив викладач

___________________О.Ф.Пантюхін __________В.П.Мещеряков

2012

2

1 Мета роботи

Придбати практичні навички у настройці перетворювача частоти типу CFM130.

2 Загальні відомості

Для змінювання швидкості обертання вала робочої машини у широких межах часто застосовуються електроприводи з колекторними двигунами постійного струму. Однак такі двигуни мають ряд недоліків: складна конструкція, порівняно невисока надійність, висока пожежонебезпечність із-за наявності щітко-колекторного вузла, висока вартість.

Ці недоліки відсутні у асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором, але такі двигуни не володіють великим діапазоном змінювання швидкості ротора, якщо застосовувати прості методи її регулювання, тобто змінюванням числа пар полюсів магнітного поля статора, або змінюванням ковзання.

Це видно із наступного виразу:

(1)

де ω – кутова швидкість ротора, сек ^-1 ;

ω₀ – кутова швидкість обертаючегося магнітного поля статора, сек ^-1 ;

р - число пар полюсів магнітного поля статора ;

S - ковзання ;

f₁ - частота живлючої напруги.

Однак існує частотний метод регулювання швидкості вала ротора асинхронного двигуна (АД), тобто шляхом змінювання частоти живлючої напруги. Саме частотний метод дозволяє регулювати швидкість ротора у широкому діапазоні (порівняному з діапазоном двигуна постійного струму), причому регулювання швидкості ротора АД не супроводжується збільшенням його ковзання, тому втрати потужності виявляються невеликими, так як

Δ Р₂ = М ω₀ S (2)

де Δ Р₂ - втрати потужності у ланцюгу ротора АД, Вт ;

М – електромагнітний момент АД, Н ∙ м ;

S - ковзання.

Однак при змінювання частоти f₁ буде змінюватись і максимальний момент АД, що видно із відомої формули

(3)

де m₁ - число фаз живлячої напруги ;

3

U₁ - напруга на обмотці статора ;

х₁ ; х^'₂ – індуктивні опори обмоток статора і ротора.

Отже, для зберігання незмінними перезавантажувальної здібності, коефіцієнта потужності і ККД двигуна необхідно одночасно із змінюванням частоти f₁ змінювати і напругу живлення U_1.

Характер одночасного змінювання f₁ і U₁ залежить від характеру змінювання статичного моменту М_с (моменту навантаження) на валу двигуна.

Якщо момент навантаження постійний (М_с = const), то напруга на обмотці статора АД повинна змінюватись пропорційно змінюванню його частоти f₁ :

(4)

При цьому потужність двигуна буде збільшуватись пропорційно зростанню швидкості обертання ротора.

Для вентиляторного характеру моменту навантаження (М_с = β_мех ω²) закон частотного управління буде мети вигляд :

(5)

Можуть використовуватись і більш складні закони частотного управління.

Частотне регулювання ще недавно застосовувалось для одночасного регулювання швидкості декількох асинхронних двигунів із-за високої вартості частотних перетворювачів.

Однак, дякуючи розвитку силової напівпровідникової техніці у останні роки утворені такі частотні перетворювачі, техніко-економічні показники котрих дозволяють широко використовувати їх для індивідуального регулювання швидкості асинхронних двигунів.

При використанні частотного способу регулювання швидкості АД можуть застосовуватись перетворювачі частоти двох видів:

- електромашинні ПЧ ;

- статичні ПЧ.

Електромашинні ПЧ мають багато недоліків і в теперішній час застосовуються рідко.

Статичні ПЧ поділяються на два основних типа :

- без ланки постійного струму з безпосереднім зв’язком живлячої мережі і навантаження ;

- з проміжною ланкою постійного струму, котрі отримали найбільше розповсюдження.

Структурна схема такого ПЧ зображена на рис.1.

Такий тип ПЧ здійснює двократне перетворювання енергії.

Спочатку змінна напруга мережі постійної частоти (50 Гц) випрямлюється за допомогою управляємого (тиристорного або транзисторного) випрямляча (УВ), а потім за допомогою автономного управляємого інвертора (УІ) відбувається зворотнє перетворювання у трьохфазну змінну напругу, але вже з регулюємою частотою, яке і подається до асинхронного двигуна.

4

Змінювання величини напруги і частоти виконується за допомогою блока управління випрямлячем (БУВ) і блока управління інвертором (БУІ) у відповідності з сигналом управління (U_у), котрий повинен відповідати обраному закону частотного управління.

Рисунок 1 – Структурна схема ПЧ з ланкою постійного струму.

5