Контрольні питання

1. Поясніть принцип роботи трифазної мостової схеми.

2. Поясніть принцип роботи СІФК.

3. Від яких параметрів залежить кут керування ?

4. Поясніть причину збільшення вихідної напруги мостової схеми порівняно з трифазною нульовою схемою.

5. Поясніть принцип роботи роздільного керування.

6. Поясніть регулювальні характеристики при роздільному керуванні вентильними групами.

Література: [ 11 ст.39-98].

Рисунок 6.2 – Система імпульсно-фазового керування (СІФК)

Рисунок 6.3 – Схема лабораторного стенда

Лабораторна робота № 7 дослідження характеристик та часових діаграм роботи силової частини перетворювачів частоти (acs 350 та mitsubishi electric) за умов підключення до асинхронного двигуна

Мета роботи: Дослідити залежності і при законах регулювання у розімкнутих частотно-регульованого електроприводу (ЧРП): лінійному (Linear) і квадратичному (Square).

Короткі теоретичні відомості

Робота вміщує: ознайомлення з лабораторною установкою і технічними характеристиками перетворювача частоти ACS 350. Вивчення алгоритму керування і методу установки параметрів асинхронного ЕП з перетворювачем частоти ACS 350, його технічними можливостями.

Установку параметрів асинхронного електроприводу (АД і ПЧ).

Зняття характеристик і при постійних значеннях моменту навантаження на валу АД ( M_c = Const) для різних законів регулювання.

Частотне керування належить до економічного способу керування асинхронним двигуном, що полягає у взаємозалежному регулюванні частоти і напруги на затисках статора. Частотою визначається значення швидкості обертового полюса статора   ₁р і, отже, швидкість обертання ротора АД  (з урахуванням ковзання S). Напруга визначає величину магнітного потоку АД і задається у функції частоти.

Під законами частотного керування розуміють співвідношення між частотою і напругою, що подаються на статор АД, тобто функціональні залежності , та визначальні характеристики і режим роботи двигуна. Закони частотного керування реалізуються в розімкнутій системі частотно-регульованого електропривода, принципова схема якої зображено на рисунку 7.1. На схемі позначено: ПЧ- перетворювач частоти, АД- асинхронний двигун, - завдання швидкості, частоти і напруги ЧРП, ФП – функціональний перетворювач, що реалізує закон частотного керування.

На лабораторному стенді (рис.7.1) для дослідження частотно-регульованого приводу встановлений перетворювач частоти ACS 350, що використовується для регулювання швидкості обертання асинхронних двигунів потужністю 0,37…1,1…5.5кВт. Він побудований за схемою автономного інвертора напруги з проміжною ланкою постійного струму з некерованим випрямлячем та регулюванням вихідної напруги широтно-імпульсною модуляцією.

Рисунок 7.1– Принципова схема стенда

Таблиця 7.1 – Основні технічні характеристики перетворювача частоти ACS 350:

Виробник	ABB
Потужність	5,5 кВт
Напруга	380 В
Номінальний струм	24,4 А
Фазності мережі живлення	3-фазне
Ступінь захисту	IP20
Вбудований фільтр	ЕMC
Вага	2,5 кг

Таблиця 7.2 – Основні технічні характеристики асинхронного двигуна:

Номінальна потужність	.=4,5 кВт
Частота живлення	=50 Гц
Номінальна напруга	.=380 В
Номінальний струм	.=12 А
Номінальна частота обертання	.=3000 об/хв
	.=0.89

У перетворювачі із проміжною ланкою постійного струму змінна напруга перетворюється в керованому або некерованому випрямлячі на постійну, згладжується у фільтрі, а потім поступає на автономний інвертор, де відбувається зворотне перетворення – у змінну напругу необхідної частоти (рис.7.2).

Рисунок 7.2 – Структурна схема перетворювача частоти із проміжною ланкою постійного струму

В автономних інверторах напруги (АІН) форма струму залежить від навантаження, а форма напруги визначається порядком перемикання вентилів. Будуються такі інвертори, як правило, за трифазними мостовими схемами (рис.7.3). Щоб згладити пульсації напруги в колі постійного струму такого інвертора паралельно до входу встановлюють конденсатор фільтра. При активно-індуктивному навантаженні із приходом сигналу на відкривання транзистора, напруга, що прикладена до фази, буде направлена проти струму фази, тому струм, доки не спаде до нуля, буде протікати крізь діод, ввімкнений зустрічно-паралельно транзисторові. Якщо джерелом живлення АІН є випрямляч, а навантаження має досить високу індуктивність, та встановлення конденсатора фільтра є обов'язковим, щоб забезпечити коло струму, який буде проходити крізь діоди.

Якщо випрямляч є некерованим, то можна використовувати ШІМ (широтно-імпульсну модуляцію) напруги фази, перемикаючи ключі інвертора за відповідними алгоритмами, або встановити додатковий ключ у колі постійного струму та регулювати напругу інвертора за допомогою ШІР (широтно-імпульсної регулювання) вихідної напруги ланки постійного струму.

Рисунок 7.3 – Схема АІН

Рисунок 7.4 – Формування напруги при регулюванні її рівня за допомогою ШІМ, керуванням ключами інвертора

Графіки імпульсної напруги , що подається на обмотку АД при ШІМ за синусоїдальним законом та середньої напруги за період модуляції наведена на рис.7.4.

Як свідчать графіки, регулювати рівень змінної напруги можна співвідношенням між часом провідного та непровідного стану вентилів, тобто завдяки системі керування інвертором. Для зменшення впливу вищих гармонік частоту модуляції вибирають щонайменше в 12 разів більшою за потрібну частоту вихідної напруги.

ACS 350 забезпечує наступні режими, які приведені в табл. 7.3, 7.4, 7.5: пуск уперед, пуск назад, зупинка, динамічне гальмування, плавне регулювання частоти обертання двигуна. У пристрої передбачений захист від струмів короткого замикання, від струмів перевантаження, від роботи на зниженій напрузі від перенапруги мережі.

Керування перетворювачем ведеться через панель керування. Її зовнішній вигляд наведений на рис.7.5.

Рисунок 7.5 – Панель керування

Таблиця 7.3 – Функції кнопок і інформація, що відображується на дисплеї базової панелі управління

№ пор.	Вживання
1	ЖК-дісплей містить п'ять інформаційних полів. а). вгорі ліворуч . вказівка місця, звідки здійснюється управління: LOC місцеве управління приводом, тобто з панелі управління. REM дистанційне керування приводом, це може бути управління через входи/виходи або по шині Fieldbus. b) вгорі праворуч одиниця виміру величини, що відображується. c) в середині – поле змінної, зазвичай містить значення параметрів і сигналів, меню або списки, а також коди помилок панелі управління. У ній показані також коди несправностей і сигналів тривоги. d) Внизу зліва і в середині режим роботи панелі управління. OUTPUT: режим виводу PAR: режим параметрів MENU: головне меню : режим відмови. e) праворуч індикатори: FWD (пряме) / REV (зворотне) напрям обертання двигуна: рідке мигання зупинений часте мигання, обертання з швидкістю, що відрізняється від заданої, постійно світиться, обертання із заданою швидкістю : величина, що відображується, може бути змінена (у режимах параметрів або завдання)
2	RESET/EXIT (СКИДАННЯ/ВИХІД). Вихід на наступний більш високий рівень меню без збереження змінених значень. Скидання сигналів несправностей в режимах Виводу і Відмови.
3	MENU/ENTER (МЕНЮ/ВВЕДЕННЯ) . перехід на інший рівень меню. У режимі параметрів зберігає виведене на дисплей значення як нове налаштування.
4	Вгору . Переміщення вгору по меню або списку. Збільшення значення, якщо вибраний параметр. Збільшення величини завдання в режимі завдання. При тривалому натисненні на кнопку відбувається прискорена зміна величини.
5	Вниз – Переміщення вниз по меню або списку. Зменшення значення, якщо вибраний параметр. Зменшення величини завдання в режимі завдання. При тривалому натисненні на кнопку відбувається прискорена зміна величини.
6	LOC/REM . перемикання між режимами місцевого і дистанційного управління приводом.
7	DIR- зміна напряму обертання двигуна.
8	STOP – зупинка приводу в режимі місцевого управління.
9	START– пуск приводу в режимі місцевого управління.

Таблиця 7.4– Задавання швидкості, частоти чи моменту

Операція	Дії	Відображення на дисплеї
1	Перейдіть в головне меню натисненням кнопки якщо привід знаходиться в режимі виводу, в іншому випадку натискуйте кілька разів на кнопку поки напис MENU не з'явиться внизу дисплея.

Продовження таблиці 7.4

2	Якщо привід знаходиться в режимі дистанційного керування (зліва на дисплеї висвічується REM), перейдіть в режим місцевого керування, натискає кнопку Перед перемиканням в режим місцевого управління на дисплеї короткочасно відображується “LOC”.
3	Якщо панель не знаходиться в режимі завдання (на дисплеї не відображується “ref”), натискуйте кнопку або поки не з'явиться напис “ref”, і після цього натискуйте кнопку тепер дисплей показує поточне значення завдання і під його величиною.
4	• Для збільшення завдання натискуйте . • Для зменшення завдання натискуйте . Значення змінюється безпосередньо у момент натиснення кнопки. Значення записується в постійну пам'ять приводу і автоматично зберігається при вимкненні живлення.

Таблиця 7.5 – Вибір параметра та зміна його значення

Операція	Дії	Відображення на дисплеї
1	Перейдіть в головне меню натисненням кнопки ,якщо привід знаходиться в режимі виводу, в іншому випадку натискайте кілька разів на кнопку ,поки напис MENU не з'явиться внизу дисплея.
2	Якщо панель не знаходиться в режимі параметрів (на дисплеї не відображується “Par” ), натискайте кнопку або поки не з'явиться напис “Par”, і після цього натискайте кнопку . .На дисплеї з'явиться номер однієї з груп параметрів.
3	За допомогою кнопок і виберіть необхідну групу параметрів.
4	Натискуйте . На дисплеї з'явиться один з параметрів вибраної групи.
5	За допомогою кнопок і виберіть необхідний параметр.
6	Натискайте і утримуйте кнопку приблизно дві секунди, поки значення параметра не відображуватиметься разом з під ним, показуючи, що тепер можна змінювати значення параметра. Примітка. Коли з'являється на дисплеї, одночасне натиснення кнопок і приводить до заміни виведеного на екран значення параметра на його значення замовчанням.

На рис.7.6 зображена панель керування Mitsubishi FR-S 500E, а також функції керування перетворювачем частоти (табл.7.5).

Рисунок 7.6 – Керування «ПЧ» Mitsubishi FR-S 500E

Таблиця 7.5 – Приклад задавання частоти

№	Дія	Індикація
1	Вигляд екрану після подачі живлення
2	Натискуйте кнопку вибору режиму управління с пульта PU	Загорається індикатор
3	Обертайте задатчик до появи бажаної частоти. Значення частоти блимає близько 5 секунд.
4	Поки значення блимає, натискайте кнопку для установки частоти	Блимає. Завдання частоти завершене!
5	Після мигання заданого значення частоти в проміжку 3 с, індикатор покаже «0.0» (вихідна частота). Натискуйте кнопку для початку роботи
6	Для зміни налаштування частоти повторіть дії в пунктах 3 і 4. (Зміна почнеться з попередньої уставки частоти)
7	Натискайте кнопку для зупинки