
- •А.Ю. Чернышев, с.В. Ланграф, и.А. Чернышев электроприводы переменного тока фирмы danfoss
- •В. Введение в.1. Организация и порядок проведения лабораторных работ
- •1. Изучение устройства преобразователя частоты danfoss fc-302
- •1.1. Общие положения
- •1.2. Установка и подключение преобразователя частоты
- •1.3. Управление и параметры настройки пч
- •1.4. Работа с преобразователем частоты
- •1.5. Программа работы
- •1.6. Содержание отчёта
- •2. Исследование систем «преобразователь частоты – асинхронный двигатель»
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Оборудование стенда
- •3.3. Функциональная схема скалярного частотного управления
- •3.4. Реализация скалярного частотного управления преобразователем частоты Danfoss fc – 302
- •3.5. Экспериментальное определение момента, тока статора и скорости исследуемого электропривода
- •3.6. Программа работы
- •3.7. Содержание отчета
- •3.8. Контрольные вопросы
- •3.9. Список литературы
- •4. Исследование систем «преобразователь частоты – асинхронный двигатель» с компенсацией момента
- •4.1. Общие положения
- •4.2. Частотное управление асинхронным электроприводом со скалярной компенсацией момента
- •4.3. Реализация скалярного частотного управления преобразователем частоты Danfoss fc – 302 с компенсацией момента
- •4.4. Экспериментальное определение момента, тока статора и скорости исследуемого электропривода
- •4.5. Программа работы
- •4.6. Содержание отчета
- •4.7. Контрольные вопросы
- •4.8. Список литературы
- •2. Реализация скалярного частотного управления преобразователем частоты Danfoss fc – 302 с компенсацией момента
- •3. Экспериментальное определение момента, тока статора и скорости исследуемого электропривода
- •4. Программа работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •7. Список литературы
- •2. Оборудование стенда
- •3. Программирование параметров настройки устройства mcd3000
- •4. Программируемые параметры
- •5. Порядок включения стенда и пускателя mcd3000
- •6. Программа работы
- •7. Содержание отчета
- •8. Контрольные вопросы
- •9. Список литературы
- •1. Общие положения
- •2. Программирование параметров настройки преобразователя частоты vlt2800
- •2.1. Режим вывода данных на светодиодный дисплей
- •2.2. Быстрое меню
- •2.3. Ручной и автоматический режим работы
- •2.4. Переключение между автоматическим и ручным режимами
- •2.5. Задания и ограничения. Программируемые параметры
- •3. Порядок включения стенда и преобразователя частоты
- •Vlt 2800
- •4. Программа работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •7. Список литературы
- •1. Общие положения
- •4. Реализация векторного управления преобразователем частоты Danfoss fc – 302
- •5. Экспериментальное определение момента, тока статора и скорости исследуемого электропривода
- •6. Программа работы
- •7. Содержание отчета
- •8. Список литературы
- •1. Общие положения
- •4. Реализация векторного управления преобразователем частоты Danfoss fc – 302
- •5. Экспериментальное определение момента, тока статора и скорости исследуемого электропривода
- •6. Программа работы
- •7. Содержание отчета
- •8. Список литературы
- •Оглавление
- •1. Изучение устройства преобразователя частоты Danfoss fс–302
- •Электропривод переменного тока
- •Александр Юрьевич Чернышев Сергей Владимирович Ланграф Игорь Александрович Чернышев
4.2. Частотное управление асинхронным электроприводом со скалярной компенсацией момента
Функциональная схема системы скалярного частотного управления с преобразователем частоты «DanfossFC– 302» с компенсацией момента приведена на рис. 4.3.
Схема предусматривает
два режима управления: местное и
дистанционное. При местном управлении
задание рабочей скорости определяется
опорной частотой
,
а управление пуском и остановом двигателя
производится с панели управления
преобразователя. При дистанционном
управлении скорость двигателя определяется
аналоговым задающим напряжением
от внешнего потенциометра
– «скорость». Задающее напряжение
преобразуется в код частоты
преобразователем «напряжение – частота»
(ПНЧ), а затем в сигнал регулирования
преобразователем «частота – напряжение»
(ПЧН). Преобразователь «частота –
напряжение» формирует также закон
изменения напряжения регулирования в
функции частоты
,
чем и устанавливает один из принятых
способов частотного регулирования
класса
.
Преобразователь «DanfossFC– 302» позволяет задать произвольную
кривую, связывающую между собой ЭДС
и частоту
,
аппроксимированную 2–6 точками.
При скалярной
компенсации момента сигнал управления
является суммой сигнала регулирования
и сигнала положительной обратной связи
по току
, (4.4)
где
– коэффициент компенсации момента
(коэффициент положительной обратной
связи по току);
– активное сопротивление обмотки
статора асинхронного двигателя;
– сигнал, пропорциональный действующим
значениям токов
,
,
обмоток статора асинхронного двигателя.
Сигнал
управления
является входным для прямого координатного
преобразователя (ПКП), на выходе которого
формируется три синусоидальных напряжения
управления
,
,
,
сдвинутые относительно друг друга на
угол
,
с амплитудами, пропорциональными
напряжению управления. Сигналы
,
,
формируют фазные напряжения на выходе
автономного инвертора напряжения (АИН).
Рис. 4.3. Функциональная схема скалярного частотного управления
с компенсацией момента
Принцип действия
системы частотно регулируемого
асинхронного электропривода с компенсацией
момента заключается в следующем.
Предположим, что асинхронный двигатель
работал на характеристике 1 (рис. 4.4) с
моментом на валу двигателя, равным
.
Если момент на валу двигателя увеличится
и станет равным
,
то возрастет и ток каждой фазы статора
двигателя
,
,
,
а, следовательно, и сигнал
формирователя тока статора (ФТС).
Увеличится и корректирующее напряжение
положительной обратной связи
,
вычисляемое по выходному току
звеном с передаточной функцией
, (4.5)
где
– постоянная времени задержки компенсации
момента.
Рис. 4.4. Механические характеристики электропривода (кривые 1,2) и результирующая характеристика – 3 при наличии положительной обратной связи по току
С ростом
корректирующего сигнала возрастет и
сигнал управления
,
что приводит в конечном итоге к росту
фазного напряжения
асинхронного двигателя и увеличению
его критического момента, который
пропорционален квадрату фазного
напряжения –
.
Характеристика 2 соответствует возросшему
фазному напряжениюU1Ф.
В результате действия положительной
обратной связи электропривод формирует
механическую характеристику замкнутой
системы – 3, жесткость которой определяется
коэффициентом
.
Для формирования
сигнала положительной обратной связи
по току может использоваться модуль
тока статора
,
активная составляющая тока статора
,
ток
в звене постоянного тока. В преобразователе
«DanfossFC–
302» сигнал, пропорциональный мгновенному
значению тока статора двигателя,
снимается с трех резистивных шунтов
,
и
,
включенных в цепь переменного тока
инвертора напряжения, рис. 4.5. Однако
если через обмотки статора асинхронного
двигателя не протекают токи нулевой
последовательности, то достаточно двух
датчиков тока, а ток в третьей фазе,
например,
,
можно определить через токи фаз
и
, (4.6)
где
– мгновенные значения токов в фазахА,ВиС.
Вбольшинстве преобразователей так и
поступают, устанавливая два датчика
тока, а возникающая при этом несимметрия
сопротивлений цепи статора несущественна
и не оказывает влияние на работу
электропривода и его характеристики.
Рис. 4.5. Инвертор напряжения с датчиками тока – резистивными
шунтами
Векторные диаграммы при скалярной компенсации момента для случаев идеального холостого хода и наличии нагрузки на валу двигателя изображены на рис.4.6.
Рис. 4.6. Векторные диаграммы асинхронного двигателя при скалярной IR-компенсации: а – режим холостого хода; б – при наличии нагрузки на валу двигателя
При скалярной
компенсации меняется только модуль
напряжения
обмотки статора асинхронного двигателя
без изменения фазового угла, что приводит
к непостоянству векторов ЭДС
и потокосцепления
.
Возможны дополнительные возмущения в
системе, связанные с изменением фазового
угла вектора
.
Несмотря на этот недостаток, разомкнутые
структуры частотного регулирования
скорости со скалярной компенсацией
момента на основе автономных инверторов
напряжения находят широкое применение
в приводах длительного режима работы
при постоянной скорости с диапазоном
регулирования
:
10.
Электромеханическая характеристика, определяющая зависимость приведенного тока ротора от скольжения для режима неполной компенсации момента
,(4.7)
где
>
0 – эквивалентное активное сопротивление
цепи обмотки статора;
– скольжение;
– синхронная угловая скорость;
– угловая скорость асинхронного
двигателя;
– число пар полюсов;
– относительная частота;
– номинальное значение частоты напряжения
статора асинхронного двигателя;
– регулируемое значение частоты
напряжения статора;
– индуктивное сопротивление короткого
замыкания при номинальной частоте
питающей сети;
– индуктивное сопротивление рассеяния
обмотки статора и индуктивное сопротивление
рассеяния обмотки ротора, приведенное
к обмотке статора при номинальной
частоте питающей сети;
– активное сопротивление обмотки
статора;
– активное сопротивление обмотки
ротора, приведенное кобмотке
статора;
– фазное напряжение обмотки статора;
–индуктивное
сопротивление намагничивания при
номинальной частоте питающей сети.
Ток статора
через приведенный ток ротора
можно найти по формуле
, (4.8)
где
.
(4.9)
Механическая характеристика асинхронного двигателя для режима неполной компенсации момента, при переменных значениях величины и частоты напряжения питания определяется выражением:
(4.10)
При полной
компенсации момента, когда
,
а
,
происходит регулирование с законами
класса
.
Механическая характеристика электропривода
опишется выражением
. (4.11)
Момент критический асинхронного двигателя будет равен
,(4.12)
а критическое скольжение
.(4.13)
Механические
характеристики асинхронного двигателя,
построенные по (4.11) при частотном
регулировании скорости и законом
регулирования
(полная компенсация момента) приведены
на рис. 4.7.
Рис.
4.7. Механические характеристики
асинхронного двигателя при частотном
регулировании скорости с IR-компенсацией
и законом регулирования
Как следует из
анализа рис. 4.7 при регулировании скорости
с
критический момент асинхронного
двигателя остается постоянным.