Энергосбережение в электроэнергетике Митрофанов С.В
.pdf
12.Разъем автоматизированного управления (АВТ. УПР.) Разъем может использоваться для выполнения следующих задач:
-производит управление от ЭВМ с использованием аналоговых и дискретных сигналов;
-выводит аналоговые сигналы пропорциональные параметрам инвертора и электродвигателя. Выходные аналоговые сигналы задаются на экранах МАССИВА ИЗМЕНЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ соответствующего эксперимента;
-служит для подключения электронного ключа, обеспечивающего доступ на экраны общих настроек ПЧ.
Подключение к ЭВМ производится через кабель ШК.008 и терминал (304). Стандартная схема подключения представлена на рисунке А.2.
13.Гнезда подключения асинхронного двигателя.
14.Гнездо защитного заземления. Стандартное заземление осуществляется по трехпроводной сети питания инвертора. Данное гнездо может быть использовано для заземления других блоков.
15.Цифровой ключ (для доступа к экранам общих настроек ПЧ).
16.Разъем подключения источника питания (на задней крышке ПЧ).
Преобразователь частоты |
|
ТЕРМИНАЛ |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
2 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
||||
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
217.1 |
|
|
304 |
|
Рисунок А.2 – Типовая схема подключения блока ПЧ через разъем Aвт.
упр.
Примечание: В терминале все шесть разъемов равнозначны.
Выводы терминала c подключенным разъемом №1 кабеля ШК.008: вывод 1: Направление вращения привода “Вперед”. Управление инверсным импульсом (“0”.).
61
Уровень “0” – 0…1 В Уровень “1” - 4…24 В
вывод 2: Направление вращения привода “Назад”. Управление инверсным импульсом (“0”.):
Уровень “0” – 0…1 В Уровень “1” - 4…24 В
вывод 3: Остановка |
привода “Стоп”. Управление инверсным |
импульсом (“0”.). |
|
Уровень “0” – |
0…1 В |
Уровень “1” - |
4…24 В |
вывод 4: Общий провод для сигналов управления (выводы 1…3)
вывод 5: Аналоговый сигнал задания “Задание Авт. +”. Используется в режиме автоматического управления вместо сигнала, снимаемого с движка резистора Uупр. ручн в ручном режиме. В эксперименте №2 “Исследование настроек ПИ регулятора” вход сигнала обратной связи.
Umin = 0…10 В
вывод 6: Общий вывод сигнала задания “Задание Авт. -“ в режиме автоматического управления
вывод 7: Используется для настройки. Должен оставаться свободным
вывод 8: Общий вывод для вывода 7; (Выводы аналоговых и цифровых сигналов между собой потенциально связаны)
Выводы терминала c подключенным разъемом №2 кабеля ШК008: вывод 1: Выход первого канала аналогового сигнала “Выход 1+”. Тип
выхода определяется в меню МАССИВА ИЗМНЕНЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ пункт Выход1 соответствующей лабораторной работы.
Uout=0…10 В.
вывод 2: Общий вывод выхода первого канала “Выход 1-“
вывод 3: Выход второго канала аналогового сигнала “Выход 2+”.
Тип выхода определяется в меню МАССИВА ИЗМНЕНЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ пункт Выход 1
соответствующей лабораторной работы; Uout= -5…0…+5 В.
62
вывод 4: Общий вывод выхода второго канала “Выход 2-“ (Выводы аналоговых и цифровых сигналов между собой потенциально связаны)
вывод 5: Используется для технологических целей, должен оставаться свободным
вывод 6: Используется для технологических целей, должен оставаться свободным
вывод 7: Используется для технологических целей, должен оставаться свободным
вывод 8: Используется для технологических целей, должен оставаться свободным
3.2 Описание основных экранов ПЧ
Экраны ПЧ функционально объединены по проводимым экспериментам. Дальнейшее описание включает в себя следующие разделы:
- описание экранов общих настроек ПЧ |
|
|
3.3 |
- описание экранов “Эксперимент № 1: Исследование |
|||
режимов работы асинхронного двигателя” |
|
|
3.4 |
- описание экранов “Эксперимент |
№ |
2: |
Исследование 3.5 |
настроек ПИ регулятора” |
|
|
|
- описание экранов “Эксперимент |
№ |
3: |
Исследование |
режимов разгона и торможения двигателя ” |
|
|
3.6 |
3.3 Описание экранов общих настроек ПЧ
3.3.1 Экран входа в систему При включении выключателя СЕТЬ запитывается преобразователь и
ЖКИ экран принимает вид, представленный на рисунке А.3.
1 |
2 |
|
Рисунок А.3 – Первоначальное окно блока ПЧ
63
На рисунке А.3 в первой строке представлено название фирмы изготовителя блока ПЧ. Во второй и третьей строках название фирмы изготовителя преобразователя частоты и тип используемого преобразователя частоты соответственно. На четвертой строке в позиции 1 находится версия программного обеспечения, в позиции 2 - порядковый номер реализации данной версии программного обеспечения ПЧ.
3.3.2 Экран МАССИВА ИЗМЕНЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ в режиме общих настроек ПЧ
При нажатии кнопки ВЫБОР ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ загорается светодиод МАССИВ ИЗМЕНЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ, и
программа переходит на окно изменяемых параметров (рисунок А.4). Выбор соответствующего параметра осуществляется кнопками ВЫБОР СТРОКИ. Настройка параметра производится кнопками ИЗМЕНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ
ПАРАМЕТРА.
Рисунок А.4 |
– Экран изменяемых параметров в режиме общих настроек |
||
Переход |
на экран изменяемых параметров возможен |
только при |
|
наличии “Электронного ключа “ в разъеме АВТ. УПР. |
|
|
|
Первая строка экрана отвечает за включение подсветки |
индикатора. |
||
Включение и |
отключение производится кнопками |
ИЗМЕНЕНИЯ |
|
ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРА.
Вторая строка служит для выбора типа двигателя, на который работает преобразователь. Выбор производится кнопками ИЗМЕНЕНИЯ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРА. Преобразователь может использоваться с двигателями АИР56В4У3 и УМПТ (специальный двигатель, разработка фирмы “Учебная техника”).
Третья строка экрана настройки параметров обеспечивает режим автосохранения текущих настроек внутри экспериментов. Настроив нужным образом коэффициенты и режимы работы в эксперименте при включенном режиме автосохранения, а затем, выключив режим автосохранения, можно обеспечить одинаковые настройки на всех имеющихся блоках при включении напряжения питания.
Четвертая строка позволяет выбрать единицы измерения скорости двигателя на экранах экспериментов. Доступно измерение скорости в
различных размерностях: |
|
- радианах в секунду |
рад/с |
- оборотах в минуту |
об/мин |
- Герцах |
Гц |
64
3.3.3 Описание экранов выбора экспериментов в режиме общих настроек преобразователя
Переход на экран выбора экспериментов производится нажатием кнопки ВЫБОР ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ до зажигания светодиода МАССИВ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ. Внешний вид экрана выбора экспериментов представлен на рисунке А.5.
Рисунок А.5 – Второй экран выбора экспериментов
В зависимости от версии программного обеспечения в списке могут присутствовать не все эксперименты. Кнопками ИЗМЕНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРА устанавливаются галочки напротив активных экспериментов. Неактивные эксперименты не отображаются при переключении кнопок ВЫБОР СТРАНИЦ. Рекомендуется устанавливать галочки напротив только тех экспериментов, которые будут использоваться в конкретной лабораторной работе. Это предотвратит подачу недопустимых напряжений на блоки схемы и подключение неправильной нагрузки к выходу ПЧ.
3.4 Эксперимент № 1: “Исследование режимов работы асинхронного двигателя”
3.4.1 Экран входа в эксперимент №1 Для входа в эксперимент №1 необходимо кнопкой ВЫБОР
ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ переключиться в режим ПЕРЕЧЕНЬ ЭКСПЕРИМЕНТОВ. После этого, с помощью кнопок ВЫБОР СТРАНИЦЫ переключаемся на экран Эксперимент N1: “Исследование режимов работы асинхронного двигателя” (рисунок А.6).
Рисунок А.6 – Экран эксперимента №1
65
Переключение на экран может быть невозможно, если не установлена соответствующая версия программного обеспечения или эксперимент неактивен (см. п. 3.3.3).
Типовая схема подключения привода к блоку представлена на рисунке А.7. Обмотки асинхронного двигателя могут соединяться и в треугольник. Через выводы терминала на блок подаются сигналы в автоматизированном режиме работы и снимаются выходные сигналы, соответствующие заданным параметрам преобразователя. Блок 206.1 создает регулируемую статическую нагрузку асинхронного двигателя. Указатель частоты вращения измеряет реальную скорость электромашинного агрегата.
Источник питания |
Преобразователь частоты |
УКАЗАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ |
ТЕРМИНАЛ |
|
||||
|
|
|
n |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
1 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
V |
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
2 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
A |
|
|
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
206.1 |
|
217.1 |
506.3 |
|
|
304 |
||
A1 |
|
U1 V1 |
W1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
E2 |
E1 |
|
|
|
|
|
|
G/M |
|
|
B |
|
|
|
|
|
A2 |
|
U2 V2 |
W2 100.4 |
|
|
|
|
|
Рисунок А.7 – Типовая схема подключения блока преобразователя частоты в эксперименте №1
ПЧ формирует на выходе гладкую синусоиду линейного напряжения двигателя. Позволяет исследовать основные характеристики двигателя при питании от двухзвенного преобразователя частоты.
3.4.2 Экраны МАССИВА ИЗМЕНЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ
эксперимента № 1 Переключение на экран осуществляется кнопкой ВЫБОР
ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ. Переключение между параметрами производится кнопками ВЫБОР СТРОКИ. Изменение величины параметра
- кнопками ИЗМЕНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРА. В режиме настройки параметров эксперимент № 1 имеет 2 экрана. Первый экран представлен на рисунке А.8.
66
Рисунок А.8 – Первый экран массива настраиваемых параметров эксперимента № 1
Первая строка определяет величину номинальное напряжения, при котором меняется закон управления, задающий отношение напряжения U к частоте f . Изменение номинального напряжения асинхронного двигателя используется для согласования по мощности асинхронного двигателя и машины постоянного тока. При задании частоты ниже 50 Гц закон изменения U к f определяется в соответствии со второй строкой экрана, а при частоте равной 50 Гц и выше напряжение на двигателе равно Uноминальное (рисунок А.9). Диапазон изменения Uноминальное = 150...220 В с шагом 1 В.
Вторая строка задает тип характеристики:
-линейная (постоянный момент нагрузки на валу);
-нелинейная (переменный момент нагрузки: электроприводы насосов и вентиляторов);
-векторная - векторное управление потоком без датчика для применений с постоянным моментом нагрузки на валу;
-энергосб. - энергосбережение для применений с переменным моментом нагрузки на валу. Используется в системах не требующих хороших динамических характеристик (поведение близкое к закону P
.при работе на холостом ходу и к закону n при нагрузке).
U |
U |
|
|
|
Uн |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
3 |
2 |
50Гц |
f |
|
|
1 – линейный тип характеристики
2 – нелинейный тип характеристики
3 - векторное управление
Рисунок А.9 – Зависимость U к f при управлении асинхронным двигателем
67
Векторный закон управления и режим энергосбережения правильно работают только при соединении обмоток асинхронного двигателя в треугольник и номинальном напряжении Uноминальное равном 220 В.
Третья и четвертая строки определяют выходной сигнал, который выдается на выводы 1 и 3 разъема 2 при подключении терминала (рисунок А.2).
Кнопками ВЫБОР СТРОКИ производится переход на второй экран массива настраиваемых параметров (рисунок А.10).
Рисунок А.10 – Второй экран массива настраиваемых параметров эксперимента № 1
Первая строка определяет режимы управления инвертором:
-ручной;
-автоматизированный.
Вручном режиме управления инвертор управляется с передней панели преобразователя с использованием кнопок ВПЕРЕД, НАЗАД, СТОП и резистора Uупр.ручн.
Врежиме автоматизированного управления ПЧ управляется через разъем АВТ.УПР.
На разъем 1 вывод 1 подается инверсный сигнал, определяющий направление вращения привода “ВПЕРЕД”. На вывод 2 подается инверсный сигнал, определяющий направление вращения привода “НАЗАД”. Вывод 3 задает инверсный сигнал “СТОП”. На вывод 5 подается аналоговый сигнал задания скорости вращения электропривода 0...10 В.
Изменение значений всех параметров возможно в любое время. Однако параметры U номинальное и Тип х-ки вступают в действие только при остановленном приводе. Поэтому, если происходит изменение этих параметров при запущенном приводе, они не оказывает никакого действия на режим работы. При попытке переключения на экран Массив контролируемых параметров, выдается экран с предупреждением “Перед переключением выключи двигатель!!!”. Остальные настраиваемые параметры вступают в действие сразу после изменения.
3.4.3 Экран МАССИВА КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ
эксперимента № 1 Кнопкой ВЫБОР ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ переключаемся на
экран МАССИВ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ (рисунок А.11).
68
Рисунок А.11 – Массив контролируемых параметров эксперимента №1
Первая строка индицирует величину заданной синхронной скорости (частота гладкого синусоидального напряжения на выходе инвертора). Задание синхронной скорости поступает с резистора Uупр.ручн. или с сигнала автоматического управления, поступающего с разъема АВТ.УПР. в режиме автоматизированного управления. Единицы измерения скорости задаются на экране общих настроек ПЧ.
Вторая строка индицирует величину заданной скорости, после задатчика интенсивности (не реальную скорость асинхронного двигателя). Реальная скорость измеряется с использованием блока указателя частоты вращения 506.3.
3.5 Эксперимент № 2: Исследование настроек ПИ регулятора
3.5.1 Экран входа в эксперимент № 2
На рисунке А.12 представлено окно Эксперимента N2. Чтобы переключиться на заданное окно необходимо сначала с использованием кнопки ВЫБОР ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ переключиться в режим
ПЕРЕЧЕНЬ ЭКСПЕРИМЕНТОВ. Затем кнопками ВЫБОР СТРАНИЦ
переключиться в режим Эксперимент № 2: Исследование настроек ПИ регулятора.
Переключение на экран может быть невозможно, если не установлена соответствующая версия программного обеспечения или эксперимент неактивен (см. п. 3.3.3).
Рисунок А.12 – Экран входа в эксперимент №2
В эксперименте № 2 исследуется замкнутая по скорости система управления асинхронным двигателем. В качестве регулятора используется
69
цифровой ПИ регулятор, входящий в состав преобразователя ATV31. В работе осуществляется подбор параметров ПИ регулятора для обеспечения оптимальных режимов управления электроприводом.
Типовая схема включения блока преобразователя частоты в эксперименте №2 представлена на рисунке А.13.
.
Источник питания |
Преобразователь частоты |
УКАЗАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ |
ТЕРМИНАЛ |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
n |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
1 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
V |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
2 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
A |
|
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
206.1 |
217.1 |
506.3 |
|
|
304 |
||
|
A1 |
U1 V1 |
W1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
E2 |
E1 |
|
|
|
|
|
|
|
G/M |
|
B |
|
|
|
|
|
|
A2 |
U2 V2 |
W2 100.4 |
|
|
|
|
|
Рисунок А.13 – Типовая схема подключения преобразователя частоты в эксперименте №2
3.5.2 Экраны МАССИВА ИЗМЕНЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ
эксперимента № 2 Кнопкой ВЫБОР ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ переключаемся на
экран МАССИВ ИЗМЕНЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ (рисунок А.14).
Рисунок А.14 – Экран массива изменяемых параметров эксперимента №2
Первая строка определяет величину пропорционального коэффициента ПИ регулятора. Диапазон изменения 1…999
Вторая строка определяет величину интегрального коэффициента ПИ регулятора. Диапазон изменения 1…999.
Параметры вступают в действие только при переключении с экрана изменяемых параметров на экран контролируемых параметров.
70