Модернизация лабораторного стенда с преобразователем частоты фирмы АВВ. Модернизация лабораторного стенда с преобразователем частоты фирмы авв

• Название: Модернизация лабораторного стенда с преобразователем частоты фирмы авв
• Анкор: Модернизация лабораторного стенда с преобразователем частоты фирмы АВВ
• Дата: 13.06.2022
• Размер: 3.27 Mb.
• Имя файла: VKR_Ruzavin.docx
• Тип: Пояснительная записка; #588828
• страница: 6 из 11

1.4.5 Система векторного управления с датчиком скорости

Для механизмов, требующих диапазон регулирования скорости , применяются системы векторного управления асинхронным электроприводом с датчиком скорости. В настоящее время асинхронные электродвигатели со встроенными датчиками скорости не выпускаются, поэтому у потребителя возникают определенные трудности по установке датчиков непосредственно на вал двигателя. Функциональная схема системы электропривода с векторным управлением асинхронным электроприводом и датчиком скорости приведена на рисунке 1.30.


Рисунок 1.30 – Функциональная схема системы электропривода с векторным управлением асинхронным электроприводом и датчиком скорости
В системе электропривода с векторным управлением (рисунок 1.30) питание двигателя осуществляется от автономного инвертора напряжения со звеном постоянного тока. Регуляторы потока, скорости и тока выполнены во вращающейся системе координат, а система электропривода построена по принципу подчиненного регулирования. Вычислитель потока определяет текущее значение потокосцепления , решая систему уравнений (1.26–1.30).

В настоящее время в электроприводах переменного тока используются импульсные (частотные) датчики скорости, частота импульсов напряжения на выходе которых пропорциональна скорости вращения двигателя:
, (1.37)
где число меток импульсного датчика скорости.

При установке датчика скорости необходимо эксцентриситет и несоосность вала датчика и двигателя свести к минимуму.

Вычислитель скорости определяет скорость непосредственным счетом импульсов датчика скорости BR в соответствии с выражением (1.37) на высокой скорости вращения электропривода и по периоду на низкой скорости, заполняя период импульсами высокой частоты.

Замкнутый контур регулирования потокосцепления ротора с регулятором потокосцепления РП и подчиненным ему регулятором тока РТ позволяет стабилизировать потокосцепление ротора на заданном уровне или изменять его по требуемому закону. Так как вектор потокосцепления ротора сориентирован по действительной оси , то
. (1.38)
Момент асинхронного двигателя при векторном управлении с ориентацией по вектору потокосцепления ротора определяется в соответствии с (1.23) по уравнению
.
Момент изменяется пропорционально току при постоянном потоке .

2. Конструкторская часть

2.1 Описание преобразователя ACS355 фирмы ABB

Преобразователи частоты (ПЧ) ABB ACS355 служат для управления числом оборотов асинхронного двигателя (АД) переменного тока или синхронными двигателями с постоянными магнитами мощностью 1.1 кВт

Статические преобразователи оснащены микропроцессорным управлением и работают с помощью современной технологии IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, Bipolar - transistor с изолированным управляющим электродом).

Благодаря этому они надежны и многофункциональны. Специальный метод модуляции ширины импульса с изменяемой частотой импульса позволяет бесшумную эксплуатацию двигателя. Помимо этого, для статических преобразователей и двигателей в распоряжении имеются обширные защитные функции. С помощью предустановок ACS355 можно использовать для большого числа простых U/f-управлений двигателем.

С помощью дополнительных параметров ABB ACS355 можно приспособить также к широкому спектру применений двигателя.
2.1.1 Функциональная схема лабораторного стенда

На рисунке 2.1 приведена функциональная схема лабораторного стенда. Пунктирным контуром обведен преобразователь частоты. Преобразователь частоты ACS355 представляет собой монтируемый в шкафу блок, предназначенный для управления асинхронными двигателями переменного тока или синхронными двигателями с постоянными магнитами. В упрощенном рассмотрении он представляет собой несколько функциональных блоков: выпрямитель (преобразует трехфазное переменное напряжение в напряжение постоянного ток; батарею конденсаторов (служит для фильтрации напряжения промежуточного звена постоянного тока); инвертор (преобразует напряжение постоянного тока обратно в переменное напряжение для питания асинхронного двигателя); тормозной прерыватель (подключает к промежуточной цепи постоянного тока внешний тормозной резистор, когда напряжение в цепи превышает максимально допустимое значение).

К преобразователю частоты подключен АД (М1), соединённый соосно с машиной постоянного тока (G1) и тахогенератором (BR1). Так же присутствуют амперметр (pA1) и вольтметр (pV1).

Амперметр служит для измерения тока при изменении нагрузки Rн, вольтметр для изменения напряжения при изменении скорости, а тахогенератор - для преобразования мгновенного значения частоты (угловой скорости) вращения вала в пропорционально связанный со скоростью электрический сигнал напряжения. Машина постоянного тока используется как нагрузочная машина.


Рисунок 2.1 – Функциональная схема лабораторного стенда
2.1.2 Технические характеристики ABB ACS355

Основные характеристики ПЧ ABB ACS355 представлены в таблице 2.1

Таблица 2.1 – Основные номинальные характеристики

Тип ACS355			03x-03A3-4
Фаз			3
UN ,B			380…480 B (380,400,415,440,460,480 B)
Вход	I1N ,A		6
	I1N ,A (480 B)		5
Вход с дросселем	I1N ,A		3.1
	I1N ,A (480 B)		2.6
Выход	I2N ,A		3.3
	I2,1 мин/10 ,A (480 B)		5
	I2макс ,A		5.8
	PN	кВт	1.1
		л.с.	1.5
Типоразмер			R1

2.1.3 Описание вводов/выводов преобразователя частоты ABB ACS355

Схема дает общее представление о подключении электропривода. Подключение входов/выходов зависит от выбора соответствующих параметров.


Рисунок 2.2 – Принципиальная схема подключения

На рис. 2.2 показано:

1 – Экран;

2 – Аналоговый вход AI1;

3 – GND AI1;

4 – опорное напряжение +10 В, не более 10 мА;

5 – Аналоговый вход AI2;

6 – GND AI2;

7 – источник постоянного напряжения +24В;

8 – GND +24В;

9 – общий вывод цифровых входов DCOM;

10…14 – Программируемые цифровые входы DI1…DI4;

15 – FlashDrop;

16 – Интерфейсный модуль Fieldbus;

17 – Панель управления (RJ – 45) Modbus RTU (Rs – 232);

18,19 – Аналоговый выход 0…20 мА;

18 – АО Аналоговый выход 0…20 мА;

19 – GND выхода 0…20 мА;

20 – Общ. RO (Релейный выход 250 В / 30 В= / 6 А);

21 – Н.З. RO (Релейный выход 250 В / 30 В= / 6 А);

22 – H.P. RO (Релейный выход 250 В / 30 В= / 6 А);

23 – Источник питания для DO (Цифровой/частотный выход, транзистор PNP, 30 В =, не более 10 мА);

24 – Выход DO (Цифровой/частотный выход);

25 – Земля DO (Цифровой/частотный выход);

26 – OUT 1 (Подключение STO - функция Safe torque off, безопасное отключение момента);

27 – OUT 2 (Подключение STO);

28 – IN 1 (Подключение STO);

29 – IN 2 (Подключение STO);

30 – Модули расширения MPOWE – 01, MREL – 01, MTAC – 01;

31 – Винт заземления фильтра ЭМС;

32 – Винт заземления варистора.

S1 – Выбор напряжения или тока в качестве типа сигнала для аналоговых входов AI1 и AI2. Переключатель S1 обеспечивает выбор напряжения (0…10 В/-10…10 В) или (0…20 мА/-20…20 мА) в качестве типа сигнала для аналоговых входов AI1 и AI2. Заводские настройки – это однополярное напряжение для AI1 (0…10 В) и однополярный ток для AI2 (0…20 мА), которые соответствуют значениям, используемым по умолчанию в прикладных макросах. Переключатель расположен слева от клеммы вводы/вывода.
2.1.4 Общие правила безопасности при работе c ABB ACS355

Перед настройкой и вводом в эксплуатацию привода необходимо убедиться в том, что двигатель и подсоединенное к нему оборудование рассчитаны на работу в диапазоне скоростей, обеспечиваемых приводом. В зависимости от настройки привода скорость вращения двигателя может быть больше или меньше скорости вращения двигателя, непосредственно подключаемого к электросети.

Не включайте функции автоматического сброса отказа, если в результате их срабатывания возможно возникновение опасной ситуации. Эти функции обеспечивают автоматическое возобновление работы привода после отказа

Не управляйте двигателем с помощью контактора или иных разъединяющих устройств (устройств разобщения), установленных между питающей сетью переменного тока и приводом. Вместо этого пользуйтесь клавишами пуска и останова на панели управления или внешними командами (через входы/выходы управления или шину Fieldbus). Максимально допустимое количество циклов заряда конденсаторов в звене постоянного тока привода (т. е. включений питания) — два в течение одной минуты, а общее число зарядов — 15 000.

Работы с прибором, совершаемые неквалифицированным персоналом или несоблюдение правил безопасности могут привести с тяжелым телесным повреждениям или значительному материальному ущербу. Работы с прибором/системой может проводит только персонал, специально обученный сборке, инсталляции и вводу в эксплуатацию и обслуживанию.

Допустимы только подсоединения в жесткой оболочке. Прибор должен быть заземлен. (IEC 536, класс 1, NEC и прочие принятые нормы). Можно использовать только предохранитель FIтипа B. Соединения с сетью, двигателем и промежуточными контурами после отключения от сетевого напряжения имеют высокое напряжение из-за конденсаторов промежуточных контуров. Поэтому после отключения, прежде чем выполнять какие-либо инсталляционные работы с прибором, подождите не менее 5 минут, чтобы конденсаторы промежуточного контура могли разрядиться.

Прибор нельзя использовать как устройство аварийного отключения. Поперечное сечение защитного провода должно соответствовать как минимум внешнему проводнику сетевой проводки. При инсталляции статического преобразователя нельзя отклоняться от правил безопасности!
2.1.5 Настройка преобразователя частоты ABB ASC355

1. 
   9901 – 11 – Русский язык (Выбор языка дисплея, используемого для работы с панелью управления).
   
2. 
   9902 – 1 (ABB стандарт) Выбирает прикладной макрос. Прикладные макросы – это предварительно запрограммированные наборы параметров. При запуске привода пользователь обычно выбирает один из макросов, в наибольшей степени подходящий для решения данной задачи
   
3. 
   9903 – 1 (Асинхронный двигатель) Выбор типа электродвигателя. Этот параметр нельзя изменять во время работы привода.
   
4. 
   9904 – Выбирает режим управления двигателем.
   
5. 
   9905 – 380V номинальное напряжение двигателя. Определяет номинальное напряжение двигателя. Для асинхронных двигателей должно соответствовать значению, указанному на паспортной табличке двигателя. Для синхронных двигателей с постоянными магнитами номинальным напряжением является напряжением противоэдс при номинальной скорости вращения двигателя.
   
6. 
   9906 – 0.535 А номинальный ток двигателя. Задает номинальный ток двигателя. Он должен соответствовать значению, указанному на паспортной табличке двигателя.
   
7. 
   9907 – 50 Hz номинальная частота двигателя. Определяет номинальную частоту двигателя, т.е. частоту, при которой выходное напряжение равно номинальному напряжению двигателя.
   
8. 
   9908 – 1320 об/мин номинальная скорость двигателя. Задает номинальную скорость вращения двигателя. Должна соответствовать значению, указанному на паспортной табличке двигателя.
   
9. 
   9909 – номинальная мощность двигателя. Определяет номинальную мощность двигателя. Должна соответствовать значению, указанному на паспортной табличке двигателя.
   

2.2 Виды управления

Различные виды управления ABB ACS355 управляют соотношением между частотой двигателя и напряжения, даваемого статическим преобразователем. Отдельные виды управления перечислены ниже.

1. 
   Вектор скорость 9904 – 1
   

Режим векторного управления без датчика скорости. Задание 1 = задание скорости (об/мин). Задание 2 = задание скорости в процентах. 100 % — максимальное абсолютное значение скорости, равное значению параметра 2002 МАКС. СКОРОСТЬ (или 2001 МИН. СКОРОСТЬ, если абсолютная величина минимальной скорости больше максимальной скорости).

2. 
   Вектор момент 9904 – 2
   

Режим векторного управления моментом. Задание 1 = задание скорости в об/мин. Задание 2 = задание скорости в процентах. 100% соответствует номинальному моменту.

3. 
   Скалярная частота 9904 – 3
   

Режим скалярного управления. Задание 1 = задание частоты в Гц. Задание 2 = задание частоты в процентах. 100 % — максимальное абсолютное значение частоты, равное значению параметра 2008 МАКС. ЧАСТОТА (или 2007 МИН. ЧАСТОТА, если абсолютная величина минимальной скорости больше максимальной скорости).
2.3 Монтаж ABB ACS355

ABB ACSS355 охлаждается свободной циркуляцией воздуха. Поэтому воздух должен свободно проникать к преобразователю со всех сторон.

Преобразователь частоты должен быть установлен на плоской вертикальной поверхности. Это будет гарантировать, что воздушный поток будет охлаждать преобразователь.

Для свободного выхода охлаждающего воздуха из преобразователя частоты нужно обеспечить необходимый минимум свободного пространства сверху и снизу.

Убедитесь, что имеется хорошая связь между статическим преобразователем и (заземленной) металлической основой для монтажа. Убедитесь, что все приборы в шкафу заземлены через провода заземления, которые имеют большое сечение и подключены к общей точке заземления или к одной шине заземления.

Убедитесь, что устройство, подключенное к статическому преобразователю (напр. SPS), коротким проводом с большим сечением подключено к тому же заземлению или к той же точке заземления, что и статический преобразователь.

Подключите защитный провод к точке заземления (ПБ) соответствующего статического преобразователя. Следует предпочесть плоские заземляющие провода, так как они при более высокой частоте имеют более низкое полное сопротивление. Концы проводки следует зачистить, причем нужно следить, чтобы неэкранированные были как можно короче.

Кабели управления – насколько это возможно – следует прокладывать отдельно от рабочих кабелей в отдельных инсталляционных каналах. Их пересечения должны быть под углом 90°. По возможности используйте экранированные провода.

Убедитесь, что защита в шкафу освобождена от помех, или через противопомеховые звенья RC при защите переменного тока или через диоды свободного хода при защите постоянного тока, причем противопомеховое средство должно быть на шпульках. Должен также действовать и разрядник сверхнапряжения Varistor. Используйте экранированные или армированные провода для подключения двигателя, заземляйте экран как со стороны статического преобразователя, так и со стороны двигателя с помощью скоб для крепления кабеля.