Опис лабораторного стенда

Лабораторний стенд, структурна схема якого приведена на мал. 1, виконаний на базі автоматизованої станції водопостачання з насосом Н1 фірми Grundfos (див. Додаток №1). Автоматизація насосної станції здійснюється за допомогою перетворювача частоти UZ1 фірми Lenze (див. Додаток №2) з використанням датчика тиску, і її робота полягає в контролі й підтримці заданого тиску в напірному трубопроводі. Перетворювач частоти має вбудований Пі-регулятор, на вхід якого подається внутрішній сигнал завдання й зворотний зв'язок по тиску, реалізований за допомогою датчика тиску фірми Danfoss марки MBS 3000 (див. Додаток №3). Датчик перетворює значення тиску в струмовий аналоговий сигнал 4-20 мА, що подається на клеми перетворювача частоти для підключення зворотного зв'язка. Важливим вузлом станції водопостачання є мембранний бак (HA), у якому перебуває рухлива мембрана, з однієї сторони якої перебуває повітря під тиском 4 бари. При включенні насоса, бак заповнюється водою доти, поки не буде досягнутий заданий тиск, після чого насос зупиняється, а за допомогою мембранного бака в напірному трубопроводі підтримується необхідний тиск. З появою витрат, вода видавлюється з бака. При падінні тиску, нижче заданого, насос знову включається, і буде працювати, або на мережу, або на заповнення мембранного бака залежно від того, у якому положенні перебуває вентиль Z1.

Регулювання перерізу трубопроводу здійснюється за допомогою вентиля Z1, що дозволяє змінювати витрати. Забір води походить із ємності. Для запобігання витікання води з напірного трубопроводу назад у ємність і осушення робочої камери насоса, що неприпустимо, на вхід насоса поставлений зворотний клапан (RV).

Для виміру витрат, створюваного насосом, на його виході встановлений витратомір фірми Actaris (див. Додаток №4) він дозволяє здійснити вимір температури на вході й виході насоса. Вимір електричних параметрів виконується за допомогою вимірника параметрів мережі Socomec Diris A40 (див. Додаток №5), що дозволяє контролювати фазні й лінійні напруги, струми, а так само потужність, коефіцієнт потужності й ін. параметри.

Рис. 1. Структурна схема лабораторного стенда.

5. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Для ознайомлення з теоретичними положеннями роботи ПЧ використовуйте Додаток №2 протокола.

2. Для ознайомлення з технічними характеристиками пристроїв лабораторного стенда використовувати Додатки № 1-6.

3. Для ознайомлення з інтерфейсом програми Global Drive Control (GDC) керування ПЧ необхідно підключити перетворювач частоти до комп'ютера за допомогою кабелю RS-232. Запустити програму Global Drive Control і настроїти зв'язок з перетворювачем частоти. Для підключення нажати F2, при цьому з'явиться вікно зображене на мал. 2.

Рис.2. Вікно вибору типу перетворювача.

У вікні, що з'явилося, вибрати тип перетворювача частоти (позначено зеленою галочкою на малюнку), далі підтвердити вибір натисканням кнопки «Ок».

При підключенні й зчитуванні параметрів із ПЧ з'явиться наступне вікно:

Рис.3. Підключення до перетворювача.

Далі на екран виведуться параметри налаштувань перетворювача:

Рис. 4. Параметри налаштувань перетворювача.

Для зчитування параметрів поточного налаштувань перетворювача необхідно натиснути F7, для запису змінених налаштувань на згадку перетворювача необхідно натиснути F5.

При подвійному натисканні лівою кнопкою миші на пункті меню «Dialog Short Setup» відкриється вікно параметрів електропривода. Звідси можна здійснити пуск і зупинку двигуна установки:

Рис. 5. Вікно параметрів електропривода.

При натисканні на кнопку «Control» відкриється вікно розширених налаштувань електропривода, у якому можна задавати вихідну частоту електропривода.

Рис. 6. Вікно розширених налаштувань електропривода.

4. Для зняття зовнішньої характеристики насоса при номінальній частоті обертання , , необхідно підключити електродвигун насоса безпосередньо до мережі:

а) перемикач SB2 перевести в положення «Мережа»;

б) включити автоматичний вимикач Q1;

в) перед початком випробування зробити пробний пуск для перевірки правильності напрямку обертання двигуна насоса;

г) зняти зовнішню характеристику насоса при , змінюючи переріз трубопроводу за допомогою вентиля;

д) результати вимірів занести в табл. 1. Значення тиску контролювати за допомогою манометра;

Таблиця 1

№ п/п	Положення засувки Z1	G, м³/з	Н, м	n₁, об/хв.	Р₁, Вт	Q₁, Вар	S₁, ВА	I₁, А	PF	THD I, %	THD U, %
1	відкрита
2	30% прикрита
3	60% прикрита
4	закрита

5. Для зняття зовнішніх характеристик насоса при повністю відкритому вентилі при різній частоті обертання необхідно:

а) перевести перемикач SB2 у положення «ПЧ», тим самим підключивши живлення двигуна насоса до виходу перетворювача частоти;

б) повторити пункт 4 для частот 20, 30, 40 Гц;

в) зняти зовнішні характеристики насоса при різній частоті обертання ;

в) результати вимірів занести в табл. 2:

Таблиця 2

№ п/п	Частота Гц	Положення засувки Z1	G, м³/з	Н, м	n₁, об/хв.	Р₁, Вт	Q₁, Вар	S₁, ВА	I₁, А	PF	THD I, %	THD U, %
1	20	відкрита
2	20	30% прикрита
3	20	60% прикрита
4	20	закрита
5	30	відкрита
6	30	30% прикрита
7	30	60% прикрита
8	30	закрита
9	40	відкрита
10	40	30% прикрита
11	40	60% прикрита
12	40	закрита

6. Для зняття залежності , необхідно:

а) для чотирьох положень вентиля за допомогою зміни частоти обертання підтримувати тиск на рівні 1,5 атм. (контроль тиску виконується по шкалі манометра);

б) для зміни й контролю частоти необхідно використовувати вікно розширених настроювань електропривода програми GDC;

в) зняти залежність ;

г) результати вимірів занести в табл. 3:

Таблиця 3

№ п/п	Положення засувки Z1	G, м³/з	Н, м	n₁, об/хв.	Р₁, Вт	Q₁, Вар	S₁, ВА	I₁, А	PF	THD I, %	THD U, %
1	відкрита
2	30% прикрита
3	60% прикрита
4	закрита

7. Зняти енергетичні характеристики насоса , при підключенні двигуна насоса прямо до живильної мережі. Для цього необхідно:

а) відключити двигун насоса від ПЧ, для чого перемикач SB2 перевести в положення «0»;

б) підключити двигун насоса прямо до живильної мережі; для цього перемикач SB2 перевести в положення «Мережа»

в) перед початком експерименту зробити пробний пуск для перевірки правильності напрямку обертання двигуна насоса;

г) змінюючи переріз трубопроводу за допомогою вентиля, зняти енергетичні характеристики насоса , ;

д) значення споживаної потужності й коефіцієнта потужності знімати з дисплея аналізатора параметрів мережі (Diris A40);

е) результати вимірів занести в табл. 4:

Таблиця 4

№ п/п	G, м³/з	Н, м	n₁, об/хв.	Р₁, Вт	Q₁, Вар	S₁, ВА	I₁, А	PF	THD I, %	THD U, %	PF
1
2
3
4
5
6

7. Для зняття енергетичних характеристик установки , при підключенні двигуна насоса до перетворювача частоти необхідно:

а) підключити двигун насоса до перетворювача частоти, SB2 у положенні «ПЧ»

б) перевірити напрямок обертання двигуна;

в) повністю відкрити вентиль Z1;

г) за допомогою вікна розширених опцій електропривода програми GDC змінювати частоту таким чином, що б одержати значення витрат рівним значенням у табл. 4;

д) зняти енергетичні характеристики установки , ;

е) результати вимірів занести в табл. 5:

Таблиця 5

№ п/п

G, м³/з

Н, м

Частота Гц

n₁, об/хв.

Р₁, Вт

Q₁, Вар

S₁, ВА

I₁, А