Комплект поставки должен соответствовать таблице 1

Таблица 1

Код	Наименование	Кол-во
317.1	Преобразователь частоты ПЧ2
ШК.008	Кабель подключения аналоговых входов, выходов	1

 

4. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

4.1. Конструктивное исполнение

 

Конструктивно ПЧ выполнен в виде коробки с лицевой панелью и кожухом. На лицевой панели нанесена электрическая мнемосхема соединений ПЧ и в соответствии с ней размещены элементы управления (рис.1).

В дальнейшем описании используются следующие соглашения в использовании различных шрифтов и знаков (таблица 2).

Таблица 2

Тип шрифта	Используется для
Жирный шрифт	обозначения надписей совпадающих с надписями на передней панели блока
Курсив	обозначения надписей совпадающих с надписями на ЖКИ дисплее

 

Рис. 1. Внешний вид блока преобразователя частоты

1. Выключатель Сеть подачи напряжения питания на ПЧ;
2. Предохранитель в цепи питания блока ПЧ (5 A);
3. Индикатор для вывода режимов работы ПЧ, настраиваемых и контролируемых параметров;
4. Кнопки Выбор страниц или Выбор строк на индикаторе;
5. Кнопки Изменения значения параметра;
6. Кнопка Выбор информации на дисплее и светодиоды для определения текущего состояния дисплея;
7. Кнопка и светодиод Вперед, соответствующие направлению вращения “вперед” электропривода при правильном подключении двигателя к гнездам L1…L3. Работает только в режиме ручного управления;
8. Кнопка и светодиод НАЗАД, соответствующие направлению вращения “назад” электропривода при правильном подключении двигателя к гнездам L1…L3. Работает только в режиме ручного управления и не во всех экспериментах;
9. Кнопка и светодиод СтоП. Начинает процесс остановки двигателя. Работает во всех режимах;
10. Светодиоды индикации ручного или автоматизированного режима работы преобразователя. Нужный режим выбирается на экране Массива ИЗМЕНЯЕМЫХ параметров соответствующего эксперимента на строке Управление ручн./авт.;
11. Резистор задания управляющего сигнала в режиме ручного управления (Uупр.ручн.). Назначение управляющего сигнала зависит от эксперимента и соответствующего режима работы в эксперименте;
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 рис. 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).

 

 

 

Рис. 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”.).

Уровень “0” – 0…1 В.

Уровень “1” - 4…24В;

 

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…24В;

 

вывод 4: Общий провод для сигналов управления (выводы 1…3); ¹⁾

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.

Uin = 0…10 В;

 

вывод 6: Общий вывод сигнала задания “Задание Авт. -“ в режиме автоматического управления; ¹⁾

вывод 7: Используется для настройки. Должен оставаться свободным;

 

вывод 8: Общий вывод для вывода 7; ¹⁾

¹⁾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-“; ¹⁾

 

вывод 3: Выход второго канала аналогового сигнала “Выход 2+”.

Тип выхода определяется в меню МАССИВА ИЗМНЕНЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ пункт Выход1 соответствующей лабораторной работы;

Uout= -5…0…+5 В.

 

вывод 4: Общий вывод выхода второго канала “Выход 2-“; ¹⁾

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;

 

 

¹⁾Выводы аналоговых и цифровых сигналов между собой потенциально связаны.

 

 

4.2. Описание основных экранов ПЧ

 

Экраны ПЧ функционально объединены по проводимым экспериментам. Дальнейшее описание включает в себя следующие разделы:

- описание экранов общих настроек ПЧ	4.3
- описание экранов “ Эксперимент № 1: Исследование режимов работы асинхронного двигателя”	4.4
- описание экранов “ Эксперимент № 2: Исследование настроек ПИ регулятора”	4.5
- описание экранов “ Эксперимент № 3: Исследование режимов разгона и торможения двигателя ”	4.6

 

4.3. Описание экранов общих настроек ПЧ

 

4.3.1. Экран входа в систему

 

При включении выключателя СЕТЬ запитывается преобразователь и ЖКИ экран принимает вид, представленный на рис.4

 

Рис. 4. Первоначальное окно блока ПЧ

 

На рис. 4 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.

 

4.3.2. 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 рис. 5. Выбор соответствующего параметра осуществляется кнопками ВЫБОР СТРОКИ. Настройка параметра производится кнопками Изменение значения параметра.

Рис. 5. 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 language (язык) отвечает за включение языка, используемого для вывода данных на индикатор. В настоящее время используются два языка русский (русский) и английский (english). В этом руководстве производится описание экранов только на русском языке. Переключение между языками производится с помощью кнопок Изменения значения параметра.

Вторая строка двигатель 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 автосохранение 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 единицы 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

 

4.3.3 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 рис. 6.

 

 

Рис. 6. 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.

4.4. Эксперимент № 1: “Исследование режимов работы асинхронного двигателя”

 

4.4.1. 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” (рис.7).

 

 

 

Рис. 7. Экран эксперимента №1

 

Переключение на экран может быть невозможно, если не установлена соответствующая версия программного обеспечения или эксперимент неактивен (см. п. 4.3.3).

 

 

 

Типовая схема подключения привода к блоку представлена на рис.8. 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 (см. далее). Блок 206.1 создает регулируемую статическую нагрузку асинхронного двигателя. Указатель частоты вращения измеряет реальную скорость электромашинного агрегата.

 

Рис. 8. 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.

 

4.4.2. 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 рис.9.

 

 

 

Рис. 9. 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 (рис.10). 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).

 

 

 

Рис. 10. Зависимость U к f при управлении асинхронным двигателем

1 – линейный тип характеристики

2 – нелинейный тип характеристики

3 - векторное управление

 

 

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 (см. рис. 2).

Кнопками Выбор строки производится переход на второй экран массива настраиваемых параметров (рис. 11).

 

 

 

Рис. 11. Второй экран массива настраиваемых параметров эксперимента № 1

 

Первая строка определяет режимы управления инвертором:

- ручн ой;

- авт оматизированный.

В ручном режиме управления инвертор управляется с передней панели преобразователя с использованием кнопок ВПЕРЕД, НАЗАД, СТОП и резистора Uупр.ручн.

В режиме 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 Uноминальное 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.

 

4.4.3. Экран массива контролируемых параметров эксперимента № 1.

 

Кнопкой Выбор информации на дисплее переключаемся на экран Массив контролируемых параметров (рис. 12).

 

 

 

Рис. 12. 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.

 

4.5. Эксперимент № 2: Исследование настроек ПИ регулятора

 

4.5.1. Экран входа в эксперимент № 2.

На рис.13 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. 4.3.3).

 

 

Рис. 13. Экран входа в эксперимент №2

В эксперименте № 2 исследуется замкнутая по скорости система управления асинхронным двигателем. В качестве регулятора используется 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 рис.14.

 

Рис. 14. Типовая схема подключения преобразователя частоты в

эксперименте №2

 

 

4.5.2. Экраны массива ИЗМЕНЯЕМЫХ параметров эксперимента № 2.

 

Кнопкой Выбор информации на дисплее переключаемся на экран Массив ИЗМЕНЯЕМЫХ параметров (рис. 15).

 

 

 

Рис. 15. 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. Переключение возможно только при выключенном состоянии привода (была нажата кнопка СТОП и горит светодиод СТОП). При попытке переключения при вращающемся приводе на несколько секунд выводится экран с предупреждением “Перед переключением выключи двигатель”. Экран автоматически переключается на экран МАССИВ ИЗМЕНЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ. Необходимо остановить двигатель (нажать кнопку СТОП) и после этого переключение между экранами становится возможным.

 

4.5.3. Экраны массива контролируемых параметров работы №2.

 

На массив контролируемых параметров переключение производится кнопкой Выбор информации на дисплее. Внешний вид экрана представлен на рис. 16.

 

 

 

Рис. 16. Экран массива контролируемых параметров эксперимента №2

 

Первая строка Выход ПИ рег. в режиме остановки (была нажата кнопка СТОП и горит светодиод СТОП) определяет величину задания поступающего на вход регулятора с резистора Uупр.ручн. Во включенном состоянии (была нажата кнопка ВПЕРЕД и горит светодиод ВПЕРЕД) показывает величину напряжения на выходе ПИ регулятора.

Вторая строка Выход ЗИ показывает величину, снимаемую с выхода задатчика интенсивности.

Третья строка определяет единицы измерения Выход ПИ рег. и Выход ЗИ. Единицы измерения, в которых выводится величина параметра, определяются на экране общих настроек (см. пункт 4.3.2).

 

4.6. Эксперимент № 3: Исследование режимов разгона и торможения двигателя.

 

4.6.1.Экран входа в эксперимент № 3.

 

На рис. 17 представлено окно э ксперимента N3. Для переключения на заданное окно необходимо сначала с использованием кнопки Выбор информации на дисплее переключиться в режим перечень экспериментов. Затем с использованием кнопок Выбор страниц переключиться на экран Эксперимент № 3: Исследование режимов разгона и торможения двигателя

 

Переключение на экран может быть невозможно, если не установлено соответствующая версия программного обеспечения или эксперимент неактивен (см. п. 4.3.3)

 

 

 

Рис. 17. Экран входа в эксперимент № 3

 

В эксперименте № 3 изучается влияние задатчика интенсивности на режимы разгона и торможения. Определяются предельные скорости разгона и торможения, которые может обеспечивать электропривод при заданном законе разгона/торможения и заданных параметрах преобразователя частоты, существующих инерционных массах и заданной нагрузке.

Типовая схема подключения преобразователя частоты в эксперименте №3 представлена на рис.18. Преобразователь частоты задает времена разгона/торможения электромашинного агрегата, а также формирует требуемую траекторию разгона и торможения. Источник питания 206.1 формирует статическую нагрузку асинхронного двигателя. Указатель частоты вращения (УЧВ) 506.3 обеспечивает измерение реальной скорости электропривода. Блок терминала 304 и коннектора 330 позволяют вводить данные в компьютер и выводить их на экран с использованием виртуального осциллографа.

Режимы работы двигателя постоянного тока задаются на экране Массив ИЗМЕНЯЕМЫХ параметров.

 

 

Рис.18. Типовая схема подключения преобразователя частоты в эксперименте №3.

4.6.2. Экраны массива ИЗМЕНЯЕМЫХ параметров эксперимента №3.

Кнопкой Выбор информации на дисплее переключаемся на экран Массив ИЗМЕНЯЕМЫХ параметров (рис. 19).

 

Рис. 19. Первый экран массива изменяемых параметров эксперимента № 3

 

 

Первая строка задает время разгона электропривода. Диапазон изменения 1...99 с. с дискретностью 0.1с.

Вторая строка задает время торможения электропривода. Диапазон изменения 1...99 с. с дискретностью 0.1 с.

Третья строка определяет траекторию разгона электропривода:

- линейная рис.20а;

- S образная рис.20б;

- U образная рис.20в;

 

 

Рис. 20. Траектории разгона и торможения электропривода (а) линейная,

б) S образная, в) U образная)

 

При дальнейшем передвижении курсора вниз переключаемся на второй экран массива изменяемых параметров эксперимента №3 (рис.21).

 

 

 

Рис. 21. Второй экран массива изменяемых параметров эксперимента № 3

Первая строка определяет режимы управления инвертором:

- ручн ой;

- авт оматизированный.

 

В ручном режиме управления инвертор управляется с передней панели преобразователя с использованием кнопок ВПЕРЕД, НАЗАД, СТОП и резистора Uупр.ручн.

В режиме 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 вступают в действие только при остановленном приводе. Поэтому, если происходит изменение этих параметров при запущенном приводе, они не оказывают никакого действия на режим работы. При попытке переключения на экран массива контролируемых параметров, выдается экран с предупреждением “ Перед переключением выключи двигатель!!! ”.

4.6.3. Окно массива контролируемых параметров эксперимента №3.

 

С помощью кнопки Выбор информации на дисплее переходим на экран Массив контролируемых параметров эксперимента № 3 (рис. 22).

 

 

 

Рис. 22. Окно массива контролируемых параметров работы № 3

 

 

Первая строка индицирует величину заданной синхронной скорости (частота гладкого синусоидального напряжения на выходе инвертора). Задание поступает с резистора Uупр.ручн. в режиме ручного управления или от 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. Одновременно на вывод 1 разъема X2 кабеля ШК.008 подключенного к разъему автоматического управления выводится напряжение пропорциональное заданию после задатчика интенсивности.