Перетворювача частоти

Ціль роботи– експериментальне отримання швидкісних і механічних характеристик двигуна при живленні від ТПЧ, вивчення регулювальних властивостей електроприводу.

Загальні положення. Можливість регулювання швидкості асинхронного двигуна за рахунок зміни частоти напруги живлення випливає з рівняння

де - кутова синхронна швидкість, число пар полюсів та ковзання двигуна.

Приблизно величина критичного моменту визначається за формулою

де - лінійна напруга джерела живлення;

- індуктивний опір короткого замикання двигуна;

- коефіцієнт пропорційності.

Отже, для збереження перевантажувальної спроможності двигуна в усьому діапазоні регулювання швидкості (рис. 2.10,б) необхідно забезпечити пропорційну залежність напруги від частоти: . Цей закон доцільно застосовувати для статичних навантажень , найбільш поширених на практиці. Зустрічаються також інші закони.

Рисунок 2.10 – Швидкісні (а) і механічні (б) характеристики асинхронного двигуна: ; ; ( -номінальна частота)

Зміст роботи:

a) зібрати схему (рис. 2.11);

Рисунок 2.11 – Принципова схема лабораторного стенда

б) зняти експериментальні точки швидкісних характеристик досліджуваної машини при (див. рис. 2.10,а);

в) використовуючи отримані результати, розрахувати відповідні опорні точки механічних характеристик 1, 2, 3 двигуна (див. рис. 2.10,б);

г) за допомогою експериментальних та опорних точок побудувати графіки швидкісних і механічних характеристик.

Методичні вказівки. У лабораторній роботі використовується перетворювач частоти ТПЧ-15 з проміжною ланкою постійного струму (див. рис. 2.11), який перетворює трифазну напругу мережі 380В, 50 Гц у трифазну напругу регульованої частоти і амплітуди () за законом . Його силова частина складається з трансформатора Тр, керованого випрямляча КВ і автономного інвертора напруги АІН, до якого через автомат ЗА підключається досліджуваний двигун 44. Система керування перетворювача містить (рис. 2.12) блок керування випрямлячем (БКВ), блок керування інвертором (БКІ), задаючий генератор імпульсів (ЗГІ), блок завдання швидкості (БЗШ), задаючий пристрій (ЗП), блок живлення (БЖ), комутуючу апаратуру (КМ, АВ, кнопка “Пуск-Стоп”).

Рисунок 2.12 – Функціональна схема перетворювача частоти

З варіатора швидкості R сигнал надходить до ЗП і далі до блоку завдання швидкості, що діє на входи БКІ та БКВ. Останні змінюють частоту і напругу на виході перетворювача частоти. Включення перетворювача здійснюється подачею живлення на систему керування за допомогою автомата АВ з подальшим натисканням на кнопку П.

Лабораторну роботу студентам рекомендується виконувати у такому порядку:

а) перевірити початковий стан комутаційної апаратури – комутаційні апарати (крім 2ВК і 3ВК) повинні бути вимкненні, ручка ДКН – установлена в крайнє ліве положення. Виконати монтаж схеми на набірному полі;

б) автоматом АВ підключити до мережі 380В систему керування ТПЧ потім натиснути на кнопку П (див. рис. 2.12);

в) увімкнути автомати 3А, 6А і, натиснувши на кнопку , , включити контактор К2 (див. рис. 2.11);

г) за допомогою варіатора R (див. рис. 2.12) установити, користуючись таховольтметром, швидкість двигуна близько 1200 об/хв;

д) включити навантажувальний пристрій (див. п. 1.3);

е) за допомогою ДКН установити струм статора (користуватися амперметром , для чого слід вимкнути 2ВК) і, якщо значення швидкості ідеального холостого ходу АД буде відрізнятися від 1200 об/хв, підібрати положення ручок ДКН і варіатора швидкості (частоти) R таким чином, щоб одночасно добитися швидкості 1200 об/хв і мінімального струму статора, що відповідає ;

ж) змінюючи за допомогою ДКН струм навантажувальної машини 43, зняти 6-7 експериментальних точок, почавши з генераторного режиму АД при . Зафіксувати показання приладів А1’ (2ВК – увімкнутий) або, при малих струмах, А1’’ (2ВК – вимкнутий), А2, V1 та TV. Струм у руховому режимі не повинен перевищувати 7А;

з) знеструмити якірне коло навантажувального пристрою, вимкнувши автомат 1ВК;

і) за допомогою варіатора R установити швидкість близько 1000 об/хв;

к) за допомогою ДКН і вольтметра VO зрівняти ЕРС машин 40 і 43;

л) увімкнути автомат 1ВК;

м) аналогічно п. е добитися швидкості 1000 об/хв при , що відповідає ;

н) аналогічно п. ж зняти експериментальні точки;

о) повторити операції згідно з п. з…н для частоти (n₀=600 об/хв). Струм у руховому режимі не повинен перевищувати 5А;

п) натиснувши на кнопку “Стоп”, вимкнути досліджувану машину;

р) за допомогою ДКН зупинити досліджуваний двигун, а потім добитися зрушення його з місця і вимірити струм I_2ХХ(0).

Вимикання лабораторного стенда проводити в такому порядку:

- вимкнути автомат 1ВК;

- ручку ДКН повернути ліворуч до упору;

- вимкнути послідовно автомати 1А, 6А, 3А, 4А, 5А,АВ.

Після закінчення роботи для контролю правильності одержаних результатів студентам необхідно орієнтовно побудувати швидкісні характеристики досліджуваної машини(див. рис. 2.10,а) і показати їх викладачеві.

Для розрахунку електромагнітного момента М досліджуваної машини можна використати усереднену лінійну залежність I_2ХХ() на рис.1.4, де струм I_2ХХ( ₀) визначається у ході експерименту при знятті характеристики 1 у точці ₀₁ (див. рис. 2.10), а струм I_2ХХ(0) – згідно з п. р.