3.3. Cyfrowy przekształtnik do tyrystorowego napędu prądu stałego Mentor II

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z tyrystorowym przekształtnikiem napędu prądu stałego Mentor II.

2. Program ćwiczenia

W ćwiczeniu należy wykonać następujące zadania:

• zmienić prędkość minimalną i maksymalną silnika,

• zmienić czas rozbiegu i hamowania silnika,

• wprowadzić dane z tabliczki znamionowej silnika.

3. Wiadomości teoretyczne

MENTOR II jest to całkowicie programowalny napęd dający szerokie możliwości w procesie integracji systemu sterowania. Posiada on bogaty zestaw funkcji, dający możliwość prostej i szybkiej konfiguracji systemu. Proste w użyciu funkcje systemu obejmują między innymi programowalne wejścia/wyjścia analogowe

i cyfrowe, cyfrowe sterowanie nadrzędne oraz zależne ograniczenie prądowe. Bardziej zaawansowane funkcje obejmują sterowanie wzbudzeniem, komunikacją szeregową oraz programowanie wartości progowych. Cyfrowy napęd DC Mentor II przeznaczony jest dla prądów obciążenia 25-1850A i występuje w konfiguracji jedno

i czteroćwiartkowej charakterystyki momentu i obrotów. Napęd ten umożliwia w pełni kontrolowany przepływ energii przy obu kierunkach wirowania, zapewniając wysoką dynamikę układu oraz dając możliwość szerokiej kontroli wartości momentu lub mocy w całym zakresie prędkości maszyny.

W przeciwieństwie do analogowego sterowania przekształtników, sterowanie cyfrowe zapewnia dobrą stabilność pracy, powtarzalność w sterowaniu i automatycznej regulacji, co stanowi niewątpliwą zaletę, skraca i ułatwia pomiary. Umożliwia ponadto komunikację poprzez sieć informatyczną w rozproszonych i wielopoziomowych systemach sterowania procesami technologicznymi.

Rys.3.3.1. Układ połączeń tyrystorowego przekształtnika do napędu prądu stałego Mentor II

1. Mentor II

2. Panel sterowniczy

3. Oscyloskop

4. Silnik

Panel operatorski tyrystorowego układu napędowego Mentor II

Rys.3.3.2. Panel operatorski

Panel sterowniczy

Rys. 3.3.3. Panel sterowniczy

1. Pokrętło REF/FVD służy do ustawiania prędkości obrotowej silnika w granicach od minimalnej do maksymalnej ustawionej przez operatora na cyfrowym przekształtniku tyrystorowym MENTOR II

2. Przełącznik FVD/REV (FORWARD/REVERSE) służy do zmiany kierunku wirowania silnika - „do przodu”/”do tyłu”

3. przełącznik RUN jest odpowiedzialny za uruchomienie/zatrzymanie silnika z wykorzystaniem hamowania odzyskowego ze zwrotem energii do sieci

4. przełącznik EN (ENABLE) - zezwala na generowanie impulsów wyzwalających tyrystory.

Za pomocą MENTOR II można ustawić takie parametry pracy silnika jak np.:

• zadawanie prędkości obrotowej,

• stromość narastania i opadania prędkości obrotowej,

• wybór sprzężenia zwrotnego prędkościowego i pętli sprzężenia,

• sterowanie obwodem wzbudzenia silnika,

• nastawy i wartości graniczne prądu.

Edycja danych

a) wybór MENU

Do wyboru MENU służą przyciski LEWO oraz PRAWO. Numer wybranego MENU pojawia się w oknie indeksowym, na lewo od przecinka dziesiętnego (Parameter Index).

b) wybór parametru

Do wyboru żądanego parametru z wybranego już MENU należy użyć przycisków GÓRA/DÓŁ. Numer tego parametru pojawi się w oknie indeksowym, na prawo od przecinka dziesiętnego, a wartość parametru pojawi się w oknie danych (górny wyświetlacz).

c) edycja zmian

W celu dokonania zmiany wartości nacisnąć przycisk MODE. Zmianę wartości uzyskuje się naciskając odpowiednio przycisk GÓRA lub DÓŁ. Uzyskanie szybkiej zmiany wartości wymaga przytrzymania wybranego przycisku. Aby wyjść z trybu nastawczego należy ponownie nacisnąć przycisk MODE.

Przykład:

Zmienić wartość ograniczenia prądowego mostka tyrystorowego l (parametr 04.05)

Za „Prąd - nastawy i wartości graniczne” odpowiada MENU 04

Za „wartość ograniczenia prądowego mostka tyrystorowego l” odpowiada parametr 05

1. włączyć cyfrowy przekształtnik prądu stałego Mentor II

2. za pomocą przycisków LEWO/PRAWO na panelu operatorskim ustawić MENU na pozycji 04

3. za pomocą przycisków nastawczych GÓRA/DÓŁ ustawić wartość parametru na 05

4. wciśnięcie przycisku MODE spowoduje, że górny wyświetlacz będzie migał i możliwa będzie ( za pomocą przycisków GÓRA/DÓŁ ) edycja starej wielkości parametru na nową

5. ponowne wciśnięcie przycisku MODE spowoduje zapisanie zmian w pamięci cyfrowego przekształtnika napięcia MENTOR II

UWAGA!

Dane zostaną utracone po wyłączeniu zasilania napędu.

Jednym z elementów wykonawczych przekształtnika cyfrowego MENTOR II jest mostek dwunastotyrystorowy.

Rys.3.3.4. Przebiegi napięć i prądów prostownika 6T zawierającego obciążenie RLE: kolor czerwony- przebieg prądu twornika; kolor niebieski-przebieg napięcia twornika; kolor zielony napięcie pierwszej fazy przebiegu zasilającego mostek tyrystorowy.

Mostek tyrystorowy zawierający w swej strukturze dwanaście tyrystorów typ SCR, jest konfiguracją dwóch sześciopulsowych mostków tyrystorowych. Mostki te połączone są ze sobą przeciwsobnie i zasilane z sieci trójfazowej napięcia przemiennego. Uzyskane na ich wyjściu napięcie stałe posiada tętniący charakter, o sześciu pulsach w ciągu jednego okresu napięcia zasilania. Zmiana wartości napięcia odbywa się po przez zmianę kąta opóźnienia zapłonu tyrystorów, natomiast polaryzacja związana jest z przejęciem pracy przez drugą połowę mostka. Układ taki wraz z podłączonym silnikiem przedstawia rys. powyżej

4. Pomiary

UWAGA!

W celu uruchomienia silnika, należy się upewnić, że przełącznik EN znajduje się

w pozycji WŁĄCZONY.

ĆWICZENIE 1

Ustawić maksymalną prędkość obrotową „do przodu” na 500 obr/min (parametr 06) oraz maksymalną prędkość obrotową „do tyłu” na 200 obr/min ( parametr 09 ).

Za zadawanie prędkości obrotowej odpowiedzialne jest MENU 01

ĆWICZENIE 2

Powrócić do standardowych prędkości obrotowych (ustawić maksymalną prędkość obrotową „do przodu” na 1000 obr/min oraz maksymalną prędkość obrotową „do tyłu” na 1000 obr/min

ĆWICZENIE 3

Ustawić przyśpieszenie w kierunku „do przodu” na 6 sekund ( parametr 04, nastawa +060= 6s ) i spowolnienie w kierunku „do przodu” na 2 sekundy (parametr 05, nastawa +020= 2s )

Ustawić przyśpieszenie w kierunku „do tyłu” na 5 sekund ( parametr 07, nastawa +050=5s ) i spowolnienie w kierunku „do tyłu” na 4 sekundy (parametr 06, nastawa +040=4s )

Za zadawanie stromościowe prędkości obrotowej odpowiedzialne jest MENU 02

ĆWICZENIE 4

Powrócić do standardowych przyśpieszeń „do przodu” ( 5 sekund ) i „do tyłu” ( 5 sekund ) oraz standardowych spowolnień „do przodu” ( 5 sekund) i „do tyłu” ( 5 sekund)

ĆWICZENIE 5

Wprowadzić dane z tabliczki znamionowej silnika

5. Literatura

Podręcznik użytkownika tyrystorowego napędu Mentor II , Centrum napędów Apator Control, Toruń 2002

---