3.1. Napęd prądu przemiennego ze sterowaniem skalarnym AMD-B
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z przemiennikiem częstotliwości ze sterowaniem skalarnym
AMD-B do napędu prądu przemiennego.
2. Program ćwiczenia
W ćwiczeniu należy wykonać następujące czynności
zmienić wartość częstotliwości wyjściowej,
zmienić wartość maksymalnego napięcia wyjściowego,
wprowadzić dane z tabliczki znamionowej silnika.
włączyć i wyłączyć funkcje ochronne przemiennika częstotliwości
3. Wiadomości teoretyczne
Przemiennik częstotliwości typu AMD-B-0004 jest sterowanym mikroprocesorowo urządzeniem, generującym na wyjściu napięcie przemienne
o regulowanych parametrach, które służy do zasilania i regulacji prędkości obrotowej trójfazowych silników indukcyjnych o mocy 1,5kW (3~380...460V). Głównymi zaletami omawianego przemiennika częstotliwości są: różnorodność funkcji sterujących, optymalizacja charakterystyk roboczych, łatwa obsługa, zwarta budowa
i wysoka niezawodność.
Przy pomocy sterownika skalarnego AMD-B można określić takie standardowe parametry jak: maksymalna częstotliwość wyjściowa, maksymalna częstotliwość skojarzona z napięciem, maksymalne napięcie wyjściowe, częstotliwość pośrednią, napięcie pośrednie, minimalną częstotliwość wyjściową, minimalne napięcie wyjściowe, górne i dolne ograniczenie częstotliwości wyjściowej, czas rozbiegu i hamowania .
W układ został dodatkowo wpięty opornik hamujący- jest on wykorzystywany, gdy istnieje potrzeba zwiększenia momentu hamującego silnika.
Rys.3.1.1 Układ połączeń napęd prądu przemiennego ze sterowaniem skalarnym AMD-B
Sterownik skalarny AMD-B
Opornik hamujący
Oscyloskop
Panel sterowniczy
Silnik
Na poniższym schemacie możemy wyróżnić następujące elementy: prostownik niesterowany trójfazowy mostkowy PN, filtr obwodu pośredniczącego oraz falownik napięcia z modulacją szerokości impulsów.
Rys.3.1.2. Schemat przetwornicy częstotliwości z falownikiem napięcia
Jako elementy mocy falownika stosuje się obecnie tranzystory z izolowaną bramką IGBT (ang. Insulated Gate Bipolar Transistor). Tranzystory IGBT łączą w sobie korzystne cechy tranzystorów unipolarnych MOSFET (duża szybkość przełączeń, sterowanie napięciowe) oraz tranzystorów bipolarnych (niskie napięcie przewodzenia). Stosując tego typu tranzystory można przełączać duże prądy z wysoką częstotliwością przy stosunkowo małych startach energii.
Napięcie obwodu pośredniczącego Ud jest niesterowane. Zmianę częstotliwości oraz wartości skutecznej podstawowej harmonicznej napięcia zasilania silnika umożliwia falownik napięcia sterowany metodą modulacji szerokości impulsów. Falownik napięcia MSI umożliwia przepływ energii w dwóch kierunkach między obwodem napięcia stałego i silnikiem. Prostownik niesterowany PN uniemożliwia natomiast zwrot energii do sieci podczas hamowania odzyskowego silnika. Ten stan pracy możliwy jest dzięki włączeniu w obwód napięcia stałego rezystora hamującego RB. Tranzystor Th zostaje załączony wówczas, gdy napięcie obwodu pośredniczącego wzrośnie powyżej określonej wartości (ochrona elementów przekształtnika) i wówczas energia przekazywana z silnika przez falownik do obwodu pośredniczącego jest wytracana na oporniku. Gdy napięcie Ud obniży się do wymaganej wartości tranzystor Th zostaje wyłączony.
Panel operatorski sterownika skalarnego AMD-B
rys.3.1.3. Panel operatorski
Panel sterowniczy
rys.3.1.4. Panel sterowniczy
Przełącznik START - jest odpowiedzialny za uruchomienie/zatrzymanie silnika
Przełącznik F/R (FORWARD/REVERSE) służy do zmiany kierunku wirowania silnika - „do przodu”/”do tyłu”
Załączenie przełącznika JOG inicjuje pracę z prędkością ustawczą
Załączenie przełącznika RESET powoduje kasowanie blokady napędu po wystąpieniu stanu awaryjnego
Edycja danych sterownika skalarnego AMD-B
przykład:
Zmienić wartość prądu biegu jałowego silnika
Za „parametry maszyny” odpowiedzialne jest MENU 7
Za wartość „prądu biegu jałowego silnika” odpowiada parametr 01
uruchomić przemiennik częstotliwości AMD-B
nacisnąć przycisk PROG/DATA w celu dostępu do parametru i wprowadzenia informacji do pamięci EEPROM
za pomocą LEWO, GÓRA oraz DÓŁ należy wejść do MENU 07 i parametru 01 (podczas wprowadzania zmian odpowiednia cyfra na wyświetlaczu AMD-B powinna migać)
naciśnięcie przycisku PROG/DATA spowoduje możliwość edycji parametru
za pomocą LEWO, GÓRA oraz DÓŁ należy ustawić żądaną wartość parametru
i zatwierdzić zmiany przyciskiem PROG/DATA
wciśnięcie przycisku RUN spowoduje uruchomienie silnika, uwzględniając zmianę
Funkcje ochronne przemiennika częstotliwości AMD-B
Podczas hamowania, wskutek zwrotu energii z maszyny, następuje przyrost napięcia w obwodzie pośredniczącym napędu. Przekroczenie wartości dopuszczalnej powoduje zadziałanie blokady przepięciowej. Aktywna nastawa niniejszego parametru powoduje, że gdy napięcie zbliży się do wartości dopuszczalnej, napęd wstrzyma hamowanie aż do chwili, gdy napięcie osiągnie stosowną wartość, po czym hamowanie jest kontynuowane.
Dla ograniczonych wartości inercji obciążenia zadziałania blokady nie wystąpi i czas hamowania wynikał będzie jedynie z nastawy parametru Pr.01-10. dla wyższych inercji napęd automatycznie przedłuży czas hamowania.
Rys.3.1.5. Krzywa hamowania przy aktywnych funkcjach ochrony przed utknięciem wskutek przepięcia
4. Pomiary
ĆWICZENIE 1
Zmienić wartość maksymalnej częstotliwości wyjściowej na 300 Hz , 150 Hz oraz 60 Hz
Za „parametry podstawowe” odpowiada MENU 01
Za „maksymalną częstotliwość wyjściową” odpowiada parametr 00
Jednostka 0.01Hz
ĆWICZENIE 2
Zmienić czas rozbiegu i hamowania silnika
Za „parametry podstawowe” odpowiada MENU 01
Za „Czas rozbiegu” odpowiada parametr 09
Za „Czas hamowania” odpowiada parametr 10
Ustawić przyśpieszenie silnika na 5 sekund (za „czas rozbiegu” odpowiada parametr 09 - nastawa 50=5s) oraz hamowanie silnika na 5 sekund (za „czas hamowania” odpowiada parametr 10 - nastawa 50=5s)
Jednostka 0,1 s
ĆWICZENIE 3
W pierwszej fazie ćwiczenia należy wyłączyć ochronę przed skutkiem przepięcia,
w drugiej należy tą ochronę włączyć
Za „Parametry Funkcji Ochronnych” odpowiada MENU 06
Za „ochronę przed skutkiem przepięcia” odpowiada parametr 00
Za Pasywną ochronę przed utknięciem wskutek przepięcia odpowiada nastawa d0
Za aktywną ochronę przed utknięciem wskutek przepięcia odpowiada nastawa d1
ĆWICZENIE 4
Wprowadzić dane z tabliczki znamionowej silnika korzystając ze zdobytej
w poprzednim ćwiczeniu wiedzy
Prąd zamionowy maszyny [A]- parametr 00-01
Napięcie znamionowe maszyny [V]- parametr 01-02
Częstotliwość f [1/Hz] - parametr 01-01
5. Literatura
AMD-B - Poradnik Użytkownika; Centrum Napędów Apator Control, Toruń 2000