ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является: получение опытным путем внешних (скоростных) и механических характеристик электропривода управляемого по системе асинхронно-вентильного каскада.
ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА СТЕНДА
Стенд для исследования характеристик привода, управляемого по системе асинхронно-вентильного каскада, представляет собой комплекс технических устройств и агрегатов, обеспечивающих возможность снятия характеристик этого электропривода. Внешний вид лицевой панели этого стенда показан на рис.1.
Рис. 1. Внешний вид лицевой панели этого стенда
В состав этого стенда входят:
1. Пульт управления;
2. Электромашинный агрегат;
3. Тиристорный преобразователь (ТЕР4-63/460Н-2-2УХЛ4);
4. Инвертор Simoreg DC Master 6RA70 18-6DV62-0;
6. Расширенный многофункциональный пульт управления инвертором;
7. Монтажный комплект преобразователь-ПК;
8. Релейно-контакторное управление;
9. Тахогенератор («n-кодер» Siemens);
10. Комплект цифровых приборов с возможностью передачи информации на ПК;
Пульт управления
Пульт управления предназначен для регулирования, контроля и отображения параметров привода. Общий вид ПУ приведен на рис. 2.
Рис.2. Расположение элементов стенда на его лицевой панели.
На лицевой панели стенда расположены:
· пульт управления инвертора (рис. 2, поз. 1). Служит для настройки, управления и индикации параметров преобразователя.
· цифровые измерительные приборы (рис. 2, поз. 2) «Термодат–10М2» (одноканальные) и «Термодат-11М2» (двухканальные).
· кнопка аварийного останова «Стоп » (рис. 2. поз. 3), нажатием которой отключаются все контакторы с блокировкой их повторного включения;
· лампы сигнализации: «Сеть » (рис. 2, поз. 4), сигнализирует, что стенд включен и готов к работе; «Авария » (рис.2, поз.5), сигнализирует о срабатывании защит; «КМ1», «КМ2», «КМ3», «КМ4» (рис.2, поз.6) - сигнализируют о состоянии «включен» для соответствующего контактора;
· дисплей компьютера (рис. 2, поз. 7). Отображает динамические характеристики привода;
· универсальное измерительное устройство (прибор) UMG 503 (рис. 2, поз. 8).
Электромашинный агрегат
Электромашинный агрегат (ЭМА) представляет собой две жестко соединенные валами электрические машины. Одна из них является исследуемой – асинхронный двигатель с фазным ротором, другая – нагрузочной двигатель постоянного тока. На валу асинхронного двигателя закреплен тахогенератор.
Технические характеристики электрических машин:
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (исследуемый) АК-51-4
| Тип | АК-51-4 |
| Номинальная мощность, кВт | 2,8 |
| Номинальное напряжение статора, В | 380 |
| Ток статора, А | 6,7 |
| Напряжение ротора, В | 84 |
| Ток ротора, А | 22,5 |
| Номинальная скорость вращения, об/мин | 1370 |
| КПД | 0,78 |
| Момент инерции, кг м2 | 0,18 |
| Номинальный момент, Нм | 19,5 |
| ММАХ/МНОМ | 2 |
Двигатель постоянного тока независимого возбуждения (нагрузочный) П-42-У
| Тип | П-42-У |
| Номинальная мощность, кВт | 3,2 |
| Номинальное напряжение статора, В | 220 |
| Номинальный ток якоря, А | 13,9 |
| Номинальная скорость вращения, об/мин | 1450 |
| КПД, % | 77,5 |
| Момент инерции, кг м2 | 0,2 |
Датчик скорости (n-кодер) 6FX2001-2HB00
| Тип | 6FX2001-2HB00 |
| Номинальная скорость вращения, об/мин | 1500 |
| Напряжение питания, В | 10..30 |
| Сигнал | TTL |
| Кол-во импульсов на один оборот, имп/об | 1024 |
Тиристорный преобразователь
Назначение тиристорного преобразователя (ТП):
· подача регулируемого напряжения в якорную цепь нагрузочного двигателя для поддержания уровня тока, определяющего тормозной момент на валу нагрузочного двигателя (НД);
· питание обмотки возбуждения (ОВ) нагрузочного двигателя.
ТП представляет собой агрегат типа ТЕР4-63/460Н-2-2УХЛ4, модифицированный для работы в составе стенда. Уровень тока, а соответственно и момент на валу НД задается резистором на пульте управления (ПУ). Режим работы преобразователя нереверсивный.
Для ограничения тока в якорной цепи НД установлен резистор R. Резистор Rдоп установлен в якорной цепи НД для ограничения максимального тока, и подобран таким образом, что Iмах£ Iдоп.дв. При работе преобразователя в составе стенда необходимо регулирование момента пропорционального току, якорной цепи НД.
Инвертор
В качестве инвертора используется преобразователь постоянного тока SIMOREG DC MASTER тип 6RA7018 – 6DV61-O фирмы Siemens.
Технические характеристики преобразователя:
| Тип | 6RA7018– 6DV61-O | |
| Номинальное напряжение питания, В | 3AC 400 | |
| Номинальный входной ток, А | 25 | |
| Номинальное напряжение источника питания электроники | 2AC 380...460 1AC 190...230 | |
| Номинальное напряжение питания схемы возбуждения, В | 2AC 400 | |
| Номинальная частота питания, Гц | 45 - 65 | |
| Номинальное постоянное напряжение, В | 485 | |
| Номинальный постоянный ток, А | 30 | |
| Перегрузочная способность, % от ном. пост. тока | 200 | |
| Номинальная выходная мощность, кВт | 19,5 | |
| Номинальное постоянное напряжение возбуждения, В | Макс 325/373 | |
| Номинальный постоянный ток возбуждения, А | 5 | |
| Вес, кг | 11 | |
Преобразователи серии 6RA70 SIMOREG DC MASTER являются полностью цифровыми компактными моделями с трехфазным питанием, предназначенными для питания якоря и обмотки возбуждения двигателей постоянного тока с регулируемой скоростью и с номинальным током якоря в диапазоне от 15A до 2000A. В стенде максимальное значение тока для питания цепи возбуждения нагрузочного двигателя равно 40A. В преобразователе этой серии цепь якоря питается от полностью управляемого трехфазного моста типа B6C, а в четырех квадрантных модулях – от двух полностью управляемых трехфазных мостов, включенных встречно параллельно по схеме (B6)A(B6)C. На схему возбуждения питание подается через однофазный полууправляемый двухполупериодный мост, включенный по схеме B2HZ.
Силовая схема стенда состоит из двух приводов: АВК и ТПД, связанных между собой механически.
Статор асинхронного двигателя с фазным ротором получает питание от сети переменного напряжения 380 В частотой 50 Гц через автоматический выключатель QF34 и контактор КМ1. В цепь ротора двигателя включены пусковые сопротивления, которые подключаются через контактор КМ4. Кроме того в цепь ротора асинхронного двигателя через контактор КМ3 включен выпрямительный мост, который через сглаживающий дроссель подключен к инвертору, связанного с сетью через трансформатор Т2 и автоматический выключатель..
Торможение ротора осуществляется благодаря блоку динамического торможения (БДТ), который в определённый момент времени через включенный контактор КМ2 подаёт постоянный ток на обмотку статора АД ФР, при этом контактор КМ1 отключает статор асинхронного двигателя от питающей сети.
Управление
Управление работой приводов стенда осуществляется с персонального компьютера при помощи программного обеспечения. При запуске программы на мониторе отображается мнемосхема (рис.3.), с помощью которой осуществляется включение или выключение соответствующих пускателей стенда. Такое включение осуществляется щелчком «мыши» на соответствующем изображении пусковой кнопки. При этом цвет разомкнутого контакта изменится на изображение его замкнутого состояния. Отключение пускателей производится аналогичным образом (изображение сменится на разомкнутый контакт).
Последовательность включения/отключения производится в соответствии с планом проведения лабораторной работы.
Задание скорости вращения привода осуществляется вводом с клавиатуры компьютера соответствующего ее значения. При этом цифровое значения этой скорости задается в процентах от максимальной скорости (0% соответствует нулевому значению скорости а, 100% - максимальному ее значению 1470 об/мин). Кроме этого можно регулировать задание скорости при помощи «мыши».
Задание нагрузки на валу привода так же осуществляется вводом с клавиатуры ее цифрового значения. Это производится в процентах от величины максимального момента (0% соответствует нулевому значению момента, а 100% - максимальному его значению). Имеется возможность регулировать задание момента при помощи «мыши».
При возникновении аварии отключаются все пускатели и загорается лампа «Авария ». При необходимости аварийный останов можно осуществить нажатием аварийной кнопки «Стоп ». Снятие сигнала аварии осуществляется нажатием кнопки «Р », расположенной на панели управления инвертором и последующим кратковременным снятием напряжения со стенда.