Частотный преобразователь (ЧП), назначение, паспортные данные

МИНОБР Науки РФ

Федеральное государственное бюджетное учреждение

ВПО «Омский Государственный Технический Университет»

Кафедра ТиОЭ

Дисциплина «Электротехника и электроника»

Лабораторная работа № 9

Исследование трехфазного асинхронного двигателя с частотным

Регулированием оборотов

Выполнил: ст. группы С-419

_________________

Проверил: Власов Ю.А.

Омск 2012

Цель работы. Ознакомление с устройством, принципом действия, основными характеристиками асинхронного трехфазного электродвигателя с короткозамкнутым роторомс частотным регулированием оборотов.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

В состав лабораторного стенда входят:

· Механическая система состоящая из АД «2» и генератора «1», связанных между собой приводным ремнем (рис. 13).

· Частотный преобразователь с пультом управления (рис.14).

Упрощенная электрическая схема лабораторного стенда представлена на рис.15.

Номинальные параметры двигателя

Тип электродвигателя..................................................... 4А80А2У3

Номинальное напряжение (U_1ном), В............................... 3х220/380

Номинальная мощность (P_2ном ), кВт.............................. 1,5 кВт

Номинальный ток (I_1ном), А............................................. 8,2/4,64 А

Номинальная частота напряжения питания (f_1ном), Гц... 50

Номинальная частота вращения ротора (n_2ном), об/мин 2835

Номинальный КПД (η _ном), %.......................................... 80

Номинальный коэффициент мощности (cosφ_1ном).......... 0,87

Параметры схемы замещения этого двигателя при работе в номинальном режиме: Ом, Ом, Ом, Ом, Ом, Ом (эквивалентные параметры АД приведены в [1]).

В качестве нагрузки АД использован автомобильный генератор тока типа 3212.3771000, генерирующий трехфазную систему ЭДС, оснащенный трехфазным выпрямителем и стабилизатором выходного напряжения выпрямителя.

Паспортные данные генератора

Тип генератора................................................................ 3212.3771000

Назначение – для питания бортовой сети автомобилей Газ-3110, 3102 и др.

Номинальная мощность.................................................. 1258 Вт

Направление вращения со стороны шкива.................... правое

Выпрямленный ток не менее........................................... 90А

Номинальное напряжение............................................... 14 В

Обороты n_рн≤................................................................... 2130 об/мин

Минимальная частота вращения ротора генератора, при которой выходное напряжение достигает номинального равного 14 В для данного типа генератора установки………………………………………………………1400 об/мин

В качестве нагрузки системы генератор – выпрямитель – стабилизатор использована нихромовая спираль сопротивление которой изменяется ступенчато с помощью переключателя, температура нагрева которой при протекании постоянного тока достигает нескольких сот градусов.

Частотный преобразователь (ЧП), назначение, паспортные данные

Частотный преобразователь расположен на панели управления

Модель...................................................................... FR-S520SE-1,5кВт

Мощность................................................................. 1,5 кВт

Входной ток.............................................................. 17,4 А

U_c............................................................................... 220 – 240 В

Количество фаз на входе......................................... 1

Частота входного напряжения................................. 50 Гц

Выходной ток........................................................... 7 А (max)

U_вых............................................................................ 200 – 240 В

Количество фаз на выходе....................................... 3

Частота выходного напряжения.............................. 0,5 – 120 Гц

Подключение к сети осуществляется путем нажатия кнопки «кн.1» на панели управления. Автоматический выключатель защиты от короткого замыкания и перегрузок «2» должен находиться во включенном состоянии.

Частотный преобразователь (ЧП) позволяет получить 3-х фазную систему ЭДС с плавным регулированием частоты выходного напряжения в диапазоне от 1—75 Гц, т.е. обеспечивать скорость вращения магнитного поля в диапазоне 60 – 4500 оборотов в минуту.

Плавная регулировка частоты осуществляется потенциометром «5» (на дисплее ЧП частота высвечивается в герцах).

Рис.15. Упрощенная электрическая схема лабораторного стенда

Выходное напряжение ЧП вырабатывается силовым блоком, управляемым микроконтроллером. В качестве силовых электронных ключей используются силовые транзисторы JGBT (биполярные транзисторы, управляемые электрическим полем).

Временная форма выходного напряжения ЧП представляет собой прямоугольные импульсы постоянной амплитуды, модулированные по длительности в течении каждого периода по ширине (широтно-импульсная модуляция) по синусоидальному закону.

На панели управления расположены трансформаторы тока «7» и «8», предназначенные для измерения входного тока ЧП и тока одной из обмоток статора АД, включенных по схеме «звезда» (рис. 16)

На стенде предусмотрена возможность измерения напряжения фазы «А» обмотки статора АД. Для этого к фазам А,В,С ЧП подключена резисторная цепь, представляющая звезду с заземленной общей точкой (рис. 16). Ветвь фазы «А» этой звезды представляет собой делитель фазного напряжения, состоит из последовательно соединенных сопротивления большой величины кОми измерительного сопротивления малой величины R_изм=3 кОм. Это позволяет измерить низковольтным электронным прибором действующее значение напряжения фазы «А» обмотки статора.

Рис. 16.

Для этого необходимо падение напряжения на измерительном сопротивлении (U_ф.изм.) умножить на масштабирующий коэффициент равный , тогда

U_фА=44,3· U_ф.изм (13)

К каждой вторичной обмотке трансформаторов тока ТТ₁ и ТТ₂ (для обеспечения режима короткого замыкания) подключены измерительные сопротивления малой величины R_TT1=R_TT2=1 Ом. При этом ток первичной обмотки ТТ₁ (который является входным током ЧП) определяется следующим образом:

(А), (14)

а фазный ток АД

(А) (15)

(В формулы (11) и (12) значения напряжений подставляются в вольтах, сопротивлений в Омах).

Напряжения U_TT1 и U_TT2 подведены к клеммам «13» пульта управления, а напряжения с делителя фазного напряжения подведено к клемме «4».

Измерительные приборы

Выходное напряжение генераторной установки (ГУ) измеряется мультиметром (в режиме измерения постоянного напряжения).

Число оборотов n₂ АД измеряется цифровым тахометром.

Выполнение работы

Механические характеристики АД.

Таблица 1

f=50 Гц	x.x.	I = 2A	I = 3A
п2, об/мин
М, Н·м	0,16	0,792	1,32
Мг, Н·м (момент на валу ГУ)	6,94	6,83	6,9
Uвых в, В	112,7	112,3	112,4