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

1.      Sterownik skalarny AMD-B

2.      Opornik hamujący

3.      Oscyloskop

4.      Panel sterowniczy

5.      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

1.      Przełącznik START – jest odpowiedzialny za uruchomienie/zatrzymanie silnika

2.      Przełącznik F/R (FORWARD/REVERSE) służy do zmiany kierunku wirowania silnika – „do przodu”/”do tyłu” 

3.      Załączenie przełącznika JOG  inicjuje pracę z prędkością ustawczą

4.      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

a)      uruchomić przemiennik częstotliwości AMD-B

b)     nacisnąć przycisk PROG/DATA w celu dostępu do parametru i wprowadzenia informacji do pamięci EEPROM

c)      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)

d)     naciśnięcie przycisku PROG/DATA spowoduje możliwość edycji parametru

e)      za pomocą LEWO, GÓRA oraz DÓŁ należy ustawić żądaną wartość parametru

      i zatwierdzić zmiany przyciskiem PROG/DATA

f)       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