Laboratorní úloha MĚŘENÍ NA MECHATRONICKÉM SYSTÉMU S ASYNCHRONNÍM MOTOREM NAPÁJENÝM Z MĚNIČE KMITOČTU
Zadání: 1) Proveďte teoretický rozbor frekvenčního řízení asynchronního motoru 2) Nakreslete schéma zapojení laboratorní úlohy vč. uvedení jmenovitých, resp. důležitých údajů jednotlivých částí systému 3) Vypočtěte moment na hřídeli motoru při maximálním zatížení plošiny (30 kg) a výkon motoru při napájecím kmitočtu 25 Hz a 50 Hz 4) Vypočtěte mechanickou charakteristiku n=f(M) pro 2 hodnoty napájecího kmitočtu 5) Změřte závislost otáček a napětí motoru n = f (kmitočtu) pro zdvih nezatížené plošiny 6) Změřte velikosti proudů ze sítě a motoru I1ef, I2ef pro zdvih plošiny v odlehčeném a zatíženém stavu při různých kmitočtech 7) Změřte časové průběhy napětí a proudu motoru U2, I2 = f (t) pro zdvih plošiny při dvou různých kmitočtech (pro 1 zvolené zatížení) 8) Vypočtené a naměřené průběhy vykreslete do grafů 9) Zhodnocení, porovnání změřených průběhů s teoretickými Zdvih plošiny v laboratoři E106
Obr. 1 Mechanické soustrojí zdvižné plošiny
Tabulka základních údajů mechanického soustrojí nosnost vozíku
mz
30 kg
hmotnost vozíku
mv
22,764 kg
průměr převáděcí kladky
dk
46 mm
převod převodovky
ip
30
celková účinnost převodovky dle katalogu výrobce
ηp
0,66
tření ve vodítcích vozíku
Ftř
30 N
třecí moment při 1 ‰ přepětí řemenu
Mtřř
0,3 Nm
požadovaná rychlost vozíku
v
0,1 m/s
doba rozběhu
tr
3 sec.
doba zpomalení
ts
2 sec.
Tabulka jmenovitých hodnot motoru dle údajů výrobce - NORD Typ
SK 1SI50 – IEC63 –
n
P
In∆
Mn
(ot/min)
(kW)
(A)
(Nm)
1280
0,12
0,88
0,86
Mmax/Mn
cos φ
J (kgm2)
2,7
0,75
0,00021
63S/4 Bre5 TF
Velikost brzdného momentu brzdy je 5 Nm Tabulka jmenovitých hodnot měniče udávané výrobcem. Typ
napájecí napětí
Pn (W)
In (A)
Altivar 31 ATV31C018M2
Imax (A) po dobu 60 sec
230 VAC
180
1,5
2,3
Nastavení parametrů měniče Pro řízení zdvihu vozíku je nastaveno v programu měniče vektorové řízení bez zpětné vazby. Při náročnějších požadavcích na výsledky řízení by bylo vhodné použít vektorové řízení se zpětnou vazbou. Pro nastavení jednotlivých parametrů v menu měniče je možno vycházet z obr. 2, kde je popsán přístup na jednotlivé buňky nastavení, od základního nastavení SET , parametrů pohonu drC , k nastavení vstupních a výstupních svorek I-O , ovládaní měniče ( možnost volby přístupové úrovně) CtL po parametr FUn ve kterém se dají například nastavovat křivky rozjezdu a zpomalení. Zbývající tři parametry slouží jako informační.
Obr.2 Model programování měniče Tabulka nastavení hodnot frekvenčního měniče kód
popis
rozsah
tovární
zadané
nastavení
nastavení
nastavení
SEt
ACC
Doba rozběhu
0,1-999,9s
3s
3s
SEt
dEC
Doba doběhu
0,1-999,9s
3s
1s
SEt
SP2
2.přednastavené otáčky
0-500 Hz
10 Hz
4 Hz
drC
UnS
Jmenovité napětí motoru
100-240 V
240 V
230 V
drC
FrS
Jmenovitá frekvence motoru
10-500 Hz
50 Hz
50 Hz
drC
nCr
Jmenovitý proud motoru
0,25 -1,5 In(1)
1,5
0,58
drC
nSP
Jmenovité otáčky motoru
0-32760 ot/min
1500
1335
drC
COS
Účiník motoru cosφ
0,5-1
0,9
0,72
drC
tUn
Autotuning
nO
YES
I-O
r2
relé 2
nO
BLC
CtL
LAC
přístupová úroveň
L1
L2
StC
Stt
normální zastavení
Stn
rNP
FUn
PS2
2.předvolené otáčky
LI3
LI3
FUn
SP2
2. předvolené otáčky
FUn
bLC
ovládání externí brzdy
nO
r2
FUn
brL
frekvence při odbrždění
0 Hz
2 Hz
FUn
brt
doba odpadu brzdy
0-5 s
0,5 s
0,2 s
FUn
bEt
doba přítahu brzdy
0-5 s
0,5 s
0,2 s
0-500 Hz
4 Hz
Rozvaděč pro řízení zdvihu plošiny Pro řízení zdvihu vozíku slouží reléový systém řízení směru a rychlosti vozíku. Vycházelo se z doporučeného zapojení výrobce frekvenčního měniče - obr. 3. Hlavní přívodní vedení vypíná hlavní vypínač Q1 umístěný na víku měniče. V rozvaděči je následně vedení jištěno pojistkou F1 o hodnotě 6 A. Odtud je dále vedení rozděleno na silovou (motorovou) část a řídící část.
Obr. 3 Doporučené schéma zapojení měniče výrobcem
Silové vedení je připojeno na svorky měniče L1,L2. Výstupy z měniče U,V,W pro připojení motoru jsou připojeny přes kontakty hlavního stykače KM1 do svorkovnice motoru M. Druhá část silového obvodu napájí mechanickou brzdu umístěnou na hřídeli rotoru. Napájení 230 VAC je přivedeno na relé KM2 které je ovládáno přímo měničem. Z důvodu bezpečnosti jsou obě cívky zároveň napájeny z konce bezpečnostního obvodu.
Obr. 4 Schéma zapojení silového (motorového) obvodu
Řídící obvod je napájen z transformátoru TR1 230/24 VAC jištěného na primární straně pojistkou F2 o hodnotě 1,25 A a na straně sekundární F3 o hodnotě 1 A .Dále pak je střídavé napětí usměrněno v diodovém usměrňovači. Za usměrňovačem je kladný pól výstupního napětí jištěn pojistkou o hodnotě 1 A. Řídicí obvod je dále rozdělen na obvod bezpečnostní a ovládací.
Obr. 5 Schéma zapojení řídícího obvodu Bezpečnostní obvod je složen z nuceně vypínatelných ovládacích prvků zapojených v sérii do obvodu napájení cívky hlavního stykače KM1 a brzdového relé KM2 s výjimkou relé tepelné ochrany, které nemá nuceně vypínatelný kontakt. Součásti bezpečnostního obvodu je ovladač STOP umístěný na víku rozvaděče, koncové vypínače umístěné v krajních polohách jízdní dráhy vozíku a již zmíněné relé tepelné ochrany motoru umístěné v rozvaděči.
Obr. 6 Schéma zapojení bezpečnostního obvodu Ovládací obvod je složen z relé, které ovládají brzdu KM2, směr KA1-2, rychlost KA3 a zastavení vozíku KA4-7 umístěných v rozvaděči, magnetických snímačů polohy MS1-4 umístěných na konstrukci zdvíhacího zařízení a ovládacích tlačítek SB1,SB2 směru umístěných na víku rozvaděče.
Obr. 7 Schéma zapojení ovládacího obvodu v měniči
Obr. 8 Schéma zapojení ovládacího obvodu v rozvaděči
