Преобразователь частоты» по дисциплине силовая

ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова»



Факультет энергетики и электротехники


Кафедра систем автоматического управления электроприводами


Выпускная квалификационная работа


Разработка стенда «Преобразователь частоты» по дисциплине силовая 
электроника






Выполнил

Дипломный руководитель



   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Чебоксары 2017
  Оглавление
  Введение 	3
   Основное оборудование	3
  Преобразователь частоты типа Е3-8100-005Н	3
 Функции выполняемые преобразователем частоты	3
 Рекомендации по внешним устройствам	3
 Пульт управления	3
 Выбор управления МЕСТНОЕ/ДИСТАНЦИОННОЕ	3
 Выбор команд ПУСК/СТОП	3
 Программируемые функции	3
 Обслуживание и проверка	3
  Исследуемый асинхронный двигатель типа АОС41-4	3
  Нагрузочная машина типа ПБСТ-32	3
  Тиристорный преобразователь типа БТУ3601-3627ПУХЛ4	3
  Прочие приборы, установленные на стенде	3
 Исследование асинхронного двигателя системы ПЧ-АД в пакете программ Matlab	3
 Пакет визуального программирования Simulink	3
 Математическое описание обобщённой асинхронной машины	3
  Расчет параметров модели для АД серии АОС	3
  Разработка модели в неподвижной системе координат и её поблочное описание	3
  Результаты моделирования	3
 Экспериментальное исследование лабораторной установки	3
  Результаты экспериментального исследование	3
 Приложения	3
 Заключение	3
 Использованная литература	3
  
  	
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

Введение

     Электропривод широко используется во всех отраслях народного хозяйства. Это один из самых энергоемких потребителей и преобразователей энергии. В связи с этим вопросы повышения коэффициента полезного действия (КПД) электропривода путем уменьшения потерь при преобразовании энергии более чем актуально. Пути решения этой проблемы известны – это снижение потерь в каждом звене электропривода (засчет совершенствования конструкции этих звеньев) и согласование выходных параметров электропривода с параметрами нагрузки (за счет регулирования скорости и момента на выходе электропривода).
     Теория регулируемого электропривода, постоянно развивается вместе с совершенствованием конструктивных решений. Особенно интенсивное развитие она получила в последнее время благодаря усовершенствованию традиционных и созданию новых силовых управляемых полупроводниковых приборов, развитию цифровых информационных технологий и разработке разнообразных систем микропроцессорного управления.
     Владение теорией в области регулируемого электропривода является необходимым элементом технической культуры, важной составляющей профессиональной подготовки специалиста.
     Сегодня достижение такой цели возможно лишь при применении новых форм обучения с использованием компьютерных технологий, базирующихся на современных прикладных программах.
     Компьютерные технологии, в основе которых лежат прикладные математические пакеты, предоставляют возможность более глубокого изучения вопросов, связанных с проектированием полупроводникового электропривода. Они позволяют качественно изменить и существенно улучшить технологию изучения, перевести ее в виртуальную действительность, осуществить в этой виртуальной лаборатории необходимые исследования с получением количественных результатов.


 Основное оборудование
  Преобразователь частоты типа Е3-8100-005Н 
     Преобразователь частоты серии Е3-8100,      (Е3-8100К) - общепромышленный преобразователь скалярного типа. Предназначен для управления общепромышленными механизмами, не требующими специального регулирования (по точности, скорости и т.д.) и характеризующимися, в основном,  постоянными длительными скоростями, не превышающими максимальной скорости, соответствующей общепромышленной частоте 50 Гц. 

     К общепромышленным механизмам, управляемым преобразователем частоты серии E3-8100 (Е3-8100К)  могут быть отнесены: 
 механизмы непрерывного транспорта, работающие продолжительное время на постоянной скорости, имеющие характеристику момента, не зависящую от скорости (эскалаторы, конвейеры, транспортеры); 
 механизмы с «насосной» характеристикой нагрузки, меняющейся при изменении скорости  (насосы, вентиляторы); 
 работают либо на постоянной скорости, либо требуют регулирования производительности; 
  машины, работающие в циклическом режиме;
 фасовочно-упаковочное оборудование, дозирующие аппараты, маркировочные машины; 
 непрерывно чередующиеся разгон/торможение. 
     Преобразователь частоты серии E3-8100 (Е3-8100К) является скалярным преобразователем,  управление выполняется посредством поддержания постоянным соотношения напряжения/частота (U/f) при регулировании скорости вращения электродвигателя. Весь мощностной ряд преобразователей частоты серии Е3-8100 составляет от 0,2 кВт до 7,5кВт. Мощностной ряд преобразователей частоты Е3-8100К составляет от 0,2 кВт до 1,5 кВт. Конструкция преобразователей серии E3-8100 предназначена для навесного настенного открытого монтажа. Степень защиты корпуса преобразователя от попадания внешних твердых предметов -  IP20. Интерфейсные входы/выходы модели позволяют осуществлять: - управление дискретными входными сигналами по 5 входам (управление «сухим» контактом); - задание частоты стандартным аналоговым сигналом (0…10 В, 0…20 мА или 4…20 мА) по аналоговому входу; - контроль работы преобразователя и электродвигателя – выходные контрольные сигналы: один дискретный, один аналоговый (0…10 В). - программирование и контроль работы преобразователя при помощи штатного пульта управления со светодиодным дисплеем, с возможностью выноса штатного пульта управления на максимальное расстояние до 3,0 м (кроме модели Е3-8100К); - копирование параметров преобразователя с помощью специализированного выносного пульта управления ПУ-8100П  (кроме модели Е3-8100К); - связь по протоколу MODBUS через встроенный интерфейс RS-485 или RS-422 (кроме модели Е3-8100К).

 Функции выполняемые преобразователем частоты
     Применение преобразователя частоты Е3-8100 (Е3-8100К)  определяется его программными функциями.  В таблице ниже приведены основные функции, реализованные в данной серии с рекомендациями по применяемым приводам (агрегатам).
Таблица-1.Основные функции, выполняемые преобразователем частоты   
Функция	
Применение
Решаемая задача
Описание функции
Поиск скорости 
Приводы с инерционной нагрузкой, такие как вентиляторы и др.
Синхронизация с вращающимся электродвигателем
Старт преобразователя на определенной частоте, автоматически определяемой в точке синхронизации, и выполнение задания по частоте.
Торможение постоянным током перед пуском
Вентиляторы, насосы и др., имеющие эффект «ветряной мельницы»
Пуск свободно вращающегося электродвигателя
Когда направление свободно вращающегося электродвигателя не определено, поиск скорости затруднителен для применения. В этом случае двигатель автоматически останавливается инжекцией постоянного тока, и вновь разгоняется преобразователем.
S-кривые разгона/торможения
Подъемнотранспортное оборудование (лебедки, конвейеры и др.)
Плавность переходов от постоянной скорости к ускорению/замедлению
Функция работает автоматически при переходе от постоянной скорости к режимам ускорения замедления. Может быть включена либо отключена пользователем с помощью программных уставок.
Многоступенчатое управление скоростью

Переключение времени разгона/ 
торможения

Команды БОЛЬШЕ/
МЕНЬШЕ
Транспортное оборудование (дозаторы, конвейеры и др.)
График операций по фиксированным скоростям
Многоступенчатое управление скоростью устанавливается комбинацией управляющих сигналов. Простое сопряжение с управляющим контроллером

Инструментальные станки и др.

Переключение времени разгона/торможения внешним сигналом
Время разгона/торможения переключается внешним дискретным сигналом. Функция необходима для управления операциями 2-х машин с различными функциями от одного преобразователя.

Общее
Простая конфигурация управляющей цепи
Управление скоростью путем дистанционного замыкания / размыкания контактов






Продолжение таблицы 1
3-х проводное управление
Общее
Простая конфигурация управляющей цепи
Пуск/стоп двигателя могут быть выполнены с использованием кнопок без фиксации: 
Повторный перезапуск после неисправности
Воздушные кондиционеры и др.
Повышение надежности управления
Когда преобразователь отключается (например, при перегрузке по току), двигатель начинает инерционно останавливаться, процессор немедленно диагностирует ситуацию, производит автоматический сброс и возвращается к исходному управлению скоростью. Может быть запрограммировано до 10 повторных попыток.





Ограничение момента





Верхнее/нижнее ограничение частоты

Вентиляторы, куттеры, экструдеры, конвейеры и др.
- защита механизма; 
- улучшение  непрерывности и надежности управления;
 - ограничение момента;
Преобразователь может остановить или снизить скорость двигателя при достижении заданного уровня момента. Для насосов или вентиляторов выходная частота может автоматически уменьшаться для баланса нагрузки, в соответствии с условиями перегрузки, и для предотвращения останова по перегрузке.

Насосы, вентиляторы
Ограничение скорости двигателя
Ограничение верхней и нижней скорости электродвигателя. Независимая установка команд смещения и усиления управляющего сигнала без внешнего управляющего оборудования.









Продолжение таблицы 1
Запрет работы на определенных частотах (перескок частот)
Машины общего применения
Предотвращение механической вибрации оборудования
Электродвигатель при разгоне (или работе) свободно проходит через предустановленную скорость, но продолжительное вращение на этой скорости не производится (запрещено). Функция используется для исключения точек механического резонанса оборудования.
Сигнал согласования задания по частоте
Машины общего применения
Уменьшение вибраций, исключение резонанса
Несущая частота может быть установлена для уменьшения акустического шума от электродвигателя и машинных систем.
Сигнал превышения момента
Инструментальные станки
Блокировка при достижении скорости
Контакт замыкается, когда выходная частота преобразователя после разгона/торможения равна заданной. Может использоваться для блокировки токарных станков и т.д.
Определение выходной частоты 1


Определение выходной частоты 2
Вентиляторы, куттеры, экструдеры и др
Защита машин, улучшение надежности функционирования
Сигнал появляется, когда достигнута «заданная перегрузка момента». Может использоваться как ограничитель момента

Общее
Изменение блокировки
Контакт замыкается, когда скорость двигателя превышает произвольно установленное значение частоты.
Аналоговый выходной сигнал
Общее
Контроль параметров привода
Может быть подключен измерительный прибор на базе вольтметра постоянного тока со шкалой, градуированной в единицах контролируемого параметра.
Копирование данных
Общее
Дополнительные возможности управления
С помощью модуля копирования возможен перенос набора запрограммированных значений констант из одного преобразователя в другие.



  Рекомендации по внешним устройствам 
     В таблице 2, которая приведена ниже, представлены рекомендуемые устройства для нашего преобразователя частоты 


Сеть

Плавкие вставки
Автоматичес-кий выключатель
Магнитный контактор


Входной реактор переменного тока


Преобразова-тель частоты

Заземление преобразова-теля

Выходной фильтр

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозам-кнутым ротором


                


                   





















 
Пита Питающая сеть:   
Во избежание повреждения преобразователя убедитесь, что напряжение сети соответствует номинальному напряжению преобразователя.
Плавкие вставки:
Установить для гарантированного разрыва цепи в случае экстратока.
Автоматический выключатель: 
 Для подачи питания и защиты питающей электросети используйте автоматический выключатель, рассчитанный на номинальные величины напряжения и тока преобразователя.
 Не используйте автоматический выключатель для пуска и останова преобразователя.
Магнитный контактор: 
В общем случае магнитный контактор устанавливать не рекомендуется. Допускается установка на входе преобразователя, если необходимо обеспечить дистанционное включение/отключение питания. 
Не используйте магнитный контактор для пуска и останова преобразователя.
Реактор переменного тока:
 При подключении преобразователя мощностью менее 15 кВт к сети мощностью свыше 600 кВА рекомендуется подключить реактор переменного тока (или реактор постоянного тока между клеммами Р и Р1) для улучшения параметров питающей сети.
Преобразователь: 
 Последовательность фаз при подключении к клеммам L1, L2, L3 - произвольная.
 Выходные клеммы T1, T2, T3 подключаются к клеммам электродвигателя. Если двигатель вращается в обратную сторону, поменяйте местами два любых провода на клеммах T1, T2, T3.
 Во избежание повреждения преобразователя не подключайте сеть к клеммам T1, T2, T3.
Сопротивление заземления не должно превышать 10 Ом.
Выходной фильтр:
Устанавливается на выходе преобразователя при больших расстояниях между преобразователем и двигателем (сотни метров и более). Устанавливается вблизи частотного преобразователя. Подавляет выбросы выходного напряжения при работе преобразователя, предотвращает перенапряжение на зажимах электродвигателя.
 Пульт управления


Таблица-3. Кнопки управления преобразователя частоты

Кнопка
Режим управления
Режим программирования
?
Увеличение заданной частоты
Увеличение номера константы
Увеличение значения константы
?
Уменьшение заданной частоты
Уменьшение номера константы
Уменьшение значения константы
ДАННЫЕ
ВВОД
Не используется
Чтение значения констант
Запись значения констант
ПУСК
Пуск двигателя
Не используется
ИНД
Выбор параметра индикации
Вход в режим программирования
Выход из режима программирования
СТОП
СБРОС
Останов двигателя
Сброс аварийного состояния
Не используется














Таблица-4. Индикаторы режима индикации параметра

F ОПОР
 Установка / индикация задания частоты
F ВЫХ
 Выходная частота 
ТОК
 Выходной ток
МОНИТ
 Многофункциональный индикатор. Используйте кнопки ? и ? для выбора параметра в диапазоне U-01 ~ U-15.
>/<
 Выбор направления вращения при подаче команды пуск. 
 Выберите направление вращения кнопками ? и ?  при светящемся индикаторе >/<.
«For» - вращение вперед
«rev» - вращение назад
М/ДИСТ
 Выбор режима МЕСТНОЕ / ДИСТАНЦИОННОЕ.
 Выберите необходимый режим кнопками ? и ? при светящемся индикаторе М/ДИСТ.
«Lo» - местное управление
«re» - дистанционное управление
ПРОГ
Если этот индикатор светится, то преобразователь находится в режиме изменения параметров (программирования). Используйте кнопки ?, ?   и ДАННЫЕ/ВВОД для просмотра, установки или изменения значений параметров. Для выхода из режима изменения параметров нажмите кнопку ИНД.


 Выбор управления МЕСТНОЕ/ДИСТАНЦИОННОЕ

     Режим МЕСТНОГО управления: Разрешает подачу команд ПУСК/СТОП и ВПЕРЕД/НАЗАД с пульта управления. Задание может поступать от потенциометра или в режиме «F ОПОР».
Режим ДИСТАНЦИОННОГО управления: Разрешает подачу команд ПУСК/СТОП (F03) и ВПЕРЕД/НАЗАД (F02) с пульта управления, через клеммы многофункциональных входов или по ПЛС.



























Рисунок-1. Структура выбора режимов управления

 Выбор команд ПУСК/СТОП
     Способ подачи команд (ПУСК/СТОП, ВПЕРЕД/НАЗАД) определяется следующими способами:
 Режим МЕСТНОГО управления:
При свечении индикатора М/ДИСТ на пульте управления, или при назначении функции МЕСТ/ДИСТ одному из многофункциональных входов и замыкании этого входа, управление пуском и остановом может выполняться кнопками ПУСК и СТОП. Выбор направления вращения выполняется кнопками ? или ? при свечении индикатора >/<.
 Режим ДИСТАНЦИОННОГО управления:
Выберите режим ДИСТАНЦИОННОГО управления. При назначении функции МЕСТ/ДИСТ одному из многофункциональных входов разомкните этот вход. 
   Режим работы определяется параметром F02:
F02:
= 0: Используется пульт управления

= 1: Используются многофункциональные входы

= 2: Используется последовательная связь (MODBUS). (только для Е3-8100)

Задание частоты: устанавливается параметром F03.








     Для входа в режим программирования нажимайте кнопку «ИНД» до зажигания индикатора «ПРОГ»




























































Рисунок-2 Структура выбора параметров преобразователя частоты


Ниже приведен пример настройки режима работы: необходима работа привода на частоте 40 Гц (задается кнопками с пульта управления), время разгона 20 сек, время торможения 15 сек.






Таблица-5 Пример настройки режима работы преобразователя частоты
Действия
Дисплей
Индикатор работы
Индикатор 
состояния
1. Включите питание
0.0 ~ 50.0
F ОПОР
Вкл.
ВРАЩ ОШИБ
Мигает
Выкл.
2. Нажмите кнопку ИНД. Когда загорится индикатор ПРОГ, установите F03=1
1
ПРОГ
Вкл.
ВРАЩ ОШИБ
Мигает
Выкл.
3. Установите следующие параметры:
F16 = 20.0 (время разгона)
F17 = 15.0 (время торможения)
20.0
15.0
ПРОГ
Вкл.
ВРАЩ ОШИБ
Мигает
Выкл.
4. Нажмите кнопку ИНД. Когда загорится индикатор >/< , установите нужное направление вращения кнопками ? или ?.
* Не включайте обратное вращение на механизмах, не допускающих этого.
For 
или
Rev
>/<
Вкл.
ВРАЩ ОШИБ
Мигает
Выкл.
5. Нажмите кнопку ИНД. Когда загорится индикатор F ОПОР, установите задание частоты 40 Гц  кнопками ? или ?.
40.0
F ОПОР
Вкл.
ВРАЩ ОШИБ
Мигает
Выкл.
6. Нажмите кнопку ИНД. Когда загорится индикатор F ВЫХ, нажмите кнопку ПУСК для пуска привода.
0.0?40.0
F ВЫХ
Вкл.
ВРАЩ ОШИБ
Вкл.
Выкл.
7. Нажмите кнопку СТОП для останова привода.
40.0?0.0
F ВЫХ
Вкл.
ВРАЩ ОШИБ
Мигает
Выкл.


 Исследуемый асинхронный двигатель типа АОС41-4
      
     Электродвигатели с повышенным скольжением АОС2 предназначены для привода механизмов, характеризующихся наличием относительно больших маховых масс и неравномерным ударным характером графиков нагрузки, пульсацией нагрузки, большой частотой пусков и реверсов (уменьшаются пусковые потери, и облегчается тепловой режим двигателя). Электродвигатели с повышенным скольжением используют, если необходимо расширить диапазон устойчивой части механической характеристики двигателя.
          Номинальную мощность электродвигателей с повышенным скольжением АОС2 указана при повторно-кратковременном режиме работы с продолжительностью включения ПВ = 25%. Электродвигатели АОС2 могут работать и при ПВ, равном 15, 40, 60 и 100%, при соответствующей величине наибольшей допустимой мощности. В этих случаях значения скольжения и номинальной силы тока изменяются прямо пропорционально, а отношения начального пускового и максимального моментов и начальной пусковой силы тока к их номинальным значениям — обратно пропорционально изменению мощностей. Модификация электродвигателя с повышенным скольжением принята для габаритов 1—9 в закрытом обдуваемом исполнении.

 Нагрузочная машина типа ПБСТ-32
     Двигатели  ПБС и ПБСТ предназначены для работы в широкорегулируемых электроприводах с диапазоном регулирования до 1:2000 (для станкостроения). Они имеют пять габаритов (со 2-го по 6-й) и выполняются со встроенным тахогенератором ПБСТ, и без тахогенератора ПБС.
          Электрические машины этой серии соответствуют ТУ 16-514207 77.
Двигатели предназначены для эксплуатации в продолжительном режиме работы S1 при высоте над уровнем моря не более 1000 м и температуре окружающего воздуха до 35 °С (исполнение УХЛ4) или до 45 °С (исполнение 04). Двигатели должны допускать работу в режиме S2 с длительностью рабочего периода 60 мин. Окружающая среда — невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию и снижающих параметры двигателя постоянного тока в недопустимых пределах. По точности установочных и присоединительных размеров электродвигатели ПБС изготовляются в двух исполнениях: повышенной точности и высокой точности.
     Обозначения электродвигателей ПБС и ПБСТ:
ПБС Т —X X М X X
ПБС — название серии электродвигателей постоянного тока в закрытом исполнении с естественным охлаждением для привода станков;
Т — обозначает наличие тахогенератора типа ТС-1M. В обозначении электродвигателей без тахогенераторов буква отсутствует;
Х — условный габарит — цифра от 2 до 6;
Х — условная длина сердечника якоря (цифра 2 — вторая длина, цифра 3 — третья);
М — модернизированный;
Х — буква В — двигатели постоянного тока высокой точности по установочным и присоединительным размерам; в обозначении электродвигателей повышенной точности буква отсутствует;
Х — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.
     Двигатели серии ПБС и ПБСТ изготовляются с независимым возбуждением, без стабилизирующей последовательной обмотки. Устойчивая работа электродвигателей ПБСТ и ПБС обеспечивается схемой управления электропривода. Напряжение возбуждения устанавливается при заказе и может быть 110 или 
220В.
          Двигатели ПБСТ допускают регулирование частоты вращения вверх от номинальной (при постоянной мощности) ослаблением поля главных полюсов или при кратковременных режимах длительностью не более 5 мин при полном потоке — изменением напряжения на якоре. При этом для электродвигателя ПБСТ с напряжением 110В допускается повышение напряжения при номинальном токе якоря до 220 В, с напряжением 220 В — до 330 В, с напряжением 440 В — до 510 В. Частота вращения не должна превышать в двигателях ПБСТ 2 —4-го габаритов 4000 об/мин, 5 —6-го габаритов — 3600 об/ мин. Двигатели допускают работу с малыми частотами вращения (0,5 —1,5 об/мин) при номинальном возбуждении и моменте, не превышающем номинальный.
          Предельные отклонения частоты вращения от номинальной при номинальной нагрузке, номинальном напряжении на якоре и обмотке возбуждения при установившемся тепловом режиме не должно превышать + 15%, ~5%.
Двигатели допускают: перегрузку по току до 4/ном в течение 10 с при номинальном возбуждении (момент вращения при этом должен быть не менее 2,5 М„ом для двигателей ПБСТ с номинальной частотой вращения 3000 об/мин и не менее 3М„ом для электродвигателй с меньшими номинальными частотами вращения); перегрузку по току до 2/„огл в течение 10 с при ослабленном поле при максимальной частоте вращения.
          Электродвигатели ПБСТ — реверсивные. Допустимое число реверсов в час — не более 400 при условии, что среднеквадратичный ток якоря не превышает номинального. Разность частот вращения двигателя постоянного тока ПБСТ  при изменении направления вращения (при номинальных значениях нагрузки, напряжения и тока возбуждения) не должна превышать 5%.
Эффективные значения вибрационной скорости должны соответствовать по ГОСТ 16921-83: для двигателей ПБСТ повышенной точности 2—5-го габаритов — классу 1,8, 6-го габарита — классу 2,8; для двигателей высокой точности 2 —5-го габаритов — классу 1,1, 6-го габарита — классу 1,8.
          Средний уровень звука по ГОСТ 16372-84 должен соответствовать классу 2 для электродвигателей повышенной точности, классу 3 для двигателей высокой точности
          Степень искрения на коллекторе не должна превышать по ГОСТ 183-74:
1 — для двигателей постоянного тока ПБСТ и тахогенераторов при номинальной нагрузке, номинальных напряжениях на якоре и обмотке возбуждения;
2 — для двигателей ПБСТ при наибольшей частоте вращения при ослабленном поле.
          Степень искрения на коллекторе электродвигателя постоянного тока при перегрузках, в переходных режимах и при перенапряжении не оговаривается, но коллектор и щетки должны быть в состоянии, пригодном для дальнейшей работы без предварительной чистки коллектора. При этом допускаются следы подгара на кромках коллекторных пластин и щеток.
Двигатели изготовляются без устройства для подавления помех радиоприему.
Двигатели изготовляются с встроенным тахогенератором типа ТС-1М и без тахогенератора.
         Основные данные тахогенератора типа ТС-1М:  
 Мощность 5 Вт;
 Напряжение якоря 100В;
 Частота вращения 3000 об/мин;
 Тип возбуждения -Постоянные магниты.
      
         Допустимое отклонение кривой напряжения якоря тахогенератора от линейности при номинальном сопротивлении нагрузки тахогенератора не должно превышать 2%.
          Разность между напряжениями тахогенератора, измеренными при двух различных направлениях вращения якоря и одинаковых частотах вращения, должны быть не более 2% установленного значения напряжения.
Изменение напряжения тахогенератора при переходе от холодного к нагретому состоянию обмоток тахогенератора и электродвигателя не должно быть более 2%.
          Пульсации выходного напряжения тахогенератора, %, должны быть не более указанных ниже значений в диапазоне изменения частот вращения тахогенератора: 
 От номинальной до 0,1 номинальной 2;
 От 0,1 номинальной до 0,01 номинальной — 3;
 От 0,01 номинальной до 0,001 номинальной — 5;
 Не более 0,001 номинальной — 10.
 Двигатели 2-го и 3-го габаритов должны изготовляться с изоляцией класса нагревостойкости В;
 4-6-го габаритов, для обмоток якорной цепи — класса нагревостойкости F, для независимой обмотки — класса нагревостойкости В.
 Способ охлаждения — IC0041 по ГОСТ 20459-75.
     Электродвигатели и тахогенераторы, поставляемые на экспорт в страны с тропическим климатом, должны допускать следующие превышения температуры обмоток: 80 °С для двигателей с изоляцией класса В, 100°С для двигателей с изоляцией класса F. Двигатели и тахогенераторы должны допускать следующие средние превышения температуры обмоток и коллектора: 85°С для электродвигателей с изоляцией класса В; 105°С для электродвигателей с изоляцией класса F.
          Для электродвигателей ПБСТ и ПБС устанавливаются следующие показатели надежности:
 Средний срок службы 15 лет;
 Средний ресурс, 24000 часов.
 Вероятность безотказной работы при доверительной вероятности 0,8 в течение:
4000 ч — 0,97;
8000 ч — 0,94;
16000 ч — 0,90.
 Двигатели и тахогенераторы изготовляются со степенью защиты IP44 по ГОСТ 17494-72.
     
            Двигатели ПБС и ПБСТ имеют исполнения IM1001 (лапы), IM2101 (лапы и фланец), IM3601, IM3611, IM3631 (фланец); электродвигатели типа ПБС-22, ПБС-32 кроме указанных выше — IM4001.
          Коробка выводов расположена на станине слева, если смотреть со стороны привода. По особому заказу двигатели ПБСТ могут изготовляться с коробкой выводов, расположенной на станине справа. Выводные концы якоря тахогенератора ТС-IM должны быть расположены в коробке выводов двигателя постоянного тока.



 Тиристорный преобразователь типа БТУ3601-3627ПУХЛ4
     Тиристорный преобразователь БТУ3601 предназначен для регулирования скорости вращения как обычных двигателей постоянного тока с независимым возбуждением, так и высокомоментных электродвигателей. Силовая часть преобразователя состоит из двух трехфазных. мостовых комплектов тиристоров, работающих по принципу раздельного управления. Подключение преобразователя к силовой сети производится через согласующий трансформатор. Управление скоростью вращения осуществляется двухконтурной системой автоматического регулированиях ПИ-регуляторами тока и скорости. Для линеаризации регулировочной характеристики преобразователя в зонах прерывистого и непрерывного токов используется нелинейное звено с сигналом положительной обратной связи по ЭДС двигателя. Для повышения термостабильности и увеличения'диапазона регулирования электропривода применяется предварительный усилитель регулятора скорости, выполненный по схеме модулятор — усилитель — демодулятор.
Преобразователь состоит нз двух печатных плат Е1 и Е2.
     Плата Е1 содержит функциональные узлы, необходимые для управления нереверсивным электроприводом:
 систему импульсно-фазового управления (СИФУ);
 регуляторы скорости и тока (PC и РТ);
 функциональный преобразователь ЭДС двигателя (ФПЕ);
 нелинейное звено (НЗ);
 Блок питания (БП)
 узел защиты и блокировки (УЗ и Б).
     Плата Е2 выполняется в двух модификациях в зависимости от диапазона регулирования скорости. Для диапазона регулирования 1:10000 плата Е2 содержит следующие функциональные узлы:
 логическое устройство раздельного управления УЛ с переключателем характеристик ПХ и датчиком проводимости вентилей ДПВ;
 узел зависимого от скорости токоограничения УЗТ;
 предварительный усилитель регулятора скорости ПУРС.
     Взаимодействие узлов электропривода показано на функциональной схеме, приведенной на рис. 4.2.
     Выходное напряжение регулятора скорости PC ограничивается уровнем насыщения операционного усилителя и с помощью переменного резистора делителя, подключенного к выходу усилителя, может плавно регулироваться, задавая уставку тока ограничения.
     Параллельно узлу ограничения тока подключен узел зависимого от скорости токоограничения, который осуществляет дополнительное ограничение тока в функции скорости.
     Регулятор тока формирует напряжение, пропорциональное разности сиг-налов задания на ток и отрицательной обратной связи по току.         

     При переключении комплектов тиристоров В и Н одновременно ключами В И Н производится изменение полярности выходного напряжения датчика тока для сохранения отрицательного знака обратной связи по току. Нелинейное звено суммирует выходное напряжение регулятора тока Ј/PTl. пропорциональное току двигателя, н напряжение Uе обратной связи по ЭДС с разными коэффициентами передачи. Коэффициент передачи НЗ по входу является нелинейным, имея зависимость, обратную коэффициенту передачи тиристорного преобразователя в зоне прерывистого тока. Коэффициент передачи НЗ по входу Uе является постоянным.
     Сигнал Uе формируется функциональным преобразователем ЭДС, имеющим характеристику, близкую к арксинусной, т. е. обратную регулировочной характеристике тиристорного преобразователя. Этим осуществляется приведение сигнала тахогенератора, пропорционального ЭДС двигателя, ко входу СИФУ.
Разнополярное напряжение управления U7 нелинейного звена преобразуется переключателем характеристик в однополярное. Таким образом, в статическом режиме работы привода на управляющий орган СИФУ подается только отрицательная полярность напряжения, независимо от работающего комплекта тиристоров.
     Управляющий орган СИФУ обеспечивает ограничение минимального и максимального углов регулирования, установку начального угла регулирования..
СИФУ вырабатывает импульсы управления для тиристоров. Фазовый сдвиг импульсов относительно силового напряжения на тиристорах пропорционален напряжению, поступающему на СИФУ от УО.
     Усилители импульсов согласуют по мощности выход СИФУ с импульсными трансформаторами. Кроме этого, на УИ происходит сдваивание импульсов.
Логическое устройство раздельного управления служит для формирования сигналов, управляющих ключами В и Н в датчике тока, переключателе характеристик и цепи импульсных трансформаторов.
     Командой для УЛ на переключение комплектов является изменение полярности сигнала Uнз, пропорционального напряжению UРт и коэффициенту передачи ИЗ.
     Контроль отсутствия тока через тиристоры производится датчиком проводимости вентилей.
     Элемент И осуществляет логическое умножение блокировочных сигналов Uбн и Uбв и имеет на выходе логический сигнал единичного уровня в тот промежуток времени, когда отсутствуют ток через тиристор и управляющий импульс на тиристоре.
     При появлении команды на переключение комплектов (напряжение UB2 изменило знак) и наличии на выходе элемента И сигнала единичного уровня УЛ Формирует сигнал Up=О нулевого уровня, который запускает элемент отсчета выдержки времени. На период выдержки времени импульсные трансформаторы обоих комплектов находятся в отключенном состоянии, дополнительно сигнал UР=0 запрещает формирование импульсов управления в СИФУ. По истечении выдержки времени происходит подключение импульсных трансформаторов к заданному комплекту, одновременно сигналом Up= 1 разрешается формирование импульсов в СИФУ.


 Прочие приборы, установленные на стенде
Установленные на стенде приборы позволяют осуществлять измерение переменных:
 Скорости агрегата (посредством указателя скорости Pn , подключенного к якорю тахогенератора BR);
 Тока статорной обмотки АД (амперметры PA1, PA2);
 Фазного напряжения на статоре АД (вольтметр PV1);
 Тока резистора сброса энергии торможения АД
 (амперметр PA3);
 Тока якоря машины G (амперметр PA4);
 Напряжения на якоре машины G (вольтметр PV2);
 Исследование асинхронного двигателя системы ПЧ-АД в пакете программ Matlab
 Пакет визуального программирования Simulink
Одной из самых сложных проблем в реализации математического моделирования в среде MATLAB является подготовка модели моделируемой системы или устройства. Модель обычно представляется в форме графического, табличного или таблично-топологического описания. При этом необходимо предусмотреть организацию связей между компонентами и установку их параметров. После этого нужно запустить модель на исполнение, т. е. задать решение автоматически составленной системы уравнений состояния и вывод результатов решения, что зачастую представляет собой достаточно сложную задачу.
     Все вышеупомянутые проблемы эффективно решаются при помощи расширения Simulink – важной составной части системы MATLAB. Это расширение реализует визуально-ориентированное программирование задач автоматического составления графической модели системы или устройства, составления и решения уравнений состояния и наглядного представления результатов моделирования. Пакет Simulink позволяет выполнять симуляцию работы моделируемых систем и устройств, т. е. осуществлять имитационное моделирование [10].
Новые версии Simulink интенсивно развиваются в направлении развития техники моделирования систем и устройств, структура которых может изменяться под воздействием ситуаций, которые характерны для работы устройств в те или иные моменты времени. Другими словами, развивается направление ситуационного моделирования. Специальное расширение StateFlow BlockSet обеспечивает расширенные возможности ситуационного моделирования – в частности позволяет в динамике отслеживать связи между блоками моделей и строить наглядные SF-диаграммы.
     Пакет Simulink является ядром интерактивного программного комплекса, предназначенного для математического моделирования линейных и нелинейных динамических систем и устройств, представленных своей функциональной блок-схемой, именуемой S-моделью или просто моделью. При этом возможны различные варианты моделирования: во временной области, в частотной области, с событийным управлением, на основе спектральных преобразований, с использованием метода Монте-Карло (реакция на воздействия случайного характера) и т. п.
     Для построения функциональной блок-схемы моделируемых устройств Simulink имеет обширную библиотеку блочных компонентов и удобный редактор блок-схем. Он основан на графическом интерфейсе пользователя и по существу является типичным средством визуально-ориентированного программирования. Используя палитры компонентов (наборы), пользователь с помощью мыши переносит нужные блоки с палитр на рабочий стол пакета Sim.......................