Elektriska Drivsystem Laboration 4 FREKVENSOMRIKTARE

Transkript

1 Elektriska Drivsystem Laboration 4 FREKVENSOMRIKTARE Laborant: Datum: Medlaborant: Godkänd: Teori: Alfredsson, Elkraft, Kap 5 Förberedelseuppgifter Asynkronmotorn vi skall köra har märkdata 1,1 kw, 1410 r/min, M n = 7,45 Nm. 1. Motorn skall matas med frekvenserna 10, 30, 50, 70, 90 Hz. Vilka moment kan den belastas med vid dessa frekvenser enligt ovanstående kurva över belastbarheten för frekvensomriktare (ABB). 10 Hz: 30 Hz: 50 Hz: 70 Hz: 90 Hz: 3. Vilka synkrona varvtal ger dessa frekvenser. 10 Hz: 30 Hz: 50 Hz: 70 Hz: 90 Hz: 4. Vilka varvtal kan man räkna med att motorn får vid belastning med halva märkmomentet. 10 Hz: 30 Hz: 50 Hz: 70 Hz: 90 Hz: 5. Varför försvagas magnetfältet i motorn när frekvensen blir högre än märkfrekvens? 6. Hur åstadkoms utspänningen vid PWM-modulering? Elektriska Drivsystem Page /Göran Sidén

2 1 Utrustning Frekvensomriktare Asynkronmotor Momentvåg med belastningsgenerator Belastningsresistorer Oscilloskop med högspänningsprob och tångamperemetertillsats Wattmeter, 3-fas Effektanalysator Amperemeter, vridjärn Voltmeter, RMS Vektorskop med strömtänger Skriv här märkdata för frekvensomriktaren Ingång, max.-värden: Effekt Spänning Ström Utgång, max.-värden: Effekt Spänning Ström Frekvensområde Inställbara parametrar 2 Uppkoppling 2.1 Anslut frekvensomriktarens ingång till två faser i 220-V-nätet (fasta uttagen). 2.2 D-koppla asynkronmotorn. Anslut den till frekvensomriktarens utgång. Koppla in en voltmeter till huvudspänningen och en amperemeter i en fasledare. 2.3 Anslut belastningsresistorn till belastningsgeneratorns ankarkrets. 2.4 Koppla oscilloskopet för strömmätning med tångamperemetertillsats och spänningsmätning med högspänningsprob. 2.5 Anslut datorns serieutgång till seriekommunikationskortet (CRS 232-SL) på frekvensomriktaren. 3 Styrning av frekvensomriktaren från dator I bruksanvisningen för RS-232 OPTION finns ett enkelt kommunnikationsprogram som är inlagt i styrdatorn. Det körs i GWBASIC. Gå in i datorns GWBASIC och hämta kommunikationsprogrammet med LOAD "COM". Exekvering av programmet görs med RUN. Elektriska Drivsystem Page /Göran Sidén

3 Enligt bruksanvisningen måste följande mode sättas vid styrning från serieporten RS-232: SM RUN E SM DIR E SM REF E Här står SM för set mode, DIR för direktion, REF för reference frequency och E för external. Ställ in frekvensen, t ex 20 Hz, med WP REF 20 Direkta kommandon (CO) ges med CO DI1 (välj riktning 1) CO RUN (starta motor) CO STO (stoppa motor) Efter CO RUN bör motorn starta. Från början är maximal frekvens ca 50 Hz. Ändra till 100 Hz med WP MAX 100. Nu kan du ställa in frekvenser över 50 Hz t ex WP REF 75 (75 Hz väljs). Bekanta dig med kommandon och parametrar. En förteckning finns att låna. 4 Spänning-frekvens-kurva 4.1 Ställ in frekvenserna och kör motorn med Hz i steg om 20 Hz. Belasta motorn med belastningsgeneratorn vid varje frekvens med 50 % av märkmomentet. Mät och protokollför huvudspänning, ström till motorn och varvtal. Uppmätt Beräkning f (Hz) U (V) I (A) n (r/min) Z (Ω) 4.2 Beräkna den totala impedansen per fas i mätningarna, Z = U/I. Rita upp kurvorna U= f(f), I = f(f), Z = f(f). 4.3 Fråga. Jämför de uppmätta varvtalen med de beräknade i förberedelseuppgift 4. Vid vilka frekvenser är överensstämmelsen bäst? Vad kan orsaken till avvikelsen vara? 5 Spännings- och ström-kurva 5.1 Studera spänning och ström med oscilloskop och effekytanalysator vid 10, 50 resp. 90 Hz. Motorn belastas endast med generatorn i tomgång. Hur många pulser består varje halvperiod av vid respektive frekvens? Hur stort topp-till-toppvärde har det överlagrade ripplet på sinuskurvan för strömmen? Mät också den totala övertonshalten, THD, för ström och spänning? Elektriska Drivsystem Page /Göran Sidén

4 f (Hz) Antal pulser Rippel, i tt (A) THD i THD u 5.2 Frågor. 1. Vid vilken frekvens är ripplet och THD i störst? Vad är förklaringen till detta? 2. Vid vilken frekvens är THD u störst? Vad är förklaringen till detta? 6 Accelerationstid 6.1 Detta moment utförs vid frekvensen 25, 50 och 75 Hz. Starta motorn. Belasta den med 50 % av märkmomentet. Stoppa! 6.2 Justera in kortaste accelerationstiden för frekvensomriktaren. Starta motorn och mät tiden tills stationärt varvtal uppnåtts. 6.3 Justera in längsta accelerationstiden (max 120 sek). Starta och mät starttiden. 6.4 Återställ accelerationstiden i ursprungsläget. f (Hz) Acc.-tid (s), min. Acc.-tid (s), max. Inställd Avläst Inställd Avläst 6.5 Fråga Vid vilken frekvens överensstämmer inställd och uppnådd starttid bäst? Elektriska Drivsystem Page /Göran Sidén

5 7 Verkningsgrad 7.1 Mata motorn direkt från trefasnätet. Belasta motorn med märkmoment. Mät linjeström, tillförd effekt, huvudspänning, moment och varvtal. 7.2 Mata motorn via frekvensomriktaren inställd på 50 Hz. Belasta med märkmoment. Mät linjeström från nätet, huvudspänning, tillförd effekt (Nu är det enfasmätning!), moment och varvtal. Beräkna verkningsgraden och effektfaktorn för hela systemet. Mätning nr f (Hz) U (V) I (A) P 1 (W) n (r/min) M (Nm) P 2 (W) η cos φ Beräkna verkningsgraden och effektfaktorn. 7.4 Frågor 1. Hur stor effekt drar alltså frekvensomriktardriften? Vart tar den effekten vägen, var utvecklas den? 2. Hur förändras effektfaktorn mellan de två mätningarna under punkt 7och vad är orsaken till att den förändras? Elektriska Drivsystem Page /Göran Sidén