Transcript Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence

Vlastnosti asynchronního motoru
napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Jan Střelák
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI
Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií
Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření,
který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Úkoly pro vypracování
• Podrobně se seznámit s vlastnostmi asynchronního motoru při
skalárním a vektorovém řízení v oblasti nízkých otáček.
• Proměřit základní charakteristiky pohonu při skalárním a vektorovém
řízení v oblasti do 20% jmenovitých otáček. Zjistit jaký je vliv
modulační frekvence v této pracovní oblasti.
• Porovnat a změřit účinnost asynchronního motoru napájeného z
frekvenčního měniče při nízkých otáčkách a v okolí jmenovitých
otáček.
• Naměřené výsledky podrobně vyhodnotit..
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Schéma zapojení
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Popis pracoviště:
Laboratoř EL1
-
Frekvenční měnič Siemens
simovert
-
Řízený usměrňovač Siemens
simoreg
-
Asynchronní motor
-
Stejnosměrný cize-buzený
motor
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Základní parametry měřeného pohonu
• Štítkové hodnoty
asynchronního motoru:
• Frekvenční měnič:
• Siemens 1L671066 - Z
P = 1500 W
U = 230 / 400 V
I = 3,9 / 6,9 A
n = 925 min-1
cos j = 0,75
M = 15 Nm
• Siemens Simovert – CVUC
6SE7016-1EA61-Z
Uvst = 380 V
Ivst = 6,7 A
Uvys = 380 V
Ivys = 6,1 A
fvst = 50 Hz
S = 4,1 kVA
fvys = 0 – 600 Hz
fm = 1,5 – 16 kHz
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Použité druhy řízení AM frekvenčním měničem
• Mód0 Skalární řízení s impulzním čidlem otáček
• Mód1 Skalární řízení bez čidla otáček
• Mód3 Vektorové řízení bez čidla otáček
• Mód4 Vektorové řízení s impulzním čidlem otáček
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Realizace bakalářské práce
• Otáčky asynchronního motoru volím 80, 160, 240, 320 a 400 ot/min
• Zatěžování od 0 - 100% jmenovitého výkonu měřeného motoru
• Zaznamenávám M, n, U, I, P, Q , S a cosj pohonu s asynchronním
motorem
• Vypočítávám h,Phřídel
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Momentová charakteristika pohonu
Skalární řízení s impulzním čidlem otáček
n = f (M)
n (ot/min)
450
400
350
300
4 Hz
8 Hz
12 Hz
16 Hz
20 Hz
250
200
150
100
50
0
0
2
4
6
8
10
12
14
M (Nm)
16
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Momentová charakteristika pohonu
Skalární řízení s bez čidla otáček
n = f (M)
n (ot/min)
450
400
350
300
20 Hz
16 Hz
12 Hz
8 Hz
4 Hz
250
200
150
100
50
0
0
2
4
6
8
10
12
14
M (Nm) 16
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Momentová charakteristika pohonu
Vektorové řízení
n = f (M)
n (ot/min)
450
400
350
300
4 Hz
8 Hz
12 Hz
16 Hz
20 Hz
250
200
150
100
50
0
0
2
4
6
8
10
12
14
M (Nm)
16
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Účinnost v závislosti na momentu
Skalární řízení s čidlem otáček
h = f (M)
h (%)
90
80
70
60
4 Hz
8 Hz
12 Hz
16 Hz
20 Hz
50 Hz
50
40
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
14
M (Nm)
16
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Účinnost v závislosti na momentu
Skalární řízení bez čidla otáček
h = f (M)
h (%)
80
70
60
50
20 Hz
16 Hz
12 Hz
8 Hz
4 Hz
50 Hz
40
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
14
M (Nm) 16
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Účinnost v závislosti na momentu
Vektorové řízení
h = f (M)
h (%)
90
80
70
60
4 Hz
8 Hz
12 Hz
16 Hz
20 Hz
50 Hz
50
40
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
14
M (Nm)
16
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Účinnost v závislosti na momentu při 12Hz se
změnou modulační frekvence
Skalární řízení s čidlem otáček
h (%)
60
50
40
2 kHz
30
8 kHz
16 kHz
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
14
M (Nm)
16
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Účinnost v závislosti na momentu při 12Hz se
změnou modulační frekvence
Skalární řízení bez čidla otáček
h (%)
50
45
40
35
30
2 kHz
25
8 kHz
16 kHz
20
15
10
5
0
0
2
4
6
8
10
M (Nm)
12
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Účinnost v závislosti na momentu při 12Hz se
změnou modulační frekvence
Vektorové řízení
h (%)
60
50
40
2 kHz
30
8 kHz
16 kHz
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
14
M (Nm)
16
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Výsledky - ověření
• Účinnost pohonu je závislá na otáčkách
• Skalární způsob řízení při nízkých otáčkách nevydrží větší zátěžný
moment
• Modulační frekvence při nízkých otáčkách má vliv na účinnost –
vyšší frekvence = nižší účinnost – způsobeno ztrátami na
součástkách FM
• Modulační frekvence u skalárního způsobu řízení má vliv na zátěžný
moment - nižší frekvence = vyšší zátěžný moment
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Závěr
• Skalární řízení
jednodušší způsob regulace otáček
měniče jenom s tímto druhem řízení jsou levnější
• Vektorové řízení
výhodnější něž skalární
lepší dynamika
měniče jsou dražší
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Zdroje
• [1] Caha, Z., Černý, M. :Elektrické Pohony. STNL, PRAHA 1990
• [2] Pavelka, J., Čeřovský, Z., Javůrek, J:Elektrické pohony. Skriptum
ČVUT, Praha 1997
• [3] Pavelka J., Čeřovský Z.: Výkonová elektronika, skriptum ČVUT
Praha 2000, ISBN 80-01-02094-0
• [4] Ota Roubíček: Elektrické motory a pohony, 1.vydání , BEN Praha
2004, ISBN 80-7300-092-x
• [5] Juraj Oetter: Výkonová elektronika pro elektrické pohony, STNL
Bratislava 1988
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
Děkuji za pozornost
Vlastnosti asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
DPc
P
P
h 
 1
Pp P  DPc
P  DPc
I
P
i 
I n Pn
DP0 – ztráty naprázdno
Pn .i – výkon stroje
DPkn – ztráty nakrátko
DP0  DPkn  i 2
h  1
Pn  i  DP0  DPkn  i 2
DP0  DPkn  i
2
i
P – výkon na hřídeli
Pp – příkon
DPc – celkové ztráty
i – poměrné zatížení stroje
DP0
DPkn
hmax = když DPkn = DP0
Vlastnosti asynchronního motoru
napájeného z měniče frekvence při
nízkých otáčkách
Jan Střelák
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI
Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií
Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247
Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření,
který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR