电机调速实训指导书.docx

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电机调速实训指导书

直流调速

实训

晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定

一．实验目的

1．了解电力电子及电气传动教学实验台的结构及布线情况。

2．熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。

3．掌握晶闸管直流调速系统参数的测定方法。

二．实验内容

1．测定晶闸管直流调速系统主电路电阻R

2．测定晶闸管直流调速系统主电路电感L

3．测定直流电动机—直流发电机—测速发电机组（或光电编码器）的飞轮惯量GD2

4．测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数Td

5．测定直流电动机电势常数Ce和转矩常数CM

6．测定晶闸管直流调速系统机电时间常数TM

7．测定晶闸管触发及整流装置特性Ud=f（Uct）

8．测定测速发电机特性UTG=f（n）

三．实验系统组成和工作原理

晶闸管直流调速系统由三相调压器，晶闸管整流调速装置，平波电抗器，电动机测速发电机等组成。

本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制回路可直接由给定电压Ug作为触发器的移相控制电压，改变Ug的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转速，以满足实验要求。

四．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏

2．NMCL—31组件

3．NMCL—33组件

4．MEL—03A组件

5．电机导轨及测速发电机（或光电编码器）

6．直流电动机M03

7．双踪示波器（自备）

8．万用表（自备）

五．注意事项

1．由于实验时装置处于开环状态，电流和电压可能有波动，可取平均读数。

2．为防止电枢过大电流冲击，每次增加Ug须缓慢，且每次起动电动机前给定电位器应调回零位，以防过流。

3．电机堵转时，大电流测量的时间要短，以防电机过热。

六．实验方法

1．电枢回路电阻R的测定

电枢回路的总电阻R包括电机的电枢电阻Ra，平波电抗器的直流电阻RL和整流装置的内阻Rn，即R=Ra+RL+Rn

为测出晶闸管整流装置的电源内阻，可采用伏安比较法来测定电阻，其实验线路如图1-1所示。

将变阻器RD（可采用两只900Ω电阻并联）接入被测系统的主电路，并调节电阻负载至最大。

测试时电动机不加励磁，并使电机堵转。

NMCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。

调节偏移电压电位器RP2，使=150°。

合上主电路电源开关，调节Ug使整流装置输出电压Ud=（30~70）Ued（可为110V），然后调整RP使电枢电流为（80~90）Ied，读取电流表A和电压表V的数值为I1,U1，则此时整流装置的理想空载电压为

Udo=I1R+U1

调节RP，使电流表A的读数为40%Ied。

在Ud不变的条件下读取A，V表数值，则

Udo=I2R+U2

求解两式，可得电枢回路总电阻

R=（U2-U1）/（I1-I2）

如把电机电枢两端短接，重复上述实验，可得

RL+Rn=（U’2-U’1）/（I’1-I’2）

则电机的电枢电阻为

Ra=R（RL+Rn）

同样，短接电抗器两端，也可测得电抗器直流电阻RL

2．电枢回路电感L的测定

电枢电路总电感包括电机的电枢电感La，平波电抗器电感LL和整流变压器漏感LB，由于LB数值很小，可忽略，故电枢回路的等效总电感为

L=La+LL

电感的数值可用交流伏安法测定。

电动机应加额定励磁，并使电机堵转，实验线路如图1-2所示。

合上主电路电源开关，用电压表和电流表分别测出通入交流电压后电枢两端和电抗器上的电压值Ua和UL及电流I，从而可得到交流阻抗Za和ZL，计算出电感值La和LL。

实验时，交流电流的有效值应小于电机直流电流的额定值，

Za=Ua/I

ZL=UL/I

3．电动机电势常数Ce和转矩常数CM的测定

将电动机加额定励磁，使之空载运行，改变电枢电压Ud，测得相应的n，即可由下式算出Ce

Ce=Ke=（Ud2-Ud1）/（n2-n1）

Ce的单位为V/（r/min）

转矩常数（额定磁通时）CM的单位为N.m/A，可由Ce求出

CM=9.55Ce

4．测速发电机特性UTG=f（n）的测定

实验线路如图13所示。

电动机加额定励磁，逐渐增加触发电路的控制电压Uct，分别读取对应的UTG,n的数值若干组，即可描绘出特性曲线UTG=f（n）。

n（r/min）

UTG（V）

七．实验报告

1．作出实验所得各种曲线，计算有关参数。

2．由Ks=f（Uct）特性,分析晶闸管装置的非线性现象。

（交流调速）西门子MM420变频器部分

学生针对实物进行认知

实训二、面板功能参数设置和操作实训

一、实验目的

1、学会变频器面板的简单参数的设置方法。

2、了解并熟悉变频器运行模式。

二、实验器材

1.亚龙MICROMASTER420单元模块一台。

2.电动机一台。

一、试验内容

1、接入电源

按下图所示连接好电源线，电源台上的PE接地端连接到变频器的输出接地端。

用基本操作板（BOP）进行调试

利用基本操作面板（BOP）可以改变变频器的各个参数，为了利用BOP设定参数，必须首先拆下SDP，并装上BOP。

BOP具有7段显示的五位数字，可以显示参数的序号和数值，报警和故障信息，以及设定值和实际值。

参数的信息不能用BOP存储。

表1表示由BOP操作时的工厂缺省设置值。

提示

◆+1。

◆变频器加上电源时，也可以把BOP装到变频器上，或从变频器上将BOP拆卸下来。

◆如果BOP已经设置为I/O控制（P0700=1）在拆卸BOP时变频器驱动装置将自动停车。

表1用BOP操作时的缺省设置值

参数

说明

缺省值，欧洲（或北美）地区

P0100

运行方式，欧洲/北美

50Hz,kW（60Hz,hp）

P0307

功率（电动机额定值）

kW（Hp）

P0310

电动机的额定功率

50Hz（60Hz）

P0311

电动机的额定速度

1395（1680）rpm[决定变量]

P1082

最大电动机频率

50Hz（60Hz）

基本操作面板（BOP）上的按钮

显示/按钮

功能

功能的说明

状态显示

LCD显示变频器当前的设定值

启动变频器

按此键起动变频器。

缺省值运行时此键是被封锁的。

为了使此键的操作有效，应设定P0700=1

停止变频器

OFF1：

按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车，缺省值运行时此键被封锁；为了允许此键操作，应设定P0700=1。

OFF2：

按此键两次（或一次，但时间较长）电动机将在惯性作用下自由停车。

此功能总是“使能”的。

改变电动机的转动方向

按此键可以改变电动机的转动方向电动机的反向时，用负号表示或用闪烁的小数点表示缺省值运行时此键是被封锁的为了使此键的操作有效应设定P0700=1

电动机点动

在变频器无输出的情况下按此键，将使电动机起动，并按预设定的点动频率运行。

释放此键时，变频器停车。

如果变频器/电动机正在运行，按此键将不起作用。

功能

此键用于浏览辅助信息。

变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按下此键并保持不动2秒钟，将显示以下参数值（在变频器运行中从任何一个参数开始）：

1.直流回路电压（用d表示–单位：

V）

2.输出电流A

3.输出频率（Hz）

4.输出电压（用o表示–单位V）

5.由P0005选定的数值（如果P0005选择显示上述参数中的任何一个（3，4或5），这里将不再显示）。

连续多次按下此键将轮流显示以上参数。

跳转功能

在显示任何一个参数（rXXXX或PXXXX）时短时间按下此键，将立即跳转到r0000,如果需要的话，您可以接着修改其它的参数。

跳转到r0000后，按此键将返回原来的显示点。

访问参数

按此键即可访问参数。

增加数值

按此键即可增加面板上显示的参数数值。

减少数值

按此键即可减少面板上显示的参数数值。

图2基本操作面板BOP上的按钮

（一）将变频器复位为出厂设置

为了把变频器的全部参数复位为工厂的缺省设定值，应按照下面的数值设定参数（用BOP，AOP或必要的通讯选件）。

（1）设定P0010=30

（2）设定P0970=1

注：

完成复位过程至少要3分钟。

（二）设置电机参数

将变频器调入快速调试状态，进行电机参数的设置。

与电动机有关的参数——请参看电动机的铭牌（如果不预先进行参数设置的话，虽然变频器能驱动电机，但是变频器会发出“A0922”报警，即变频器没有负载具体请参考附录。

）如下流程图所示：

快速调试的流程图（仅适用于第1访问级）

（三）运行电机

调试结束后检查电源变频器和电机的连接情况，特别值得注意的是电源的接地情况。

变频器模块外壳是塑料的，在电机与变频器模块的接地一定要连接到台子的接地端子。

以防止发生漏电时，发生意外。

其具体连接情况如图所示：

按运行电动机。

按下“数值增加”按钮，调节变频器输出频率最高达到50Hz。

当变频器的输出频率达到50Hz时，可按下“数值降低”按钮，变频器输出频率显示值逐渐下降。

用按钮，可以改变电动机的转动方向。

按下按钮，电动机停车。

实训三、变频器对电机启、停控制实验

一、实验目的

1、学会变频器面板的简单参数的设置方法。

2、了解并熟悉变频器运行模式的设定。

3、熟练掌握变频器运行方式的切换和参数的预置方法。

二.实验器材

1.亚龙MICROMASTER420单元模块一台。

2.电动机一台。

三、试验内容

1、把变频器恢复出厂设置，设置方式参看工厂复位参数P0970。

2、连接好电动机与变频器的电源。

接好后给变频器通电。

这时要进入快速调试（P0010=1）查看变频器内的电动机参数是否是当前电动机的相关参数，不同的数值要校正（参看快速调试流程图）。

再设置参数P0700和P1000均设置为1。

提示：

◆变频器的默认频率为5.00Hz通过P1040设置。

◆电动机转速上升与下降时间，通过P1120、P1121设置。

◆设定电动机参数的时候，一定要参照电动机的铭牌上的参数进行设置。

3、点动控制

1）.按访问参数，屏幕上显示“r0000”。

2）.按直到显示P0003,按进入参数值访问级，把参数设定成2。

按确定。

3）.用同样方式把P0004设定成0。

4）.把P1040设定为想要确定的频率数值。

5）.按启动电动机，电动机将按设定好的频率点动运行。

4、启动控制

按运行电动机。

按下“数值增加”按钮，调节变频器输出频率最高达到50Hz。

当变频器的输出频率达到50Hz时，可按下“数值降低”按钮，变频器输出频率显示值逐渐下降。

用按钮，可以改变电动机的转动方向。

按下按钮，电动机停车。

实训四、通过调速电位器调节电机的转速实验

一、实验目的

1、掌握变频器的简单参数的设置方法。

2、了解并熟悉外部模拟量对变频器控制的概念。

二.实验器材

1.亚龙MICROMASTER420单元模块一台。

2.电动机一台。

三、试验内容

先做好调试前的准备工作，然后将模块面板上的电位器接入到变频器的端口上（如下图所示）。

电位器与变频器的连线图

接好后设定相关参数。

相关参数设定：

1.首先将P0700设定为1，然后将P1000设定为2。

2.按下变频器上的启动键启动，运行电动机，并且可以通过调速电位器对其转速进行调节。

在有些工业环境中需要变频器的远程控制，这时可以通过数字输入端1、2、3和调速电位器对电动机进行远程控制，是操作变得更加安全、方便。

这里就讲一下通过调速电位器和数字输入端1、2、3对电机进行正转启动、调节频率、反转、直流制动等控制。

相关参数设定：

1.将P0700设定为1，P1000设定为2。

2.将P0701设定为1（正转启动），P0702设定为12（反转），P0703设定为25（直流制动）。

3.这时只有通过数字输入端1上的开关进行控制变频器的启动了，通过调速电位器对电动机的频率进行调节，数字输入端2上的开关是启动反转的开关，在反转过程中也可以通过调速电位器进行调节频率。

数字输入端3上的开关是直流制动，当闭合时电动机的绕组内通入直流电进行快速的制动。

断开时电动机继续按制动前的频率运行。

通过调节P0701~P0703的参数来实现数字输入端的其他功能（参看P0701~P0703的参数说明表）。

在工业生产中，为了避开机械共振的影响，变频器有些频率带需要被跳跃过去。

在这里就要用到变频器的跳转频率参数P1091~P1094和跳转频率的频率带宽P1101。

（参看参数说明表P1091~P1101）。

跳转频率与频带宽度说明图

相关参数设定：

1、将P0700设定为1，P1000设定２。

2、将P0003（参数访问级）调到3（下面使用的P1091~1101为3级参数，否则访问不到）。

3、再调到P1091（跳转参数1）将其参数值设定为20Hz，然后将P1101（跳转频率的频带宽度）设定为4Hz。

4、点击变频器运行键，运行电动机。

电动机运行后，按“功能键”Fn切换到“r0000”点击P键观察频率变化。

这时用电位器对频率进行调节，从0Hz逐渐增加频率当频率增加到16Hz时。

频率显示将保持16Hz不变，继续调节旋钮，当增加到一定程度，频率会从16Hz直接跳跃到24Hz，中间的频率带就被屏蔽掉了。

四、思考题

能否将电位器换成AD模块的输出模拟量来进行控制？

实训五、通过数字输入端对速度进行调节实验

一、实验目的

1、进一步掌握变频器的简单参数的设置方法。

2、熟练掌握变频器运行方式的切换和参数的预置方法。

3、掌握数字输入端控制变频器的方法。

二.实验器材

1、亚龙MICROMASTER420单元模块一台。

2、电动机一台。

三、试验内容

在有些工业生产中需要几段固定频率的设定，本变频器提供了7个固定频率供用户选择。

选择固定频率的办法：

1、直接选择

2、直接选择+ON命令

3、二进制编码选择+ON命令

1）直接选择（P0701-P0703=15）

在这种操作方式下，一个数字输入选择一个固定频率。

如果有几个固定频率输入同时被激活，选定的频率是它们的总和。

例如：

FF1+FF2+FF3

2）直接选择+ON命令（P0701-P0703=16）

选择固定频率时，既有选定的固定频率，又带有ON命令，把它们组合在一起。

在这种操作方式下，一个数字输入选择一个固定频率。

如果有几个固定频率输入同时被激活，选定的频率是它们的总和。

例如：

FF1+FF2+FF3

3）二进制编码的十进制数（BCD码）选择+ON命令P0701-P0703=17

使用这种方法最多可以选择7个固定频率。

各个固定频率的数值根据下表选择：

DIN1

DIN2

DIN3

不激活

不激活

不激活

OFF

激活

不激活

不激活

FF1

P1001

不激活

激活

不激活

FF2

P1002

激活

激活

不激活

FF3

P1003

不激活

不激活

激活

FF4

P1004

激活

不激活

激活

FF5

P1005

不激活

激活

激活

FF6

P1006

激活

激活

激活

FF7

P1007

为了使用固定频率功能，需要用P1000选择固定频率的操作方式。

在“直接选择”的操作方式（P0701~P0703=15）下，还需要一个ON命令才能使变频器运行，这里以（P0701~P0703=17）“二进制编码的十进制数（BCD码）选择+ON命令”。

相关参数设定：

1、将P0700设定为1，将P1000设定为3。

2、将P0701~P0703均设定为17（二进制编码的十进制数（BCD码）选择+ON命令）。

3、将P1001设定为10Hz，P1002设定为15Hz，P1003设定为20Hz，P1004设定为25Hz，P1005设定为30Hz，将P1006设定为35Hz，将P1007设定为40Hz（关于频率设定可以根据自己的想法来设定）。

4、闭合数字输入端１的开关，电动机将在10Hz（P1001=10）的频率下运行，可以通过3个数字输入端上的开关闭合和断开的不同排列调出七种不同的速度。

（方法参看上表）。

除了如此还可以将数字输入端１、２、３分别设定为低速，中速，高速，其频率值通过设定P1001、P1002、P100４的数值来实现。

例如：

相关参数设定：

1、将P0700设定为1，将P1000设定为3。

2、将P0701~P0703均设定为17（二进制编码的十进制数（BCD码）选择+ON命令）。

3、将P1001设定为15Hz（低速），P1002设定为30Hz（中速），Ｐ1004设定为45Hz（高速）（频率可以随意设定）。

4、单独闭合数字输入端１、２、３电动机将在其对应的频率下运行。

进行低速、中速、高速的切换。