实验五 三相异步电机变频调速.doc

实验五 三相异步电机变频调速 一、实验目的 1了解变频器外部控制端子的功能。 2了解变频器端子的接线方法。 3掌握变频器面板操作和常用参数的访问与设置。4了解三相异步电机变频调速在不同运行模式下的参数配置及操作方法。二、实验原理 1ATV31变频器的选型ATV31变频器的电压输入范围广泛，可用于额定值0.1815kW的电动机，有4种类型的电源：1) 200240V单相，0.182.2kW；2) 200240V三相，0.1815kW；3) 380500V三相，0.3715kW；4) 525600V三相，0.7515kW。ATV31变频器具有丰富的端子和通信接口：1) 内置RS485口，支持Modbus和CANopen通信协议；2) 6个可编程逻辑输入；3) 3个可配置的模拟输入；4) 1个模拟输出，输出形式(电压或电流)可选，也可配置为逻辑输出；5) 2路继电器逻辑输出。ATV31变频器编号的定义，见表4-1。表4-1 ATV31变频器编号定义ATV31HU75N4X变频器系列功率范围功率值/kW电压额定值是否内置EMC ATV21ATV31ATV61ATV71HU：P0.01HU：P0.1HU：P137: 0.37kW55: 0.55kW75: 0.75kWM3:200240VN4:380500VS6:525600V有X：无内置EMC滤波器无X：有内置EMC滤波器可以根据使用电动机的功率、额定电压来选择合适的变频器，一般变频器选型要大一个型号。例如：使用三相线电压380V，功率是0.37kW，可以选0.55kW对应的变频器ATV31HU55N4，这样可以保证电动机更有效的运行。2变频器I/O端子的连接ATV31变频器端子的接线方式如图4-1所示。图4-1 ATV31变频器端子的接线方式在电动机运行前必须检查控制端子的接线：1)检查并确认所有输入都连接到正确的端子且安全；2)检查并确认所有数字理的24V控制电源；3)检查并确认灌入/拉出开关的设置与用户控制接线方式相匹配。ATV31变频器共有两类端子：动力端子、控制端子，分别用TB1、TB2表示。TB1动力端子分别接380V交流电和三相交流异步电动机，并且可以接入外置制动电阻和直流电抗器，用于紧急制动停车和滤波，见表4-2。表4-2 ATV31变频器的动力端子端子功能接地端子R/L1三相电源输入端S/L2T/L3P0直流母线+极性PA/到制动电阻的输出(+极性)PB到制动电阻的输出PC/直流母线极性U/T1到电动机的输出V/T2W/T3TB2为控制端，各端子说明见表4-3。22个控制端子可分为三组：第一组为模拟量输入端；第二组为变频器输出的常开/常闭继电器接点端子；第三组为报警端子部分。另外还提供一个RJ45接口用于通信。表4-3 ATV31变频器的控制端子端子功能R1A常开继电器R1B常闭继电器R1C继电器公用端R2A可编程继电器R2的N/O触点R2CCOM模拟量I/O公共端AI1模拟量电压输入，010VAI2模拟量电压输入，10VAI3模拟量电流输入，420mA10V设定点电位器的电源110kAOVAOC模拟电压输出AOV，模拟电流输出AOC或逻辑电压输出AOC，AOV或AOC可进行定义(任何一个均可，但不能同时定义)24V逻辑输入电源端LI1LI6逻辑输入，可进行方向控制、预置速度切换等三、实验内容与说明 1变频器面板操作基础(1) 实验内容 在前面板上通过键盘设置变频器参数。前面板各部件功能见表4-4。ATV31表4-4 前面板功能部件编号功能1红色LED点亮表示直流母线已供电21个4位七段显示屏3编程终端4“RUN”键，用于在正转模式下起动电动机5“STOP/RESET”键，用于使电动机停机并复位当前故障6面板锁定7指示CANopen总线上的通信状态8退出菜单或参数，或者清除显示值以恢复以前的存储值9进入一个菜单或参数，或者对显示参数值进行存储10返回以前或进入下一个菜单或参数，或增大或减小显示值2电动机起停控制(1) 实验内容通过2线制和3线制方式起动电动机，比较两种方式的区别，并改变加/减速斜坡时间。(2) 实验说明1) 2线制控制：为电平控制方式，即在电动机运转时，运行和停止输入端必须持续供电，否则电动机停止运行。2) 3线制控制：为脉冲控制方式，即要想使电动机运转(正转或反转)，只要给正转或反转的脉冲信号即可，停止端为常闭信号，“停止”脉冲信号可控制电动机停车。3) 加速斜坡时间：是电动机从起动到设定的频率所用的时间。4) 减速斜坡时间：是电动机从设定的频率到停止所用的时间。(3) 实验步骤1) 2线制控制输入控制运行或停车的电平信号，即通过保持型按钮的“打开、闭合”状态实现。a. 按图4-2接线，LI1：正向；LIX：反向。动力电源正确接线，R/L1、S/L2、T/L3接380V电源进线，U/T1、V/T2、W/T3接电动机。选择模拟输入量AI1，将电位器的滑动端与AI1和COM连接，使之可以调节电动机的速度，LCD将显示电动机的频率。LI1连接红色平头按钮，起动并使电动机正转；LI2连接绿色平头按钮，起动并使电动机反转。 图4-2 2线制起动接线图b. 输入电动机的铭牌参数：进入drC-菜单 FrS 输入铭牌给出的电动机额定频率：50Hz； nCr 输入铭牌给出的电动机额定电流，比铭牌给出的值稍大一些； nSP 输入铭牌给出的电动机额定转速； COS 输入铭牌给出的功率因数。c. 将变频器设置为2线制起动：进入I/O-菜单 选择tCC选择2C。d. 设置LI1为正转，LI2为反转。LI1默认为正转，设置LI2为反转：进入I/O-菜单选择 rrS选择LI2。e. 设置加速斜坡和减速斜坡时间：进入Set-菜单 选择ACC，设置加速斜坡时间：0.1999.9s，出厂设置为3s。进入Set-菜单 选择DEC，设置减速斜坡时间：0.1999.9s，出厂设置为3s。f. 设置功能访问等级，进入CTL-菜单 选择LAC 选择L3，设置为最高访问等级。g.设置控制方式进入CTL-菜单 选择Cdl 选择tEr，将控制通道(数字量输入通道)设置为端子控制方式。进入CTL-菜单 选择Frl 选择AI1，将给定通道(模拟量输入通道)设置为模拟量输入端子AI1。2) 3线制控制“正向”或“反向”脉冲控制起动，“停止”脉冲控制停车。按图4-3所示接线，LI1：停车，LI2：正向，LIx：反向。图4-3 3线制起动接线图2线制控制与3线制控制在变频器设置和端子接线上有略微的差别：a.将变频器设置为3线制起动，进入I/O-菜单 选择tCC 选择3C；b.设置反转输入端，进入I/O-菜单 选择rrS 选择LI3。3预置及切换电动机的运行速度(1) 实验内容通过对变频器的参数配置，外接多个按钮“01”信号的不同组合，可以为电动机设置2种、4种、8种、16种的预置速度，实现速度的切换，见表4-5。本实验预置4种速度，需要两个按钮，进行4种状态组合，完成4种速率的切换。表4-5 预置速度表16种速度LI(PS16)8种速度LI(PS8)4种速度LI(PS4)2种速度LI(PS2)速度给定值0000给定值0001SP20010SP30011SP40100SP50101SP60110SP70111SP81000SP91001SP101010SP111011SP121100SP131101SP141110SP151111SP16 (3) 实验步骤按图4-4所示接线，动力电源与电位器接线与前一个实验相同，LI1：正向；LI2：反向。在电动机最初运行时，速度是按照给定的频率运行，可通过接在LI3、LI4的两个按钮来切换速度。 图4-4 电动机速率切换接线1) 电动机铭牌参数输入到变频器中。2) 将变频器设置为2线制起动：进入I/O-菜单 选择tCC 选择2C。3) LI1和LI2分别定义为正转和反转。LI1默认为正转，设置LI2为反转：进入I/O-菜单 选择 rrS选择LI2。4) LI3和LI4作为两个速度切换端子，进入FUn-功能菜单选择PSS选择PS2选择LI3；再选择PS4 选择LI4。5) 设置4个预置速度的频率值：a. 进入SET-菜单选择SP2，设置第2个预置速度的频率值；b. 进入SET-菜单选择SP3，设置第3个预置速度的频率值；c. 进入SET-菜单选择SP4，设置第4个预置速度的频率值。 四、思考题1、电动机正、反转运行的工作原理是什么？2、为什么三相异步电机可以变频调速？五、预习要求 1了解变频器的工作原理与使用方法。 2熟悉电机变频调速原理。 3了解变频器I/O端子的连接及接线方式。 六、实验仪器设备 1. 三相交流异步电动机 1台 2. 变频器 1只 3. 电位器 1只 4. 隔离开关 1只 5. 熔断器 3只 6. 按钮 若干七、注意事项 1必须检