TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

ACS 800 SAGEDUSMUUNDURI ALANE TÄIENDKOOLITUS

2

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Sagedusmuunduri ACS 800 täiendkoolituse

materjalid

Koostajad: Tanel Jalakas

Dmitri Vinnikov

Tallinn 2008

3

Sisukord 1. Sissejuhatus ................................................................................................... 4 2. Ohutusnõuded................................................................................................ 5 3. Laboristendi kirjeldus...................................................................................... 6 4. ACS 800 sagedusmuundur .......................................................................... 12

4.1 ACS 800 sagedusmuunduri ühendamine ............................................... 13 4.2 Sagedusmuunduri juhtimiseks kasutatavate sisendite ja väljundite kirjeldus......................................................................................................... 15 4.3 ACS 800 sagedusmuunduri paigaldamine.............................................. 17 4.4 ACS 800 muunduri kaitsmine ................................................................. 17

5. Laboratoorsete tööde juhendid..................................................................... 19 5.1 Muunduri töölerakendamine ................................................................... 19

5.1.1 Muunduri juhtimine muundurist eraldiasetseva juhtpaneeli kaudu ... 19 5.1.2 Muunduri juhtimine integreeritud kontrollpaneeli abil........................ 20 5.1.3 Andmete lugemine kontrollpaneelilt.................................................. 21 5.1.4 Mõõtmine ......................................................................................... 22 5.1.5 Laboritöö aruande sisu..................................................................... 22

5.2 Muunduri karakteristikud......................................................................... 23 5.2.1 Pinge/sageduse karakteristik ........................................................... 23 5.2.2 Kriitiliste kiiruste kontroll ................................................................... 23 5.2.3 IR-kompensatsioon .......................................................................... 23 5.2.4 Väljundkarakteristikud ...................................................................... 24 5.2.5 Laboritöö aruande sisu..................................................................... 24

5.3 Muunduri ühendamine personaalarvutiga............................................... 25 5.3.1 DriveWindow kasutajaliidesega tutvumine ....................................... 25 5.3.2 Ajami juhtimine DriveWindow tarkvaraga ......................................... 25 5.3.3 Ajami kiirenduse jälgimine................................................................ 26 5.3.4 Tulemuste analüüsimine ja salvestamine......................................... 27 5.3.5 Laboritöö aruande sisu..................................................................... 27

6. Laboritööde abimaterjalid ............................................................................. 28 6.1 TPS2000 digitaalse ostsilloskoobi kasutamine ....................................... 28

6.1.1 Signaalikuju kuvamine...................................................................... 28 6.1.2 Signaaliparameetrite mõõtmine ostsilloskoobiga ............................. 28 6.1.3 Signaalikujude mõõtmised kursoreid kasutades .............................. 29 6.1.4 Automaatne signaaliparameetrite mõõtmine .................................... 29

6.2 ACS800 sagedusmuunduri laboratoorsete tööde algseaded.................. 30 6.3 Kasulik kirjandus..................................................................................... 30

4

1. Sissejuhatus Käesolev juhend sisaldab instruktsioone, mida laboritöid läbiviivad tudengid peavad järgima. Antud laboritööde tegijalt eeldatakse elektroonikakomponentide, standartse juhtmestuse ning elektriskeemides kasutatavate sümbolite tundmist. Antud juhend on kooskõlas aine “Jõuelektroonika erikursus” materjalidega. Enne laboris töö alustamist tee omale selgeks ohutusnõuded.

5

2. Ohutusnõuded

2.1. Laboriseade on ohtlik! Ära kunagi pingesta seadet või käivita mootoreid, kui sa pole täiesti kindel enda ja teiste ohutuses.

2.2. Enne seadme pingestamist tee kindlaks, et kõik kasutatavad mõõteriistad vastavad seadmes kasutatavatele pingetele, vooludele või kiirustele.

2.3. Vältimaks elektrilöögi ohtu või enese vigastamist ära kunagi: ava seadme katet või lülituskilpi, puutu ühenduskaableid ega mootoreid kui seade on pingestatud, või seadmes kasutatavad mootorid pöörlevad.

2.4. Ära seiska mootorit, tõmmates välja pistikuid, selle asemel kasuta kontrollpaneelil asuvaid lüliteid.

2.5. Ära lase mootoritel töödata suuremal kiirusel, kui valmistajatehase poolt ette nähtud ning ära koorma mootoreid üle.

2.6. Jäta meelde, et STOP nupp seadme juhtpaneelil ei toimi, kui juhtseadmed pole seadistatud töötama LOCAL režiimis; peatamaks seadet selles režiimis vajuta STOP nupule seadmekilbil.

2.7. Jäta meelde, et STOP nupu vajutamine ei seiska mootorit koheselt, ega lülita seadet välja. Seadmest pinge välja lülitamiseks ohu korral, vajutada seadme kilbil asuvat punast ohutuslülitit EMERGENCY STOP.

2.8. Jäta meelde, et maksimaalselt on lubatud seadet käivitada 5 korda 10 minuti jooksul, vältimaks kondensaatorite ja lülitusseadmete kahjustusi.

6

3. Laboristendi kirjeldus Laboriseade koosneb kahest ACS 800 tüüpi ajamist, milledest üks on töömasin ning teine koormusmasin. Mõlemad ajamid on üksteisega sarnased ja koosnevad järgmistest üksikosadest:

• asünkroonmootor, • ACS 800 muundur, • kilp juhtimis- ja lülitusseadmetega (väline juhtpaneel), • korpus, kaabeldus ning mõõteseadmed.

Töö- ning koormusmootori võllid on omavahel mehaaniliselt ühendatud. Mõlemad muundurid on seinale monteeritavad seadmed. Kumbki seade koosneb juhitavast alaldist ja vaheldist , mis on omavahel ühendatud alalispingesiiniga. Muundur koosneb järgmistest üksikosadest:

• muunduri elektriline osa, • jahutusventilaator (ülemise katte all), • muunduri esikatesse monteeritud juhtpaneel, • jahutusradiaator muunduri tagaosas, • alumise katte all paiknev klemmliist jõukaablite ühendamiseks.

Muunduri põhimõtteskeem on välja toodud Joonisel 1.

M

SISENDALALDI VÄLJUNDVAHELDI SISENDALALDI

FILTER

Joonis 1. Muunduri põhimõtteskeem

Igas muunduris on alalispinge vahesiiniga ühendatud kaks moodulit. Mõlemad moodulid, nii sisendalaldi kui ka väljundvaheldi koosnevad kuuest IGBT-st ja transistoride kaitseks mõeldud vastudioodist. Töörežiimil muudab sisendalaldi sissetuleva kolmefaasilise vahelduvvoolu alalisvooluks, millega toidetakse alalispinge vahesiini, millest omakorda saab toite mootorile vajalikku kolmefaasilist vahelduvvoolu tootev väljundvaheldi. Pidurdusrežiimil töödates annab vaheldi energiat tagasi võrku läbi alalispingesiini ja juhitava kahesuunalise sisendalaldi. Sisendfilter summutab voolu ja pingekõikumisi ning vähendab seega toitevõrgus tekkivaid harmoonilisi võnkumisi. Alalispinge vahesiini elektrolüütkondensaatorid salvestavad energiat lühiajaliste koormusimpulsside tarbeks. Tavaliselt tõuseb muunduri alalispinge vahelüli pinge sisendpinge liinipinge maksimumväärtuseni ja vajaduse korral on seada

7

võimalik veelgi tõsta. IGBT transistore lülitatakse vastavalt vektorjuhtimise põhimõtetele (scalar või direct torque control DTC). Kaitsmaks transistore ülekoormuse eest ning lülituskadude arvestamiseks, mõõdetakse automaatselt sisend- ja väljundpinget,voolusid ja alalispingesiini pinget muundurisiseste sensorite poolt. Joonisel 2 on kujutatud muunduri lihtsustatud plokkskeemi koos mootoriga.

SAGEDUSMUUNDUR ACS800

Joonis 2. Sagedusmuunduri lihtsustatud plokkskeem Seadme juhtimiseks on kolm võimalust:

• REM – väline juhtimine (remote) välise juhtpaneeliga sisendite/väljundite (I/O) või fieldbus andmesidesiini kaudu; • LOC [1] – (local) “kohalik” juhtimine seadme esiküljel asetseva juhtpaneeliga; • LOC [2] – (local) juhtimine muunduriga ühendatud personaalarvuti ning DriveWindow tarkvara abil.

Iga juhtimisvõimalusega on võimalik ühendada kasutajaliides või kasutada olemasolevat kasutajaliidest, erinevate kontrollitavate parameetrite ja juhtimisvõimalustega sisendalaldi ja väljundvaheldi juhtimiseks. Mõõtmiste sooritamiseks on seadme välisel juhtpaneelil 4mm laboripistikutega välja toodud nii sisendid kui ka väljundid. Mõõta on võimalik: sisendpinget, sisendvoolu, väljundpinget, väljundvoolu ja alalispingesiini pinget. Ostsilloskoobi ühendamisel muunduri sisendi väljundi või alalispingesiiniga tuleb elektriohutuse tagamiseks kasutada isoleerivat mõõtevõimendit. Muunduri juhtimiseks, seadistamiseks ning muundurist info välja lugemiseks on võimalik ühendada fiiberoptilist kaablit kasutades muunduriga personaalarvuti. Eelpoolmainitud toimingute läbiviimiseks saab kasutada Drive Windows tarkvara.

8

SAGEDUSMUUNDUR ACS800

Pealüliti Start StoppPöörlemis-

suund - Kiirus +

AvariiKaitseTöötabPingestatud Rike

L1

L2

L3

N

U

V

W

UDC+ UDC-PE PE N

Joonis 3. Sagedusmuunduri ACS800 laboristendi kirjeldus ja vajalikud välised

mõõteriistad

9

Joonis 4. Sagedusmuunduri ACS800 laboristendi kaitse- ja juhtahelad

10

Sagedusmuundurid on paigaldatud teisaldatavatele metallalustele, millede külge on kinnitatud ka elektrikilp (Joonis 3), milles asetsevad kaitse ja ja juhtseadeldised. Kilbi kaanel on väline juhtpaneel nuppudega seadme pingestamiseks, käivitamiseks, pöörlemissuuna muutmiseks, pöörlemiskiiruse muutmiseks, hädaväljalülitamiseks. Samasse on paigutatud ka 4 mm laboripistikud, millede külge saab ühendada mõõteriistu sisendpinge ja voolu, väljundpinge ja voolu ning alalisvoolu vahelüli pinge mõõtmiseks, joonisel 5 on kujutatud ostsilloskoobiga näideteks ülesvõetud muunduri väljundvoolu ja pinge pulsilaiusmodulatsiooni. Ohuolukorras on seade võimalik välja lülitada, kasutades hädaväljalülitus nuppu. Seade seiskub ka sellisel juhul, kui avatakse seadmekapi uks. NB! Ohulüliti kasutamisel lülitatakse seade välja kuid koormusagregaat ei seisku koheselt.

Joonis 5. Väljundvoolu ja pinge pulsilaiusmodulatsiooni näided Sagedusmuunduri kohale kinnitatud metallriiul on mõeldud mõõteriistade jaoks. Metallriiuliga samas tasapinnas asuvat muunduri ventilatsiooniava mitte kinni katta! Samas tuleb jälgida, et ventilatsiooniava katva võre vahelt ei satuks ventilaatori labade vahele kõrvalisi esemeid (pastakad, juhtmeotsad, kruvikeerajad jne.). Muundur on ühendatud koormus või töömasina ja toitevõrguga stendi metallkarkassi taga asuvate pistikutega. Joonisel 4 on kujutatud ühe sagedusmuunduri ühendusskeemi. Muundurite koormamiseks on laboristendide juures 2 mehaaniliselt ühendatud ning samal alusel paiknevat asünkroonmootorit järgmiste andmetega (Joonis 6).

11

SAGEDUSMUUNDUR ACS800

Pealüliti Start StoppPöörlemis-

suund - Kiirus +

AvariiKaitseTöötabPingestatud Rike

L1

L2

L3

N

U

V

W

UDC+ UDC-PE PE N

SAGEDUSMUUNDUR ACS800

Pealüliti Start StoppPöörlemis-

suund - Kiirus +

AvariiKaitseTöötabPingestatud Rike

L1

L2

L3

N

U

V

W

UDC+ UDC-PE PE N

Joonis 6. ACS 800 laboristendid koos koormus- ja töömasinaga Töömootor:

• võimsus - 5,5 kW • nimipinge - 400 V • nimivool - A • lisad - temperatuurisensor

Koormusmootor:

• võimsus - 15 kW • nimipinge - 400 V • nimivool - A • lisad - temperatuurisensor, kiiruseandur

12

4. ACS 800 sagedusmuundur ACS 800 sagedusmuundur on mitmekesiste juhtimisvõimalustega keskmise võimsusklassi sagedusmuundur. ACS 800 sagedusmuundur võimaldab otsest momendijuhtimist (DTC, Direct Torque Control), millega saavutatakse paljudes rakendustes vajalik hea käivitusmoment ning ajamit ja töömasinat säästev ühtlane töö. Otsene momendijuhtimine võimaldab täpselt kontrollida mootori kiirust ning pöördemomenti, samas on võimalik ka kiire reageerimine järskudele koormuse muutumistele. Ilma mootori kiirust otseselt (tahhogeneraatori või enkoodriga) mõõtmata on võimalik sagedusmuunduriga ACS 800 hoida kiirust muutuva koormuse korral täpsusega 0,1 kuni 0,5 % nimikiirusest. ACS 800 sagedusmuunduri tehnilised andmed:

• sisendpinge: 3-faasi, 380 - 415 V ±10% • sagedus: 48 - 63Hz • väljundpinge: 0 - 415 V • väljundsagedus: 8 - 300 Hz • väljundvõimsus: 75 kW • lubatav õhutemperatuur: - 15 - + 50 0C • lubatav õhuniiskus: 5 – 95%

ACS 800 seeria sagedusmuunduritel on võimalik kasutada mitut seadistuste komplekti (macro):

• Factory settings – kasutatavad enamikus tööstuslikes lahendustes, mis ei esita protsessi juhtimisele kõrgendatud nõudeid. • Hand/Auto control – käsitsijuhtimist nõudvad süsteemid. • PID control – tagasisidega süsteemid. • Sequential control – tsükliliste protsesside juhtimine • Torque control – protsessid, kus on vaja kontrollida ajami momenti. • User macro – kasutaja poolt defineeritud seadete kogumikud (macrod), võimalik on salvestada kuni 2 macrot.

ACS 800 tarkvara võimaldab järgmiseid funktsioone: • kiiruse juhtimine, • täpne momendijuhtimine ilma kiiruse-tagasisideta, • püsikiirusrežiimid, • kontrollitud moment nullkiirusel, • väljapidurdus, • välja optiseerimine, • mehaanilise piduri juhtimine, • programmeeritavad sisendid/väljundid, • skalaaarjuhtimine, • momendijuhtimine, • PID juhtimisalgoritm, • kiirendus- ja aeglustusrambid ajamile.

13

Samas on ACS 800 seeria sagedusmuundureil ka suur hulk eeldefineeritud ning seadistus võimalustega kaitsefunktsioone. Kaitsefunktsioonid rakenduvad järgmiste muutuste peale parameetrites:

• ülepinge, • alapinge, • alalispinge vahelüli ülepinge, • alalispinge vahelüli alapinge, • ülevool väljundis, • väljundi ülekoormus, • mootori ületemperatuur, • mootori faasikaotus, • muunduril juhtpaneeli kaotus, • väline veasignaal, • reguleeritavad pingepiirid, • reguleeritavad voolupiirid, • reguleeritavad koormuspiirid, • kriitiline sagedusvahemik.

Eraldi seadistuste komplektid on välja töödatud järgmiste tööstuslike seadmete ajamite jaoks: tsentifuugid, purustid, pumbad, ventilaatorid, kraanad, tekstiilimasinad, järgurajamid jne. Samas on antud sagedusmuundur võtma üle ka piiratud ulatuses programmeeritava kontrolleri funktsioone.

4.1 ACS 800 sagedusmuunduri ühendamine Sagedusmuundur ühendatakse toitevõrguga ning mootoriga vastavalt joonisele 7. Ühendamisel tuleb kasutada voolutugevusele vastava ristlõikega kaableid ning juhtmeid (Tabel 1).

Joonis 7. ACS seeria muundurite ühendamine

14

Väljundit mootoriga ühendav kaabel peab olema varjestatud. Juhtelementide ühendamiseks tuleb kasutada keerupaaridega ning varjestatud kaableid. Juhtkaablid ning jõukaablid tohib vedada samadesse kaablikanalitesse ainult siis kui juhtkaablid on vähemalt 230V isolatsiooniga. Jõuosa juhtmete ühendamiseks tuleb eemaldada muunduri alumiselt osalt kate ning klemmide kohal paiknev läbipaistvast plastikust kate. Ühendused sooritatakse vastavalt joonisele 5. Tabel 1. Vooludele vastavad kaablisoonte ristlõiked

Vool Kaabel (mm 2) 14 3x1,5 20 3x2,5 27 3x4 34 3x6 47 3x10 62 3x16 79 3x25 98 3x35 119 3x50 153 3x70 186 3x95 215 3x120 249 3x150 284 3x185

Joonisel 7 on näidatud korrektselt teostatud väljundosa kaabelühendus eri tüüpi korpusega sagedusmuundurite korral.

(a) (b)

Joonis 7. ACS 800 jõuosa juhtmete ühendamine: R4 tüüpi korpuse puhul (a)

ning R6 tüüpi korpusega seadmel (b)

15

4.2 Sagedusmuunduri juhtimiseks kasutatavate sisend ite ja väljundite kirjeldus 4.2.1 Analoogsisendid:

• 2 programmeeritavat voolusisendit (mõõteulatus 4 – 20 mA), • 1 programmeeritav pingesisend (mõõteulatus 2 – 10 V), • Analoogsisendite resolutsioon: 12 bit.

4.2.2 Analoogväljundid:

• 2 programmeeritavat vooluväljundit (4 – 20 mA), • Analoogväljundite resolutsioon: 10 bit.

4.2.3 Digitaalsisendid:

• 6 digitaalsisendit (24 V, voolutarve kuni 10 mA sisendi kohta), • Reageerimisaeg 1ms.

4.2.4 Releeväljundid: • 3 programmeeritavat releeväljundit (24 V 8 A, 240 V 0,4 A)

4.2.5 Toiteplokk välistele digitaalahelatele:

• 24V toide, maksimum 250 mA Muunduri juhtimiseks vajalikud lülitid, märgulambid, potentsiomeetrid ning sensorid ühendatakse kruviklemmide X20 – X27 külge. Need klemmliistud paiknevad muunduri esipaneeli all. Juhtimissignaalide ühendusskeem on ära toodud joonisel 8.

16

Joonis 8. Muunduri juhtimiseks vajalikud sisendid ja väljundid

17

4.3 ACS 800 sagedusmuunduri paigaldamine ACS 800 seinale kinnituvate sagedusmuundurite paigaldamisel tuleb jätta piisavad vahed muunduri ja seadmekapi vahele (vähemalt 50 mm kahe seadme vahele ning 200 mm seadme üla ja alaosa ning seinte ja teiste seadmete vahele. Muundurisse sisenev õhk võib olla kuni 40 0C. Vaheseinu kasutades tuleb vältida seadmekapi sisest õhuringlust ning soojenenud õhu sattumist radiaatorisse imetava jaheda õhu kanalisse joonis 9.

Joonis 9. Jahutusõhu liikumine seadmekapis

4.4 ACS 800 muunduri kaitsmine Elektripaigaldise ning ajami paremaks kaitseks tuleks muunduri toide juhtida läbi sulavkaitsete või automaatkaitselüliti ning kontaktori, mis võimaldab sedme toitevõrgust isoleerimist. Joonisel 10 kujutatud lüliti Θ on välise pidurdustakisti külge ühendatud termorelee kontaktid, samasse ahelasse on võimalik jadamisi ühendada ka mootori termorelee, avarii-väljalülitus lüliti ning käivituskaitselüliti kontaktid. Releeväljundite kontakte tuleks induktiivse koormuse puhul kaitsta kas vastudioodiga, alalisvoolu korral ning vahelduvvoolu korral varistori või RC ahelaga. Kaitselülitid võib valida vastavalt tabelile 2. NB! Kaitselüliti rakendumisaeg peab olema vähemalt 0,5 s. Täpsema informatsiooni saamiseks palun lugeda ACS 800 sagedusmuunduri paigaldusjuhendit.

18

Joonis 10. Välised kaitseseadmed

Tabel 2. Kaitselülitite valimine

Kaitse Nimivool, A A A2S V

4,7 10 483 500 6,0 10 483 500 7,9 10 483 500 10 16 993 500 13 16 993 500 17 20 1620 500 23 25 3100 500 32 40 9140 500 42 50 15400 500 53 63 21300 500 69 80 34500 500 83 100 63600 500

100 125 103000 500

5. Laboratoorsete tööde juhendid

5.1 Muunduri töölerakendamine Ülesanne: muunduri töölerakendamise käigus tehakse endale selgeks süsteemi toimimine ning õpitakse ajamit kontrollima, seadistama ning kasutama. Töö eesmärk on õppida muundurit käivitama, seiskama, mootori pöörlemissuunda vahetama, muunduri seadeid muutma kontrollpaneeli abil, sisend- ning väljundvoolusid ja pingeid mõõtma.

5.1.1 Muunduri juhtimine muundurist eraldiasetseva juhtpaneeli kaudu

• Kontrolli laboristendi. Tee kindlaks, et koormusajam ei ole pingestatud. • Õpi selgeks eraldi juhtpaneelil asetsevad nupud, signaallmbid ja pistikud (Joonis 11) ning seadme küljes asuva kontroll/juhtpaneeli nupud (Joonis 12). • Lülita sisse katsetatav ajam, kasutades pealülitit. Loe kontrollpaneelilt informatsiooni: kontrollpaneeli identifikatsiooniandmed, mootori andmed, võimalikud veasignaalid. • Vajuta kontrollpaneelil ACT nuppu ja vaata seadme olekut kajastavaid näitajaid:

Mooduli ID (Module ID)

Juhtseadmed (Control status)

Pöörlemis-suund

(Direction)

Kontrollnäit (Reference)

Ajami olek (Drive status)

1 – vaheldi 2 – alaldi

L – (local) juhtpaneel R– (remote) väline kontrollpaneel

→ edasi ← tagasi

Hz V

I – töötab 0 – seisab non – puudub

Pingestatud

Muundur töötab

Muunduri

rike

Kaitse rakendunud

Avarii

Avarii - väljalülitus

Pealüliti

Start

Stopp

Pöörlemissuund

Mootori

kiirus

Mõõtepistikud

SisendVäljund

Alalispingesiini

pinge mõõtepistikud

Joonis 11. Väline kontrollpaneel

20

• Tee kindlaks, et muunduri juhtimine toimub välise juhtpaneeli kaudu (juhtsedmete olekunäitajas [Control status] ei ole näha L tähte); vastasel juhul, vajuta LOC/REM nuppu juhtpaneelil, valimaks seadme juhtimist seadme esiküljel asuva juhtpaneeli või välise juhtpaneeli kaudu. • Mootori käivitamiseks vajutage Start nupule juhtpaneelil. Kiiruse muutmiseks tuleb keerata -Kiirus+ nuppu. Mootori pöörlemissuuna muutmiseks kasutage Pöörlemissuund lülitit. Mootori seiskamiseks vajutage Stopp nuppu. • Lülitage laboristend välja ning lahutage toitevõrgust.

5.1.2 Muunduri juhtimine integreeritud kontrollpane eli abil • Tee kindlaks, et laboristend ei ole sisse lülitatud ja mootorid ei pöörle. • Vaata muunduri ja mootorite andmesiltidelt seadmete nimiandmeid. • Lülita sisse katsetatav ajam. • Tee kindlaks, et muunduri väljundvaheldi on õigesti seadistatud,

vajaduse korral vajuta DRIVE ja ENTER nuppe, keri ID number 1, ja vajuta ENTER ning ACT nuppe kinnitamaks muudatust.

• Kui juhtpaneeli ekraanil näidatakse veateadet **FAULT** või hoiatust **WARNING** väljuge menüüst ACT nupuga ning vajutage RESET nuppu.

• Õpi muunduri seadeid muutma juhtpaneelil: o parameetrite muutmise režiimi (Parameter Mode) valimiseks vajuta

PAR nuppu o paremeerite gruppide valimiseks vajuta PAGEUP või PAGEDN

nuppusid o parameetri grupis parameetrite valimiseks vajuta UP või DOWN

nuppe o valitud seade kinnitamiseks vajuta ENTER nuppu o valitud parameetri väärtuse muutmiseks vajuta UP ja DOWN

nuppe või PAGEUP ja PAGEDN nuppe väärtuste kiireks suurendamiseks või vähendamiseks

o etteantud väärtuse omistamiseks parameetrile vajuta ENTER nuppu

• Järgi antud protseduuri muunduri seadistamiseks: sisesta START-UP DATA (parameetrite grupp 99), siis vali APPLICATION MACRO ja MOTOR CONTROL MODE ning sisesta mootori sildiandmed: (mootori nominaalpinge, vool, sagedus, kiirus, võimsus) MOTOR NOMINAL VOLTAGE, CURRENT, FREQUENCY, SPEED, POWER.

• Vajuta LOC/REM nuppu kontrollpaneelil, valimaks seadme juhtimist seadme esiküljel asuva juhtpaneeli kaudu (L peab olema näha seadme ekraanil)

• Sageduse vahetamiseks (Reference) vajuta REF nuppu, siis vajuta UP/DOWN või PGUP/PGDOWN nuppe. Vajuta ENTER nuppu valitud väärtuse kinnistamiseks.

• Mootori käivitamiseks vajuta START nupule juhtpaneelil. Vahetamaks mootori pöörlemissuunda vajuta REVERSE või FORWARD nupule. Mootori seiskamiseks vajuta STOP nuppu.

21

5.1.3 Andmete lugemine kontrollpaneelilt • Käivita ajam väliselt juhtpaneelilt. • Vajuta ACT nuppu, et siseneda menüüsse Actual Signals Mode

(parameetrite grupp 01), kus LCD ekraanil kuvatakse korraga kolme näitu. Alltoodud tabelis on välja toodud tähtsamad võimalikud näidud:

Parameeter Nimi Kirjeldus 01.03 FREQUENC[Y] Muunduri väljundsagedus, Hz 01.04 CU[RRENT] Mootori vool, A 01.06 POWER Mootori võimsus, % nimivõimsusest 01.07 DC VOLTA[GE] Alalispinge-vahelüli pinge, VDC 01.08 MAINS VO[LTAGE] Sisendpinge (rms), V 01.09 MOTOR VO[LTAGE] Mootoripinge (rms), V 01.10 PP TEMPE[RATURE] Jahutusradiaatori temperatuur, C 01.37 MOTOR

TE[MPERATURE] Arvutuslik mootori temperatuur, C

• Loe ja kirjuta üles muunduri väljundvaheldi näitajad, mis on ära toodud

ülalasuvas tabelis. Ekraanil kuvatava signaali muutmiseks liigutage vilkuvat kursorit UP/DOWN nuppudega ja vajutage ENTER nuppu, kui olete valinud sobiva rea, seejärel valige näitaja, mille väärtust soovite näha UP/DOWN nuppudega ning vajutage ENTER nupule.

• Muunduri toitealaldi väärtuste kuvamiseks vajutage DRIVE nuppu, valige ID number 2 ja vajutage ACT nupule. Ülalkirjeldatud protseduuri jälgides loe ja kirjuta üles muunduri toitealaldi näitajad, mis on ära toodud järgnevas tabelis:

Parameeter Nimi Kirjeldus 01.05 FREQUENCY Muunduri sisendpinge sagedus, Hz 01.06 LINE CURRENT Sisendvool, A 01.07 REACTIVE

POWER Reaktiivvõimsus, kVAr

01.08 POWER Sisendvõimsus, kW 01.09 POWER Sisendvõimsus, % nimivõimsusest 01.10 DC VOLTAGE Alalispinge-vahelüli pinge, VDC 01.11 MAINS VOLTAGE Sisendpinge (rms), V 01.27 COSFII Võimsustegur (cos φ)

22

5.1.4 Mõõtmine • Pingete ning voolude mõõtmiseks on vaja ostsilloskoopi, diferentsiaal-

pingemõõteplokki ning kontaktivabu voolutange. Enne tööde juurde asumist tutvu seadme kasutusjuhendiga.

• Esiteks kasuta ekraanil olevat mõõtejoonestikku, esmase visuaalse hinnangu andmiseks mõõdetava pinge või voolu kujule. Arvuta mõõtejoonestiku järgi pinge amplituudväärtus ning kirjuta üles. Seejärel joonista üles ostsilloskoobi ekraanil nähtavad pinge kujud.

• Järgmiseks lülita sisse pinge- ning ajatelgedel asuvad mõõtekursorid ning liigutades kursoreid mööda pinge- ning ajatelge vastavalt ekraanil olevale pinge- või voolukujule. Loe ekraanilt kursorite asukohtadele vastavaid aja ning pingeväärtuseid ning märgi need üles.

• Kasuta ostsilloskoobi automaatseid mõõtefunktsioone numbriliste vääruste saamiseks.

• Võta üles samad pingete ning voolude väärtused kasutades multimeetrit ning vajaduse korral voolude mõõtmiseks kontaktivabu voolumõõtetange.

• Seiska mootor ning lülita muundur välja.

5.1.5 Laboritöö aruande sisu • Laboriseadme funktsionaalskeem ja tehnilised andmed • Muunduri ja mootori andmed, kaasa arvatud tootjafirma, seadme tüüp,

standard, kaitseaste ning elektrilised ja mehaanilised näitajad • Samad andmed mõõteriistade kohta • Katses kasutatava ajami sildiandmed • Tabeli kujul esita kontrollpaneelilt loetud, ostsilloskoobi ja multimeetri abil

mõõdetud väärtused • Mõõtkavas joonised pinge ja voolukujude kohta, mis on joonistatud

ostsilloskoobi ekraanilt • Kokkuvõte, milles oleks ära toodud arvutatud väärtused, mõõdetud

väärtused ning tulemuste analüüs

23

5.2 Muunduri karakteristikud Eesmärk: karakteristikud aitavad mõista muunduri elektrilisi võimalusi eri koormuste ja töörežiimide korral. Töö eesmärgiks on üles võtta muunduri karakteristikud ning joonestada nendele karakteristikutele vastavad tunnusjooned.

5.2.1 Pinge/sageduse karakteristik Pinge/sageduse karakteristik on muunduri väljundpinge ja -sageduse suhe. Antud karakteristik iseloomustab muunduri lineaarsust ja sagedus- ning pingevahemikku. Juhul kui mootor töötab vääratusrežiimil, tuleb vähendada mootori koormust, selleks, et muunduri väljundpinge tõsta mootori nimipingeni.

• Lülita sisse katsetatav ajam. Määra kindlaks sageduse alampiir, seadista kontrollpaneeli ekraan näitama mootori pinget, voolu ja võimsust. Kanna ekraanil olevad näidud (sagedus, pinge ja võimsus) tabelisse.

• Käivita mootor. Suurenda sagedust sujuvalt vahemikus 0…70 Hz ning kanna eelmises punktis mainitud väärtused tabelisse.

• Kasutades saadud andmeid konstrueeri pinge/sagedus ja võimsus/sagedus graafikud. Leia välja nõrgenemise punkt graafikul ja mootori maksimaalne pinge.

• Säti muunduri väljundsagedus nulliks ning seiska ajam.

5.2.2 Kriitiliste kiiruste kontroll Kriitiliste kiiruste kontrolli funktsiooni kasutatakse rakendustes, kus on vaja vältida mootori teatud pöördeid või pööretevahemikke, mehaanilisest resonantsist või toitevõrgus tekkivatest vooluvõnkumistest hoidumiseks.

• Kriitiliste kiiruste kontrolli funktsiooni käivitamiseks tuleb valida parameetri 25.01 CRIT SPEED SELECT väärtus ON.

• Defineeri miinimum ja maksimumväärtused kriitilistele kiirustele, milledest soovid hoiduda, seadistades parameetrid 25.02 CRIT SPEED 1 LOW ja 25.03 CRIT SPEED 1 HIGH antud väärtustele (10…40 ja 60…90 Hz).

• Käivita mootor. Suurenda sagedust sujuvalt vahemikus 0…70 Hz kanna pinge, võimsuse ja sageduse väärtused tabelisse ning konstrueeri pinge/sagedus ja võimsus/sagedus graafikud. Märgi graafikul ära kriitilise kiiruse vahemik.

• Säti muunduri väljundsagedus nulliks, seisake mootor ja seadista parameetri 25.01 väärtuseks OFF.

5.2.3 IR-kompensatsioon Kui IR-kompensatsiooni funktsioon on aktiveeritud, siis kasutatakse madalatel sagedustel mootori toitmiseks kõrgendatud pinget. Antud funktsioon on kasulik rakendustes kus vajatakse suurt käivitusmomenti. Kuna väljundisse ei anta pinget 0 Hz väljundsageduse juures, siis käivitub IR-kompensatsiooni funktsioon täielikult alles mootori libistussagedusel.

• Selleks, et kasutada madalatel pööretel kõrgendatud väljundpinget tuleb seadistada parameeter 26.03 IR-COMPENSATION väärtusele (10…30% mootori nimipingest).

• Käivita mootor. Suurenda sagedust sujuvalt vahemikus 0…70 Hz kanna pinge, võimsuse ja sageduse väärtused tabelisse ning konstrueeri

24

pinge/sagedus ja võimsus/sagedus graafikud. Märgi graafikul ära IR-kompensatsiooni funktsiooni toimimise vahemik.

• Defineerimaks sagedust mille juures IR-kompensatsioon jõuab maksimaalse väärtuseni, seadistage parameetri 26.04 IR STEP-UP FREQ väärtusele (5...25 Hz) ja korrake eksperimenti. Märgi graafikul ära IR-kompensatsiooni funktsiooni toimimise uus vahemik.

• Säti muunduri väljundsagedus nulliks, seisake mootor ja seadistage parameetrite 26.03 ja 26.04 väärtused nulliks.

5.2.4 Väljundkarakteristikud Väljundkarakteristikud on muunduri väljundpinge ja -voolu suhe erinevatel koormustel. Antud karakteristikud iseloomustavad seadme koormustaluvust ning väljundparameetrite lineaarsust.

• Pane tööajam tööle sagedusega (20...30 Hz). • Lülita sisse koormusajami muundur, seadistage ajami moment nulliks

ning käivita koormusmootor. • Kanna tabelisse koormusmoment, tööajami sagedus, pinge, vool ja

võimsus. • Sujuvalt tõsta koormusmomenti kuni saavutad töömasina nimivoolu ja

kandke ülalmainitud väärtused uude tabelisse. Seiska ajam ning konstrueeri tabelite põhjal muunduri väljundsuuruste graafikud antud sagedusele.

• Tõsta tööajami sagedust. Sujuvalt tõsta koormusmomenti kuni saavutate töömasina nimivoolu ja kanna ülalmainitud väärtused uude tabelisse. Seiska ajam ning konstrueeri tabelite põhjal muunduri väljundsuuruste graafikud antud sagedusele. Konstrueeri antud metoodikat kasutades väljundkarakteristikud tõstes sagedust astmeliselt 0 kuni 70 Hz.

• Seadista IR-kompensatsiooni funktsioonile peatükis 2.3 kirjeldatud väärtused ning korda väljundkarakteristikute ülesvõtmise katset madalatel sagedustel.

• Lülita välja koormusajam, lülita välja tööajamil IR-kompensatsiooni funktsioon ning lülita välja tööajam.

5.2.5 Laboritöö aruande sisu • Mõõtetulemused tabelkujul ning pinge/sagedus karakteristikud • Mõõtetulemused tabelkujul ning väljundkarakteristikud koos IR-

kompensatsiooniga • Kokkuvõte, milles oleks ära toodud arvutatud väärtused, mõõdetud

väärtused ning tulemuste analüüs

25

5.3 Muunduri ühendamine personaalarvutiga Ülesanne: ABB muundurite seadistamisel ja hooldamisel kasutatakse tarkvara DriveWindow. Antud töö ülesandeks on muunduri kaugjuhtimise, erinevate parameetrite monitoorimise, muutmise ja salvestamise ning näitude graafikutel kuvamise õppimine, kasutades DriveWindow tarkvara.

5.3.1 DriveWindow kasutajaliidesega tutvumine Kasutajaliides Joon. 4 kujutab endast Windows operatsioonisüsteemiga töötavat lihtsalt kasutatavat programmi.

• Lülita sisse sagedusmuundur. • Tekita ühendus DriveWindow programmi ja sagedusmuunduri vahel,

valides stringi ABB SMP valikunimekirjast Select OPC Server • Tutvu kasutajaliidese põhiosadega:

o Tiitliriba (titel bar) o Menüüriba (menu bar) o Tööriistaribad (Standard toolbar, Monitor toolbar, Logger toolbar) ja

Drive panel ekraani allosas o Ekraani allosas asuv olekuriba (status bar) o Neljaks osaks jagatud põhiakna osadega: navigeerimisaken

(Browse tree ) ja seadmete kataloogid (Item sets) paiknevad põhiakna ülaosas ning graafikute seaded (Trend settings) ja graafikud (Trend display ) allpool.

5.3.2 Ajami juhtimine DriveWindow tarkvaraga Ajami juhtimiseks DriveWindow tarkvaraga on võimalik kasutada kas Drive juhtaknas painevaid nuppe või Drive menüü käskusid. Olekuribal (status bar) kuvatakse kasutaja poolt teostatud toiminguid.

• Navigeerimisaknas (Browse tree) vali katseseadme riistvarale sobiva konfiguratsiooniga ajam

• Seadista sagedusmuunduri juhtimine läbi välise arvuti, vajutades Take/Release Control nupule.

• Vaata üle valitud ajami nimi, staatus ja aadress. • Nulli veamälu ja kustuta vajaduse korral vealogi. • Anna sisestusväljale väärtus (30...70 Hz) ja kliki Set Reference nupule või

vajuta Enter nupule klaviatuuril, selleks et väärtust muundurisse saata. • Käivita ja seejärel seiska mootor. • Vaheta pöörlemissuunda mootoril ning käivita see uuesti. • Lase mootoril tühijooksul peatuda (ilma pidurduseta mootori peatamine). • Lülita muunduri kontroll tagasi lokaalseks, ning proovi samu funktsioone

muunduri kontrollpaneeli abil.

26

5.3.3 Ajami kiirenduse jälgimine Ajami seirefunktsioonide käivitamiseks võib kasutada Monitor tööriistariba või Monitor menüüs paiknevaid käske. Seirefunktsioon loeb reaalajas tsükliliselt muundurist infot mitmesuguste protsesside kohta ja salvestab neid arvutisse.

• Seadista sagedusmuunduri juhtimine läbi välise arvuti. • Ajami kiirenduse seadistamiseks vali Parameters valikuväljal (Browse

tree) ja anna parameetrile 22.02 ACCEL TIME 1 väärtus (5...15 s) kasutades selleks Item sets välja.

• Trend Settings väljal, seadista X-Axis Length suuremaks eelpool etteantud kiirendusajast.

• Jälgimaks mootori pinget voolu ja sagedust, vali 01 ACTUAL SIGNALS, Browse tree väljal ning “lohista” hiirega antud stringid Trend Settings väljale. Lisatud muutujate ette tekivad numbrilised väärtused. Delete nupuga on võimalik eemaldada mittevajalikke muutujaid.

• Seire alustamiseks, kliki hiirega Start or Continue Monitoring nupule Monitor tööriistaribal ning käivitage ajam antud sagedusel.

• Kui graafiku väljajoonistumine peatub, siis vajuta Stop Monitoring nupule. Pärast seda seiska ajam.

• Graafikute skaleerimiseks kasuta Adapt Y-Axis alammenüüst Axis või Autoscale funktsiooni alammenüüst Scaling, mis asub Monitor menüüs.

• Kui vaatate mitteaktiivseid või ajutiselt seisatud graafikuid, siis klikkides graafikule kuvatakse graafiku mõõtekursor, mille abil on võimalik graafikute igas punktis täpseid väärtuseid välja lugeda.

27

5.3.4 Tulemuste analüüsimine ja salvestamine Graafikute salvestamiseks on mitmeid võimalusi. hetkel kuvatavat graafikut võib salvestada File menüü alt DriveWindow graafiku faili, eksportida tekstifaili, kopeerida mõnda teise rakendusse, või välja printida.

• Andmete töötlemiseks vali Export menüü alammenüüs Graph omista tekitatud .txt failile nimi. Pärast seda ava fail programmiga Microsoft Excel, arvuta suhtelistes ühikutes andmed (per unit) ümber voltideks, ampriteks ja hertsideks ning joonista nõutud graafikud.

• Kui soovid antud graafikuid hiljem töödelda, siis salvesta graafikud Save As käsuga ja andke nimi uuele .dwt failile. Sel viisil salvestatud graafikud on kasutatavad ka juhul kui muundur on välja lülitatud. Valides Open käsk alammenüüst Graph on võimalik töö jätkamiseks salvestatud graafikuid tööaknas avada.

• Muudes rakendustes graafikute kasutamiseks tuleb kõigepealt need kopeerida operatsioonisüsteemi “lõikelauale” (clipboard) kasutades Copy Graph käsku Edit menüüs ja seejärel kopeerida andmed soovitud tarkvararakendusse.

• Graafikute printimiseks sellel juhtumil kui antud arvutist ei ole võimalik ligi pääseda ühelegi printerile võib kasutada Microsoft Office Document Image Writer tarkvara.

• Pärast seirefunktsiooni lõpetamist ning andmete salvestamist on võimalik mittevajalikud andmed kustutada Clear nupuga ning parameetri 22.02 ACCEL TIME 1 väärtus tuleb muuta 3 ks.

5.3.5 Laboritöö aruande sisu • Mõõtkavas graafikud pinge voolu ja sageduse kohta. • Väljundpinge/sageduse graafik mis on konstrueeritud pinge ja sageduse

kohta seirefunktsiooniga kogutud andmete põhjal. • Väljundpinge/väljundvoolu graafik, mis on konstrueeritud pinge ja voolu

kohta seirefunktsiooniga kogutud andmete põhjal. • Kokkuvõte, milles oleks ära toodud arvutatud väärtused, mõõdetud

väärtused ning tulemuste analüüs

28

6. Laboritööde abimaterjalid

6.1 TPS2000 digitaalse ostsilloskoobi kasutamine Mitmetes sagedusmuunduriga tehtavates praktilistes töödes kasutatakse digitaalset ostsilloskoopi Tektronix TPS2000. Järgnev materjal on mõeldud lühikese kiirkursusena selle instrumendi kasutamise kohta.

6.1.1 Signaalikuju kuvamine Tundmatu suurusega signaali kiireks kuvamiseks toimi järgmistes punktides kirjeldatu kohaselt:

• Lülita ostsilloskoop sisse. • Ühenda proovikust (või diferentsiaalsest mõõtevõimendist) tulev juhe

CH 1 BNC pesaga. • Vajuta CH 1 MENU nuppu. • Vali Probe.Voltage.Attenuation 500X ja lülita prooviku asetsev lüliti

samasse positsiooni. • Ühenda kanal 1 proovik mõõdetava signaali allika külge ning prooviku

massiots mõõdetava signaali massiga. • Vajuta AUTOSET nuppu. • Kahe signaali korraga vaatamiseks ühenda CH 2 BNC pesasse teise

prooviku juhe ning vajuta CH 2 MENU nuppu. Ostsilloskoop sünkroniseerib signaalid automaatselt.

6.1.2 Signaaliparameetrite mõõtmine ostsilloskoobig a Signaalide kestuse ning amplituudi mõõtmiseks toimige järgmistes punktides kirjeldatu kohaselt:

• Keera SEC/DIV nuppu, ning otsi üles signaali algus. • Valitud kanalil keera VOLTS/DIV ja VERTICAL POSITION nuppusid,

selleks, et kuvada signaali amplituudi umbes viie ekraanijaotuse suuruselt.

• vajuta CH 1 MENU nuppu. • Vali Volts/Div väärtuseks Fine. • Keera VOLTS/DIV nuppu , selleks, et kuvada signaali amplituudi täpselt

viie ekraanijaotuse suuruselt. • Keera VERTICAL POSITION nupu abil ekraanil nähtav signaalikuju

ekraani keskele; positsioneeri signaalikuju alusjoon 2...3 jaotust allapoole ekraani keskjoont.

Kasutage ekraani allosas olevaid näite, kanalite vertikaalse mõõtkava ning ajastuse teada saamiseks.

29

6.1.3 Signaalikujude mõõtmised kursoreid kasutades Kursorid võimaldavad kiiresti mõõta signaalikuju ajastusega seotud suuruseid (sagedus, periood jne.) ning signaali amplituudi. Ajastuse mõõtmiseks toimige järgmistes punktides kirjeldatu kohaselt:

• Vajuta CURSOR nuppu, kuvamaks Cursor menüüd. • Vali Type.Time. • Vali mõõdetav kanal, näiteks Source.CH1. • Vajuta Cursor 1 valiku nupule, kuvamaks kursorit. • Keera multifunktsionaalset nuppu kursori asukoha liigutamiseks. • Vajuta Cursor 1 valiku nupule, kuvamaks teist kursorit. • Keera multifunktsionaalset nuppu kursori asukoha liigutamiseks. • Kursorite positsioonide järgi näidatakse järgmiseid suuruseid: ∆t

(kursoritevaheline ajaline erinevus), 1/∆t (sagedus), (∆V või ∆I, pinge või voolu vahemik, mis jääb kursorite vahele), ajastused, mis sõltuvad kursorite asukohast ning sünkroniseerimispunkti seadetest (trigger settings) valitavad Display menüüst.

Signaali amplituudide mõõtmiseks toimi järgmistes punktides kirjeldatu kohaselt:

• Kui Cursor menüüd ei kuvata, siis vajuta CURSOR nupule. • Vali Type.Amplitude. • Vajaduse korral vali õige kanal. • Vajuta Cursor 1 valiku nupule, kuvamaks kursorit. • Keera multifunktsionaalset nuppu kursori asukoha liigutamiseks. • Vajuta Cursor 1 valiku nupule, kuvamaks teist kursorit. • Keera multifunktsionaalset nuppu kursori asukoha liigutamiseks.

Signaali amplituudi mõõtmiseks ettenähtud kursorite positsioonide järgi näidatakse järgmiseid suuruseid: (∆V või ∆I, pinge või voolu vahemik, mis jääb kursorite vahele), Display menüüs kuvatakse mõõdetavate signaalide mitmesuguseid väärtuseid.

6.1.4 Automaatne signaaliparameetrite mõõtmine TPS 2000 ostsilloskoop võimaldab automaatselt mõõta 11 erinevat signaaliparameetrit nii pinge kui ka voolusignaalide mõõtmisel (voolusignaalide puhul tuleb seadistada voolumõõtetangide ülekandetegur mV/A): Freq – sagedus, Period – esimese tsükli aeg (periood), Mean – signaali amplituudi aritmeetiline keskmine väärtus, Pk-Pk – signaali miinimum ja maksimumväärtuste vahele jääv väärtus, Cyc RMS – esimese täistsükli efektiivvärtus, Min ja Max – Viimase 2500 mõõtmise miinimum ja maksimumväärtus, Rise Time ja Fall Time – signaali esimese tõusva ja esimese langeva serva tõusu- ja langusaeg, Pos Width ja Neg Width – esimese positiivse ja esimese negatiivse impulsi pulsilaius, signaali 50% tasemel. Ostsilloskoop võimaldab korraga näidata kuni 5 mõõtetulemust. Mõõtmiste teostamiseks toimige järgmistes punktides kirjeldatu kohaselt:

• Vajuta MEASURE nupule Measure menüüsse sisenemiseks. • Vali kanal, näiteks Source.CH1. • Vajuta valikunuppu ekraani ääres ning vali mõõtmise tüüp, Type.Freq. • Vajuta Back valikunuppu Measure menüüsse sisenemiseks ja valitud

mõõtetulemuste kuvamiseks ekraanil.

30

6.2 ACS800 sagedusmuunduri laboratoorsete tööde al gseaded Indeks Väärtus 10.01 DI1,2 10.02 DI6,5 10.03 REQUEST 11.01 REF1(REF2*) 11.05 70 16.01 YES

Indeks Väärtus 16.02 OPEN 20.01 -70 (-1500*) 20.02 70 (1500*) 22.02 3 25.01 OFF 25.02 0

Indeks Väärtus 26.03 0 26.04 OFF 99.02 HAND/AUTO**

(T-CTRL*) 99.04 SCALAR 99.10 NO (ID MAGN*)

* Koormusajam ** Application macro User 2

6.3 Kasulik kirjandus • ACS800-31 Drives hardware manual, ABB Inc, 2005 • ACS800 standard application program 7.x, Firmware manual, ABB Inc,

2005. • DriveWindow2 software manual, ABB Inc, 2006. • Tektronix TPS2000 series digital storage oscilloscope User manual,

Tektronix, 2007.