Sprawdzanie współczynnika napięcie
Transkrypt
Sprawdzanie współczynnika napięcie
Sprawdzanie współczynnika napięcie-częstotliwość na napędach o zmiennej prędkości dzięki nowemu dwukanałowemu przenośnemu oscyloskopowi Fluke ScopeMeter ® 190 Series II Opis zastosowań Dzięki unikalnym funkcjom wyzwalania i pomiarów, przenośne oscyloskopy Fluke ScopeMeter 190 Series II są idealnym rozwiązaniem do analizy współczynnika napięcie-częstotliwość na modulowanych szerokością impulsu napędach o zmiennej prędkości. Napędy ze zmienną prędkością Modulacja szerokości impulsu Napędy ze zmienną prędkością zapewniają wygodną i przystępną metodę różnicowania prędkości solidnych silników prądu zmiennego. Po podłączeniu do sieci prędkość obrotowa silnika prądu zmiennego jest bezpośrednio związana z częstotliwością sieci i liczbą biegunów silnika. Tradycyjnie zewnętrzna skrzynia przekładniowa była jedynym sposobem pracy z różnymi prędkościami. Zmieniło się to wraz z wprowadzeniem półprzewodników wysokiej mocy, co umożliwiło zbudowanie napędów o zmiennej prędkości przez elektroniczne wytworzenie napięcia zasilania, które działa na różnych częstotliwościach. Wywołało to jednak potrzebę nowych możliwości pomiaru oferowanych przez oscyloskop przenośny Fluke 190 Series II. Napędy prądu zmiennego z modulacją szerokości impulsu znalazły drogę do wielu zastosowań, takich jak wentylatory, pompy i przenośniki napędzane asynchronicznymi silnikami prądu zmiennego z klatką. Silniki te są solidne i wymagają niewielkiej konserwacji, ponieważ nie ma w nich szczotek wymagających regularnej wymiany. Podstawowa struktura napędu o zmiennej prędkości (rysunek 1) zawiera prostownik wejściowy konwertujący zasilanie sieciowe w napięcie prądu stałego, który zasila tak zwaną magistralę prądu stałego. To napięcie prądu stałego jest następnie konwertowane w napięcie o zmiennej częstotliwości z użyciem przełączników elektronicznych. Ponieważ prędkość silnika można dostosować za pomocą prostego potencjometru lub sygnału sterującego ze źródła zewnętrznego, napędy te stały się popularnym zamiennikiem dla Zasilanie zasilanie / zasilacz Przetwarzanie AC/DC Filtr DC i bufor Przetwornica DC/AC +V DC L1 magistrala napi cie T1 T2 T3 L2 L3 Uziemienie Parametry mechaniczne wyjście -V DC Silnik (obciążenie) Interfejs kablowy T3 T2 T1 Rysunek 1. Podstawowe schematy elektryczne napędu o zmiennej prędkości. w w w. f l u k e . p l / S c o p e M e t e r S e r i e s I I Nowy dwukanałowy oscyloskop Fluke ScopeMeter 190 Series II doskonale nadaje się do tego zadania, ponieważ może natychmiast wyświetlać współczynnik V/Hz po wybraniu tej opcji. Nie są wymagane żadne dalsze regulacje, a technik może się skoncentrować na zadaniu, ponieważ nie ma konieczności poświęcania czasu na regulowanie urządzenia ScopeMeter do optymalnych ustawień. Rysunek 3 pokazuje ekran konfiguracji do wyboru współczynnika V/Hz. Urządzenie ScopeMeter zapewnia również funkcję wyzwalania Connect-and-View, która automatycznie wyświetla stabilny obraz. Rysunek 2. Tabliczka znamionowa silnika. skrzyni przekładniowych. Silnik Silniki prądu przemiennego przeznaczone są do użytku z polem magnetycznym o przeciwnym kierunku i stałej sile. Z zastosowanego napięcia generowane jest pole magnetyczne, a siła jest proporcjonalna do współczynnika V/Hz. Normalnie silnik został zaprojektowany do pracy z lokalnym napięciem sieciowym (230 V/400 V lub 120 V / 208 V) i częstotliwością sieci (50 Hz lub 60 Hz). Wartości nominalne zostały przedstawione na tabliczce znamionowej silnika (rysunek 2). Po podłączeniu silnika do napędu o zmiennej prędkości napęd zmienia częstotliwość napięcia wyjściowego. zmieniając zarazem prędkość obracającego się pola magnetycznego i prędkość silnika. Obniżenie samej częstotliwości spowoduje jednak wygenerowanie wyższego pola magnetycznego, ponieważ rośnie współczynnik V/Hz. Powoduje to nasycenie magnetyczne, które wiąże się z niestabilną pracą i generuje wyższą temperaturę w silniku. I odwrotnie, zwiększenie częstotliwości zwiększa współczynnik V/Hz, redukując pole magnetyczne i moment obrotowy. Aby pokonać te problemy, napęd o zmiennej prędkości różnicuje również napięcie, kiedy różnicowana jest częstotliwość w celu utrzymania stałego współczynnika V/Hz. Najkorzystniej jest, kiedy dzieje się to w całym zakresie roboczym napędu o zmiennej prędkości. Typ sterowania używany w tym przypadku nazywany jest sterowaniem V/Hz, które w swojej najprostszej formie przyjmuje polecenie referencji prędkości ze źródła zewnętrznego 2 Fluke Corporation Rysunek 3. Wybieranie współczynnika V/Hz dla przeprowadzanych na wejściu A. i różnicuje napięcie i częstotliwość stosowane w silniku. Wymagania pomiarów Aby zweryfikować, że współczynnik V/Hz jest stały w zakresie roboczym napędu o zmiennej prędkości, napięcie wyjściowe i częstotliwość napędu muszą być mierzone jednocześnie. Wyzwanie polega tutaj na tym, by wyjściowy przebieg fali napędu z modulacją szerokości impulsu jest daleki od sinusoidy, ponieważ zawiera impulsy o zmiennej szerokości tworzące prąd napędu przypominający sinusoidę. Osiąga się to dzięki różnicowaniu cyklu pracy tych impulsów w taki sposób, że prąd (ale nie napięcie) w uzwojeniu silnika przypomina sinusoidalny przebieg fali. W rezultacie uzwojenie silnika działa jak filtr dolnoprzepustowy, przez który przepływa prąd przypominający sinusoidę dzięki napięciu z modulowaną szerokością impulsu. Woltomierz prawdziwej wartości skutecznej użyty w takiej sytuacji pokazałby błędne odczyty, ponieważ takie mierniki pokazują napięcie prawdziwej wartości skutecznej sygnału pełnej przepustowości. Takie zastosowanie wymaga miernika zdolnego do mierzenia napięcia efektywnego tylko podstawowego komponentu, ponieważ to właśnie „widzi” silnik. Kolejna komplikacja polega na tym, że złożone modulowane przebiegi fal często utrudniają uzyskiwanie stabilnego obrazu i odczytów sygnału. Dokonywanie pomiarów Narzędzie diagnostyczne Fluke 190 Series II ScopeMeter jest certyfikowane do oceny bezpieczeństwa maksymalnie 600 V CAT IV/1000 V CAT III, co sprawia, że jest to wyjątkowo bezpieczny instrument do zastosowań przemysłowych i profesjonalnych. Urządzenie ScopeMeter podłącza się bezpośrednio do terminali silnika za pomocą sondy 10:1 VPS410 dołączonej w standardzie do instrumentu. W menu SCOPE READINGS (Odczyty oscyloskopu) należy wybrać odczyt V/Hz (rysunek 3). Ta nowa opcja zapewnia bezpośrednie odczyt współczynnika, co umożliwia operatorowi skoncentrowanie się na współczynniku, a nie na poprawnych ustawieniach. Automatyczne wyzwalanie w urządzeniu ScopeMeter zapewnia stabilny przebieg fali i wyświetlanie odczytów, co pozwala na dokonywanie pomiarów w całym zakresie roboczym napędu. Rysunek 4 pokazuje wartość współczynnika V/Hz wyliczoną z Rysunek 4. Pomiar Vpwm i Hz i wyświetlanie współczynnika napięcie-częstotliwość. Sprawdzanie współczynnika napięcie-częstotliwość na napędach o zmiennych prędkościach za pomocą nowego dwukanałowego przenośnego oscyloskopu Fluke ScopeMeter 190 Series II Rysunek 5. Wykres V - Hz. wartości wejściowych zmierzonych na wejściu A, podczas gdy wartości faktyczne są wyświetlane na pasku. Pomiary wykazują, że współczynnik V/Hz jest relatywnie stały w zakresie roboczym częstotliwości do 50 Hz, gdzie napięcie osiąga poziom napięcia wejściowego napędu (Rysunek 5). Odczyty pasują do wartości nominalnych silnika, tj. e. 220 V/50 Hz = 4,4. Kiedy częstotliwość wzrasta powyżej 50 Hz, napęd nie może dłużej zwiększać napięcia wyjściowego, ponieważ jest ono ograniczane przez wejście 230 V. Daje to niższy współczynnik V/Hz wynikający z niższego pola magnetycznego, a zatem niższy moment obrotowy podczas pracy z dużą prędkością. Podczas redukcji prędkości napęd zwiększa nieco współczynnik V/Hz, aby poprawić moment obrotowy przy niższych prędkościach. Ta technika jest znana pod nazwą boost napięcia. W normalnych warunkach silnik daje mniejszy moment obrotowy podczas pracy z niższą prędkością. Jest to efekt znany jako utrata omów. Wywołuje go rezystancja uzwojeń silnika, które mają większy wpływ na ogólną impedancję uzwojeń przy niższych prędkościach, ponieważ indukcyjność uzwojeń przy niższych prędkościach spada wraz z częstotliwością, kiedy rezystancja pozostaje niezmienna. Część napięcia przyczyniająca się do indukcji jest w konsekwencji niższa, powodując relatywnie niższe pole magnetyczne przy niższych prędkościach. Podsumowanie Nowy oscyloskop dwukanałowy Fluke 190 Series II ScopeMeter doskonale nadaje się do zastosowań, w których za jednym naciśnięciem przycisku można uzyskać żądany odczyt. Regulacja określonych ustawień nie jest już konieczna. Dzięki tej nowej funkcji analizowania współczynnika V/Hz jest prostsze niż dotąd i umożliwia analizowanie zachowania systemu i znajdowanie przyczyn niestabilnego zachowania silnika w konfiguracji napędu o zmiennej prędkości. Fluke. T he Most Trusted Tools in the World. Fluke Europe B.V. P.O. Box 1186 5602 BD Eindhoven The Netherlands Web: www.fluke.pl For more information call: In the U.S.A. (800) 443-5853 or Fax (425) 446 -5116 In Europe/M-East/Africa +31 (0)40 2 675 200 or Fax +31 (0)40 2 675 222 In Canada (905) 890-7600 or Fax (905) 890-6866 From other countries +1 (425) 446 -5500 or Fax +1 (425) 446 -5116 Web: www.fluke.pl © Copyright 2013 Fluke Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dane mogą ulec zmianie bez uprzedzenia. Pub_ID : 10668-pol Zabrania się modyfikowania niniejszego dokumentu bez pisemnej zgody firmy Fluke Corporation. 3 Fluke Corporation Sprawdzanie współczynnika napięcie-częstotliwość na napędach o zmiennych prędkościach za pomocą nowego dwukanałowego przenośnego oscyloskopu Fluke ScopeMeter 190 Series II