Техническое описание и инструкция по

РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ
«БДК-Принт»
BDC
BDC print
Техническое описание и инструкция по эксплуатации
Устройства управления асинхронными двигателями
_________________________________________________
МИНСК 2012
Содержание
1. Техническое описание
1.1. Назначение и область применения
1.2. Состав изделия
1.3. Технические характеристики
1.4. Описание принципиальной схемы
2. Инструкция по эксплуатации
2.1. Условия эксплуатации
2.2. Рекомендации по установке устройства
2.3. Требования к сети и электробезопасность
2.4. Подключение устройства
2.5. Ввод в эксплуатацию и проверка работоспособности
2.6. Возможные неисправности и способы их устранения
Приложение
1.Техническое описание
1.1Назначенние и область применения
Устройство
управления
асинхронным
двигателем
(в
дальнейшем
-
инвертор)
представляет собой электронный преобразователь.
Преобразователи частоты - это электронные устройства для плавного бесступенчатого
регулирования скорости вращения вала асинхронного двигателя. В простейшем случае
частотного регулирования управление скоростью вращения вала осуществляется с
помощью
изменения частоты и амплитуды трехфазного напряжения, подаваемого на двигатель. Данный
преобразователь частоты построен по схеме двойного преобразования.
Он состоит из следующих основных частей:
- звена постоянного тока
- силового трехфазного импульсного инвертора
- системы управления.
Рис. 1. Структурная схема устройства.
В основу метода преобразования частоты заложен следующий принцип. Как известно,
частота промышленной сети 50 Гц. При такой частоте электродвигатель, к примеру, имеющий
2 полюса, вращается со скоростью 3000 (50 Гц х 60 сек) оборотов в минуту. Если при помощи
преобразователя частоты (ПЧ) понизить частоту и величину подаваемого на него переменного
напряжения, то соответственно понизятся скорость вращения двигателя. (Согласно закона
Костенко)
Устройство
построено
на
современной
полупроводниковой
базе,
управляется
встроенным микропроцессорным устройством. Он может не только изменять частоту
вращения двигателя, но и отслеживает его исправность. ПЧ легко сопрягается с любой
системой управления технологическим процессом, его программирование просто и
интуитивно понятно и обслуживание не представляет особой сложности.
Предлагается шкала устройств с мощностями от 1,5 до 3 кВт для работы на
вентиляторную или насосную нагрузки (В этом случае работа двигателя будет наиболее
экономична.)
Инвертор может применяться в самых разных устройствах. Плавный разгон и
торможение. Экономичность, способность работы на любых оборотах, отсутствие перегрузок
и токовых ударов, возможность как ручного, так и дистанционного управления, с объединение
устройств в сеть по шине MODBUS RTU,простота в подключении и обслуживании – это не
полный перечень преимуществ предлагаемого устройства.
1.2 Состав изделия
Комплектация устройства может быть различна, в зависимости от пожеланий заказчика.
Минимальным набором является исполнение в автономном варианте, когда потенциометр
управления оборотами встроен в само устройство.
Второй вариант – устройство снабжается дополнительными аксессуарами для
подключения внешнего управления (управление оборотами, подключение дополнительных
датчиков и внешних исполнительных устройств).
Третий вариант - подключение к шине MODBUS RTU. Для этого устройство может
снабжаться недорогим пультом для подключения и настройки. Возможен случай, когда
потребуется автономно настроить скорость обмена и адреса подключаемого устройства. По
умолчанию скорость установлена 9600 и адрес 1. Подробно работа по настройке изложена в
разделе ПРИЛОЖЕНИЕ.
Кроме этого в комплект поставки входят Техническое описание и инструкция по
эксплуатации.
1.3 Технические характеристики
Сетевое питающее напряжение 220±10% однофазное или 380±10% трехфазное
Диапазон мощностей 1 кВт-3,0 кВт
Выходная частота вращения (устройство обеспечивает)0-150 Гц
Коэффициент мощности COSα≥0,95; КПД≥0.82
Способность к перегрузкам. Ток перегрузки=1,5*ном выходной ток(т.е. 150%)
Пусковой ток менее номинального. Обеспечивает защиту энергосети от перегрузок
Управление: линейный, квадратичный, многоточечный (настраиваемый)
Частота импульсов ШИМ 10 кГц (стандарт);
Вход аналоговый (потенциометр двигателя 10 разрядный АЦП)
Вход аналоговый (0 - 10Вб, 10 разрядный АЦП)
Выход - ключевое управление внешним устройством (открытый коллектор)
Последовательный интерфейс вариант 1 RS 485, (протокол разработчика)
Вариант 2 - MODBUS RTU (описание протокола - см. приложение)
Длина проводов управления макс. 5 м (экранированного или витой пары)
Магистраль MODBUS гальванически развязана от устройства. Скорость обмена 4800,
9600, 19200 - выбирается потребителем, требования к разводке стандартные.
Электромагнитная
совместимость:
устройство
предназначено
для
работы
в
промышленных сетях. При необходимости устанавливается фильтр EMV, (в поставку не
входит)
Торможение: торможение постоянным током. Опционально, на внешний резистор
Тип защиты: IP 20
Рабочая температура -10 C˚ + 40 С˚ (до + 50 С˚ с уменьшением мощности)
Влажность воздуха 95 % (конденсация не допустима)
Высота, на которой работает установка: до 1000 м над уровнем моря без уменьшения
мощности.
Функции защиты по:
1.току
2. пониженному напряжению
3. перегрузке
4. блокировке двигателя
1.4.Описание принципиальной схемы
Схема электрическая
Изображен микропроцессор управления , разъемы подключения внешних устройств и
внутрисхемного программирования.
J8(1)* –разъем подключения потенциометра задания оборотов.
J9,J22 – разъемы в данном исполнении не используются.
J7 – разъем внутрисхемного программирования (технологический)
J15(5) – подключение дополнительного аналогового входа 0 – 10 В
J20(2) – подключение дополнительного внешнего температурного датчика типа 18B20
J16(6) – джампер переключения направления вращения
J12 – технологический (может быть не установлен)
J14(3) – разъем подключения внешнего исполнительного реле
J11(7) – разъем подключения шины MODBUS RTU
J22(4) - разъем расширения (в данном исполнении не используется)
*- в скобках обозначен номер, выгравированный на фальшпанели.
Основные функции:
связь с внешними устройствами и выработка управляющих
сигналов.
Рис.2 Фальшпанель, видимая на блоке при снятой верхней крышке.
На данной фальшпанели имеются фрезерованные отверстия с номерами для
подключения органов управления и дополнительных внешних устройств. Соответствие
нумерации и позиций разъемов , согласно принципиальной схемы, приведены в таблице:
позиция схемы
J8 J20 J14 J22 J15 J16 J11
№ на фальшпанели 1
2
3
4
5
6
7
Следует помнить, что при подключении дополнительных устройств, следует вначале
протянуть подключаемый кабель через гермоввод, а затем распаять согласно принципиальной
схемы.
Конструктивно блок выполнен в виде трех плат:

платы управления,

силовой платы

платы блока питания.
2. Инструкция по эксплуатации
2.1.Условия эксплуатации
Устройство выполнено в герметичном корпусе и
способно работать в условиях
повышенной влажности и запыленности.
2.2.Рекомендации по установке устройства
Электрический монтаж должен быть выполнен проводом необходимой площади
сечения (не более 10А/mm² для меди).
Провода между двигателем и инвертором должны быть как можно более короткими, но
не превышать длину 5 м.
Двигатель должен быть обязательно надежно заземлен.
При возникновении электромагнитных помех (EMI) рекомендуется применять
дополнительный фильтр на входе устройства.
Кабели управления, насколько это возможно, следует прокладывать отдельно от
рабочих кабелей в отдельных инсталляционных каналах. Их пересечения с силовыми, должны
быть под углом 90°. По возможности используйте экранированные провода.Следует
предпочесть плоские заземляющие провода, так как они при более высокой частоте имеют
более низкое полное сопротивление.
2.3. Требования к сети и электробезопасность
Устройству гарантируется работоспособность при отклонении питающей сети не
превышающей ±10% как для 220В однофазной, так и 380В трехфазной. На входе устройства
обязательно должно присутствовать устройство аварийного отключения.
Для обеспечения надежной и безаварийной работы, как инвертора, так и самого
двигателя разработчик рекомендует применение трехфазного реле напряжения и контроля фаз
типа РНПП-311(или аналогичного). Данные реле используются для защиты трехфазных
потребителей от недопустимых колебаний напряжения в сети, обрыве и перекосе фаз,
слипании и нарушении чередования фаз http://www.rele.by/
Рис. 3. Трехфазное реле напряжения и контроля фаз типа РНПП-311
Включение аварийного устройства не должно приводить к неконтролируемому или
незапланированному запуску устройства.
Должны быть предусмотрены внешние устройства, которые обеспечат безопасную
работу, даже если произойдет короткое замыкание (напр. независимый конечный
выключатель, механическая задвижка и т.д.).
Изменение настроек на панелях обслуживания может делать только квалифицированный
персонал. Особенно следует следить за соблюдением всех мер безопасности.
2.4. Подключение устройства
Подключение
устройства
должно
осуществляться
только
квалифицированным
персоналом с соблюдением всех мер безопасности.
Подключение должно осуществляться только на обесточенном устройстве, при
невозможности несанкционированного включения сети.
Для подключения устройства необходимо снять верхнюю крышку.
Силовые и управляющие кабели пропускаются через отверстия гермовводов и
подключаются согласно стандартной маркировке к клеммам устройства, а кабели управления
к
соответствующим
разъемам.
При
закручивании
гаек
на
гермовводах
кабели
герметизируются.
Рис.4 Подключение силовых кабелей.
В случае однофазного инвертора – подключение производится к клеммам N и A
(нейтраль и фаза соответственно).
В случае трехфазного инвертора – подключение производится к шинам
(нейтраль и три фазы соответственно)
Входы асинхронного двигателя подключаются к клеммам U, V,W.
Клемму
следует подсоединить к заземляющему контуру здания.
N, A, B,C
2.5. Ввод в эксплуатацию и проверка работоспособности
После подключения производим пробный пуск устройства. Перед включением регулятор
угловой скорости выводим в крайнее левое положение (против часовой стрелки).
Подаем сетевое напряжение. Вал двигателя начинает вращаться после щелчка реле через
5 сек после включения.
Любым доступным способом проверьте направление
вращения двигателя. Если
вращение противоположно правильному, следует выключить устройство и переключить
джампер на разъеме J16 на противоположное положение.
Проверка работоспособности
После того как мы убедились правильном направлении вращения вала двигателя,
закрываем и завинчиваем верхнюю крышку устройства.
Устройство герметизировано и готово к работе.
Выставляем максимальные обороты двигателя и включаем устройство.
Через 5 сек. устройство включается и двигатель начинает плавно набирать обороты. При
вращении не должно быть слышно посторонних шумов и вибраций.
При плохой балансировке возможно возникновение резонансных частот, при которых
возникают сильные вибрации. Разбаланс следует устранить.
Если все благополучно, оставляем двигатель на максимальной скорости на 15 – 20 мин.
После выключения пробуем рукой радиатор инвертора. Он может быть незначительно
теплым, но не горячим.
Если все требования выполнены, то устройство полностью готово к эксплуатации.
2.6. Возможные неисправности и способы их устранения
Двигатель не набирает полных оборотов. Срабатывает защита или сильно греется
радиатор.
Возможные причины неисправности:
1) При подключении инвертора на 220 В двигатель соединен звездой, а не
треугольником
2) Инвертор не соответствует по мощности двигателю.
При наборе оборотов двигатель начинает работать рывками.
Возможные причины неисправности:
1) Обрыв емкостей входного фильтра
Замена конденсаторов.
2) Ошибочное подключение трехфазного инвертора в однофазную сеть.
При включении срабатывает автомат защиты
Возможные причины неисправности:
1) Пробит силовой диодный мост.
При включении питания нет вращения
Возможные причины неисправности:
1) Отсутствует одно из напряжений питания
ПРИЛОЖЕНИЕ
Комментарии:
1. XX* - вычисляется источником , приемником и сравнивается, ответ = посылке
2. XX¹ - желаемый (установленный) адрес устройства
3. XX² - значение оборотов. FF – максимальное значение
4. XX³ - скорость обмена (01h или 02h или 03h)
ЗАПИСЬ АДРЕСА И СКОРОСТИ ОБМЕНА
1. Подключить технологическое устройство
2. Набрать следуюцие команды:
Addr – 00h
Func – 06h
Regh -00h
Regl - 01h
dataH – 01h или 02h или 03h (что соответствует скоростям 4800,9600, 19200)
dataL - XX¹
3. Передать сообщение инвертору (клавиша enter)
4. Выключить инвертор
5. При последующих включениях будет загружаться адрес и скорость обменаиз
EEPROM, равный значению переданному в dataL и dataH
Примечание: первоначально установленная скорость обмена 9600 и адрес 1
Назначение клавиш технологического устройства
1 – скорость обмена 4800
0 - декремент переменной
2 – скорость обмена 9600
F - инкремент переменной
3 – скорость обмена 19200
Стрелка вправо – курсор вправо
Стрелка вверх – курсор вверх
Стрелка влево – курсор влево
Стрелка вниз - курсор вниз
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ИНВЕРТОРА ПО ПРОТОКОЛУ MODBUS RTU
При программировании режима 2 или 3 инвертор становится полностью автономным
устройством, автоматически включающемся через 5 сек после подачи на него сетевого
напряжения. В режиме автоматического плавного разгона до 50 Гц в случае режима 2, или
управления внешним потенциометром в случае режима 3.
При подаче команды включить следует помнить, что этой командой включается только
преобразователь (по умолчанию ручной режим и минимальные обороты), поэтому следующая
команда №8 - установка желаемых оборотов (она запоминается в EEPROM и далее ее без
необходимости дублировать не надо).
Следующая команда – выбор режима. В случае команды №6 двигатель разгоняется до
установленного ранее режима. При необходимости изменить скорость вращения нужно
просто ввести новое значение оборотов и инвертор плавно переведет двигатель на заданное
значение.
В случае команды «выключить» инвертор просто отключает силовую часть и двигатель
останавливается
с обычным инерционным выбегом. Контроллер инвертора продолжает
работать в ждущем режиме. Первые 10 сек управление блокируется (ожидание останова
двигателя после выбега) во избежание токовых ударов при включении на вращающемся
двигателе т.к. разгон начинается по программе с 0 оборотов. В разработанном устройстве для
обмена применена функция 06h. По протоколу MODBUS RTU, в случае успешного приема
команды инвертор возвращает хосту код в качестве подтверждения в точности такой же, как и
принял.
В
случае
несовпадения
адреса
–
устройство
не
отвечает
никак. В
случае
необслуживаемой функции возвращается значение функции равное 01h. В случае
несовпадения расчетного и вычисленного значений CRC возвращается значение 86h.
Следует помнить, что при несовпадении скоростей обмена, так же устройство не будет
реагировать на хост. С помощью технологического устройства можно установить равным
4800, 9600, 19200 бит/сек. По умолчанию стоит скорость 9600 и адрес 1.
Адрес 00h является широковещательным и устройство на него реагирует всегда, но
служит только для настройки устройства и при работе использоваться не должен.