Полезное

При программировании  каретки, механизма поворота и подъема на башенных кранах КБ-515, выполненных на частотниках Altivar 71, нам потребуются следующие условные обозначения параметров и переменных:

 BEN: частота наложения тормоза

 BET: время наложения тормоза

 BFR: стандартная частота напряжения питания двигателя

 BRT: время снятия тормоза 

 FRO: заданная частота

 FRS: номинальная частота двигателя

 IBR: ток снятия тормоза

 ITH: тепловой ток двигателя

 MMF: измеренная выходная частота 

 NCR: номинальный ток двигателя

 NPR: номинальная мощность двигателя

 NSL: номинальное скольжение двигателя

 NSP: номинальная угловая частота вращения двигателя

 SIT: постоянная времени регулятора

 SMMF: нефильтрованный сигнал скорости двигателя

 SOTR: момент двигателя

 SPG: коэффициент усиления регулятора

 SRFR: частота двигателя

 TBE: задержка наложения тормоза

 TFR: максимальная частота

 UNS: номинальное напряжение двигателя

1. Процедура настройки ПЧ ATV71 в разомкнутой  системе (т.е. без датчика обратной связи)

Данная процедура должна использоваться для разомкнутых частотно-регулируемых электроприводов с асинхронными двигателями.

Самое важное, что должно учитываться при разработке системы: в разомкнутой системе  двигатель не развивает момент при нулевом задании.

Привод не способен удерживать нагрузку, если заданная частота меньше скольжения двигателя. При уровне доступа к меню БАЗОВЫЙ преобразователь устанавливает нижнюю скорость соответствующую номинальному скольжению двигателя.

Для облегчения настройки привода рекомендуется использовать макроконфигурацию ПТО в меню УСКОРЕННЫЙ ЗАПУСК.

 На первом этапе необходимо выполнить настройку параметров без нагрузки. После настройки привода надо провести несколько тестов при полной нагрузке для оптимизации настроек.

 Данные двигателя

 Меню 1.1 Ускоренный запуск: этот этап обеспечивает оптимальное управление приводом

 Для управления приводом подъемных механизмов используется алгоритм векторного управления потоком по на- пряжению (SVC V).

 Введите номинальные данные с заводской таблички электродвигателя: стандартная частота питания двигателя (BFR), номинальная мощность (nPr), номинальное напряжение (UnS), номинальный ток (nCr), номинальная частота (FrS), номинальная угловая частота вращения (nSP). Тепловой ток двигателя (ItH) зависит от его характеристик и устанавливается, как правило, равным значению Ncr.
При отсутствии информации можно рассчитать мощность двигателя в соответствии с выражением:

 NPR = UNS x NCR x 3 x 0.85 x cosϕ

Выполните подстройку ПЧ к характеристикам двигателя (в холодном состоянии) с помощью функции автоподстройки (TUN), предварительно замкнув принудительно выходной контактор двигателя.

Примечание: следует иметь в виду, что для кранов, работающих на открытом воздухе, желательно использовать функцию АВТОМАТИЧЕСКАЯ АВТОПОДСТРОЙКА (AUt). Иначе, если автоподстройка проведена летом, то зимой двигатель может насыщаться и не развивать необходимого момента.
Выберите макроконфигурацию: CFG = ПТО.

  Конфигурирование входов-выходов

 Этот этап обеспечивает простоту настройки работы тормоза.

Сначала осуществите пробный пуск с целью определения направления вращения. Это важно для настройки функции управления тормозом:

LI1 – вращение вперед или условно ВВЕРХ. LI2 – вращение назад или условно ВНИЗ

 При неправильном направлении вращения его можно поменять путем изменения порядка чередования фаз в меню

УПРАВЛЕНИЕ ЭП:

PHR = ACB (заводская настройка: PHR = ABC).

 Задание скорости осуществляется с помощью аналогового входа или дискретных входов, настроенных на предварительно заданные скорости (функция ЗАДАННЫЕ СКОРОСТИ).

 В большинстве подъемных механизмов двигатель работает в генераторном режиме при спуске груза и в двигательном - при его подъеме. При работе в генераторном режиме энергия торможения должна рассеиваться на тормозном резисторе или отдаваться в сеть с помощью устройства рекуперации.

  Оптимизация контура скорости

 Меню 1.3 Настройка: на этом этапе уменьшаются вибрации и настраивается динамика привода.

В большинстве случаев заводская настройка контура скорости является достаточной для удовлетворительной работы привода. Однако заводская настройка соответствует случаю, когда момент инерции механизма равен 3 моментам инерции двигателя. В подъемных механизмах из-за наличия редуктора моменты инерций двигателя и механизма оказываются соизмеримыми. В случае применения стандартного двигателя коэффициент SPG может настраиваться в пределах от 20 до 40, а SIT – от 100 до 150:

при увеличении SPG уменьшается перерегулирование по скорости, вызванное броском момента. Однако при слишком большом увеличении параметра SPG происходит насыщение двигателя, приводящее к колебаниям момента.

При уменьшении параметра SPG насыщение двигателя уменьшается, однако при этом увеличивается перерегулирование по скорости, вызванное броском момента.

 Заводская настройка постоянной времени регулятора SIT = 100%:

при увеличении SIT уменьшаются медленные колебания момента. Однако перерегулирование по скорости остается большим.

При уменьшении параметра SIT уменьшается перерегулирование по скорости, вызванное броском момента. Однако возникают колебания момента при пуске.

 С помощью функции осциллографа программного обеспечения PowerSuite V2.6, можно регистрировать сигналы задания скорости (FRO), частоты двигателя (SRFR) и момента двигателя (SOTR).

 Внимание: слишком вялая настройка контура скорости может привести к неконтролируемому со стороны преобразователя частоты перемещению груза. Поэтому необходимо провести испытания с полной нагрузкой с целью проверки настройки контура скорости.

 Критериями качественного управления тормозом являются:

1.  отсутствие просадки груза при пуске электропривода в направлении подъема с номинальным грузом на крюке;
2.  наложение тормоза при скорости, близкой к нулевой;
3.  отсутствие кратковременного увеличения скорости, так называемого «провала» или «заноса», в момент наложения тормоза при спуске с любым грузом на крюке;
4. отсутствие вращения вала электродвигателя при наложенном тормозе;
5.  минимальное время стоянки электродвигателя в момент пуска, когда тормоз еще не открыт, и в момент торможения, когда тормоз уже наложен.

 Задержка между командой управления тормозом (R2) и механическим снятием тормоза соответствует времени снятия тормоза (BRT).

В течение этого времени преобразователь ATV71 должен обеспечивать удерживание груза, для чего тормозной импульс должен быть установлен на BIP = Yes и ток снятия тормоза I FW на номинальный ток двигателя (заводская настройка  для ПТО: IBR = NCR).

 Настройка времени снятия тормоза (BRT):

Настройте параметр BRT на значение большее, чем необходимо, и затем постепенно уменьшайте его. Наилучшее значение BRT соответствует случаю, когда тормоз снимается без смещения ротора двигателя до начала разгона с заданным темпом.

 В момент снятия тормоза ротор начинает вращаться в нужном направлении в течение времени BRT.
Примечание: момент двигателя SOTR связан с режимом его работы: двигательным или генераторным. Когда ско- рость двигателя близка к 0 Гц, то можно наблюдать несколько точек с противоположным знаком, как на кривой мо- мента SOTR. Но это обусловлено только расчетом SOTR, реальный момент двигателя, зафиксированный ПЧ, имеет надлежащее значение.

С помощью тока IBR настраивается ток для момента удержания груза в течение времени BRT. Поэтому для подъем- ных механизмов его необходимо настроить таким образом, чтобы двигатель мог начать движение с полной нагрузкой.

 Начальная настройка тока IBR должна соответствовать номинальному значению тока двигателя: IBR = NCR. После уточнения этого значения можно настроить IBR на реальное значение момента при полной нагрузке.
При получении команды остановки преобразователь начинает снижать скорость в соответствии с заданным темпом торможения до достижения частоты наложения тормоза (BEN). Эта выходная частота поддерживается в течение времени наложения тормоза (BET).

 Настройка времени наложения тормоза (BET):

Настройте параметр BET на значение большее, чем необходимо, и затем постепенно уменьшайте его до момента, когда ток прекращается сразу же после наложения тормоза.

 После этого момент двигателя не увеличивается по истечении времени BET.

Хорошее значение BET соответствует случаю, когда ток двигателя не увеличивается в конце промежутка времени BET.

 Оптимизация скольжения двигателя

 Оптимизация скольжения необходима при поддержании скорости под действием нагрузки. Она уменьшает разницу между скоростями при работе вхолостую и под нагрузкой.

 Преобразователь ATV71 рассчитывает номинальное скольжение двигателя (NSL) по предварительно настроенной номинальной скорости  (NSP).

Этот параметр (NSP) может  быть проверен, если на заводской табличке указано недостоверное значение номиналь- ной скорости.

 При нежелании изменения номинальной скорости двигателя NSP есть другой способ настройки с помощью пара- метра компенсации скольжения SLP. Этот параметр является коэффициентом, прикладываемым к номинальному скольжению двигателя NSL.

 Примечание:

Если SLP чересчур мал, то двигатель никогда не достигнет заданной скорости.

Если SLP слишком велик, то двигатель будет перекомпенсирован и станет  неустойчивым.

 Методика А настройки номинального скольжения двигателя (измерение скорости):

1.  Установите SLP = 0
2.  Запустите двигатель на номинальную скорость FRS с номинальной нагрузкой (==> ток двигателя LCR равен номинальному току NCR)
3.  Измерьте с помощью тахометра реальную скорость двигателя
4.  Настройте параметр NSP на измеренное значение, установите SLP равным 100%

  Методика Б настройки номинального скольжения двигателя (измерение времени):

1.  Измерьте время при опускании номинального груза
2.  Измерьте время при подъеме номинального груза
3.  Если разность измерений составляет меньше 5%, то настройка правильная
4.  Если время при опускании груза больше времени при его подъеме, то увеличьте параметр SLP

  Данную процедуру необходимо использовать для замкнутого электропривода с асинхронным двигателем. Важно иметь в вид, что в замкнутой системе двигатель может развивать момент при нулевом задании.

Для облегчения настроек привода рекомендуется использовать макроконфигурацию ПТО в меню УСКОРЕННЫЙ ЗАПУСК.

Первым шагом необходимо осуществить настройку разомкнутой системы без нагрузки. Далее, настроив систему нужным образом, можно провести несколько тестов для проверки работы замкнутой системы. После этого необхо- димо проделать испытания при полной нагрузке с целью оптимизации настроек.

 Данные двигателя

 1.1 Меню УСКОРЕННЫЙ ЗАПУСК: этот этап обеспечивает оптимальное управление приводом.

 До начала работы с замкнутой системой  необходимо убедиться в правильной работе разомкнутой системы с целью проверки настройки контура скорости, управления тормозом и проверки датчика обратной связи.

Поэтому сначала для управления приводом используется алгоритм векторного управления потоком по напряжению (SVC V).

  Введите номинальные данные электродвигателя: стандартная частота двигателя (BFR), номинальная мощность (nPr), номинальное напряжение (UnS), номинальный ток (nCr), номинальная частота (FrS), номинальная скорость (nSP), максимальная частота (TFR) и тепловой ток двигателя (ITH = NCR).

 При отсутствии информации можно рассчитать мощность в соответствии с выражением:

 NPR = UNS x NCR x 3 x 0.85 x cosϕ

Затем необходимо провести автоподстройку с холодным двигателем.

  Установите макроконфигурацию: CFG = ПТО.

 Конфигурирование входов-выходов

  Этот этап облегчает настройку торможения

 Сначала проделайте пробное движение крюка для определения направления вращения. Это важно для настройки функции управления тормозом:

назначьте LI1 на движение Вперед ==> крюк должен подниматься назначьте LI2 на движение Назад ==> крюк должен опускаться

Если направление вращения неправильное, то можно его изменить путем изменения порядка чередования фаз в меню Привод:

PHR = ACB (заводская настройка: PHR = ABC).

 Задание скорости можно осуществлять с помощью аналогового входа или дискретного входа, используя функцию предварительно заданных скоростей.

 В большинстве подъемных механизмов двигатель работает в генераторном режиме при спуске груза и в двигательном при его подъеме. При работе в генераторном режиме энергия торможения должна рассеиваться на тормозном резисторе или отдаваться в сеть с помощью рекуператора.

 Этот этап связан с обратной связью контура регулирования скорости двигателя

 Выберите тип датчика обратной связи (ENS) и соответствующую интерфейсную карту.

Установите параметр применения датчика на контроль обратной связи: ENU = SEC. При этой настройке можно наблюдать за измеряемой выходной частотой  (MMF) в меню Мониторинга.

Для выбранного фотоимпульсного (инкрементального) датчика приращений необходимо настроить соответствующее количество импульсов на оборот (PGI). В противном случае выходная частота MMF будет отличаться от задан- ной частоты (FRH).

 Затем, при отсутствии нагрузки проведите проверку датчика и его крепления при работе на низкой скорости, соответствующей примерно 15 Гц. Подробная инструкция по проверке датчика находится в меню Привода.

Если тест не прошел, то можно попробовать изменить направление вращения (inverse A, A/ by B, B/).  Если по прежнему проверка датчика не проходит, то необходимо убедиться в правильности его подключения (питание, сигналы …).

После успешного проведения тестирования датчика можно переходить к работе с замкнутой системой, назначив параметр Ctt на FVC.

 1.3 Настроечное меню: этап связан с вибрациями и качеством переходного процесса.

 В большинстве случаев заводская настройка контура скорости является достаточной для удовлетворительной рабо ты привода. Однако заводская настройка соответствует случаю, когда момент инерции механизма равен 3 моментам инерции двигателя. В подъемных механизмах из-за наличия редуктора моменты инерций двигателя и механизма оказываются соизмеримыми. В случае применения стандартного двигателя коэффициент SPG может настраиваться в пределах от 20 до 40, а SIT – от 100 до 150:

 Заводская настройка коэффициента передачи регулятора SPG = 40%:

при увеличении SPG уменьшается перерегулирование по скорости, вызванное броском момента. Однако при слишком большом увеличении параметра SPG происходит насыщение двигателя, приводящее к колебаниям момента.

При уменьшении параметра SPG насыщение двигателя уменьшается, однако при этом увеличивается перерегулирование по скорости, вызванное броском момента.

 Заводская настройка постоянной времени регулятора SIT = 100%:

при увеличении SIT уменьшаются медленные колебания момента. Однако перерегулирование по скорости остается большим.

При уменьшении параметра SIT уменьшается перерегулирование по скорости, вызванное броском момента. Однако возникают колебания момента при пуске.

 С помощью функции осциллографа ПО PowerSuite V2.6, можно регистрировать сигналы задания скорости (FRO), частоты двигателя (SRFR) и момента двигателя (SOTR).

 Предупреждение: слишком вялая настройка контура скорости может привести к проскальзыванию груза  (неисправность ANF)! Следовательно, необходимо проделать несколько тестов при полной нагрузке с целью проверки настройки контура скорости.

 Настройте параметр BRT на значение большее, чем необходимо, и затем постепенно уменьшайте его до значения, когда снятие тормоза происходит без проворачивания ротора двигателя перед последующим разгоном.

 С помощью тока IBR настраивается момент удержания нагрузки в течение времени BRT. Поэтому для приводов подъема его необходимо настроить на значение, которое требуется для пуска двигателя при полной нагрузке. Начальная настройка тока IBR должна соответствовать номинальному току двигателя: IBR = NCR. После тестирова- ния его можно подстроить под реальный момент при полной нагрузке.

 После проведения нескольких тестов при полной нагрузке (настроив предварительно режим остановки), можно определить значение IBR, соответствующее полной нагрузке.

 При подаче на преобразователь команды остановки скорость двигателя уменьшается в соответствии с заданным темпом до достижения 0 Гц. Привод удерживает нагрузку при 0 Гц в течение времени наложения тормоза (BET).

 Настройка времени наложения тормоза (BET):

 Настройте параметр BET на значение большее, чем необходимо, и затем постепенно уменьшайте его таким образом, чтобы ток исчезал сразу же после наложения тормоза.

Примечание: если значение BET слишком мало, то груз будет немного проскальзывать сразу же после наложения тормоза.

 Измерение нагрузки

 Для приводов подъемных механизмов ток снятия тормоза (IBR) должен настраиваться на удержание полной нагруз- ки.

В зависимости от применения нагрузка может варьироваться от момента холостого хода до номинального момента и настройка тока IBR на полную нагрузку может вызывать в некоторых случаях толчок скорости вверх в течение времени снятия тормоза (BRT).

Такого поведения можно избежать путем использования внешнего весового датчика, измеряющего нагрузку. Обратная связь по сигналу весового датчика подается на аналоговый вход ПЧ. Алгоритм весовой функции рассчитывает пороговое значение тока снятия тормоза IBR, который необходим для удержания груза в момент снятия тормоза.

 Для реализации весовой функции необходимо найти координаты двух точек: (LP1; CP1) и (LP2; CP2).

 1) Увеличьте параметр BRT до 4 с и активизируйте функцию взвешивания: PES = Aix. Затем настройте обе координаты следующим образом: (LP1; CP1) = (25%; NCR) и (LP2; CP2) = (100%; NCR).

 2) Проверьте работу весового датчика: убедитесь в меню мониторинга, что сигнал на аналоговом входе отличен от 0В (4 мA) или 10 В (20 мA).

 Примечание: будьте внимательны при выполнении пунктов 3) и 4), т.к. груз начинает двигаться вверх при достижении частоты снятия тормоза.

 3) Для первой точки (LP1; CP1) при слабой нагрузке:

рассчитайте коэффициент нагрузки для настройки точки LP1 = реальная нагрузка/максимальная нагрузка. Считайте значение сигнала на аналоговом входе в меню мониторинга.

Проведите несколько тестов, уменьшая постепенно значение CP1, с тем, чтобы исключить появление удара при снятии тормоза.

 4) Для второй точки (LP2; CP2) при другой нагрузке (полной или большей, чем в первом случае): Повторите те же манипуляции для координат CP2 и LP2, что и для CP1 и LP1.

 При работе в замкнутой системе регулирования скорости для нахождения требуемых значений CP1 и CP2, нет не- обходимости увеличивать BRT до 4 с. Необходимо только установить задание скорости равным 0 Гц и по истечении выдержки времени BRT прочесть значение тока (LCR в A).

5) Выполните тесты при холостом ходе и полной нагрузке, с тем, чтобы убедиться, что при снятии тормоза удар от- сутствует вне зависимости от величины нагрузки.

 6) По окончанию опытов снизьте значение BRT до величины, которая была найдена при настройке функции управле- ния тормозом.