1. Beobachtung von Spannungen und Strömen am 4Q-SR mit dem Oszilloskop: u, i, u d, i d, u T.

Transkript

1 Fachhochschule Praktikum Versuch AS 1 Bielefeld Leistungselektronik und Antriebe Prof. Dr. Hofer FB Elektrotechnik Regelungstechnik und Leistungselektronik UKEHRSTRORICHTER - ANTRIEBE Versuchsaufgabe Der zu untersuchende Umkehrstromrichter besteht aus zwei netzgeführten Drehstrombrückenschaltungen, die gegenparallel geschaltet sind. Dieser Stromrichtertyp kann sowohl positive als auch negative Spannungen und Ströme abgeben und damit eine Gleichstrommaschine in allen vier Quadranten der Drehzahl-Drehmomenten-Ebene betreiben. Ziel des Versuches ist es, das Betriebsverhalten eines Umkehrstromrichters als Stellglied für Vierquadranten-Gleichstromantriebe kennenzulernen. Dabei sollen sowohl stationäre Steuerkennlinien als auch dynamische Beschleunigungsvorgänge aufgenommen und ausgewertet werden. Versuchsdurchführung Der Aufbau des Versuchsstandes besteht aus einer Gleichstrommaschine (GN) mit Umkehrstromrichter (4Q-SR) und einer Drehstromasynchronmaschine (DA) mit Frequenzumrichter incl. Bremschopper (FU). Zur oszilloskopischen Darstellung werden die Spannungen potentialfrei über Differentialtastköpfe und die Ströme potentialfrei über DC-eßzangen gemessen. Aufgabenstellung 1. essungen bei U Netz = 400 V. 1. Beobachtung von Spannungen und Strömen am 4Q-SR mit dem Oszilloskop: u, i, u d, i d, u T. 2. Aufnahme der Lastkennlinien n = f( ) der gesteuerten GN in allen 4 Quadranten. essen: U d, I d, n,. 3. Führungsverhalten: essung eines Hochlauf-, Reversier- und Bremsvorgangs mit Hilfe eines Speicheroszilloskops: n = f( t ), i d = f( t ), = f( t ). 4. Störungsverhalten: Es wird ein Laststoß auf den Antrieb gegeben. Der Stellbereich ist zu bestimmen. 2. Auswertung zu 1.Die beobachteten Verläufe sind zu diskutieren. Ermittlung eines Verfahrens zur oszilloskopischen Bestimmung des Steuerwinkels α. zu 2.Grafische Darstellung der Lastkennlinien n = f( ) im 4Q-Diagramm. Zuordnung der Quadranten und Brückenzweige nach Schaltbild. Berechnung der mechanischen Leistung P mech und des aschinenwirkungsgrades η GN. zu 3.Grafische Darstellung des gesamten Schaltvorganges. Ermittlung der Hochlauf-, Reversier- und Bremszeit. Zuordnung der Quadranten und Brückenzweige. Das assenträgheitsmoment ist zu bestimmen. zu 4. Stellbereich = n min : n nenn

2 Fachhochschule Praktikum Versuch LEA4 + RUL4 Bielefeld Leistungselektronik und Antriebe Prof. Dr. Hofer FB Elektrotechnik Regelungstechnik und Leistungselektronik Dipl.-Ing. Weinert Testfragen UKEHRSTRORICHTER - ANTRIEBE 1. Erklären Sie Aufbau und Wirkungsweise des Umkehrstromrichters. 2. Warum benötigt eine Drehstrombrückenschaltung Doppelimpulse? 3. Was versteht man unter der Pulszahl? 4. Geben Sie die Steuerkennlinie des Umkehrstromrichters für nichtlückenden Betreib an. 5. Welchen Einfluß hat der Lückbetrieb auf die Steuerkennlinie? 6. Durch welche aßnahmen kann in Vierquadranten-Gleichstromantrieben die Drehzahl bzw. das Drehmoment umgekehrt werden? 7. Geben Sie für einen Reversiervorgang die Betriebszustände des Umkehrstromrichters und die Betriebsquadranten der Gleichstrommaschine an. 8. Welche Bedingungen führen auf einen linearen Hochlauf? 9. Welche Aufgabe hat die Umschaltlogik bzw. Umschaltsoftware? 10. Was versteht man unter Grunddrehzahlbereich und Feldschwächbereich? Literatur [1] Hofer, K.: oderne Leistungselektronik und Antriebe. VDE-Verlag, Berlin und Offenbach, [2] Hofer, K.: Sensorlose Antriebsregelungen. VDI-Verlag, Düsseldorf, [3] Heumann, K.: Grundlagen der Leistungselektronik. Teubner-Verlag, Stuttgart, Blockschaltbild und Betriebsquadranten SR1 SR2 I d L d SR2 U dα (n) SR1 π/2 α 2 π 0 α 1 π/2 WR GR L1 L2 L3 U dα G Ψ 2. Quadrant 1. Quadrant II III I IV 3. Quadrant 4. Quadrant GR WR 0 α 2 π/2 π/2 α 1 π I d () LE4T.DOC

3

4 Umkehrstromrichter-Antrieb Versuch Nr. AS 1 Protokoll Blatt 1 1. Lastkennlinien n = f( ) it Hilfe der G einstellen: soll = 20 Nm. I an =...A. USR im Drehzahlreglerbetrieb! U d /V I d /A /Nm n *min P mech /kw η GN /% Quadrant ~ ~ ~ ~ ~ Diagramm: n = f( ) zeichnen! 3. Führungsverhalten essung im Drehzahlreglerbetrieb bei n 0 = 1500 min -1 und I d,max. Hochlaufzeit: t Anlauf =...s n 500min -1 /div 5 Nm/div Reversierzeit: i d 10 A/div t Revers =...s Bremszeit: t Brems =...s Quadrant: Brücke: LE4P.DOC 2009 SR-Art:

5 Umkehrstromrichter-Antrieb Versuch Nr. AS 1 Protokoll Blatt 2 Das assenträgheitsmoment soll ermittelt werden: b dω 2π dn 2πJ n 2πJ = J = J = = dt 60 dt 60 t 60 n t H J = b th 60 = KKKWs 2πn 3 4. Störungsverhalten Es wird ein Laststoß auf den Antrieb gegeben, welchen der Regler ausregeln muss. Ein aß für die Dynamik eines Antriebes ist der Stellbereich. Als Stellbereich bezeichnet man das Verhältnis aus Nenndrehzahl und minimaler Drehzahl, bei welcher der Antrieb die Solldrehzahl noch halten kann. Stellbereich = n min : n nenn =.. : n