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In diesem Versuch soll die Drehstromasynchronmaschine vom Typ DASM – EST mit dem Frequenzumrichter Micromaster 440 der Firma Siemens angetrieben werden. Das Verhalten wird am Motorprüfstand untersucht. Alle Diagramme sind zu beschreiben und die Ergebnisse zu diskutieren.

Frequenzumrichter für die Antriebstechnik verfügen neben den Leistungsanschlüssen meist über digitale Ein- und Ausgänge, einen Analogeingang sowie einen Analogausgang. Am Analogeingang kann z.B. ein Potentiometer zur Einstellung der Ausgangsfrequenz angeschlossen werden.

Umrichter können durch Parametrierung dem jeweils anzutreibenden Motor angepasst werden, um diesen optimal zu betreiben und zu schützen. Dies geschieht durch eine geeignete Tastatur/Anzeigeeinheit, die sich am Umrichter befindet und die die Navigation in einer Menüstruktur zulässt. Das so genannte Basic Opterator Panel (BOP) ermöglicht nicht nur die vollständige Parametrierung des FU, sondern erlaubt zusätzlich die Anzeige von Messwerten.

Für den Motorprüfstand benötigen Sie den Servoumrichter, den Frequenzumrichter (FU) und den Drehstromasynchronmotor (DASM) mit orangefarbenem Lüftergehäuse.

Der Drehstromasynchronmotor wird an den 3 Außenleitern des FU angeschlossen. Der Servoumrichter an der Servobremse. Ziehen Sie dabei alle Schrauben an und erden Sie den Motor. Verbinden Sie auf dem Prüfstand die Welle des DASM mit der Aufnahme an der Servobremse.

Drehfelddrehzahl $$n_s=f/p$$ Schlupf: $$s = \frac{n_s-n}{n_s}$$

Frequenz der Läuferspannung: $$f_L=f\cdot s$$ Leistung und Wirkungsgrad: $$P_{ab}=M\cdot \omega=M\cdot 2\pi \cdot n /60,$$ $$P_{zu}=\sqrt{3}~UIcos\varphi,~~~~\eta=P_{ab}/P_{zu}$$

Sicherheitshinweis: Beachten Sie beim Aufbau und bei der Erprobung der Geräte alle erforderlichen Sicherheitsbestimmungen, die Laborordnung und die erforderlichen Schutzmaßnahmen! Verdrahten Sie den Laborversuch grundsätzlich im stromlosen Zustand! Verwenden Sie dazu nur Sicherheitsmessleitungen! Achten Sie auf rotierende Motorwellen! Die Zuleitungen zur Servobremse müssen fest verschraubt sein. Servobremse und Motor müssen geerdet werden.

1 Grundeinstellungen und Inbetriebnahme

Für welche Eingangsspannung U₁ ist der Frequenzumrichter ausgelegt und wie hoch ist die maximale Ausgangsspannung U₂ des Umrichters?

U₁ in V

U₂ in V

In welcher Schaltung (Stern- oder Dreieckschaltung) wird der Motor am FU angeschlossen? Begründen Sie!

Nehmen Sie die Grundeinstellung nach gegebener Reihenfolge vor. Die Bemessungswerte (s. Motortypenschild) tragen Sie in die Tabelle ein.

P0010	Inbetriebnahmeparameter
P0970	Werkseinstellung
P0010	Schnellinbetriebnahme
P0304	Motorbemessungsspannung in V
P0305	Motorbemessungsstrom in A
P0307	Motorbemessungsleistung in W
P0311	Motorbemessungsdrehzahl in min^-1
P0700	Auswahl Befehlsquelle: BOP
P3900	Ende der Schnellinbetriebnahme

Nehmen Sie die Grundeinstellung nach gegebener Reihenfolge vor. Die Bemessungswerte (s. Motortypenschild) tragen Sie in die Tabelle ein.

P0003	Zugriffslevel
P1000	Auswahl Frequenzregelung: Analogsollwert
P1080	Minimale Motorfrequenz in Hz
P1082	Maximale Motorfrequenz
P2000	Frequenzsollwertanpassung

Schließen Sie den Motor am FU an und starten Sie den Motor. Belasten Sie ihn mit einem Drehmoment von M = 1 Nm. Welche Beobachtung machen Sie bezüglich der Drehzahl bei hohen Frequenzen?

Testen Sie das Betriebsverhalten des Lastenaufzuges bei unterschiedlichen Hochlauframpen (0 s, 5 s und 10 s). Am FU ist eine Frequenz von 50 Hz einzustellen. Warum ist die Einstellung einer Rampe bei unserem System wichtig? Welche Beobachtung machen Sie bezüglich der Hochlaufzeit des Antriebs?

P1120	Hochlaufzeit in s
P1121	Rücklaufzeit in s

2 Nutzung digitaler Eingänge

2.1 Tipp-Betrieb über S₁ mit Rampe und Meldeleuchte

Verbinden Sie die digitalen Eingänge DIN1 ... DIN4 mit den Schaltern S₁ ... S₄. Alternativ können Sie noch eine LED an den Digitalausgang 1 anschließen.

P0003	Zugriffslevel
P0700	Auswahl Befehlsquelle: digitale Eingänge
P0701	Funktion Digitaleingang 1 (Ein/Aus)
P0731	Funktion Digitalausgang 1 für LED
P1120	Hochlaufzeit
P1121	Rücklaufzeit

Welche Funktion hat der Schalter S₁?

2.2 Tipp-Betrieb über S₁ und S₂

P0701	Funktion Digitaleingang 1 Ein/Aus
P0702	Funktion Digitaleingang 2 Ein+Reverse/Aus

Welche Funktion hat der Schalter S₁ und S₂ und welche Folge hat das gleichzeitige Betätigen von S₁ und S₂?

2.3 Tipp-Betrieb mit zwei Drehzahlen

P0701	Funktion Digitaleingang 1 Ein + Festsollwert
P0702	Funktion Digitaleingang 2 Ein + Festsollwert
P1000	Auswahl Frequenzregelung Festfrequenz
P1001	Festfrequenz 1
P1002	Festfrequenz 2

Wie schnell dreht der Motor jeweils beim Betätigen von S₁ und S₂ und welche Folge hat das gleichzeitige Betätigen von S₁ und S₂?

2.4 Tipp-Betrieb mit zwei Drehzahlen nach vorheriger Freigabe

Mit S₁ geben Sie den Rechtslauf frei. Mit den Schaltern S₂ und S₃ können Sie zwei verschiedene Drehzahlen wählen.

P0701	Funktion Digitaleingang 1 Ein/Aus
P0702	Funktion Digitaleingang 2 Festfrequenz 2
P0703	Funktion Digitaleingang 3 Festfrequenz 3
P1000	Auswahl Frequenzregelung Festfrequenz
P1002	Festfrequenz 2
P1003	Festfrequenz 3

Welche Folge hat das Betätigen von S₁ und S₂, wenn S₁ ausgeschaltet ist?

2. 5 Tipp-Betrieb mit zwei Drehzahlen und Drehrichtungsauswahl

P0701	Funktion Digitaleingang 1 Ein/Aus
P0702	Funktion Digitaleingang 2 Ein + Reverse/Aus
P0703	Funktion Digitaleingang 3 Festfrequenz 3
P0704	Funktion Digitaleingang 4 Festfrequenz 4
P1000	Auswahl Frequenzregelung Festfrequenz
P1003	Festfrequenz 3
P1004	Festfrequenz 4

Stellen Sie das Lastmoment der Servobremse auf M = 0,5 Nm.

Welche Beobachtung machen Sie. Erläutern Sie die Funktion.

Für welche Anwendungen lassen sich die digitalen Eingänge im industriellen Alltag nutzen?

Rücksetzen auf Analogsteuerung

Ändern Sie den Betrieb wieder auf die BOP-Steuerung mit analoger Einstellung der Frequenz:

P0003	Zugriffslevel
P700	Auswahl Befehlsquelle: BOP
P1000	Auswahl Frequenzregelung: Analogsollwert
P1120	Hochlaufzeit
P1121	Rücklaufzeit

Labor DASM und FU 1

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