Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ : CẤN THỊ VÂN TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỰC NGHIỆM BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU, PHỤC VỤ CHO CÔNG TÁC ĐÀO TẠO NGHỀ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP CỦA KHOA ĐIỆN, TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ YÊN BÁI Chuyên ngành: TỰ ĐỘNG HÓA Mã số: 60.52.02.16 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT PHÕNG QUẢN LÝ ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYỄN VĂN VỲ KHOA ĐIỆN TRƢỞNG KHOA Thái nguyên - 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ii LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Cấn Thị Vân Sinh ngày 10 - 11 - 1986 Học viên lớp cao học khoá 14 - Tự động hoá - Trƣờng Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên – Đại học Thái Nguyên. Hiện đang công tác tại khoa Điện trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái. Tôi cam đoan toàn bộ nội dung trong luận văn do tôi làm theo định hƣớng của giáo viên hƣớng dẫn, không sao chép của ngƣời khác. Các phần trích lục các tài liệu tham khảo đã đƣợc chỉ ra trong luận văn. Nếu có gì sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Tác giả luận văn Cấn Thị Vân Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi MỞ ĐẦU 1 2. Mục tiêu của luận văn 2 3. Đối tƣợng nghiên cứu 2 4. Ý nghĩ khoa học và thực tiễn của đề tài 2 5. Kết cấu của luận văn của luận văn 2 CHƢƠNG 1:THỰC TRẠNG VÀ YÊU CẦU ĐÀO TẠO NGHỀ ĐIỆN CỦA TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ YÊN BÁI 4 1.1. Giới thiệu chung về trƣờng Cao đằng nghề Yên bái 4 1.1.1. Quá trình phát triển trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái 4 1.2. Các ngành nghề đào tạo của Nhà trƣờng 7 1.3. Chƣơng trình đào tạo nghề điện công nghiệp. 8 1.3.1. Nhu cầu lao động của xã hội với nghề điện công nghiệp của tỉnh Yên Bái và các tỉnh lân cận 8 1.3.2. Chƣơng trình đào tạo nghề điện 9 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 18 2.1 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha 18 2.3 Điều khiển định hƣớng theo từ trƣờng (FOC) 27 2.3.2. Cấu trúc của hệ điều khiển tựa theo từ thông rotor 32 2.4 Kết luận chƣơng 2 37 CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG BẰNG MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM 39 3.1. Đặt vấn đề 39 3.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống truyền động BĐTS- ĐCKĐB 40 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iv 3.3 Kiểm tra chất lƣợng bằng mô phỏng 41 3.3.1 Xây dựng mô hình mô phỏng 41 3.3.2. Kết quả mô phỏng 43 3.3.3. Nhận xét: 49 3.4. Đánh giá bằng kết quả thực nghiệm: 50 3.4.1. Cấu hình thực nghiệm về điều khiển tại trung tâm thí nghiệm 50 3.4.3 Nhận xét 57 3.5. Kết luận chƣơng 3. 57 CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG BÀI THỰC NGHIỆM BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU BA PHA 58 4.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý bài thí nghiệm 59 4.3 Chọn thiết bị và bố trí thiết bị của bài thí nghiệm 62 4.4. Nội dung các bài thí nghiệm 66 4.4.1. Bài số 1 : Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi tần số 66 4.4.2 Bài số 2 : Điều khiển hệ thống ở chế độ điều khiển vector 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 1. Kết luận: 70 2. Kiến nghị: 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU Ý NGHĨA UBND Ủy Ban Nhân Dân BLĐTBXH Bộ lao động thƣơng binh xã hội CL Chỉnh lƣu NL Nghịch lƣu BĐTS Bộ biến đổi tần số ĐCKĐB Động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc ĐCA Bộ điều chỉnh biên độ điện áp ra nghịch lƣu SI Sensor đo dòng điện TG Sensor đo tốc độ BĐD Biến đổi dòng TĐĐMC Truyền động điện một chiều ĐCVTKG Điều chế vectơ không gian ĐCXCBP Động cơ xoay chiều 3 pha ĐTĐK Đối tƣợng điều khiển KĐB Không đồng bộ XL Khâu gia công tín hiệu dòng điện và tốc độ động cơ THĐ Tín hiệu đặt ĐTS Đặt tần số ra nghịch lƣu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền động BĐTS – ĐCKĐB 18 Hình 2.2: Cấu trúc điều khiển vô hƣớng hệ BĐTS - ĐCKĐB 22 Hình 2.3 Cấu trúc hệ Điều khiển vectơ động cơ KĐB . 25 Hình 2.4 Mô tả vector dòng điện stator 28 Hình 2.5:Vetor dòng stator trên hệ tọa độ cố định αβ và hệ tọa độ quay dq 29 Hình 2.6: Thu thập giá trị thực của các thành phần dòng i sd , i sq 31 Hình 2.7 Cấu trúc kinh điển của hệ TĐĐXCBP điều khiển kiểu T 4 R 32 Hình 2.8: Hệ TĐĐXCBP điều khiển kiêu T 4 R trên hệ tọa độ dq 34 Hình 2.10 Vectơ dòng stator khi động cơ đồng bộ làm việc. 37 Vùng làm việc có tốc độ lớn hơn tốc độ quay danh định bằng cách đặt i sd < 0 (giảm từ thông cực ). 37 Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ hệ thống 40 Hình 3.2: Cấu trúc mô phỏng hệ thống BĐTS - ĐCKĐB 41 Hình 3.3: Khối động cơ xoay chiều ba pha 42 Hình 3.4: Cấu trúc khối điều khiển vectơ (vector control) 42 Hình 3.5: Cấu trúc khối điều khiển tốc độ (speed control) 43 Hình 3.6: Điện áp tức thời của biến tần ở tần số 50HZ 43 Hình 3.8 : Mô men điện từ ở tần số 50HZ 44 Hình 3.9: Điện áp ra của biến tần không tải ở tần số 15HZ 45 Hình 3.10: Tốc độ của động cơ ở tần số 15HZ 45 Hình 3.10: Tốc độ động cơ ở tần số 15HZ 45 Hình 3.11: Mômen điện từ của động cơ ở tần số 15HZ 46 Hình 3.12: Điện áp đặt vào động cơ ở tần số 50HZ có tải 46 Hình 3.13: Tốc độ của động cơ ở tần số 50HZ có tải 47 Hình 3.14: Mômen tải của động cơ ở tần số 50HZ 47 Hình 3.15: Điện áp đặt vào động cơ ở tần số 15HZ có tải 48 Hình 3.16: Tốc độ của động cơ ở tần số 15HZ có tải 48 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vii Hình 3.17: Mô men của động cơ ở tần số 15HZ 49 Hình 3.18: Mô hình thí nghiệm điều khiển mức, nhiệt độ và lƣu lƣợng 50 Hình 3.20: Giao diện trong thí nghiệm điều khiển 52 Hình 3.23: Kết quả thí nghiệm Kp = 2; K I = 3; K D = 0,1 57 Hình 4.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền động BĐTS – ĐCKĐB 59 Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý hệ BĐTS - ĐCKĐB 61 Hình 4.3 Sơ đồ bố trí thiết bị trên bàn thí nghiệm 63 Hình 4.5 Thông số của động cơ trong bài thực nghiệm 65 Hình 4.6: Mô hình điều khiển động cơ 68 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết cua đề tài. Là một giáo viên của khoa Điện - trƣờng Cao Đẳng Nghề Yên Bái, trực tiếp tham gia đào tạo nghề “Điện công nghiệp“, nên tôi rất quan tâm đến hệ truyền động điện xoay chiều nói trên với mục đích nâng cao kiến thức về lĩnh vực này: làm chủ đƣợc các công việc thiết kế, lắp đặt hệ thống mới và góp phần đào tạo ra đội ngũ cán bộ kỹ thuật điện làm chủ đƣợc các hệ thống truyền động xoay chiều chất lƣợng cao trong thực tế, đáp ứng yêu cầu của nền sản xuất hiện đại. Hiện nay hệ truyền động sử dụng động cơ điện xoay chiều ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi trong thực tế do có nhiều ƣu điểm. Đặc biệt ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ điện tử công suất, vi xử lý và công nghệ máy tính thì việc điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều đạt đƣợc những chỉ tiêu chất lƣợng điều chỉnh cao trở nên dễ dàng. Trƣớc đây trong các ngành sản xuất công nghiệp các hệ truyền động đòi hỏi chỉ tiêu chất lƣợng cao (Điều chỉnh tốc độ vô cấp, phạm vi điều chỉnh rộng, độ ổn định cao ) thƣờng dùng hệ truyển động một chiều. Hiện nay do giải quyết tốt việc điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều, nên hệ thống truyền động điện một chiều đƣợc thay thế bằng hệ thống truyền động điện xoay chiều và đang trở nên phổ biến. Vì vậy các hệ thống truyền động sử dụng động cơ xoay chiều (Điển hình là hệ truyền động biến tần - động cơ xoay chiều 3 pha rô to lồng sóc) không những đƣợc nhiều nhà nghiên cứu quan tâm giải quyết, mà ngay trong các trƣờng đào tạo đại học, cao đẳng nghề điện cũng đƣợc đƣa vào chƣơng trình đào tạo, nhằm đào tạo đƣợc những cán bộ kỹ thuật đáp ứng đƣợc yêu cầu của sản xuất. Xuất phát từ những lý do trên và cũng là yêu cầu của trƣờng cao đẳng nhề Yên Bái, tôi chọn đề tài : 2 tần – Động cơ điện xoay chiều, phục vụ cho công tác đào tạo nghề Điện công nghiệp của khoa Điện, trường Cao đẳng nghề Yên Bái” 2. Mục tiêu của luận văn Nghiên cứu hệ thống thí nghiệm biến tần động cơ xoay chiều tại trung tâm thí nghiệm trƣờng đại học KTCN Thái Nguyên. Trên cơ sở thiết bị hiện có của trƣờng và nội dung chƣơng trình đào tạo, , dựa vào kết quả nghiên cứu trên, tiến hành triển khai thành các modul thực hành về điều khiển biến tần – động cơ xoay chiều ba pha. Đây là vấn đề còn nhiều hạn chế ở các cơ sở đào tạo nghề, cụ thể là tại trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái. 3. Đối tƣợng nghiên cứu - Biến tần 3 pha - Đông cơ xoay chiều 3 pha - Điều khiển hệ Biến tần - động cơ xoay chiều 4. Ý nghĩ khoa học và thực tiễn của đề tài Nâng cao đƣợc chất lƣợng đào tạo nghề của nhà trƣờng Đáp ứng đƣợc yêu cầu của thực tế sản xuất do hiện nay trong thực tế đang sử dụng rộng rãi hệ thông này trong các thiết bị đòi hỏi chất lƣợng điều chỉnh cao. 5. Kết cấu của luận văn của luận văn Với mục tiêu đặt ra, nội dung luận văn bao gồm các chƣơng sau: Chương 1: Thực trạng và nội dung đào tạo nghề “Điện công nghiệp” của trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái Chương 2: Nghiên cứu hệ điều khiển biến tần động cơ xoay chiều ba pha Chương 3: Đánh giá hẹ thống bằng mô phỏng và thực nghiệm. Chương 4: Xây dựng hệ thực hành “biến tần - động cơ xoay chiều“ Kết luận và kiến nghị 3 Để hoàn thành đƣợc luận văn, ngoài sự cố gắng của bản thân, tác giả đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn tận tình của cán bộ hƣớng dẫn khoa học và sự giúp đỡ của trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái, trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp - Đại học Thái Nguyên, tập thể thầy cô giáo của Khoa Điện và khoa Sau đại học và bạn bè đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cám ơn thầy giáo Nguyễn văn Vỵ và tập thể thầy cô giáo của Khoa Điện và khoa Sau đại học - trƣờng Đại học Kỹ thuật công đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn và chƣơng trình học tập. Thái Nguyên ngày 20 tháng 12 năm 2013 Tác giả luận văn Cấn Thị Vân [...]... điện công nghiệp 1.3.1 Nhu cầu lao động của xã hội với nghề điện công nghiệp của tỉnh Yên Bái và các tỉnh lân cận Ngày nay với sự phát triển ngày càng rộng rãi của ngành công nghiệp nói chung, của tỉnh Yên Bái và các tỉnh lân cận Yên Bái nhƣ Phú Thọ, Tuyên Quang, Hòa Bình, Lào Cai nói riêng Nhu cầu nhân công lao động qua đào tạo tƣơng đối lớn Phần lớn các lao động trong các nhà máy là công nhân lao động. .. nhà máy, xí nghiệp sản xuất hoặc công ty kinh doanh về lĩnh vực điện; + Trung thành với sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc Việt Nam Xã hội Chủ nghĩa; + Thực hiện đầy đủ trách nhiệm, nghĩa vụ của ngƣời công dân; sống và làm việc theo Hiến pháp - Pháp luật; + Yêu nghề, có ý thức cộng đồng và tác phong làm việc của một công dân sống trong xã hội công nghiệp; + Có thói quen lao động nghề nghiệp, sống... nghề, Trung cấp nghề và Sơ cấp nghề với các nghề sau : + Điện công nghiệp + Điện dân dụng + Điện tử công nghệ thông tin + Cơ khí + Công nghệ ô tô + Sƣ phạm kỹ thuật + Xây dựng + Giao thông + Kế toán doanh nghiệp - Bồi dƣỡng nâng cao trình độ kỹ năng nghề cho ngƣời lao động theo yêu cầu của cơ sở sản xuất, kinh doanh, dịch vụ và ngƣời lao động - Nghiên cứu, ứng dụng kỹ thuật - công nghệ nâng cao chất... dụng nhân công xong phải tổ chức đào tạo tay nghề theo yêu cầu công nghệ Tại Yên Bái hiện nay có 5 khu công nhiệp với nhiều nhà máy đã đi vào hoạt động, một số nhà máy đang trong quá trình xây dựng Các nhà máy đƣợc đầu tƣ nhiều máy móc hiện đại, sử dụng công nghệ mới vào sản xuất Nắm đƣợc 9 tình hình này trƣờng cao đẳng nghề Yên Bái tập chung đào tạo một số nghề trọng điểm trong đó nghề điện công nghiệp. .. dịch vụ theo quy định của pháp luật - Thực hiện các nhiệm vụ khác theo quy định của pháp luật Năm 2011, Bộ Lao động - Thƣơng binh và Xã hội bổ sung thêm một số nhiệm vụ: Nghiên cứu khoa học dạy nghề cho các cơ sở dạy nghề khu vực Tây Bắc Năm 2012, Bộ Lao động - Thƣơng binh và Xã hội bổ sung thêm một số nhiệm vụ: Dạy nghề công tác xã hội, sửa chữa thiết bị điện lạnh và Gia công thiết kế sản phẩm mộc;... năng nghề nghiệp: + Trình bày đƣợc nguyên lý, cấu tạo và các tính năng, tác dụng của các loại thiết bị điện, khái niệm cơ bản, quy ƣớc sử dụng trong nghề Điện công nghiệp; + Hiểu đƣợc cách đọc các bản vẽ thiết kế của nghề điện và phân tích đƣợc nguyên lý các bản vẽ thiết kế điện nhƣ bản vẽ cấp điện, bản vẽ nguyên lý mạch điều khiển; + Vận dụng đƣợc các nguyên tắc trong thiết kế cấp điện và đặt phụ... chỉnh tốc độ động cơ bằng phƣơng pháp thay đổi tần số - Nhận biết đƣợc cổng vào, cổng ra ở bộ biến tần - Kết nối mạch động lực cho bộ biến tần - Khởi động và thực hiện dừng mềm, đảo chiều quay cho động cơ 16 Nội dung: 1 Giới thiệu các loại biến tần 2 Các phím chức năng 3 Các cổng vào/ra và cách kết nối 4 Khảo sát hoạt động của biến tần 5 Ứng dụng thông dụng trong công nghiệp Để thực hiện đƣợc các modul... điện); + Vận dụng đƣợc các nguyên tắc trong lắp ráp, sửa chữa các thiết bị điện; 10 + Phân tích đƣợc phƣơng pháp xác định các dạng hƣ hỏng thƣờng gặp của các thiết bị điện; + Nắm vững các kiến thức về quản lý kỹ thuật, quản lý sản xuất, điều khiển các trạm điện, lƣới điện; + Vận dụng đƣợc những kiến thức cơ sở và chuyên môn đã học để giải thích các tình huống trong lĩnh vực điện công nghiệp; + Đạt... trình Giáo dục quốc phòng – An ninh; + Có ý thức tổ chức kỹ luật và tinh thần cảnh giác cách mạng, sẵn sàng thực hiện nghĩa vụ bảo vệ Tổ quốc Sau khi tốt nghiệp, sinh viên trở thành Kỹ thuật viên chuyên ngành Điện công nghiệp sẽ : - Làm việc đƣợc ở các Công ty Điện lực: Tổ vận hành và quản lý đƣờng dây, tổ bảo trì và sửa chữa đƣờng dây; - Làm việc trong các trạm truyền tải và phân phối điện năng: Nhân... Lê nin và Hiến pháp, Pháp luật nƣớc Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam; + Có hiểu biết về đƣờng lối phát triển kinh tế của Đảng, thành tựu và định hƣớng phát triển công nghiệp của địa phƣơng, khu vực, vùng, miền; + , có thái độ hợp tác với đồng nghiệp, tôn trọng pháp luật và các quy định tại nơi làm việc, trung thực và có tính kỷ luật 11 cao, tỷ mỷ chính xác, sẵn sàng đảm nhiệm các công việc đƣợc giao . công dân; sống và làm việc theo Hiến pháp - Pháp luật; + Yêu nghề, có ý thức cộng đồng và tác phong làm việc của một công dân sống trong xã hội công nghiệp; + Có thói quen lao động nghề nghiệp, . của pháp luật. Năm 2011, Bộ Lao động - Thƣơng binh và Xã hội bổ sung thêm một số nhiệm vụ: Nghiên cứu khoa học dạy nghề cho các cơ sở dạy nghề khu vực Tây Bắc. Năm 2012, Bộ Lao động - Thƣơng. ngành Điện công nghiệp sẽ : - Làm việc đƣợc ở các Công ty Điện lực: Tổ vận hành và quản lý đƣờng dây, tổ bảo trì và sửa chữa đƣờng dây; - Làm việc trong các trạm truyền tải và phân phối điện