Đang tải... (xem toàn văn)
Nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá, các ngành công nghiệp đang được chú trọng và phát triển, trong các nhà máy các máy tự động , dây chuyền sản xuất, cơ cấu nâng hạ v v… trở lên không thể thiếu, chúng làm cho hiệu của các nhà máy suất tăng cao, chi phí sản xuất thấp, không tốn nhiều nhân lực. Do vậy đối với các ngành công nghiệp thì tự động hoá là không thể thiếu, tự động hoá càng cao càng làm cho quá trình sản xuất trở lên đơn giản.Vậy nước nào có trình độ tự động hoá cao thì cũng đồng nghĩa với nước đó nền sản xuất tiên tiến và phát triển.
LỜI NÓI ĐẦU Nước ta thời kỳ công nghiệp hoá đại hoá, ngành công nghiệp trọng phát triển, nhà máy máy tự động , dây chuyền sản xuất, cấu nâng hạ v v… trở lên thiếu, chúng làm cho hiệu nhà máy suất tăng cao, chi phí sản xuất thấp, không tốn nhiều nhân lực Do ngành công nghiệp tự động hoá thiếu, tự động hoá cao làm cho trình sản xuất trở lên đơn giản.Vậy nước có trình độ tự động hoá cao đồng nghĩa với nước sản xuất tiên tiến phát triển Ngoài sống tự động hoá đem lại nhiều lợi ích cho người Cầu thang máy, gara ôtô, robot vv … trở thành phần sống Như tự động hoá không mang lại hiệu công nghiệp mà trở lên quen thuộc với người Tự động hoá ngành nước ta lợi ích mang lại nên việc xây dựng phát triển tự động hoá nước nhà thiếu, trình đào tạo cán bộ, kỹ sư giỏi chuyên nghành tự động hoá hạt nhân Là nơi đào tạo kỹ sư, thạc sỹ, cán tự động hoá giỏi, khoa điện môn tự động hoá Đại Học Công Nghiêp Hà Nội đem đến cho đất nước kỹ sư tương lai Được may mắn học trường có nhiều thầy cô giáo giỏi em bạn luôn cố gắng học hỏi bồi dưỡng kiến thức cho ngành học để mai sau phục vụ đất nước Sau trình học tập tu dưỡng trường em xin làm đề tài tìm hiểu “Hệ truyền động biến tần động không đồng sử dụng biến tần hãng OmRon ” Dưới giúp đỡ nhiệt tình thầy cô giáo đặc biệt thầy Nguyễn Đăng Khang giúp em hoàn thành đề tài này.Do thời gian tìm hiều hạn chế nên trình tìm hiểu tránh khỏi sai sót mong thầy cô bạn góp ý Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG Khái quát chung hệ biến tần động không đồng xoay chiều pha 1.1.Cấu tạo nguyên lý hoạt động biến tần 1.1.1 Cấu tạo biến tần - Khái niệm: biến tần thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều tần số thành dòng điện xoay chiều tần số khác điều chỉnh Hình 1.1 Sơ đồ khối biến tần Hình 1.2 Hình ảnh thực tế biến tần Cấu tạo biến tần gồm khâu: + Khâu chỉnh lưu: có chức biến đổi điện xoay chiều ( từ lưới điện có U1= const f1= const) thành điện chiều có điện áp U d ( điều chỉnh không điều chỉnh) Nó thiết lập nhờ van tiristo điode Cũng sử dụng băm xung gồm chỉnh lưu điode khóa băm tiristo Yêu cầu điều chỉnh điện áp U stator động thực nhờ thay đổi Ud khâu chỉnh lưu + Khâu nghịch lưu: làm nhiệm vụ biến đổi điện chiều U d Id thành điện xoay chiều bap có tần số thay đổi theo yêu cầu để cấp vào stator động Trong nhiều trường hợp, khâu nghịch lưu thực việc thay đổi điện áp U1, mà không cần nhờ đến khâu chỉnh lưu ( dùng chỉnh lưu không điều khiển) Tùy theo thuận tiện thực luật điều khiển động cơ, ta dùng nghịch lưu nguồn áp nghịch lưu nguồn dòng + Khâu lọc: có tác dụng làm giảm đập mạch điện áp U d dòng điện Id sau chỉnh lưu Nếu dùng nghịch lưu nguồn áp khâu lọc có tụ lớn ( để giữ điện áp Ud = const), dùng nghịch lưu nguồn dòng khâu lọc có cuộn cảm L để giữ Id =const) 1.1.2 Nguyên lý hoạt động biến tần + Đầu tiên nguồn điện xoay chiều pha hay pha chỉnh lưu thành nguồn chiều phẳng Công đoạn thực chỉnh lưu cầu diode tụ điện Nhờ vậy, hệ số công suất có cosphi hệ biến tần có giá trị không phụ thuộc vào tải có giá trị 0.96 Điện áp chiều biến đổi nghịch lưu thành điện áp xoay chiều pha đối xứng Công đoạn thực thông qua hệ nghịch lưu IGBT ( transistor lưỡng cực có cổng cách ly ) phương pháp điều chỉnh chế độ rộng xung (PWM) Nhờ tiến công nghệ vi xử lý công nghệ bán dẫn nay, tần số chuyển mạch xung lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động giảm tổn thất lõi sắt động + Hệ thống điện áp xoay chiều pha đầu thay đổi giá trị biên độ tần số vô cấp tùy theo điều khiển Theo lý thuyết, tần số điện áp có quy luật định tùy theo chế độ điều khiển Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp – tần số không đổi Tuy nhiên với tải bơm quạt, quy luật lại hàm bậc Điện áp hàm bậc tần số Điều tạo đặc tính mômen hàm bậc tốc độ phù hợp với yêu cầu tải bơm quạt thân moomen hàm bậc hai điện áp + Hiệu suất chuyển đổi nguồn biến tần cao sử dụng linh kiện bán dẫn công suất chế tạo theo công nghệ đại Nhờ vậy, lượng tiêu thụ xấp xỉ lượng yêu cầu hệ thống + Ngoài ra, biến tần ngày tích hợp nhiều kiểu điều khiển khác phù hợp hầu hết loại phụ tải khác Ngày biến tần có tích hợp PID tích hợp nhiều cổng truyền thông khác phù hợp cho việc điều khiển giám sát hệ thống SCADA Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý biến tần 1.1.3 Chức biến tần - Điều khiển tốc độ động cơ: + Chức biến tần điều khiển tốc độ động không đồng xoay chiều pha cách cấp dải tần số biến đổi cho động - Tiết kiệm điện: + Hiệu suất chuyển đổi nguồn biến tần cao sử dụng linh kiện bán dẫn công suất, chế tạo theo công nghệ đại Chính vậy, lương tiêu thụ xấp xỉ lượng yêu cầu hệ thống + Qua tính toán với liệu thực tế với chi phí thực tế với động sơ cấp khoảng 100kW, thời gian thu hồi vốn đầu tư cho biến tần khoảng từ đến tháng Hiện Việt nam có số xí nghiệp sử dụng biến tần cho kết rõ rệt + Với giải pháp tiết kiệm lượng bên cạnh việc nâng cao tính điều khiển hệ thống, biến tần coi ứng dụng chuẩn cho hệ truyền động điều khiển thang máy - Tăng hiệu suất làm việc động - Điều khiển PID - Điều khiển zic zắc tốc độ - Điều khiển theo chiều dài thời gian -Không ngừng hoạt động điện tạm thời - Dò tốc độ: khởi động mềm động quay - Chức tự ổn áp, tự động ổn định điện áp ngõ điện áp cấp không ổn định 1.2 Khái quát chung động không đồng xoay chiều pha 1.2.1 Cấu tạo động không đồng xoay chiều pha Động không đồng xoay chiều pha gồm phần chính: Phần tĩnh (stator) phần quay (rotor) 1.2.1.1 Stator (phần tĩnh) Hình 1.4 Cấu tạo động điện không đồng a Lõi thép: Lõi sắt phần dẫn từ, từ trường quay nên để giảm tổn hao lõi sắt làm thép kỹ thuật điện dày 0.35 ÷0.5 mm ép lại Khi đường kính lõi sắt nhỏ 990 mm dùng tròn ép lại Khi đường kính lớn trị số phải dùng hình rẻ quạt Mỗi thép kỹ thuật điện có phủ sơn cách điện bề mặt để giảm tổn hao dòng điện xoáy gây nên Nếu lõi sắt ngắn ghép thành khối Nếu lõi sắt dài thường ghép thành nhiều thếp ngắn, thếp dài đến cm cách nhâu 1cm để thông gió cho tốt Mặt thếp có xẻ rãnh để đặt dây quấn Hình 1.5 Lõi thép stator b Dây quấn: Dây quấn stator máy điện không đồng xoay chiều pha dây đồng kỹ thuật có tráng men cách điện cách điện tốt với lõi sắt Kiểu dây quấn máy điện không đồng xoay chiều pha có loại: dây quấn đồng tâm, quấn khuôn lớp, dây quấn đồng khuôn lớp c Vỏ máy: Làm gang, thé, chủ yếu làm gang dùng để giữ chặt lõi thép cố định máy bệ Hai đầu vỏ có nắp máy, vỏ máy nắp máy dùng để bảo vệ máy 1.2.1.2 Rotor (phần quay) a Lõi thép: Làm thép kỹ thuật điện, mặt có xẻ rãnh, có lỗ để lắp trục, ghép lại thành hình trụ b Dây quấn: Dây quấn có hai kiểu: Dây quấn kiểu roto lồng sóc Dây quấn kiểu rotor Rotor kiểu dây quấn: Rotor dây quấn có kiểu giống dây quấn stator có số cực stator Trong động trung bình lớn, dây quấn quấn theo kiểu sóng hai lớp để bớt đầu nối, kết cấu dây quấn chặt chẽ Trong động nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm lớp Dây quấn bap động thường đấu hình sao, ba đầu nối với ba vòng trượt động thau gắn trục rotor Ba vành trượt cách điện với với trục, tỳ ba vòng trượt ba chổi than Thông qua chổi than đưa điện trở phụ vào mạch rotor, có tác dụng cải thiện tính mở máy, điều chỉnh tốc độ, hệ số công suất thay đổi Hình 1.6 Rotor dây quấn Rotor lồng sóc: Kết cấu khác với dây quấn stator dây quấn đồng hay nhôm đặt rãnh lõi thép rotor Hai đầu dẫn nối với vòng đồng hay nhôm gọi vòng ngắn mạch Như dây quấn rotor hình thành lồng quen gọi lồng sóc Hình 1.7 Rotor lồng sóc • Khe hở Giữa phần tĩnh phân quay khe hở không khí, khe hở thường 0.2 mm đến mm, rotor khối tròn nên khe hở rotor Mạch từ động không đồng khép kín từ stator sang rotor qua khe hở không khí Khe hở không khí lớn dòng từ hóa gây từ thông cho máy lớn hệ số công suất lớn 1.2.2 Nguyên lý hoạt động động không đồng xoay chiều pha Khi cung cấp dòng điện xoay chiều pha có tần số f1 stator động sinh từ trường quay, tốc độ quay từ trường n = 60f1/p Từ trường quay cắt dẫn rotor stator làm sinh sức điện động tự cảm e1 e2 tương ứng là: E1 = 4,44f1w1kdq E2 = 4,44f1w1kdq Do cuộn dây rotor tạo thành vòng khép kín nên có dòng điện chạy dẫn Sự tác động tương hỗ dòng điện chạy dây dẫn rotor với từ trường sinh ngẫu lực, ngẫu lực tạo momen quay Momen làm rotor quay với tốc độ n nhỏ tốc độ từ trường n có chiều với chiều quay từ trường quay n1 Có thể giải thích không đồng tốc độ quay n n sau: n=n1 từ btrường không cắt dẫn nữa, sức điện động cảm ứng, E2=0 dẫn đến I2=0 làm momen quay không, rotor quay chậm lại Khi rotor chậm lại từ trường lại cắt dẫn nên tạo sức điện động làm sinh dòng điện lại xuất momen quay Chính momen làm cho rotor quay Và rotor có tốc độ n khác n từ trường quay nên gọi động không đồng Độ chênh lệch tốc độ từ trường quay tốc độ máy gọi tốc độ trượt n2: n2=n1-n, hệ số trượt tốc độ là: s = = Từ suy ra: s% = 100 Do tốc độ quay rotor có dạng: n = n1(1-s) Khi rotor đứng yên (n=0), hệ số trượt s=1; rotor quay định mức thường có giá trị s = 0.02÷ 0.06 Tốc độ động là: n = n1(1-s) = v/p Hệ số trượt chế độ động cơ: 0