Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI NÓI ĐẦU Trong các ngành công nghiệp, động cơ điện không đồng bộ được sử dụng phổ biến bởi tính chất đơn giản và tin cậy trong thiết kế chế tạo và sử dụng. Tuy nhiên khi sử dụng động cơ không đồng bộ trong sản xuất đặc biệt với các động cơ có công suất lớn ta cần chú ý tới quá trình khởi động động cơ do khi khởi động roto ở trạng thái ngắn mạch, dẫn đến dòng điện khởi động và momen khởi động lớn, nếu không có biện pháp khởi động thích hợp có thể không khởi động được động cơ hoặc gây nguy hiểm cho các thiết bị khác trong hệ thống điện. Vấn đề khởi động động cơ điện không đồng bộ đã được nghiên cứu từ lâu với các biện pháp khá hoàn thiện để giảm dòng điện và moment khởi động. Đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế hệ truyền động điện, ổn định tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha công suất lớn ”. Được trình bày trình bày trong bốn nội dung : Chương 1: Tổng quan về động cơ không đồng bộ ba pha và các phương án điều chỉnh tốc độ động cơ. Chương 2 : Thiết kế hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ động cơ công suất lớn Chương 3 : Kết nối biến tần LS IG5A với động cơ không đồng bộ 3 pha công suất lớn Chương 4 : Xây dựng mô hình thực nghiệm Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Công Cường và các thầy cô giáo trong khoa Điện Điện Tử đã tận tình giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, tháng 03 năm 2018 Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Mậu Hoàng Thân Văn Huân Đào Sỹ Nghĩa CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1.1 MỞ ĐẦU Loại máy điện quay đơn giản nhất là loại máy điện không đồng bộ (KĐB). Máy điện KĐB có thể là loại một pha, hai pha hoặc ba pha, nhưng phần lớn máy điện KĐB ba pha, có công suất từ một vài W tới vài MW, có điện áp từ 100V đến 6000V. Căn cứ vào cách thực hiện rotor, người ta phân biệt hai loại: loại có rotor ngắn mạch và loại có rotor dây quấn. Cuộn dây rotor dây quấn là cuộn dây cách điện, thực hiện theo nguyên lý của cuộn dây dòng xoay chiều. Cuôn dây rotor ngắn mạch gồm một lồng bằng nhôm đặt trong các rãnh của mạch từ rotor, cuộn dây ngắn mạch là cuộn dây nhiều pha có số pha bằng số rãnh. Động cơ rotor ngắn mạch có cấu tạo đơn giản và rẻ tiền, còn máy điện rotor dây quấn đắt hơn, nặng hơn nhưng có tính năng động tốt hơn, do đó có thể tạo các hệ thống khởi động và điều chỉnh.
Mục Lục LỜI NĨI ĐẦU Trong ngành cơng nghiệp, động điện không đồng sử dụng phổ biến tính chất đơn giản tin cậy thiết kế chế tạo sử dụng Tuy nhiên sử dụng động không đồng sản xuất đặc biệt với động có cơng suất lớn ta cần ý tới trình khởi động động khởi động roto trạng thái ngắn mạch, dẫn đến dòng điện khởi động momen khởi động lớn, khơng có biện pháp khởi động thích hợp khơng khởi động động gây nguy hiểm cho thiết bị khác hệ thống điện Vấn đề khởi động động điện không đồng nghiên cứu từ lâu với biện pháp hồn thiện để giảm dòng điện moment khởi động Đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế hệ truyền động điện, ổn định tốc độ động không đồng pha công suất lớn ” Được trình bày trình bày bốn nội dung : Chương 1: Tổng quan động không đồng ba pha phương án điều chỉnh tốc độ động Chương : Thiết kế hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ động công suất lớn Chương : Kết nối biến tần LS IG5A với động không đồng pha công suất lớn Chương : Xây dựng mơ hình thực nghiệm Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Công Cường thầy cô giáo khoa Điện - Điện Tử tận tình giúp đỡ chúng em hồn thành đồ án Hà Nội, tháng 03 năm 2018 Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Mậu Hồng Thân Văn Huân Đào Sỹ Nghĩa CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KĐB PHA VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1.1 MỞ ĐẦU Loại máy điện quay đơn giản loại máy điện không đồng (KĐB) Máy điện KĐB loại pha, hai pha ba pha, phần lớn máy điện KĐB ba pha, có cơng suất từ vài W tới vài MW, có điện áp từ 100V đến 6000V Căn vào cách thực rotor, người ta phân biệt hai loại: loại có rotor ngắn mạch loại có rotor dây quấn Cuộn dây rotor dây quấn cuộn dây cách điện, thực theo nguyên lý cuộn dây dòng xoay chiều Cn dây rotor ngắn mạch gồm lồng nhôm đặt rãnh mạch từ rotor, cuộn dây ngắn mạch cuộn dây nhiều pha có số pha số rãnh Động rotor ngắn mạch có cấu tạo đơn giản rẻ tiền, máy điện rotor dây quấn đắt hơn, nặng có tính động tốt hơn, tạo hệ thống khởi động điều chỉnh 1.2 CẤU TẠO Máy điện quay nói chung máy điện khơng đồng nói riêng gồm hai phần bản: phần quay (rotor) phần tĩnh (stato) Giữa phần tĩnh phần quay khe hở khơng khí Hình 1 Cấu tạo động khơng đồng 1.2.1 Cấu tạo stato Stato gồm phần bản: mạch từ mạch điện 1.2.1.1 Mạch Từ Mạch từ stato ghép thép điện có chiều dày khoảng 0,3- 0,5mm, cách điện hai mặt để chống dòng Fuco Lá thép stato có dạng hình vành khăn, phía đục rãnh Để giảm dao động từ thông, số rãnh stato rotor không Mạch từ đặt vỏ máy.Ở máy có cơng suất lớn, lõi thép chia thành phần ghép lại với thành hình trụ thép nhằm tăng khả làm mát mạch từ Vỏ máy làm gang đúc hay gang thép, vỏ máy có đúc gân tản nhiệt Để tăng diện tích tản nhiệt Tùy theo yêu cầu mà vỏ máy có đế gắn vào bệ máy hay nhà vị trí làm việc Trên đỉnh có móc để giúp di chuyển thuận tiện Ngồi vỏ máy có nắp máy, lắp máy có giá đỡ ổ bi Trên vỏ máy gắn hộp đấu dây 1.2.1.2 Mạch điện: Mạch điện cuộn dây máy điện quấn quanh mạch từ 1.2.2 Cấu tạo rotor 1.2.2.1 Mạch từ Giống mạch từ stato, mạch từ rotor gồm thép điện kỹ thuật cách điện Rãnh rotor song song với trục nghiêng góc định nhằm giảm dao động từ thơng loại trừ số sóng bậc cao Các thép điện kỹ thuật gắn với thành hình trụ, tâm thép mạch từ đục lỗ để xuyên trục, rotor gắn trục Ở máy có cơng suất lớn rotor đục rãnh thơng gió dọc thân rotor 1.2.2.2 Mạch điện: Mạch điện rotor chia thành hai loại: loại rotor lồng sóc loại rotor dây quấn Loại rotor lồng sóc (ngắn mạch): Mạch điện loại rotor làm nhôm đồng thau Nếu làm nhôm đúc trực tiếp rãnh rotor, hai đầu đúc hai vòng ngắn mạch, cuộn dây hồn tồn ngắn mạch, gọi rotor ngắn mạch Nếu làm đồng làm thành dẫn đặt vào rãnh, hai đầu gắn với hai vòng ngắn mạch kim loại Bằng cách hình thành cho ta lồng loại rotor có tên rotor lồng sóc Loại rotor ngắn mạch khơng phải thực cách điện dây dẫn lõi thép Loại rotor dây quấn: Mạch điện loại rotor thường làm đồng phải cách điện với mạch từ Cách thực cuộn dây giống thực cuộn dây máy điện xoay chiều trình bày phần trước Cuộn dây rơto dây quấn có số cặp cực pha cố định Với máy điện ba pha, ba đầu cuối nối với máy điện, ba đầu lại dẫn ngồi gắn vào ba vành trượt đặt trục rôto, tiếp điểm nối với mạch ngồi 1.2.3 Ngun lý hoạt động Động làm việc dựa vào định luật luật điện từ F tác dụng lên dẫn có chiều dài l có dòng điện I nằm từ trường có từ cảm B Chiều độ lớn lực F xác định theo tích véc tơ F=i.l.B Đó định luật động biến đổi điện thành Khi động cấp điện, dòng điện dây quấn stato sinh lõi sắt stato từ trường quay với tốc độ đồng n1= (f1 tần số dòng điện lưới đưa vào, p số đôi cực máy) Khi từ trường quét qua dẫn nhiều pha tự ngắn mạch đặt lõi sắt roto cảm ứng dẫn sức điện động dòng điện Từ thơng dòng điện sinh hợp với từ thơng stato tạo thành từ thơng tổng khe hở Dòng điện dẫn roto tác dụng với từ thông khe hở sinh mơmen Tác dụng làm cho roto quay với vận tốc không đồng n (n < n ) Để phạm vi tốc độ động người ta dùng hệ số trượt s, theo định nghĩa hệ số trượt : S= hay s%= *100 Như bắt đầu mở máy n = nên s = 1, n n độ trượt s = 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.3.1 Đặt vấn đề Theo yêu cầu sản phẩm, động điện lúc làm việc thường phải khởi động dừng máy nhiều lần Tùy theo tính chất tải tình hình lưới mà yêu cầu khởi động động điện khác Có yêu cầu mơmen khởi động dòng lớn, có cần hạn chế dòng điện khởi động có cần Những u cầu đòi hỏi phải có tính khởi động thích ứng Trong nhiều trường hợp phương pháp khởi động hay chọn động có tính khởi động khơng thích đáng nên thường gây nên cố khơng mong muốn Nói chung khởi động động cần xét đến để thích ứng với đặc tính tải Phải có mơmen khởi động đủ lớn để thích ứng với đặc tính tải Dòng điện khởi động nhỏ tốt Phương pháp khởi động thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền, chắn Tổn hao công suất trình khởi động thấp tốt Những yêu cầu thường mâu thuẫn với nhau, yêu cầu dòng điện khởi động nhỏ thường làm cho momen khởi động giảm theo cần thiết bị phụ tải đắt tiền Vì vào điều kiện làm việc cụ thể mà chọn phương pháp khởi động thích hợp 1.3.2 Khởi động động KĐB a) Khởi động trực tiếp Khởi động trình đưa động trạng thái nghỉ (đứng im) vào trạng thái làm việc quay với tốc độ định mức Khởi động trực tiếp, đóng động vào lưới khơng qua thiết bị phụ Việc cấp điện áp định mức cho stato động KĐB rotor lồng sóc động KĐB ro to dây quấn cuộn dây rotor nối tắt, rotor chưa kịp quay, thực chất động làm việc chế độ ngắn mạch Dòng động lớn, gấp dòng định mức từ đến lần Tuy dòng khởi động lớn mô men khởi động lại nhỏ hệ số công suất cos nhỏ (cos = 0,1- 0,2), mặt khác khởi động, từ thông bị 0 giảm điện áp giảm làm cho mơ men khởi động nhỏ Dòng khởi động lớn gây hậu sau: Nhiệt độ máy tăng tổn hao lớn, nhiệt lượng toả máy nhiều (đặc biệt máy có cơng suất lớn máy thường xuyên phải khởi động) Vì sổ tay kĩ thuạt sử dụng máy cho số lần khởi động tối đa, điều kiện khởi động Dòng khởi động lớn làm cho sụt áp lưới điện lớn, gây trở ngại cho phụ tải làm việc với lưới điện Vì lý khởi động trực tiếp áp dụng cho động có cơng suất nhỏ so với công suất nguồn, khởi động nhẹ (moment cản trục động nhỏ) Khi khởi động nặng người ta không dùng phương pháp b) Khởi động dùng phương pháp giảm dòng khởi động Dòng khởi động động xác định biểu thức: Ingm= Từ biểu thức thấy để giảm dòng khởi động ta có phương pháp sau: - Giảm điện áp nguồn cung cấp - Đưa thêm điện trở vào mạch rotor - Khởi động thay đổi tần số - Giảm điện áp Người ta dùng phương pháp sau để giảm điện áp khởi động:dùng cuộn kháng, dùng biến áp tự ngẫu thực đổi nối sao-tam giác Đặc điểm chung phương pháp giảm điện áp với việc giảm dòng khởi động, mô men khởi động giảm * Khởi động phương pháp tần số Do phát triển công nghệ điện tử, ngày người ta chế tạo biến tần có tính chất kỹ thuật cao giá thành rẻ, ta áp dụng phương pháp khởi động tần số Thực chất phương pháp sau: Động cấp điện từ biến tần tĩnh, lúc đầu tần số điện áp nguồn cung cấp có giá trị nhỏ, sau đóng động vào nguồn cung cấp, ta tăng dần tần số điện áp nguồn cung cấp cho động cơ, tốc độ động tăng dần, tần số đạt giá trị định mức, tốc độ động đạt giá trị định mức Phương pháp khởi động đảm bảo dòng khởi động khơng vượt q giá trị dòng định mức 1.4 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.4.1 Thống kê lượng động Về nguyên lý, máy điện khơng đồng làm việc máy phát điện động không đồng Ở chế độ làm việc động cơ, lượng điện cung cấp từ lưới điện chuyển sang rotor từ trường quay Dòng lượng biểu diễn sau : - Công suất nhận từ lưới điện: P1=m1U1I1cosφ1 (1-10) Ở stato, lượng bị phần tổn hao điện trở cuộn dây ( ∆ P )và lõi thép (∆ P ) Vậy công suất điện từ chuyển Cu1 Fe1 từ stato sang roto sau: (1-11) = Trong == Tổn hao thép phụ thuộc vào tần số Tổn hao lõi thép phía rotor bỏ qua, làm việc định mức tần số f2 = (1 - 3)Hz Công suất điện từ chuyển sang rotor ứng với công suất tác dụng sinh điện trở R2‟/s vậy: Pđt= == + (1-12) Thành phần thứ tổn hao đồng cuộn dây rotor == (1-13) Phần cơng suất lại chuyển sang công học trục động cơ, vậy: == Công suất chuyển sang công suất hữu ích ∆ P tổn hao loại (∆P ) như: ma sát ổ bi, quạt gió, ma sát rotor với khơng Cơ khí v.v ngồi tổn hao phụ sóng bậc cao, mạch từ có ( ∆ P ) Tổn hao phụ nhỏ ( ∆ Pp ≈ 0,005P ) p Vậy cơng suất hữu ích tính sau: P2= Pcơ - ∆Pcơ - ∆Pp Tổng tổn hao động có giá trị: ∆P =∆ + ∆ +∆+∆+∆ Hiệu suất động cơ: = = = 1Sơ đồ lượng máy điện KĐB biểu diễn hình sau : Hình Sơ đồ lượng động khơng đồng 1.4.2 Phương trình đặc tính Khi coi pha động đối xứng, cấp nguồn nguồn xoay chiều hình sin pha đối xứng mạch từ động khơng bão hòa xem xét động qua sơ đồ thay pha Đó sơ đồ điện pha phía stator với đại lượng điện mạch rotor qui đổi stator: I X1 R1 Hình Sơ đồ thay pha ĐCKĐB Khi cuộn dây stator cấp với điện áp định mức U1ph.đm pha mà rotor khơng quay pha cuộn dây rotor xuất sức điện động cảm ứng E2ph.đm theo nguyên lý máy biến áp Hệ số qui đổi sức điện động là: KE= Từ ta có hệ số qui đổi dòng điện: KI = Và hệ số qui đổi trở kháng: KR = KX = = Với hệ số qui đổi này, đại lượng rotor qui đổi phía stator theo cách sau: - Dòng điện : I’2 = KI.I2 - Điện kháng : X’2 = KX.X2 - Điện trở : R’2 = KR.R2 Các đại lượng khác sơ đồ thay hình 2.1: I0 – dòng từ hóa động Rm, Xm – điện trở điện kháng mạch từ hóa I1 – dòng điện cuộn dây stator R1,X1 – điện trở điện kháng cuộn dây stator Dòng điện rotor qui đổi stator tính từ sơ đồ thay thế: I’2= Khi động hoạt động , công suất điện từ P12 chuyển từ stator sang rotor thành công suất Pcơ đưa trục động công suất nhiệt ∆P2 đốt nóng cuộn dây: P12 = Pcơ + ∆P2 Nếu bở qua tổn thất phụ xem momen điện từ Mđt động momen Mcơ: Mđt = Mcơ = M Từ đó: P12 = M.ω0 = Mω + ∆P2 Suy : M == Mặt khác, công suất nhiệt cuộn dây pha là: ∆P2 = 3.R’2.I’22 10 vào tính chất tải Nguồn điện áp cung cấp phải nguồn sức điện động có nội trở nhỏ Trong ứng dụng điều kiển động cơ, thường sử dụng nghịch lưu nguồn áp + Nghịch lưu nguồn dòng: Ngược với dạng trên, dạng dòng điện tải định hình trước, dạng điện áp phụ thuộc vào tải Nguồn cung cấp phải nguồn dòng để đảm bảo giữ dòng chiều ổn định, nguồn sức điện động phải có điện cảm đầu vào đủ lớn đảm bảo điều kiện theo nguyên tắc điều khiển ổn định dòng điện + Nghịch lưu cộng hưởng: Loại dùng nguyên tắc cộng hưởng mạch hoạt động, dạng dòng điện (hoặc điện áp) thường có dạng hình sin Cả điện áp dòng điện tải phụ thuộc vào tính chất tải 3.3 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BIẾN TẦN 3.3.1 Cấu trúc biến tần Cấu trúc biến tần hình Hình Cấu trúc biến tần 3.3.2 Nguyên lý hoạt động 47 Tín hiệu vào điện áp xoay chiều pha ba pha Bộ chỉnh lưu có nhiệm biến đổi điện áp xoay chiều thành chiều Bộ lọc có nhiệm vụ san phẳng điện áp chiều sau chỉnh lưu Nghịch lưu có nhiệm vụ biến đổi điện áp chiều thành điện áp xoay chiều có tần số thay đổi Điện áp chiều biến thành điện áp xoay chiều nhờ việc điều khiển mở khóa van cơng suất theo quy luật định Bộ điều khiển có nhiệm vụ tạo tín hiệu điều khiển theo luật điều khiển đưa đến van công suất nghịch lưu Ngồi có chức sau: + Xử lý thông tin từ người sử dụng + Theo dõi cố lúc vận hành + Xác định thời gian tăng tốc, giảm tốc hay hãm + Xác định đặc tính – momen tốc độ + Xử lý thơng tin từ mạch thu thập liệu + Kết nối với máy tính Mạch kích phận tạo tín hiệu phù hợp để điều khiển trực tiếp van cơng suất mạch nghịch lưu Mạch cách ly có nhiệm vụ cách ly mạch công suất với mạch điều khiển để bảo vệ mạch điều khiển Màn hình hiển thị điều khiển có nhiệm vụ hiển thị thơng tin hệ thống tần số, dòng điện, điện áp,… để người sử dụng đặt lại thơng số cho hệ thống Các mạch thu thập tín hiệu dòng điện, điện áp, nhiệt độ,… biến đổi chúng thành tín hiệu thích hợp để mạch điều khiển xử lý Ngồi có mạch làm nhiệm vụ bảo vệ khác bảo vệ chống áp hay thấp áp đầu vào… Các mạch điều khiển, thu thập tín hiệu cần cấp nguồn, nguồn thường nguồn điện chiều 5, 12, 15VDC yêu cầu điện áp cấp phải ổn định Bộ nguồn có nhiệm vụ tạo nguồn điện thích hợp Sự đời vi xử lý có tốc độ tính tốn nhanh thực thuật toán phức tạp thời gian thực, phát triển lý thuyết điều khiển, công nghệ sản xuất IC có mức độ tích hợp ngày cao với giá thành linh kiện ngày giảm dẫn đến đời biến tần ngày thơng minh có khả điều khiển xác, đáp ứng nhanh giá thành rẻ 3.4 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HÃNG SIEMENS TẠI VIỆT NAM Siemens Việt Nam có mặt Việt Nam từ năm 1979 với việc cung cấp lắp đặt hai tua bin công nghiệp Nhà máy Giấy Bãi Bằng Việc 48 thành lập văn phòng đại diện vào năm 1993 trở thành công ty trách nhiệm hữu hạn vào năm 2002 mốc quan trọng lịch sử phát triển công ty Việt Nam Trong nhiều thập kỷ qua, Siemens tham gia thực thành công hàng loạt dự án sở hạ tầng quan trọng Hiện nay, Siemens công ty đứng đầu thị trường dẫn đầu đổi sáng tạo lĩnh vực Nguồn điện, Quản lý Điện năng, Dịch vụ Nguồn điện, Hệ thống vận chuyển, Công nghệ tòa nhà, Nhà máy số, Cơng nghiệp Quy trình Truyền động, Y tế 49 3.5 BIẾN TẦN SIEMENS V20 Hình Biến tần SIEMENS V20 V20 biến tần thiết kế để đáp ứng hàng loạt yêu cầu ứng dụng máy công cụ Loại biến tần lý tưởng cho Ứng dụng: Dùng cho động bơm, quạt gió, băng tải, máy kéo sợi, máy tiện… 3.5.1 Các tính bật Tính bật: + Biến tần siemens V20 có kích thước: + Dễ lắp đặt + Có thể lắp liền kề cho dạng treo tường + Kết nối mạng USS, Modbus RTU cầu đấu 50 + Tích hợp hãm từ 7.5 KW đến 30 KW + Dễ sử dụng + Nạp thông số cài đặt không cần nguồn cung cấp + Có sẵn tham số cho ứng dụng sơ đồ đấu dây + Chế độ Keep Running giúp hoạt động liên tục + Dải điện áp rộng làm mát tiên tiến phủ mạ bo mạch làm tăng độ bền bỉ + Dễ tiết kiệm + Chế độ ECO cho điều khiển V/f, V2/f + Chế độ ngủ đông + Nối cầu DC 3.5.2 Thơng số kĩ thuật Tiêu chí Thơng số kĩ thuật Công suất 0.12kW – 22 kW Điện áp pha x 200 240V (10%) pha x 380 480V (10%) Phạm vi điều chỉnh biến tần 599Hz Chế độ điều khiển V/f, V2/f Tần số điều chế 4-16KHz Điều khiển hồi tiếp PID Có khả giao diện Giao diện bên biến tần V20 USS, Modbus RTU Với máy tính qua cổng USB, BOP-2, IOP, SD card Phần mềm cài đặt thơng số chuẩn đốn lỗi 3.6 KẾT NỐI BIẾN TẦN VỚI ĐỘNG CƠ 51 Hình Sơ đồ mạch biến tần V20 Sơ đồ mạch đơn giản biến tần V20 gồm: - R, S, T nhận cấp nguồn pha xoay chiều cho biến tần từ lưới điện - Chỉnh lưu (Rectifier) chuyển đổi điện áp pha xoay chiều sang điện áp chiều - Bộ tụ (Capacitor bank) mạch trung gian ổn định điện áp chiều - Bộ biến đổi (Inverter) chuyển đổi điện áp chiều trở lại xoay chiều cấp cho động thông qua U, V, W - Phanh hãm (Brake chopper) kết nối điện trở hãm với mạch điện trung gian chiều điện áp mạch vượt giới hạn tối đa Chương : Xây dựng mơ hình thực nghiệm 4.1 Lựa chọn biến tần, Encoder động + Biến tần : V20 52 Tiêu chí Thơng số kĩ thuật Cơng suất 0.12kW – 22 kW Điện áp pha x 200 240V (10%) pha x 380 480V (10%) Phạm vi điều chỉnh biến tần 599Hz Chế độ điều khiển V/f, V2/f Tần số điều chế 4-16KHz Điều khiển hồi tiếp PID Có khả giao diện Giao diện bên ngồi biến tần V20 USS, Modbus RTU Với máy tính qua cổng USB, BOP-2, IOP, SD card Phần mềm cài đặt thông số chuẩn đoán lỗi +Động : Bơm nước Trung quốc Điện áp : /Y :220 /380v Công suất : 0.18 kW Tốc độ : 1400 vòng/phút + Encoder OMRON E6B2-CWZ6C: Đường kính trục: 6mm Đường kính thân: 40mm Điện áp hoạt động: – 24VDC Có nhiều loại độ phân giải: 100 – 2000xung/vòng Pha đầu ra: A,B,Z Loại ngõ ra: NPN cực thu hở Tần số đáp ứng: 100 KHz 4.2 Điều khiển biến tần V20 từ bàn phím - Nhập thơng số định mức động vào biến tần - Nhập thông số tần số giới hạn lớn nhỏ - Sau nhập thông số vào biến tần, đặt P700= 1, P1000= 1, Đặt P10 = 53 để chạy biến tần - Ấn nút khởi động biến tần ( Run ) màu xanh để khởi động chạy biến tần - Ấn nút tăng giá trị Up động chạy để tăng tần số - Ấn nút Giảm giá trị Down động chạy để giảm tần số - Thay đổi chiều quay nút đảo chiều động ( Forward/Reverse) - Ấn nút dừng biến tần Stop để dừng động - Chú ý: không nên cài đặt tần số giới hạn nhỏ không 4.3 Điều khiển biến tần V20 từ công tắc, chiết áp ( Có cơng tắc DI1, DI2, DI3, DI4 quy định chức tham số tương ứng P701/P702/P703/P704) - Nhập thông số định mức cảu động vào biến tần - Sau nhập thông số vào biến tần, đặt P700=2 , P1000=2 - Để khởi động/ dừng động cơ, bật / tắt công tắc ứng với tham số P701/P702/P703/P704 đặt =1 - Để đảo chều quay động bật công tắc ứng với tham số P701/P702/P703/P704 đặt =12 - Để chạy nhắp động bật công tắc ứng với tham số P701/P702/P703 đặt =10 11 ( động phải không trạng thái làm việc) - Để thay đổi tốc độ động cơ, sử dụng biến trở chiết áp 4.4 Điều khiển biến tần V20 chế độ nhiều cấp tốc độ - Nhập thông số định mức động vào biến tần - Sau nhập thông số vào biến tần, đặt P0700=2; P701/P702/P703/P704 = 15/16/17/18 P1000=3 (DI1, DI2, DI3, DI4 tương ứng với bit 0,1,2,3) - Đặt cấp tần số P1001,P1002, P1003, P1004, P1005, P1006, P1007 , P1015 - Thay đổi vị trí cơng tắc điều khiển, theo dõi tần số hoạt động để rút quy luật điều khiển - Thử nghiệm chức khác công tắc cách cài đặt lại P701/ P702/ P703/ P704 sau cho chạy để kiểm tra chức đầu vào số 4.5 Điều khiển biến tần V20 chế độ vòng kín PID Các tham số điều chỉnh PID biến tần simens V20 54 Cấp điện cài đặt tham số theo bảng sau P10=30, P970=1 Nhóm Tham số Nội dung Phạm vi cài đặt Mặc định Sau cài đặt P003 Chọn cấp độ 1: cấp độ mở rộng cho 2: cáp độ mở rộng biến tần 3: cấp độ chuyên gia P004 Chọn nhóm Chọn chế độ hiển điều khiển thị tham số P2200 Kích hoạt 0: không sử dụng điều khiển 1: Sử dụng chế dộ PID PID P2253 Chọn nguồn 2224.0: cố định tín vào tín hiệu hiệu đặt đặt cho PID 1050: tín hiệu đặt MOP 755.0 755.0: tín hiệu đặt từ AI1 755.1: tín hiệu đặt từ AI2 2015.1: tín hiệu đặt từ bàn phím biến tần 2019.1: tín hiệu đặt qua cổng truyền thơng USS 2050.1 Tín hiệu đặt qua cổng truyền thơng CB P2264 Chọn nguồn 755.1: AI2 vào tín hiệu phản hồi 755.1 P701 Tín hiệu DI tín hiệu ON/OFF ON/OFF 55 P756 Chọn kiểu 0: 0-10V đầu vào chân 1: 0-10V có hiển AI thị 2: 0-20mA 3:0-20mA có hiển thị 4: -10V => +10V P2280 Hệ số Kp 3.000 1.000 P2285 Hằng số thời gian tích phân Ki 0.000s 1.000s P2291 Giới hạn đầu PID 100.00 % 100.00 % P2292 Giới hạn đầu PID 0.00% 0.00% - Lưu ý: Phần ghi in nghiêng khơng phép cài khác - Tín hiệu phản hồi lấy từ encoder, đầu encoder chuẩn hóa 0-10V tương đương với 0-1400 vòng /phút - Tín hiệu đặt tốc độ lấy từ biến trở vào chân AI1 4.6 Mơ hình thực nghiệm 56 57 Kết luận Sau thời gian dài tìm hiểu tài liệu thực đề tài “Thiết kế hệ truyền động điện, ổn định tốc độ động KĐB Pha cơng suất lớn” giúp em có nhìn tổng quan biến tần xây dựng thành cơng mơ hình điều khiển động KĐB Pha thông qua biến tần LS iG5A Đồng thời giúp em củng cố lại kiến thức máy điện, trang bị điện, điện tử công suất, truyền động điện…đã học suốt thời gian vừa qua Đề tài hoàn thành với công việc thực : - Nghiên cứu tổng quát phương pháp khởi động động - Nghiên cứu nguyên lý cấu tạo biến tần - Thực kết nối biến tần để khởi động điều khiển động - Ổn định tốc độ động - Ứng dụng hệ thống ổn định vào hệ thống băng tải, thang * Hướng phát triển đề tài Đề tài “Thiết kế hệ thống truyền động điện điều khiển, ổn định tốc độ động không đồng pha công suất lớn” em xây dựng tương đối hoàn chỉnh, xong em tự nhận thấy đồ án nhiều thiếu sót để đồ án thêm phần phong phú, mang tính áp dụng thực tế hơn, có khả làm việc cao đồ án em cần phải có thêm tính thiết thực Từ đề tài ứng dụng để áp dụng cho điều khiển hệ thống băng tải giúp, trình làm việc nhà máy , xí nghiệp ổn định, nhanh hơn, hiệu cao ứng dụng vào hệ thống thang giúp người di chuyển cách dễ dàng Chúng em mong với hướng phát triển,nâng cao nêu giúp khắc phục số hạn chế đồ án, làm cho đồ án mang tính ứng dụng cao vào thực tế, mang lại nhiều lợi ích người tương lai Đây đề tài mang tính ứng dụng cao phù hợp với yêu cầu khai thác công nghiệp Em xin chân thành cảm ơn tới thầy giáo Nguyễn Công Cường người trực tiếp tận tình hướng dẫn tạo điều kiện giúp em hoàn thành đồ án Em xin cám ơn thây cô giáo khoa Điện – Điện Tử giúp đỡ em học tập năm qua Em xin chân thành cảm ơn! 58 Tài liệu tham khảo [1] Giáo trình truyền động điện, Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội [2] Giáo trình Cơng nghệ chế tạo máy điện, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội [3] Giáo trình điện tử cơng suất, Nhà xuất Giáo dục Các trang web tham khảo: http://www.luanvan.co/luan-van/do-an-dieu-chinh-toc-do-dong-co-khongdong-bo-3-pha-bang-bien-tan-45685/ https://123doc.org/document/3573310-do-an-thiet-ke-he-thong-truyen-dongdien-cho-dong-co-xoay-chieu-ba-pha-khong-dong-bo.htm http://www.bientan365.com/bien-tan-delta/dieu-khien-chinh-xac-toc-do-dongco-ac-dung-bien-tan Danh mục hình NHẬN XÉT TĨM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 59 Tinh thần thái độ, cố gắng sinh viên trình thực Đồ án/khóa luận: Đánh giá chất lượng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp (so với nội dung yêu cầu đề mặt: lý luận, thực tiễn, chất lượng thuyết minh ): Chấm điểm giảng viên hướng dẫn (Điểm ghi số chữ) Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Giảng viên hướng dẫn 60 ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN Đánh giá chất lượng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp mặt: thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý thuyết, vận dụng vào điều kiện cụ thể, chất lượng thuyết minh vẽ, mơ hình (nếu có) : Chấm điểm người phản biện (Điểm ghi số chữ) Hà Nội, ngày 61 tháng năm 2018 ... cơng suất lớn ” Được trình bày trình bày bốn nội dung : Chương 1: Tổng quan động không đồng ba pha phương án điều chỉnh tốc độ động Chương : Thiết kế hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ động công. .. mạch rotor để điều chỉnh tốc độ động KĐB có ưu điểm đơn giản, rẻ tiền dễ điều chỉnh tốc độ động Hay dùng điều chỉnh tốc độ cho phụ tải dạng *Nhược điểm: Điều chỉnh không triệt để, điều chỉnh sâu... tĩnh lớn, phạm vi điều chỉnh hẹp, điều chỉnh mạch rotor dòng rotor lớn nên phải thay đổi cấp điện trở phụ công suất điều chỉnh lớn tổn hao lượng trình điều chỉnh lớn 1.5.2 Điều chỉnh động KĐB