intTypePromotion=1
ADSENSE

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ truyền động điện, ổn định tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha công suất lớn

Chia sẻ: Hoàng Mậu | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:64

152
lượt xem
28
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ truyền động điện, ổn định tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha công suất lớn trình bày: Khái quát về động cơ KĐB 3 pha và các phương án điều chỉnh tốc độ động cơ; thiết kế hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ động cơ công suất lớn; kết nối biến tần Siemens V20 với động cơ không đồng bộ 3 pha công suất lớn; xây dựng mô hình thực nghiệm,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ truyền động điện, ổn định tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha công suất lớn

Mục Lục<br /> LỜI NÓI ĐẦU<br /> Trong  các  ngành  công  nghiệp,  động  cơ  điện  không  đồng  bộ  được <br /> sử  dụng phổ  biến  bởi  tính  chất  đơn  giản  và  tin cậy trong  thiết  kế  chế <br /> tạo  và  sử dụng.  Tuy nhiên khi sử dụng động cơ không đồng bộ trong sản <br /> xuất đặc biệt với các động cơ có công suất lớn ta cần chú ý tới quá trình <br /> khởi  động  động  cơ  do  khi  khởi  động  roto  ở  trạng  thái  ngắn  mạch,  dẫn <br /> đến  dòng  điện  khởi  động và  momen  khởi  động  lớn,  nếu  không  có  biện <br /> pháp  khởi  động  thích  hợp  có thể  không  khởi  động  được  động  cơ  hoặc <br /> gây  nguy  hiểm cho  các thiết bị  khác trong  hệ  thống điện. Vấn đề  khởi <br /> động  động  cơ  điện  không  đồng  bộ  đã  được  nghiên  cứu  từ  lâu  với  các <br /> biện  pháp  khá  hoàn  thiện  để  giảm  dòng  điện  và moment khởi động.<br /> Đề  tài  tốt  nghiệp:  “Thiết kế hệ truyền động điện, ổn định tốc độ <br /> động cơ không đồng bộ 3 pha công suất lớn ”. Được trình bày trình bày <br /> trong bốn nội dung :<br /> Chương  1:    Tổng  quan  về  động  cơ  không  đồng  bộ  ba  pha  và  các <br /> phương án điều chỉnh tốc độ động cơ.<br /> Chương 2 : Thiết kế hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ  động cơ <br /> công suất lớn<br /> Chương 3 : Kết nối biến tần LS IG5A với động cơ không đồng bộ  3  <br /> pha công suất lớn<br /> Chương 4 : Xây dựng mô hình thực nghiệm<br /> Cuối cùng em xin chân thành cảm  ơn thầy giáo Nguyễn Công Cường <br /> và các thầy cô giáo trong khoa   Điện ­ Điện Tử đã tận tình giúp đỡ  chúng <br /> em hoàn thành đồ án này.<br /> <br /> Hà Nội, tháng 03  năm 2018<br /> <br /> <br /> Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Mậu Hoàng<br /> Thân Văn Huân<br /> Đào Sỹ Nghĩa<br /> CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA VÀ <br /> CÁC PHƯƠNG ÁN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ<br /> 1.1 MỞ ĐẦU<br /> Loại  máy điện  quay đơn  giản  nhất  là  loại  máy điện  không  đồng  bộ <br /> (KĐB). Máy điện KĐB có thể là loại một pha, hai pha hoặc ba pha, nhưng <br /> phần lớn máy điện KĐB ba pha, có công suất từ một vài W tới vài MW, có <br /> điện áp từ 100V đến 6000V.<br /> Căn  cứ  vào  cách  thực  hiện  rotor,  người  ta  phân  biệt  hai  loại:  loại <br /> có rotor ngắn mạch và loại có rotor dây quấn. Cuộn dây rotor dây quấn là <br /> cuộn dây  cách  điện,  thực  hiện  theo  nguyên  lý  của cuộn  dây  dòng  xoay <br /> chiều.<br /> Cuôn  dây  rotor  ngắn  mạch  gồm  một  lồng  bằng  nhôm  đặt  trong  các <br /> rãnh của mạch từ rotor, cuộn dây ngắn mạch là cuộn dây nhiều pha có số <br /> pha  bằng  số  rãnh.  Động  cơ  rotor  ngắn  mạch  có  cấu  tạo  đơn  giản  và  rẻ <br /> tiền,  còn  máy  điện rotor dây quấn đắt hơn, nặng hơn nhưng có tính năng <br /> động tốt hơn, do đó có thể tạo các hệ thống khởi động và điều chỉnh.<br /> 1.2 CẤU TẠO<br /> Máy điện quay nói chung và máy điện không đồng bộ nói riêng gồm <br /> hai phần cơ bản: phần quay (rotor) và phần tĩnh (stato). Giữa phần tĩnh và <br /> phần quay là khe hở không khí.<br /> 1.2.1 Cấu tạo của stato<br /> <br /> Stato gồm 2 phần cơ bản: mạch từ và mạch điện.<br /> <br /> <br /> 1.2.1.1 Mạch Từ<br /> <br /> Mạch  từ  của  stato  được  ghép  bằng  các  lá  thép  điện  có  chiều  dày <br /> khoảng  0,3­ 0,5mm,  được  cách  điện  hai  mặt  để  chống  dòng  Fuco.  Lá <br /> thép  stato  có  dạng hình vành khăn, phía trong được đục các rãnh. Để  giảm <br /> dao động từ thông, số  rãnh stato và rotor không được bằng nhau. Mạch từ <br /> được đặt trong vỏ máy.Ở những máy có công suất lớn, lõi thép được chia <br /> thành  từng  phần  được  ghép lại  với  nhau  thành  hình  trụ  bằng  các  lá  thép <br /> nhằm tăng  khả  năng  làm  mát  của mạch từ. Vỏ máy được làm bằng gang <br /> đúc hay gang thép, trên vỏ máy có đúc các gân tản nhiệt. Để tăng diện tích <br /> tản nhiệt. Tùy theo yêu cầu mà vỏ máy có đế gắn vào bệ máy hay nền nhà <br /> hoặc vị trí làm việc. Trên đỉnh có móc để giúp di chuyển thuận tiện. Ngoài <br /> vỏ máy còn có nắp máy, trên lắp máy có giá đỡ ổ bi. Trên vỏ máy gắn hộp <br /> đấu dây.<br /> <br /> 1.2.1.2 Mạch điện:<br />      Mạch điện là cuộn dây máy điện được quấn quanh mạch từ.<br /> 1.2.2 Cấu tạo của rotor<br /> <br /> 1.2.2.1 Mạch từ<br /> Giống  như  mạch  từ  stato,  mạch  từ  rotor  cũng  gồm  các  lá  thép  điện <br /> kỹ  thuật cách  điện  đối  với  nhau.  Rãnh  của  rotor  có  thể  song  song <br /> với  trục  hoặc nghiêng đi một góc nhất định nhằm giảm dao động từ thông <br /> và loại trừ một số sóng  bậc cao.  Các  lá  thép  điện  kỹ  thuật được  gắn  với <br /> nhau  thành  hình  trụ,  ở  tâm  lá  thép  mạch  từ  được  đục  lỗ  để  xuyên  trục, <br /> rotor gắn trên trục. Ở những máy có công suất lớn rotor còn được đục các <br /> rãnh thông gió dọc thân rotor.<br /> <br /> 1.2.2.2 Mạch điện:<br /> Mạch điện rotor được chia thành hai loại: loại rotor lồng sóc và loại <br /> rotor dây quấn.<br /> Loại rotor lồng sóc (ngắn mạch):<br /> Mạch điện của  loại  rotor này được làm bằng nhôm hoặc đồng  thau. <br /> Nếu  làm bằng  nhôm  thì  được  đúc  trực  tiếp  và  rãnh  rotor,  hai  đầu  được <br /> đúc  hai  vòng ngắn  mạch,  cuộn  dây  hoàn  toàn  ngắn  mạch,  chính  vì  vậy <br /> gọi  là  rotor  ngắn mạch. Nếu làm bằng đồng thì được làm thành các thanh <br /> dẫn  và  đặt  vào  trong rãnh,  hai  đầu  được  gắn  với  nhau  bằng  hai  vòng <br /> ngắn  mạch  cùng  kim  loại.  Bằng  cách  đó  hình  thành  cho  ta một  cái  lồng <br /> chính  vì  vậy  loại  rotor  này  có tên rotor  lồng  sóc.  Loại  rotor  ngắn  mạch <br /> không phải thực hiện cách điện giữa dây dẫn và lõi thép.<br /> Loại rotor dây quấn:<br /> Mạch  điện  của  loại  rotor  này  thường  được  làm  bằng  đồng  và  phải <br /> cách điện với mạch từ. Cách thực hiện cuộn dây này giống như thực hiện <br /> cuộn  dây máy điện  xoay  chiều  đã  trình  bày  ở  phần  trước.  Cuộn  dây  rôto <br /> dây  quấn  có  số  cặp cực và pha cố định. Với máy điện ba pha, thì ba đầu <br /> cuối được nối với nhau ở trong máy điện, ba đầu còn lại được dẫn ra ngoài <br /> và gắn vào ba vành trượt đặt trên trục rôto, đó là tiếp điểm nối với mạch <br /> ngoài.<br /> 1.2.3 Nguyên lý hoạt động<br /> Động  cơ  làm  việc  dựa  vào  định  luật  về  luật  điện  từ  F  tác  dụng  lên <br /> thanh  dẫn có  chiều  dài  l  khi  nó  có  dòng  điện  I  và  nằm  trong  từ  trường <br /> có  từ  cảm  B.<br /> Chiều và độ lớn của lực F được xác định theo tích véc tơ   F=i.l.B. Đó <br /> chính là định luật cơ bản của động cơ biến đổi điện năng thành cơ năng.<br /> Khi  động  cơ  được  cấp  điện,  dòng  điện  trong  dây  quấn  stato  sinh  ra <br /> trong lõi sắt stato một từ trường quay với tốc độ đồng bộ <br /> n1= <br /> (f1 là tần số dòng điện lưới đưa vào, p là số đôi cực của máy)<br /> Khi  từ  trường  này  quét  qua  thanh  dẫn  nhiều  pha  tự  ngắn  mạch  đặt <br /> trên  lõi  sắt roto  và  cảm  ứng  trong  thanh  dẫn  đó  sức  điện  động  và  dòng <br /> điện.  Từ  thông  do dòng  điện  này  sinh  ra  hợp  với  từ  thông  của  stato  tạo <br /> thành từ thông tổng ở khe hở. Dòng điện trong thanh dẫn roto tác dụng với <br /> từ thông khe hở này sinh ra mômen. Tác dụng đó làm cho roto quay với vận <br /> tốc không đồng bộ n (n     ==const<br /> <br /> <br /> Với:   ­ Mc là momen cản của tải đối với trục quay ở tốc độ n. <br /> ­ Mcơ là momen cản của tải đối với trục quay khi n = 0. <br /> ­ Mcđm là momen cản cảu tải đối với trục quay khi n = nđm. <br /> ­ x là số mũ đặc trưng mô tả đang đặc tính cơ của tải khác nhau. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1.  Đặc tính cơ của các dạng phụ tải<br /> Như vậy muốn điều chỉnh tốc độ  động cơ  không đồng bộ  bằng cách <br /> thay đổi tần số ta phải có bộ nguồn xoay chiều có khả năng điều chỉnh tần <br /> số điện áp đồng thời theo các qui luật sau: <br /> =const,  ứng với Mc = Mcđm = const ( x = 0) như  hệ  thống nâng hạ, <br /> thang máy… <br />  = const, ứng với Mc = a + bn ( x= 1) như máy phát một chiều…<br /> =const, ứng với dạng đặc tính Mc = a + bn2 ( x = 2) như quạt, máy <br /> bơm…<br /> =const, ứng với dạng đặc tính Mc = a + bn­1 ( x = ­1) như máy cuốn <br /> dây, cắt kim loại…<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1.  Các dạng đặc tính cơ của ĐCKĐB khi thay đổi tần số theo qui <br /> luật điều chỉnh U và f<br /> <br /> <br /> 1.5   CÁC  PHƯƠNG  PHÁP  ĐIỀU  CHỈNH  TỐC  ĐỘ  ĐỘNG  CƠ <br /> KHÔNG ĐỒNG BỘ<br /> Có nhiều phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ như:<br /> <br /> ­ Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch rotor Rf  .<br /> ­ Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp stato.<br /> ­ Điều chỉnh bằng cách thay đổi số đôi cực từ.<br /> ­ Điều chỉnh bằng cuộn kháng bão hòa.<br /> ­ Điều chỉnh bằng phương pháp nối tầng.<br /> ­ Điều chỉnh bằng cách thay đổi tần số nguồn <br /> Trong  các  phuơng  pháp  trên  thì  phương  pháp  điều  chỉnh  bằng  cách <br /> thay đổi  tần số cho phép  điều chỉnh cả momen  và tốc  độ với chất lượng <br /> cao nhất,  đạt  đến  mức  độ  tương  đương  như  điều  chỉnh  động  cơ  điện <br /> một  chiều bằng cách thay đổi điện áp phần  ứng. Ngày nay các hệ truyền <br /> động  sử  dụng động  cơ  không đồng bộ  điều  chỉnh  tần  số  đang ngày càng <br /> phát  triển.  Sau  đây xin  trình  bày phương  pháp  điều  chỉnh  động  cơ  không <br /> đồng bộ bằng cách thay đổi tần số nguồn f1.<br /> <br /> 1.5.1 Điều chỉnh tốc độ  <br /> dộng   cơ   KĐB  bằng <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> cách  thay  đổi  điện  trở  <br /> phụ trong mạch rotor <br /> <br /> <br /> Hình 1.   a) Sơ đồ điều chỉnh tốc <br />                  b) Các đặc tính điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB<br /> Nguyên lí điều chỉnh: Khi thay đổi R2f với các giá trị  khác nhau, thì <br /> Sth sẽ thay đổi tỉ lệ còn Mth=const ta sẽ được 1 họ đặc tính cơ có chung  , <br /> Mth có tốc độ khác nhau và có các tốc độ làm việc xác lập tương ứng<br /> Qua hình 1.7 ta có Mth=const<br /> Và: 0 fđm  ), điện áp được giữ không đổi và <br /> bằng định  mức.  Khi  đó  động  cơ  hoạt  động  ở  chế  độ  suy  giảm từ  thông. <br /> Sau đây là đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa momen và điện áp theo tần số <br /> trong phương pháp điều khiển U/f=const:<br /> Hình 1.  Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa momen và điện áp theo <br /> tần số theo luật điều khiển U/f=const<br /> Từ đồ thị ta có nhận xét sau:<br /> <br /> + Dòng điện khởi động yêu cầu thấp hơn.<br /> <br /> + Vùng làm việc ổn định của động cơ tăng lên. Thay vì chỉ làm việc ở <br /> tốc độ  định mức, động cơ có thể làm việc từ 5% của tốc độ đồng bộ đến <br /> tốc độ định mức. Momen tạo ra bởi động cơ có thể duy trì trong vùng làm <br /> việc này.<br /> + Chúng ta có thể điều khiển động cơ ở tần số lớn hơn tần số định <br /> mức bằng  cách  tiếp  tục  tăng  tần  số. Tuy nhiên do điện  áp đặt không  thể <br /> tăng  trên điện áp định mức. Do đó chỉ có thể tăng tần số dẫn đến momen <br /> giảm.  Ở  vùng trên vận tốc cơ bản các hệ số ảnh hưởng đến momen trở <br /> nên phức tạp.<br /> +  Việc  tăng  tốc  giảm  tốc  có  thể  được  thực  hiện  bằng  cách  điều <br /> khiển sự thay đổi của tần số theo thời gian.<br /> *Ưu điểm:<br /> ­ Điều chỉnh tốc độ động cơ theo yêu cầu<br /> ­ Hệ thống điều chỉnh tốc độ đơn giản dễ dàng<br /> ­ Thay đổi tốc độ động cơ cùng một lúc<br /> ­ Cho phép mở rộng dải điều chỉnh<br /> ­ Đáp ứng cho nhiều ứng dụng khác nhau<br /> ­ Tiết kiệm điện năng<br /> *Nhược điểm:<br /> ­ Sử dụng linh kiện bán dẫn có giá thành đắt<br /> 1.5.5  Điều   chỉnh  động <br /> cơ   KĐB  bằng  cuộn  <br /> kháng bão hòa<br /> a) Sơ đồ nguyên lí:<br /> <br /> Kháng bão hòa gồm cuộn làm việc Wlv và cuộn từ hóa Wth quấn chúng <br /> lên một gông từ. Nó có thể  là 1 pha hoặc 3 pha. Sơ  đồ  nối kháng bão hòa <br /> để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ như sau:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1.  Sơ đồ nguyên lí điều chỉnh động cơ không đồng bộ bằng <br /> phương pháp dùng kháng bão hòa<br /> Khi thay đổi dòng từ  hóa Ith  nhờ  biến trở  đặt tốc độ, độ  từ  thẩm của lõi <br /> thép sẽ thay đổi do đó điện kháng của cuộn làm việc Wlv biến đổi điện áp <br /> đặt vào, động cơ  biến cho ta các đặc tính cơ  như  hình vẽ  (1.13) mỗi vùng <br /> ứng với 1 trị số của dòng từ hóa Ith.<br /> b) Đặc tính cơ<br /> Hình 1.  Đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng kháng <br /> bão hòa<br /> Hệ  thống này có 2 vùng chết không điều chỉnh được. Vùng thứ  nhất <br /> nằm giữa đặc tính cơ có Imax và đặc tính cơ tự nhiên. Vùng thứ 2 nằm giữa <br /> trục tung và đường có Ith=0. Sở  dĩ có 2 vùng này vì dòng từ  hóa đạt được  <br /> cực đại Imax  nhưng Xlv vẫn có một giá trị  nhỏ  gây sụt áp nên đặc tính này <br /> không trùng với đặc tính cơ  tự  nhiên. Còn khi cuộn kháng bị  khử  từ  hoàn <br /> toàn Ith=0 thì Xlv vẫn còn giá trị hữu hạn nên đặc tính cơ không tương ứng  <br /> không thể sát trục tung.<br /> c) Nhận xét<br /> Ta thấy cuộn kháng bão hòa như  1 biến kháng không tiếp điểm. Nó <br /> cho phép điều chỉnh tinh. Đồng thời xây dựng được hệ tự động hóa để  ổn  <br /> định tốc độ. Hệ  kháng bão hòa   có đặc tính cơ  có momen M max  lớn. Khả <br /> năng quá tải và  ổn định cao sai số  tốc độ  đặc nhỏ. Hệ  này có dải điều <br /> chỉnh D= 2­5. Tuy nhiên muốn mở  rộng dải điều chỉnh thì tổn thất trượt  <br /> trong roto ( M, , S) quá lớn. Vì vạy động cơ bị đốt nóng quá mức.<br /> 1.5.6    Điều chỉnh  động <br /> cơ  KĐB  bằng  phương  <br /> pháp nối tầng<br /> Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách thay đổi <br /> các thông số  của đông cơ  hoặc thay đổi các thông số  của nguồn cung cấp <br /> đều có nhược điểm cơ  bản là không tận dụng được tổn thất công suất  <br /> trượt ở mạch rôto . Tổn thất công suất trượt này  trong hầu hết các trường  <br /> hợp đều tiêu tán vô ích dưới dạng nhiệt trên điện trở  mạch rôto . Vì vậy  <br /> chỉ  tiêu năng lượng của các phương pháp này đều thấp . Đối với những <br /> động cơ  KĐB rôto dây quấn có công suất lớn hoặc rất lớn , thì tổn thất <br /> công suất trượt sẽ  rất lớn .Do  đó có thể  không dùng được các thiết bị <br /> chuyển đổi và điều khiển ở mạch rôto . Việc sử dụng trực tiếp năng lượng  <br /> trượt ấy rất khó khăn vì tần số dòng điện rôto khác với tần số lưới.<br /> Để vừa tận dụng được năng lượng trượt, vừa điều chỉnh được tốc độ <br /> của động cơ  KĐB rôto dây quấn, người ta sử  dụng các sơ  đồ  nối tầng . <br /> Điều chỉnh tốc độ  động cơ KĐB trong các sơ đồ  nối tầng được thực hiện  <br /> bằng cách đưa vào rôto của nó một sức điện động phụ  E f sức điện động <br /> phụ này có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với sức điện động cảm ứng <br /> trong mạch rôto E2 và có tần số bằng tần số rôto. Sức điện động phụ có thể <br /> là xoay chiều hoặc một chiều như sơ đồ nguyên lý hình  1.14<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1.  Sơ đồ nguyên lý khi đưa các sức điện động phụ vào mạch <br /> rôto của động cơ KĐB để điều chỉnh tốc độ của nó trong sơ đồ nối tầng .<br /> a, Sức điện động xoay chiều ;   b, Sức điện động một chiều .<br /> <br /> Giả thiết điều kiện làm việc ở trạng thái động cơ nghĩa là nó tiêu thụ <br /> năng lượng từ  lưới là sinh năng lượng trượt  ở  mạch rôto khi đưa E f  vào, <br /> dòng điện rôto xác định theo biểu thức : I2 = E2.Ef/Z   . <br />  Giả thiết Mc = const và động cơ đang làm việc xác định trên đặc tính  <br /> ứng với một giá trị Ef nào đó . Nếu tăng Ef lên thì dòng I2 giảm và có một trị <br /> số  nhỏ  hơn mômen Mc , nên tốc độ  của động cơ  giảm . Khi tốc độ  giảm <br /> tốc độ  trượt S tăng lên làm cho E2 = E2nm.S tăng lên . Kết quả là dòng điện <br /> rôto I2  và mômen điện từ  của động cơ  tăng lên cho đến khi mômen của <br /> thiết bị  nối tầng cân bằng với mômen Mc thì quá trình giảm tốc kết thúc, <br /> động cơ  làm việc xác lập với tốc độ  thấp hơn trước , khi /E2/ = /Ef/ , I2 = <br /> 0  .  <br /> Động cơ  có tốc độ  không tải lý tưởng ω0lt . Khi Ef   = 0 động cơ  làm <br /> việc trên đặc tính gần với đặc tính tự nhiên .  <br /> Theo nguyên lý biến đổi năng lượng trượt, người ta chia các sơ đồ nối <br /> tầng thành hai loại : <br /> ­ Nối tầng điện ( có M =  const ). <br /> ­ Nối tầng điện cơ ( có P =  const ).<br /> a. Sơ đồ nối tầng điện :<br />  Trong những sơ đồ nối tầng loại này, năng lượng trượt có tần số f2 = <br /> f1.S       ở  mạch rôto của động cơ  KĐB có điều khiển được đưa đến đầu  <br /> vào của bộ biến đổi BBĐ sau khi trừ tổn thất  ở trong dây quấn rôto ΔPđ và <br /> tổn thất trong bộ biến đổi ΔPb năng lượng trượt được biến đổi thành điện <br /> năng Pđ trả về  lướt như giản đồ  năng lượng, trong các sơ  đồ  này bộ  biến <br /> đổi và động cơ chỉ liên hệ về điện với nhau. Vì vậy gọi là “ sơ đồ nối tầng <br /> điện” . Mômen trên trục của thiết bị nối tầng.<br /> M=<br /> = Pđm = P12đm ­ Psđm<br /> Nếu giữ I1đm thì P12 ≈ 3Ufđm.Iđm  =  P12đm  =  Mđm. ω0<br /> Tổn thất trượt   ΔPsđm  =  P12đm.Sđm  =  Mđm. 0.Sđm<br /> Còn tốc độ  ω=ω’đm= ω0 (1­Sđm)<br /> Vậy  M  =   =<br /> Nghĩa là  ở  sơ  đồ  nối tầng điện khi làm việc trên các đặc tính điều <br /> chỉnh (đặc tính có  Ef ≠ 0 ).  <br /> b. Sơ đồ nối tầng điện ­ cơ:<br /> <br /> Năng  lượng trượt sau khi qua bộ biến đổi được biến thành điện năng  <br /> và đưa đến động cơ phụ ĐP. Động cơ phụ lại biến điện năng đưa lên trục  <br /> động cơ. Như vậy, hệ  thống gồm bộ biến đổi và ĐP liên hệ  với động cơ <br /> cả về điện lẫn về cơ. Vì vậy, gọi là “ Sơ đồ nối tầng điện cơ”.<br /> Công suất tổng đưa ra trên trục của thiết bị nối tầng điện cơ là:<br /> Pt  =  Pcơ + ΔP3 Nếu giữ I1đm thì P12đm:<br /> P12đm= Pđm(1­S) + Pđm*S  =  Pđm  =  const<br /> Nghĩa là các sơ đồ nối tầng điện cơ khi làm việc trên các đặc tính điều <br /> chỉnh, công suất của hệ thống không đổi và bằng định mức. <br />   Nguyên   lý   điều   chỉnh   công   suất   trượt   thường   được   áp   dụng   cho <br /> những truyền động công suất lớn khi đó làm việc tiết kiệm điện năng có ý  <br /> nghĩa lớn. Một số vấn đề quan trọng nữa đối với hệ thống công suất lớn là <br /> vấn đề  khởi động động cơ. Thường dùng điện trở  phụ  chất lỏng để  khởi <br /> động động cơ đến tốc độ làm việc sau đó đến chế độ điều chỉnh công suất <br /> trượt. Vì vậy nên áp dụng hệ thống này cho các truyền động có số lần khởi <br /> động, dừng máy và đảo chiều ít.  <br /> 1.6 CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ<br /> <br /> Trong  các  phuơng  pháp  trên  thì  phương  pháp  điều  chỉnh  bằng  cách <br /> thay đổi  tần số cho phép  điều chỉnh cả momen  và tốc  độ với chất lượng <br /> cao nhất,  đạt  đến  mức  độ  tương  đương  như  điều  chỉnh  động  cơ  điện <br /> một  chiều bằng cách thay đổi điện áp phần  ứng. Ngày nay các hệ truyền <br /> động  sử  dụng động  cơ  không đồng bộ  điều  chỉnh  tần  số  đang ngày càng <br /> phát triển.Sau khi so sánh phân tích, giới thiệu các phương pháp điều chỉnh <br /> tốc  độ  động  cơ  em  nhận  thấy  phương  pháp  thay  đổi  tần  số  cho  phép <br /> điều  chỉnh  cả  momen và tốc độ với chất lượng cao nhất. Đây cũng chính <br /> là  phương  án  tối ưu  nhất  được  sử  dụng  rộng  rãi  ngày  nay  trong  các  hệ <br /> truyền  động  sử dụng động cơ không đồng bộ của các nhà sản xuất.<br /> CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU <br /> CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ CÔNG SUẤT LỚN<br /> <br /> <br /> 2.1 Sơ đồ khối cấu trúc hệ thống truyền động điện<br /> 2.1.1 Sơ đồ khối<br /> Encoder<br /> <br /> <br /> <br /> 2.1.2 Chức năng<br /> ­ Bộ biến tần: dùng để khởi động, điều khiển, ổn định tốc độ động cơ<br /> ­ Bộ chỉnh lưu: chuyển đổi điện áp 3 pha xoay chiều sang điện áp một <br /> chiều<br />  ­ Bộ lọc: ổn định điện áp 1 chiều<br />   ­  Bộ  nghịch lưu: chuyển đổi điện áp 1 chiều trở  lại điện áp xoay  <br /> chiều cấp cho động cơ<br />  ­ Bộ điều khiển: so sánh giá trị đặt và giá trị đo lường, thông qua các  <br /> hàm chức năng tạo ra tín hiệu điều khiển để điều khiển các thông số<br />  ­ Encoder: đo tốc độ của động cơ cung cấp thông tin  phản hồi cho bộ <br /> điều khiển<br /> 2.1.3   Nguyên   lí   hoạt  <br /> động<br /> Bộ  biến tần được cấp nguồn 3 pha xoay chiều được bộ  chỉnh lưu  <br /> biến đổi thành nguồn 1 chiều sau đó san phẳng nhờ  bộ  lọc.Điện áp một <br /> chiều này được biến đổi nghịch lưu lại thành nguồn xoay chiều cung cấp  <br /> cho động cơ  khởi động. Encoder đo tốc độ  động cơ  thực rồi cung cấp  <br /> thông tin cho bộ biến tần để  bộ biến tần điều chỉnh, ổn định tốc độ  động <br /> cơ bằng cách thay đổi các thông số để phù hợp với động cơ.<br /> 2.2 Bộ biến tần<br /> 2.2.1 Biến tần V20<br /> V20 là biến tần được thiết kế để đáp ứng hàng loạt yêu cầu về  ứng <br /> dụng  máy  công  cụ.  Loại  biến  tần  này  rất  lý  tưởng  cho  các  ứng  dụng: <br /> Dùng cho động cơ bơm, quạt gió, băng tải, máy kéo sợi, máy tiện…<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2.  Biến tần V20<br /> <br /> <br /> ­Tính năng nổi bật:<br />         + Biến tần siemens V20 có 4 kích thước:<br /> + Dễ lắp đặt<br /> + Có thể lắp liền kề cho dạng treo tường<br /> + Kết nối mạng USS, Modbus RTU tại ngay cầu đấu<br /> + Tích hợp bộ hãm từ 7.5 KW đến 30 KW<br /> + Dễ sử dụng<br /> + Nạp thông số cài đặt không cần nguồn cung cấp<br /> + Có sẵn tham số cho các ứng dụng và sơ đồ đấu dây<br /> + Chế độ Keep Running giúp hoạt động liên tục<br /> + Dải điện áp rộng làm mát tiên tiến và phủ mạ bo mạch làm tăng độ <br /> bền bỉ<br /> + Dễ tiết kiệm<br /> + Chế độ ECO cho điều khiển V/f, V2/f<br /> + Chế độ ngủ đông<br /> + Nối cầu DC<br /> ­ Thông số kĩ thuật:<br /> <br /> Tiêu chí Thông số kĩ thuật<br /> Công suất 0.12kW – 22 kW<br /> Điện áp 1 pha x 200...240V (10%)<br /> 3 pha x 380...480V (10%)<br /> <br /> <br /> Phạm vi điều chỉnh biến tần 0...599Hz<br /> Chế độ điều khiển V/f, V2/f<br /> Tần số điều chế 4­16KHz<br /> Điều khiển hồi tiếp PID<br /> Có khả năng giao diện USS, Modbus RTU<br /> Giao diện bên ngoài biến tần  Với máy tính qua cổng USB, <br /> V20 BOP­2, IOP, SD card<br /> Phần mềm cài đặt thông số <br /> và chuẩn đoán lỗi<br /> 2.2.2 Biến tần Siemens G120<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2.  Biến tần G120<br /> <br /> <br /> Biến Tần G120C Siemens tích hợp truyền thông chuẩn Modbus RTU, <br /> Profibus  DP, CANopen,  công  suất  tới  18,5kW,  cấp  điện  áp  3 pha. Biến <br /> tần có chế  độ  điều khiển V/f, Vector control, tần số  điều chế  4 kHz (lên  <br /> đến   16   kHz).   Là   loại biến   tần có   khả   năng   giao   diện:   RS485/USS, <br /> PROFIBUS DP, CANopen. <br /> Đây là loại biến tần có rât nhiều ứng dụng như:  trong hệ thống băng <br /> tải, bơm, quạt, máy nén, máy trộn và máy đùn...<br /> Thông số kĩ thuật:<br /> <br /> Thông số kỹ thuật của Biến tần Siemens G120<br /> Dãy công suất biến tần 0,25   kW   đến   250   kW   (PM <br /> 240)<br /> Cấp điện áp biến tần G120 3 pha x 380 ... 480V (±10%)<br /> Dãy công suất biến tần 5,5 kW đến 90 kW (PM 250)<br /> Cấp điện áp biến tần G120 3 pha x 380 ... 480V (±10%)<br /> Dãy công suất biến tần 7,5 kW đến 55 kW (PM 260)<br /> Cấp điện áp cho biến tần 3 pha x 500 ... 690V (±10%)<br /> Phạm vi điều chỉnh 0 ... 650 Hz (điều khiển V/f)<br /> 0 ... 200 Hz (điều khiển Vec­<br /> tor)<br /> <br /> Chế độ điều khiển V/f, Vector & Torque control<br /> <br /> Tần số điều chế 4 kHz (lên đến 16 kHz)<br /> <br /> Điều khiển hồi tiếp PID<br /> Có khả năng giao diện RS485/USS,   PROFIBUS   DP, <br /> CANopen, Modbus, BACnet<br /> Giao diện bên ngoài Với máy tính qua cổng USB, <br /> BOP­2, IOP, MMC Card, SD Card<br /> Phần mềm cài đặt thông số và chuẩn đoán lỗi<br /> Ứng dụng biến tần G120: ­   Hệ   thống   quạt,   bơm,   máy <br /> nén<br /> ­ Hệ thống máy đùn, máy trộn, <br /> máy nghiền, băng tải<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2.2.3 Biến tần LS IC5<br /> Hình 2.  Biến tần LS IC5<br /> LS IC5  là  biến  tần  được  thiết  kế  để  đáp  ứng  hàng  loạt  yêu  cầu  về <br /> ứng  dụng  máy  công  cụ.  Loại  biến  tần  này  rất  lý  tưởng  cho  các  Ứng <br /> dụng: Dùng cho động cơ bơm, quạt gió, băng tải, máy kéo sợi, máy tiện
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2