Giáo trình Truyền động điện (Trình độ: Cao đẳng)

ttt tP P  1 . Trong đó: to : Là thời gian nghỉ : Hệ số, : hệ số giảm truyền nhiệt khi khởi động và hãm ( = 0,75: ĐCMC;  = 0,5: ĐCXC) tk: Thời gian khởi động và hãm * Kiểm nghiệm điều kiện phát nóng bằng phương pháp dòng điện đẳng trị: Iđt Ta đã biết: Tổn thất trong động cơ gồm 2 phần: Tổn thất biến đổi và tổn thất không đổi, trong đoạn phụ tải thứ n ta có: Pn = K + Vn = K + b.I 2 n Từ biểu thức tổn thất trung bình: n nn tb ttt tPtPtP P    ... ...... 21 2211 Nếu xem: Ptb = K + b.I 2 đt thì: Ptb = K + b.I 2 đt = n n ttt IbKtIbKtIbK   ... ).(...)..()..( 21 2 2 2 21 2 1 Trong đó: K: tổn thất không đổi V: Tổn thất biến đổi: V = b.I2 B: Hệ số Xem tổn thất không đổi K khi phụ tải biến đổi là như nhau, ta được: 127 Iđt = n nn ttt tItItI   ... ...... 21 2 2 2 21 2 1 Điều kiện kiểm nghiệm: Iđt  Iđm động cơ Để tính toán giá trị của Iđt, ta giải tích quá trình quá độ. Giả thiết ta có kết quả tình dòng điện i(t) dạng đường liên tục, dùng phương pháp bậc thang xác định ii; ti. Trường hợp đường cong dòng điện có dạng tăng trưởng lớn, ta dùng công thức gần đúng: 3 . 2I III cidii   Trong đó: Iđi và Ici xác định theo hình C. * Phương pháp mômen đẳng trị: Kiểm tra theo điều kiện phát nóng gián tiếp, mômem được suy ra từ phương pháp dòng đẳng trị. Khi mômen tỉ lệ với dòng điện: M = C.I (C: Hệ số tỉ lệ) Đối với động cơ 1 chiều: Động cơ này được thoả mãn khi động cơ không đổi Đối với động cơ xoay chiều KĐB: M = CM.I2.2.cos2 Ta cần phải có 2 = const và cos2 = const Công thức kiểm nghiệm: Mđt =  n ii cK tM T 1 2.. 1 Mđm động cơ ≥ Mđt *Phương pháp công suất đẳng trị Ở truyền động tốc độ ít thay đổi thì P  M -> có thể dùng công suất đẳng trị để kiểm nghiệm phát nóng: Pđđộng cơ ≥ Pđt Pđt =   n i ii cK tP T 1 2.. 1 Thực tế ở giữa đồ thị phụ tải, tốc độ truyền động sẽ có thay đổi lớn, trong quá trình khởi động và hãm. Do đó cần phải tính toán , hiệu chỉnh P(t). (Dùng ở TĐ tốc độ ít thay đổi M  P). Bài tập thực hành: Bài 1.Cho đồ thị phụ tải tĩnh của một máy sản xuất có các tham số sau : - Hệ thống yêu cầu tốc độ bằng 1800V/phút - Động cơ để kéo hệ thống trên có :Pđm = 13KW, nđm = 1000V/phútm = 2,2 - Hãy kiểm tra tính hợp lý của động cơ trên Bài 2. Cho đồ thị phụ tải sau : 128 - Có tốc độ yêu cầu nyc = 720V/phút - Động cơ kéo máy trên có thông số :Pđm = 11KW, nđm = 720V/phút, Uđm = 220/380V, đc = 60% đấu sao - Hãy kiểm tra công suất của động cơ trên Bài 3.Hãy xác định công suất động cơ kéo 1 máy sản xuất có đồ thị phụ tải sau: - Có tốc độ yêu cầu bằng 1450V/phút. Bài4.Cho đồ thị phụ tải sau : - Dùng cho động cơ dài hạn có Pđm = 10 KW, nđm = 750V/phút, Uđm = 220/380V kéo phụ tải ở tốc độ định mức. - Hãy kiểm tra công suất động cơ trên. Bài 5.Hãy xác định công suất động cơ nâng hàng trong cầu trục có đồ thị phụ tải như sau : - Tốc độ yêu cầu bằng 720V/phút, bỏ qua tổn hao trong khâu truyền lực. Bài 6. Công suất động cơ là 14KW, tc = 60% Kiểm tra công suất động cơ theo đồ thị phụ tải tĩnh đã cho. Nếu giữ công suất động cơ không thay đổi, giảm hệ số đóng điện của động cơ xuống là 45% thì động cơ có đạt yêu cầu không ? Bài 7. Tốc độ yêu cầu = 720V/phút. Động cơ kéo máy trên có số liệu như sau : Pđm = 16KW, nđm = 720V/phút, Uđm = 230/380V, đc = 40% đấu sao. Hãy kiểm nghiệm công suất động cơ trên. Bài 8.Cho đồ thị phụ tải như hình vẽ : Tốc độ yêu cầu của hệ thống bằng 720V/phút. Động cơ kéo hệ thống có Pđm = 11KW, Uđm = 380V, m = 1,8, nđm = 720V/phút. Hãy kiểm tra điều kiện quá tải của động cơ. 129 Hình 6-4. Đồ thị phụ tải của động cơ CÂU HỎI ÔN TẬP 1.Trình bầy phương pháp chọn động cơ truyền động cho tải theo nguyên lý phát nhiệt? 2.Trình bầy phương pháp chọn công suất động cơ cho truyền động không điều chỉnh tốc độ? 3.Trình bầy phương pháp chọn công suất động cơ cho truyền động không điều chỉnh tốc độ? 4. Trình bầy phương pháp kiểm nghiệm công suất động cơ ? 130 BÀI 7: BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM Mã bài : 27-07 Giới thiệu : Động cơ không đồng bộ 3 pha dùng rộng rãi trong công nghiệp, vì chúng có cấu trúc đơn giản, làm việc tin cậy, nhưng có nhược điểm dòng điện khởi động lớn, gây ra sụt áp trong lưới điện. Phương pháp tối ưu hiện nay là dùng bộ điều khiển điện tử để hạn chế dòng điện khởi động, đồng thời điều chỉnh tăng Momen mở máy một cách hợp lý, vì vậy các chi tiết của động cơ chịu độ dồn nén về cơ khí ít hơn, tăng tuổi thọ làm việc an toàn cho động cơ. Ngoài việc tránh dòng đỉnh trong khi khởi động động cơ, còn làm cho điện áp nguồn ổn định hơn không gây ảnh hưởng xấu đến các thiết bị khác trong lưới. Mục tiêu : - Nhận dạng được cổng vào, cổng ra ở bộ khởi động mềm. - Kết nối được mạch động lực cho bộ khởi động mềm. - Khởi động và thực hiện dừng mềm cho động cơ. - Nhận dạng được các loại hình khởi động mềm sử dụng trong xưởng trường, ngoài doanh nghiệp điển hình. Nội dung chính: 1. Khái quát chung về bộ khởi động mềm 1.1. Khái niệm khởi động mềm, dừng mềm Động cơ không đồng bộ 3 pha dùng rộng rãi trong công nghiệp, vì chúng có cấu trúc đơn giản, làm việc tin cậy, nhưng có nhược điểm dòng điện khởi động lớn, gây ra sụt áp trong lưới điện. Phương pháp tối ưu hiện nay là dùng bộ điều khiển điện tử để hạn chế dòng điện khởi động, đồng thời điều chỉnh tăng Momen mở máy một cách hợp lý, vì vậy các chi tiết của động cơ chịu độ dồn nén về cơ khí ít hơn, tăng tuổi thọ làm việc an toàn cho động cơ. Ngoài việc tránh dòng đỉnh trong khi khởi động động cơ, còn làm cho điện áp nguồn ổn định hơn không gây ảnh hưởng xấu đến các thiết bị khác trong lưới. Phương pháp khởi động được áp dụng ở đây là cần hạn chế điện áp ở đầu cực động cơ, tăng dần điện áp theo một chương trình thích hợp để điện áp tăng tuyến tính từ một giá trị xác định đến điện áp định mức. Đó là quá trình khởi động mềm (ramp) toàn bộ quá trình khởi động được điều khiển đóng mở thyristor bằng bộ vi sử lý 16 bit với các cổng vào ra tương ứng, tần số giữ không đổi theo tần số điện áp lưới. Ngoài ra còn cung cấp cho chúng ta những giải pháp tối ưu nhờ nhiều chức năng như khởi động mềm và dừng mêm, dừng đột ngột, phanh dòng trực tiếp, tiết kiệm năng lượng khi non tải. Có chức năng bảo vệ động cơ như bảo vệ quá tải, mất pha chức năng bảo vệ động cơ như bảo vệ quá tải, mất pha .. 1.2. Ứng dụng và các thông số kỹ thuật Những ứng dụng điển hình của bộ khởi động mềm - Động cơ điện cho chuyên chở vật liệu. 131 - Động cơ bơm. - Động cơ vân hành non tải lâu dài. - Động cơ có bộ chuyển đổi (ví dụ hộp số, băng tải ..) - Động cơ có quán tính lớn (quạt, máy nén, bơm, băng truyền, thang máy, máy nghiền, máy ep, máy khuấy, máy dệt * Những đặc điểm khác: - Bền vững tiết kiệm không gian lắp đặt. - Có chức năng điều khiển và bảo vệ. - Khoảng điện áp sử dụng 220 – 690 V, tần số 45 – 65 Hz. - Có phần mềm chuyên dụng đi kèm. - Lắp và đặt chức năng dễ dàng. Thông số kỹ thuật - Công suất: Từ 18KW đến 300KW. - Điện áp: 3P – 220VAC; 3P – 380VAC; 3P - 690VAC. - Dòng điện: 40A – 630A - Mức điều chỉnh điện áp khởi động: 30% - 100%. - Mức điều chỉnh công suất khởi động: 50% - 100%. - Bảo vệ mất pha điện áp. - Bảo vệ đặc tính khởi động. - Bảo vệ quá tải và ngắn mạch. - Bảo vệ quá nhiệt động cơ. - Công nghệ mạch điện tử kỹ thuật số. - Mạch bán dẫn công suất, phi tiếp điểm. 2. Kết nối mạch động lực 132 2.1. Sơ đồ khối của khởi động mềm Hình 7-1. Sơ đồ khối của bộ khởi động mềm STV 1312. Việc điều khiển nhờ vi điều khiển. Với hai bộ nhớ EPROM và EEPROM. Các thiết bị đầu cuối của bộ khởi động mềm: 1-2 K1 Rơ le báo lỗi, mở ra khi có lỗi hoặc dừng động cơ. 3-4 K2 Rơ le 5 Chân 0V 6-7-8 Run, Stop, Com 9 Reset Nguồn cấp cho bộ khởi động mềm là nguồn xoay chiều 3 pha 400V. Để cài đặt các thông số cho bộ khởi động mềm ta cài đặt trên màn hình cài đặt như sau: 133 Led 7 đoạn cho phép ta xem các thông số hiển thị. Nút ấn MODE/MEM được sử dụng để chuyển đổi các thiết lập chế độ, cũng được sử dụng để lưu trữ các cài đặt. Nút ấn lên cho phép tăng các địa chỉ và giá trị của địa chỉ. Nút ấn @ dùng để di chuyển nội dung của địa chỉ và ngược lại. Điểm sáng ở cạnh led 7 đoạn cho phép người dùng phân biệt giữa đọc và chương trình cài đặt. Truy cập vào các phím được thực hiện bằng cách loại bỏ vỏ hoặc là một tuốc nơ vít nhựa. 2.2. Sơ đồ kết nối tới động cơ. Hình 7-2. Sơ đồ kết nối tới động cơ. 134 Cấp ngồn cho bộ điều khiển Cài đặt các hàm cho STV 1312 Khởi động động cơ ta ấn Run, dừng động cơ ta ấn Stop, nút Reset dùng để Reset lại bộ điều khiển. 3. Khảo sát các chức năng: khởi động mềm, dừng mềm, hạn chế dòng khởi động 3.1. Khởi động mềm. Mạch lực của hệ thống khởi động mềm gồm 3 cặp thyristor đấu song song ngược cho 3 pha. Vì Momen động cơ tỉ lệ với bình phương điện áp, dòng điện tỉ lệ với điện áp, Momen gia tốc và dòng điện khởi động được hạn chế thông qua điều chỉnh trị số hiệu dụng của điện áp. Quy luật điều chỉnh này trong khi khởi động và dừng nhờ điều khiển pha (kích, mở 3 cặp thyristor song song ngược) trong mạch lực. Như vậy, hoạt động của bộ khởi động mềm hoàn toàn dựa trên việc điều khiển điện áp khi khởi động và dừng, tức là trị số hiệu dụng của điện áp là thay đổi. Nếu dừng động cơ, mọi tín hiệu kích mở thyristor bị cắt và dòng điện dừng tại điểm qua không kế tiếp của điện áp nguồn. Giải thích: IA – Dòng điện ban đầu khi khởi động trực tiếp. IS – Dòng điện bắt đầu có ramp điện áp. In – Dòng điện định mức của động cơ. Us – Điện áp bắt đầu ramp. Un – Điện áp định mức của động cơ. tr - Thời gian ramp. n - Tốc độ động cơ. Nếu phát hiện động cơ đạt tốc độ yêu cầu trước khi hết thời gian đặt của bộ khởi động mềm, điện áp vào lập tức được tăng lên 100% điện áp lưới, đó chính là chức năng phát hiện tăng tốc. Bước 1: Nối dây theo sơ đồ đấu nối, kiểm tra và cấp nguồn cho STV 1312. Bước 2: Thiết lập các tham số cho bộ khởi động mềm theo bảng tham số: Các địa chỉ và nội dung được quy định dưới đây, các khu vực bóng mờ tương ứng với các "nhà máy cài đặt": 135 A7: 0 nhiệt động cơ cánh quạt bị khóa không bị giam Một động cơ nhiệt đã được phê duyệt Rotor đã bị khoá 2 xác nhận 3 nhiệt động cơ cánh quạt bị khóa xác nhận A8: 0 Các khiếm khuyết trong quá mức cần thiết / không bị giam 1 Không souspuissance xác nhận 2 Không quá mức cần thiết xác nhận 3 Các khiếm khuyết trong quá mức cần thiết / xác nhận TO: 0 Nhà nước 1 Dòng tiêu thụ 2 Công suất tiêu thụ AE: 0 Tổng lỗi 1 Một động cơ thúc đẩy nhà nước 2 Công suất động cơ 3 Động cơ khởi động 4 Cảnh báo quá mức cần thiết 5 Báo souspuissance Các bước Tác động bàn phím Hiển thị Giải thích Bộ điều khiển (môđul) Màn hình hiển thị để cài đặt lại của bộ điều khiển sáng Chuyển sang MODE/MEM. Bộ biến đổi di chuyển 136 cài đặt đến địa chỉ số A1 Chuyển đến giá trị @ Nội dung của A1 là C. Trên bảng tương quan, các mã C tương ứng với 100% Thiết lập danh nghĩa hiện hành động cơ Mã số 7 Lưu trữ MODE/MEM. Khi cài đặt không được lưu, điểm nhấp nháy Chuyển sang địa chỉ @ Chuyển sang địa chỉ A2 Chuyển đến giá trị @ Nội dung của A2 là 6, tương ứng với 200% Thiết lập các % giá trị 150% Trên tương quan điều chỉnhđến 150% của A2 là mã 4 Lưu trữ MODE/MEM. Chuyển sang địa chỉ @ Chuyển sang địa chỉ A3 Chuyển sang nội dung @ Nội dung của A3 là C. Mã C tương ứng với thời gian 20s Thiết lập thời gian đường nối tới 10s Về mối tương quan thiết lập 10s của A3 là mã 5 Lưu trữ MODE/MEM. Chuyển sang địa chỉ @ Chuyển sang địa chỉ A4 Chuyển sang nội dung @ Nội dung của A4 là F, tương ứng với 400% 137 Thiết lập các giới hạn đến 300% Trên bẳng tương quan, một thiết lập của 300% A4 là mã 8 Lưu trữ MODE/MEM. Chuyển sang chế độ cài lại MODE/MEM. Thiết lập chế độ, không có hành động trên bàn phím trong khoảng ba phút, màn hình sẽ tự động trở về chế độ cài lại. Bước 3: thực hiện cho khởi động động cơ, lập bảng quan sát dòng điện và điện áp động cơ. STT Điện áp (V) Dòng điện (A) Công suất (W) 1 2 3 4 5 3.2. Dừng mềm Nếu điện áp cấp bị cắt trực tiếp, động cơ chạy theo quán tính cho tới khi dừng trong khoảng thời gian xác định. Thời gian dừng với mômen quán tính nhỏ có thể rất ngắn, cần tránh trường hợp này đề phòng sự phá huỷ về cơ và sự dừng tải đột ngột không mong muốn. Bước 1: Nối dây theo sơ đồ đấu nối, kiểm tra và cấp nguồn cho STV 1312. Bước 2: Thiết lập các tham số cho bộ khởi động mềm theo bảng tham số: Các bước Tác động bàn phím Hiển thị Giải thích Bộ điều khiển (môđul) Màn hình hiển thị để cài đặt lại của bộ điều khiển sáng Chuyển sang cài đặt MODE/MEM. Bộ biến đổi di chuyển đến địa chỉ số A1 Chuyển đến giá trị @ Nội dung của A1 là C. Trên bảng tương quan, các mã C tương ứng với 100% 138 Thiết lập danh nghĩa hiện hành động cơ Mã số 7 Lưu trữ MODE/MEM. Khi cài đặt không được lưu, điểm nhấp nháy Chuyển sang địa chỉ @ Chuyển sang địa chỉ A2 Chuyển đến giá trị @ Nội dung của A2 là 6, tương ứng với 200% Thiết lập các % giá trị 150% Trên tương quan điều chỉnhđến 150% của A2 là mã 4 Lưu trữ MODE/MEM. Chuyển sang địa chỉ @ Chuyển sang địa chỉ A3 Chuyển sang nội dung @ Nội dung của A3 là C. Mã C tương ứng với thời gian 20s Thiết lập thời gian đường nối tới 10s Về mối tương quan thiết lập 10s của A3 là mã 5 Lưu trữ MODE/MEM. Chuyển sang địa chỉ @ Chuyển sang địa chỉ A4 Chuyển sang nội dung @ Nội dung của A4 là F, tương ứng với 400% Thiết lập các giới hạn đến 300% Trên bẳng tương quan, một thiết lập của 300% A4 là mã 8 Lưu trữ MODE/MEM. 139 Chuyển sang chế độ cài lại MODE/MEM. Bước 3: thực hiện cho khởi động động cơ, sau khi khởi động xong ta tiến hành cắt nguồn điện động cơ. Lập bảng quan sát dòng điện và điện áp động cơ. STT Điện áp (V) Dòng điện (A) Công suất (W) 1 2 3 4 5 3.3. Hạn chế dòng khởi động Bước 1: Nối dây theo sơ đồ đấu nối, kiểm tra và cấp nguồn cho STV 1312. Bước 2: Thiết lập các tham số cho bộ khởi động mềm theo bảng tham số: Các bước Tác động bàn phím Hiển thị Giải thích Bộ điều khiển (môđul) Màn hình hiển thị để cài đặt lại của bộ điều khiển sáng Chuyển sang cài đặt MODE/MEM. Bộ biến đổi di chuyển đến địa chỉ số A1 Chuyển đến giá trị @ Nội dung của A1 là C. Trên bảng tương quan, các mã C tương ứng với 100% Thiết lập danh nghĩa hiện hành động cơ Mã số 7 Lưu trữ MODE/MEM. Khi cài đặt không được lưu, điểm nhấp nháy Chuyển sang địa chỉ @ Chuyển sang địa chỉ A2 140 Chuyển đến giá trị @ Nội dung của A2 là 6, tương ứng với 200% Thiết lập các % giá trị 150% Trên tương quan điều chỉnhđến 150% của A2 là mã 4 Lưu trữ MODE/MEM. Chuyển sang địa chỉ @ Chuyển sang địa chỉ A3 Chuyển sang nội dung @ Nội dung của A3 là C. Mã C tương ứng với thời gian 20s Thiết lập thời gian đường nối tới 10s Về mối tương quan thiết lập 10s của A3 là mã 5 Lưu trữ MODE/MEM. Chuyển sang địa chỉ @ Chuyển sang địa chỉ A4 Chuyển sang nội dung @ Nội dung của A4 là F, tương ứng với 400% Thiết lập các giới hạn đến 300% Trên bẳng tương quan, một thiết lập của 300% A4 là mã 8 Lưu trữ MODE/MEM. Chuyển sang chế độ cài lại MODE/MEM. Bước 3: thực hiện cho khởi động động cơ. Lập bảng quan sát dòng điện và điện áp động cơ. STT Điện áp (V) Dòng điện (A) Công suất (W) Tốc độ (rpm) Momen (Nm) 1 2 3 141 4 5 4. Hãm động năng Bước 1: Nối dây theo sơ đồ đấu nối, kiểm tra và cấp nguồn cho STV 1312. Bước 2: Thiết lập các tham số cho bộ khởi động mềm theo bảng tham số: Các bước Tác động bàn phím Hiển thị Giải thích Bộ điều khiển (môđul) Màn hình hiển thị để cài đặt lại của bộ điều khiển sáng Chuyển sang cài đặt MODE/MEM. Bộ biến đổi di chuyển đến địa chỉ số A1 Chuyển đến giá trị @ Nội dung của A1 là C. Trên bảng tương quan, các mã C tương ứng với 100% Thiết lập danh nghĩa hiện hành động cơ Mã số 7 Lưu trữ MODE/MEM. Khi cài đặt không được lưu, điểm nhấp nháy Chuyển sang địa chỉ @ Chuyển sang địa chỉ A2 Chuyển đến giá trị @ Nội dung của A2 là 6, tương ứng với 200% Thiết lập các % giá trị 150% Trên tương quan điều chỉnhđến 150% của A2 là mã 4 Lưu trữ MODE/MEM. Chuyển sang địa chỉ @ Chuyển sang địa chỉ A3 Chuyển sang @ Nội dung của A3 là C. 142 nội dung Mã C tương ứng với thời gian 20s Thiết lập thời gian đường nối tới 10s Về mối tương quan thiết lập 10s của A3 là mã 5 Lưu trữ MODE/MEM. Chuyển sang địa chỉ @ Chuyển sang địa chỉ A4 Chuyển sang nội dung @ Nội dung của A4 là F, tương ứng với 400% Thiết lập các giới hạn đến 300% Trên bẳng tương quan, một thiết lập của 300% A4 là mã 8 Lưu trữ MODE/MEM. Chuyển sang chế độ cài lại MODE/MEM. Bước 3: thực hiện cho khởi động động cơ, sau khi khởi động xong ta tiến hành thực hiện hãm động năng. Lập bảng quan sát dòng điện và điện áp động cơ. STT Điện áp (V) Dòng điện (A) Công suất (W) Tốc độ (rpm) Momen (Nm) 1 2 3 4 CÂU HỎI ÔN TẬP 1.Trình bầy khái quát chung về bộ khởi động mềm? 2.Trình bầy các bước kết nối mạch động lực? 3.Trình bầy các bước khảo sát các chức năng: khởi động mềm, dừng mềm, hạn chế dòng khởi động? 4.Trình bầy các bước hãm động năng? 143 BÀI 8: BỘ BIẾN TẦN Mã bài: 27-08 Giới thiệu: Trước đây các hệ thống truyền động điện chủ yếu được sử dụng là hệ truyền động điện một chiều do việc điều chỉnh tốc độ đơn giản, dễ thực hiện, tuy nhiên giá thành của các hệ truyền động điện một chiều cao. Ngày nay cùng với sự phát triển của công nghệ điện tử và bán dẫn thi các hệ thống truyền động điện không đồng bộ phát huy được các ưu điểm. Để điều chỉnh và ổn định tốc độ động cơ không đồng bộ trong công nghiệp chủ yếu sử dụng bộ biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ theo phương pháp thay đổi tần số. Trong bài học này giúp sinh viên làm quen với biến tần và ứng dụng biến tần để điều khiển tốc độ động cơ. Mục tiêu: - Giải thích được nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp thay đổi tần số. - Nhận biết được 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. - Chủ động, nghiêm túc trong học tập và công việc. Nội dung chính: 1. Giới thiệu các loại biến tần Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều với tần số của lưới điện thành dòng xoay chiều có tần số khác với tần số của lưới. Bao gồm hai loại: Biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp. a.Biến tần gián tiếp. Bao gồm các khâu: Chỉnh lưu (CL), lọc (L), và nghịch lưu (NL). Như vậy bộ biến đổi tần số cần thông qua khau trung gian một chiều. Hình 8-1. Cấu trúc của biến tần gián tiếp b.Biến tần trực tiếp. Biến tần trực tiếp là bộ biến đổi dòng điện xoay chiều với tần số của lưới điện thành dòng xoay chiều có tần số khác với tần số của lưới trực tiếp không qua khâu trung gian một chiều. Biến tần trực tiếp gồm hai bộ chỉnh lưu nối song song ngược. Các bộ chỉnh lưu có thể là sơ đồ ba pha có điểm trung tính, sơ đồ cầu hoặc bộ chỉnh lưu nhiều pha. c.Biến tần SK 2,5T của hãng LS. 144 Hình 8-2. biến tần SK 2,5T SK 2,5T là bộ biến tần của hãng LS sản xuất để điều khiển động cơ không đồng bộ có công suất tối đa 1,5Kw. SK 2,5T có thể được cài đặt và vận hành ở nhiều chế độ khác nhau: - Điều khiển véc tơ từ thông vòng hở. - Điều khiển véc tơ từ thông vòng kín. - Điều khiển điện áp / tần số. - điều khiển động cơ servo. Các thông số kĩ thuật của SK 2,5T: - Nguồn cấp: Xoay chiều ba pha 300V – 480V ±10%, dòng điện đầu vào 3,4 A, tần số nguồn cấp 48Hz – 60Hz. - Dòng điện đầu ra 3,2 A. - Tần số đầu ra từ 0Hz – 1500Hz. - Dòng điện quá tải đầu vào trong vòng 60s là 3,8 A. - Điện trở xả khi hãm mắc vào lớn nhất 100Ω. 2. Các phím chức năng 145 Hình 8-2. Các phím chức năng - Màn hình hiển thị: - Các phím chức năng: + Phím M: Dùng để thay đổi chế độ hiển thị của biến tần hoặc lựa chọn hàm, giá trị cài đặt cho các hàm. + Phím dùng để tăng tần sồ ra của biến tần ở chế độ điều khiển bằng bàn phím hoặc tăng giá trị cài đặt cho các hàm. + Phím dùng để giảm tần sồ ra của biến tần ở chế độ điều khiển bằng bàn phím hoặc giảm giá trị cài đặt cho các hàm. + Phím star màu xanh để chạy động cơ tần ở chế độ điều khiển bằng bàn phím. + Phím stop màu đỏ để dừng động cơ tần ở chế độ điều khiển bằng bàn phím. 3. Các ngõ vào/ra và cách kết nối. 3.1. Các đầu vào/ra dùng để điều khiển. L1, L2, L3: Là ba đầu vào cấp nguồn cho biến tần. U, V, W: Là ba đầu ra của biến tần kết nối tới động cơ. T1: Chân 0V. T2: Đầu vào điều khiển A1. Dùng để thay đổi tần số ra của biến tần với tín hiệu điều khiển dạng dòng điện hoặc điện áp. T3: Đầu ra +10V dùng làm điện áp điều khiển. T2: Đầu vào điều khiển A2. Dùng để thay đổi tần số ra của biến tần với tín hiệu điều khiển dạng dòng điện hoặc điện áp. T5 và T6: Là hai đầu ra của rơ le. B1: Đầu ra hiển thị tốc độ động cơ. B2: Đầu ra +24V. Dùng làm điện áp điều khiển cho các đầu vào B4, B5, B6, B7. B3: Đầu ra định tốc độ động cơ bằng 0. 146 B4: Đầu vào số, cho phép biến tần hoạt động. B5: Đầu vào số, điều khiển động cơ chạy thuận. B6: Đầu vào số, điều khiển động cơ chạy ngược. B7: Đầu vào số, lựa chọn tín hiệu điều khiển hoặc thay đổi tần số ra của biến tần. 3.2. Kết nối các đầu vào, ra Sơ đồ kết nối tới động cơ: Hình 8-3. Sơ đồ kết nối tới động cơ Tùy thuộc vào việc lựa chọn cấu hình điều khiển ta có các sơ đồ kết nối các đầu vào ra với từng cấu hình như sau: Hình 8-4. Sơ đồ kết nối tới các đầu vào, ra 147 3.3. Cài đặt các hàm của biến tần Các hàm của biến tần: Các hàm Chức năng các hàm Khoảng giá trị Mặc định 01 Cài đặt tốc độ chạy nhỏ nhất của động cơ 0 – Pr02 0Hz 02 Cài đặt tốc độ chạy lớn nhất của động cơ 0 – 1500Hz 50Hz 03 Cài đặt thời gian tăng tốc cho động cơ. 0 – 1500s 5s 04 Cài đặt thời gian giảm tốc cho động cơ. 0 – 1500s 10s 05 Chọn cấu hình điều khiển cho biến tần. AI.AV 06 Cài đặt dòng điện định mức của động cơ. Nhãn máy 07 Cài đặt tốc độ dịnh mức của động cơ. Nhãn máy 08 Cài đặt điện áp định mức của động cơ. Nhãn máy 09 Cài đặt hệ số công suất định mức. Nhãn máy 10 Chọn mức điều khiển. L1, L2, L3 L1 11 Lựa chọn mức logi Star/Stop 0 - 6 0 12 Kích hoạt của bộ điều khiển phanh diS, rEL, d IO, USEr diS 13 Không sử dụng 14 Không sử dụng 15 Làm chậm tốc độ tham chiếu. 0 - 400Hz 1,5Hz 16 Chế độ tương tự đầu vào 1 0-20, 20-0, 4-20, 20-4, 4-20, 20-4, Volt 4-20 17 Kích hoạt tính năng tốc độ cài sẵn OFF - On OFF 18 Cài đặt tốc độ đặt 1. ± 1500Hz 0Hz 19 Cài đặt tốc độ đặt 2. ± 1500Hz 0Hz 20 Cài đặt tốc độ đặt 3. ± 1500Hz 0Hz 21 Cài đặt tốc độ đặt 4. ± 1500Hz 0Hz 22 Đơn vị tải được hiển thị Ld, A Ld 23 Hiển thị tốc độ các đơn vị Fr, SP, Cd Fr 24 Xác định giới hạn bởi người sử dụng. 0 – 9,999 1,000 25 Sử dụng mật mã khi cài đặt. 0 - 999 0 Cách cài đặt các hàm: - Cấp nguồn cho biến tần bật rơ le nhiệt. - Ấn phím M để chuyển sang màn hình cài đặt. - Để thay đổi từ hàm sang giá trị của hàm ta ấn tiếp phím M. - Để thay đổi các hàm hoặc thay đổi giá trị của hàm ta ấn phím lên và phím xuống. 4. Khảo sát hoạt động của biến tần 4.1. Đo công suất, tính hiệu suất biến tần. Để đo công suất sử dụng watmet 3 pha. 148 Hình 8-5. Sơ đồ khảo sát biến tần Lập bảng số liệu: Đầu vào Đầu ra P1 U P2 U  2 1 P P  4.2. Khảo sát dạng sóng đầu ra của biến tần Sử dụng oscilo số. 149 Hình 8- 6.Sơ đồ khảo sát dạng sóng đầu ra của biến tần Nhìn vào Oscilo số ta thấy dạng sóng ra của biến tần gần giống với dạng sóng hình sin. Nhưng dạng sóng trên oscilo không sắc nét như hình sin. Nguyên nhân của hiện tượng trên là do bản chất của dòng điện đầu ra trên biến tần là dòng được nghịch lưu trở lại từ dòng một chiều. Dạng sóng đầu ra chỉ ở mức độ gần dạng sóng hình sin nhưng vẫn đảm bảo động cơ quay đều, không giật cục. 5. Ứng dụng thông dụng trong công nghiệp 5.1. Điều khiển tốc độ động cơ máy nâng hạ. Bài tập: Điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng với các yêu cầu sau: - Gạt tay điều chỉnh sang phải động cơ nâng hạ chạy thuận nâng hàng. - Gạt tay điều khiển sang trái động cơ nâng hạ chạy ngược. - Gạt tay điều chỉnh về vị trí giữa động cơ dừng. Các bước thực hiện: - Bước 1: Đấu nối sơ đồ kết nối tới động cơ. - Bước 2: Cài đặt các hàm cho biến tần theo bảng thông số: Các hàm Chức năng các hàm Giá trị cài đặt 01 Cài đặt tốc độ chạy nhỏ nhất của động cơ 0 150 02 Cài đặt tốc độ chạy lớn nhất của động cơ 50 03 Cài đặt thời gian tăng tốc cho động cơ. 5 04 Cài đặt thời gian giảm tốc cho động cơ. 10 05 Chọn cấu hình điều khiển cho biến tần. AI.AV 06 Cài đặt dòng điện định mức của động cơ. 3,4 07 Cài đặt tốc độ dịnh mức của động cơ. 1425 08 Cài đặt điện áp định mức của động cơ. 283 09 Cài đặt hệ số công suất định mức. 0,86 10 Chọn mức điều khiển. L1 Cấu hình điều khiển AI.AV. - Bước 3: Tay điều khiển nối với B5 và B6. B5 đóng tương ứng vị trí tay điều khiển bên phải, B6 đóng tương ứng vị trí tay điều khiển bên trái, B5 và B6 mở tương ứng với tay điều khiển ở vị trí giữa. Bước 4: Điều khiển: + Đóng B4 cho phép biến tần hoạt động. + Quay thuận đóng B5, quay ngược đống B6. + Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi A1 hoặc A2. 5.2. Điều khiển tốc độ động cơ bơm, quạt Bài tập: Điều khiển hệ thống bơm nước với các yêu cầu sau: - Khi mực nước ở mức thấp, cảm biến tác động đóng tiếp điểm A bơm hoạt động. - Khi nước ở mức cao, tiếp điểm A mở. Bơm ngừng hoạt động. - Có thể dừng bơm khi không muốn cho hoạt động. Các bước thực hiện: Bước 1: Đấu nối sơ đồ kết nối tới động cơ. Bước 2: Cài đặt các hàm cho biến tần theo bảng thông số: 151 Các hàm Chức năng các hàm Giá trị cài đặt 01 Cài đặt tốc độ chạy nhỏ nhất của động cơ 0 02 Cài đặt tốc độ chạy lớn nhất của động cơ 50 03 Cài đặt thời gian tăng tốc cho động cơ. 5 04 Cài đặt thời gian giảm tốc cho động cơ. 10 05 Chọn cấu hình điều khiển cho biến tần. HUAC 06 Cài đặt dòng điện định mức của động cơ. 3,4 07 Cài đặt tốc độ dịnh mức của động cơ. 1425 08 Cài đặt điện áp định mức của động cơ. 283 09 Cài đặt hệ số công suất định mức. 0,86 10 Chọn mức điều khiển. L1 Cấu hình điều khiển HUAC Bước 3: Tiếp điểm A được nối như hình vẽ cấu hình điều khiển. Bước 4: Điều khiển: + Khi nước ở mức thấp tiếp điểm A đóng bơm hoạt động chạy thuận. + Khi tiếp điểm A mở, bơm ngừng hoạt động. + Cho chạy hoặc dừng nhờ tiếp điểm H. 5.3. Điều khiển động cơ băng tải Bài tập: Điều khiển động cơ băng tải với các yêu cầu: Băng tải chạy di chuyển sản phẩm với tần số có định 40Hz. Khi sản phẩm tới vị trí để dán nhãn cảm biến 1 tác động, băng tải dừng để thực hiện dán nhãn. Dán nhãn xong thì cảm biến 2 tác động. Băng tải tiếp tục chạy với tần số 40Hz. Các bước thực hiện: - Bước 1: Đấu nối sơ đồ kết nối tới động cơ. - Bước 2: Cài đặt các hàm cho biến tần theo bảng thông số: Các hàm Chức năng các hàm Giá trị cài đặt 01 Cài đặt tốc độ chạy nhỏ nhất của động cơ 0 02 Cài đặt tốc độ chạy lớn nhất của động cơ 50 03 Cài đặt thời gian tăng tốc cho động cơ. 5 152 04 Cài đặt thời gian giảm tốc cho động cơ. 10 05 Chọn cấu hình điều khiển cho biến tần. Pr 06 Cài đặt dòng điện định mức của động cơ. 3,4 07 Cài đặt tốc độ dịnh mức của động cơ. 1425 08 Cài đặt điện áp định mức của động cơ. 283 09 Cài đặt hệ số công suất định mức. 0,86 10 Chọn mức điều khiển. L1 11 Lựa chọn mức logi Star/Stop 0 12 Kích hoạt của bộ điều khiển phanh diS 13 Không sử dụng 14 Không sử dụng 15 Làm chậm tốc độ tham chiếu. 0 - 400Hz 16 Chế độ tương tự đầu vào 1 4-20 17 Kích hoạt tính năng tốc độ cài sẵn On 18 Cài đặt tốc độ đặt 1. 0 19 Cài đặt tốc độ đặt 2. 40 20 Cài đặt tốc độ đặt 3. 0 21 Cài đặt tốc độ đặt 4. 40 22 Đơn vị tải được hiển thị Ld 23 Hiển thị tốc độ các đơn vị Fr 24 Xác định giới hạn bởi người sử dụng. 1,000 25 Sử dụng mật mã khi cài đặt. 0 Cấu hình điều khiển Pr Bước 3: Cảm biến 1 được nối với chân T4, cảm biến 2 nối với B7.Bước 4: Điều khiển: 153 + Đóng B4 và B5 hoặc B6 động cơ băng tải bắt đầu hoạt động với tần số cố định là 40Hz. Cảm biến 1 không tín hiệu, cảm biến 2 có tín hiệu, hay T4 mở, B7 đóng. + Khi sản phẩm đến vị trí, cảm biến 1 tác động T4 đóng thực hiện dán nhãn, dán nhãn xong cảm biến 2 tác động B7 bằng 1, T4 bằng 1 động cơ băng tải tiếp tục chạy với tần số 40HZ. CÂU HỎI ÔN TẬP 1.Giới thiệu các loại biến tần? 2.Đấu các ngõ vào/ra và cách kết nối? 3.Khảo sát hoạt động của biến tần? 4.Trình bầy các ứng dụng thông dụng trong công nghiệp? 154 BÀI 9: BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN SERVO Mã bài: 31- 09 Giới thiệu: Điều khiển động cơ 1 chiều: Dẫn động chạy dao máy công cụ điều khiển số NC/CNC đòi hỏi hệ điều khiển phải có khả năng điều khiển đồng thời cả tốc độ và vị trí. Mặc dù với sự phát triển của công nghiệp điện tử, động cơ xoay chiều điều khiển tốc độ bằng biến tầng ngày càng phát triển mạnh mẽ nhưng động cơ Servo DC vẫn được sử dụng phổ biến trong các máy công cụ điều khiển số. Những năm trước 1995 của thế kỉ trước 95% động cơ dùng trong xích chuyển động chạy dao máy động cơ NC/CNC đều được sử dụng động cơ DC điều khiển. Mục tiêu: - Nhận biết được cổng vào, cổng ra ở bộ điều khiển máy điện Servo. - Kết nối mạch động lực cho bộ điều khiển máy điện Servo. - Khảo sát các đặc tính n = f(M); M = f(n). - Đặt được tốc độ làm việc, tốc độ dừng động cơ. - Nhận biết được các hệ truyền động dùng bộ điều khiển máy điện Servo sử dụng trong thực tế. - Chủ động, nghiêm túc trong học tập và công việc. Nội dung chính: 1. Giới thiệu bộ điều khiển máy điện Servo 1.1. Động cơ servo. 1.1.1. Động cơ Servo DC. Servo. Động cơ Servo DC có 2 loại: động cơ 1 chiều có chổi than và động cơ 1 chiều không có chổi than. a. Động cơ Servo DC có chổi than. Hình 9-1. Cấu tạo động cơ Servo DMC chổi than Động cơ servo dòng một chiều DC chổi than gồm 4 thành phần cơ bản: Statorr của động cơ DC là một nam châm vĩnh cửu, cuộn day phần ứng lắp trên Roto. Trong quá trình hoạt động, từ trường cố định được sinh ra từ nam châm vĩnh cửu gắn trên Statorr tương tác với dòng từ sinh ra từ cuộn dây trên Roto khi có dòng điện chạy qua nó. Quá trình tương tác đó sinh ra Momen tác động lên trục Roto 155 b. Đông cơ Servo DC không có chổi than. Động cơ Servo DC không có chổi than được sử dụng phổ biến trong máy công cụ điều khiển số. Cấu trúc của nó về cơ bản giống như động cơ Servo DC chổi than nhưng khác ở chổ các cuộn pha của động cơ lắp trên Stator và Rôto là nam châm vĩnh cửu. Roto được chế tạo từ vật liệu ferit hoặc samari coban . Rôto làm từ vật liệu samari coban có khả năng tập trung từ cao và từ dư thấp. Nhưng giá thành rôto loại này cao hơn nhiều so với khi rôto làm từ vật liệu ferit. Vì vậy, nó chỉ dùng để chế tạo rôto cho động cơ công suất lớn. Tương tự như động cơ xoay chiều, từ trường quay trong động cơ DC không chổi than được sinh ra nhờ mạch điều khiển thứ tự cấp dòng cho các cuộn pha. Cuộn dây pha của động cơ không chuyển động vì vậy có thể sử dụng chuyển mạch bằng điện tử nên loại trừ bằng những nhược điểm tồn tại trong động cơ DC Servo chổi than. 1.1.2. Động cơ AC Servo Nhờ sự phát triển vượt bậc của công nghệ điều khiển điện, hiện nay chuyển động chạy dao trong máy công cụ điều khiển số dùng khá phổ biến động cơ AC Servo. Cấu trúc động cơ AC servo. Hình 9-2. Cấu trúc động cơ AC servo. Nhược điểm của động cơ AC servo là hệ điều chỉnh tốc độ động cơ phức tạp và đắt tiền so với động cơ DC. Hệ điều khiển tốc độ động cơ AC Servo dựa trên cơ sở biến đổi tần số. Tốc độ động cơ được xác định theo tần số nguồn. Một trong những phương pháp điều khiển tốc độ động cơ AC Servo là biến đổi dòng xoay chiều thành dòng một chiều nhờ bộ chỉnh lưu 3 pha, sau đó biến đổi dòng 1 chiều thành dòng xoay chiều nhưng ở tần số đã được lựa chọn. 1.1.3. Hệ thống servo. 156 Là hệ thống để kiểm soát dụng cụ cơ khí phù hợp với biến đổi vị trí hoặc tốc độ mục tiêu giá trị. Hình 9-3. Mô hình một hệ thống Servo Hệ thống servo không đơn giản chỉ là một phương pháp thay thế điều khiển vị trí và tốc độ của các cơ cấu cơ học, ngoài những thiết bị cơ khí đơn giản, hệ thống servo bây giờ đã trở thành một hệ thống điều khiển chính trong phương pháp điều khiển vị trí và tốc độ. Hệ thống điều khiển động cơ servo có ba dạng: - Điều khiển vòng hở: Hình 9-4. Sơ đồ điều khiển vòng hở Với hệ điều khiển vòng hở bộ điều khiển vị trí chỉ đặt lệnh cho động cơ quay mà thôi. - Điều khiển nửa kín: Hình 9-5. Sơ đồ điều khiển nửa kín Ở đây số vòng quay của step motor được mã hóa và hồi tiếp về bộ điều khiển vị trí. Nghĩa là đến đây thì động cơ step chỉ quay một số vòng nhất định tùy thuộc vào “ lệnh” của bộ điều khiển vị trí, nói cách khác bộ điều khiển vị trí 157 có thể ra lệnh cho chạy hoặc dừng động cơ theo một lập trình sẵn có tùy thuộc vào ý đồ của người thiết kế. - Điều khiển vòng kín Hình 9-6. Sơ đồ điều khiển vòng kín Vòng hồi tiếp lúc này không phải hồi tiếp từ trục động cơ về mà vòng hồi tiếp lúc này là hồi tiếp vị trí của bàn chạy thong qua một thướt tuyến tính. Lúc này bộ điều khiển vị trí không điều khiển số vòng quay của motor nữa mà nó điều khiển trực tiếp vị trí của bàn chạy. Nghĩa là các sai số tĩnh do sai khác trong các bánh răng hay hệ thống truyền động được loại bỏ. Cấu hình của hệ thống servo Hình 9-7. Cấu hình của hệ thống servo Sự khác biệt của động cơ servo so với những động cơ sử dụng cảm ứng từ nói chung là nó có một máy dò để phát hiện tốc độ quay và vị trí. Điều khiển tốc độ đông cơ servo quay với một tốc độ tương ứng với tính hiệu điện áp đầu vào. Vì vậy nó giám sát tốc độ quay của đông cơ trong mọi thời điểm. 1.2. Bộ điều khiển động cơ servo. 1.2.1. Hình dạng và thông số. 158 Hình 9-8. Hình dạng và thông số bộ điều khiển động cơ servo Ví dụ mã số: Công suất tối đa áp dụng cho servomotor. 159 Hình 9-9. Cấu tạo bộ điều khiển động cơ servo 160 161 1.2.2. Sơ đồ bố trí các đầu vào, ra dùng để điều khiển Sơ đồ chân điều khiển của SGDH amplifier. 162 Hình 9-10. Sơ đồ bố trí các đầu vào, ra a. Tín hiệu đầu vào. 163 Lưu ý: - Các chức năng phân bổ cho / S-ON, P-CON.P-OT, N-OT, ... tín hiệu đầu vào có thể được thay đổi với các thông số. - Các số trong () là căn cứ tín hiệu. - Phạm vi điện áp đầu vào cho tham chiếu tốc độ và mômen xoán tối đa là ± 12V. b. Tín hiệu đầu ra. 164 Lưu ý: - Các chức năng phân bổ cho /TGON, /S-RDY, và V-CMP, có thể được thay đổi thông qua các thông số. Chức năng / CLT, /VCT, /BK, cảnh báo và các tín hiệu NEAR/, cũng có thể được thay đổi. - Các số trong () là căn cứ tín hiệu. c. Thông số cài đặt và các tham số. 165 2.Kết nối mạch động lực 2.1. Sơ đồ kết nối và kiểm tra trước khi vận hành a. Sơ đồ kết nối. 166 Hình 9-12 Sơ đồ kết nối. 1 – Máy cắt: Bảo vệ dòng điện bằng cách đóng tiếp điểm OFF mạch khi quá dòng được phát hiện. 2 – Chống nhiễu: Được sử dụng để loại bỏ nhiễu bên ngoài từ dòng điện. 3 – Công tắc tơ điện từ: Bật hoặc tắt servo. 4 – Nguồn cấp cho phanh: Sử dụng cho servomotor có sử dụng phanh. 5 – Điện trở tái tạo. 6 – Cáp kết nối encoder. 7 – Bộ điều khiển, máy tính cá nhân. 8 – Máy điều khiển chủ. b. Kiểm tra trước khi vận hành. Cung cấp năng lượng đúng được kết nối trạm đưa năng lượng vào (L1, L2) của bộ khuếch đại. Trạm cung cấp năng lượng cho động cơ servo (U, V, W) của bộ khuếch đại nối chung pha với trạm đầu vào năng lượng (U, V, W) động cơ servo. Bộ khuếch đại và động cơ servo nối đất an toàn. Trạm cung cấp năng lượng cho động cơ servo (U, V, W) của bộ khuếch đại không nối với trạm đầu vào năng lượng (L1, L2). Khi sử dụng thanh tái sinh, không nối tải qua D-Pcủa khố mạch chính. 167 Cũng như sự xoắn của dây cáp có thể sử dụng nối dây của phanh chọn tái sinh. Khi kết thúc những cái cắt mạch giới hạn được sử dụng, tín hiệu đi qua LSP-SG và LSN-SG của CN1 trong lúc hoạt động 24VDC hoặc điện áp cao hơn không kết nối vào chân của CN1. SD và SG của CN1 thì không kết nối. Bảo đảm cho cáp tín hiệu và năng lượng không gắn bởi dây offcuts, metallic clustay clust, etc. Bảo đảm cho khung động cơ và trục máy được nối an toàn Bảo đảm động cơ servo và máy vận hành rõ ràng. 2.2. Vận hành và sử lý khi lỗi. Cảnh báo: không nhấn công tắc với bàn tay ẩm ướt, bạn có thể bị điện giật Nhắc nhở: trước khi bắt đầu vận hành, kiểm tra thông số. Một vài máy bất ngờ vận hành trong suốt thời gian bật nguồn hoặc sớm tắt nguồn, không chạm vào lá tản nhiệt của bộ khuếch đại phanh tái sinh (resistor), động cơ servo, chúng có thể vô cùng nóng, bạn có thể bị bỏng. Sự kết hợp đặc biệt của động cơ servo và bộ khuếch đại phải chỉ định. Thao tác ngắt và dừng Servo offMạch cơ bản thì shut off và động cơ servo sẽ giảm dần đến khi dừng hẳn Stroke end offĐộng cơ servo sẽ dừng đột ngột và servo-locked. Động cơ servo chạy theo hướng đã định AlarmKhi xuất hiện báo động, các mạch cơ bản shut off. Khi cấp nguồn cho động cơ servo amplifier, trên màn hình hiển thị CL Công việc điều chỉnh tham số đã xong. Kiểm tra xem động cơ hoạt động hay không bằng cách nhấn UP động cơ quay thuận hoặc DOWN động cơ sẽ quay nghịch 168 Nếu động cơ không quay thì kiểm tra báo lỗi (coi phần báo lỗi) để phát hiện động cơ lỗi ở chổ nào để sữa lỗi. Như vậy công việc kiểm tra đã xong. 3. Khảo sát chức năng. 3.1. Khảo sát đặc tính n = f(M) Bước 1: Đấu nối sơ đồ nối dây giữa servo amplifiers và động cơ AC servo theo sơ đồ nối dây. Hình 9-12. Sơ đồ nối dây giữa servo amplifiers và động cơ AC servo. Bước 2: Thiết lập các tham số cho bộ điều khiển servo amplifiers theo bảng tham số. 169 - Cài đặt chiều quay cho động cơ: - Cài đặt bảo vệ quá tải: - Cài đặt hạn chế Momen xoán: - Thiết lập thời gian bắt đầu chạy: - Cài đặt các tham số để thiết lập hoặc thay đổi tốc độ động cơ khi vận hành theo yêu cầu điều khiển. - Lựa chọn chế độ kiểm soát: 170 Bước 3: Kiểm tra và vận hành. Thay đổi tín hiệu điều khiển tốc độ động cơ theo sơ đồ điều khiển: Bước 4: Vẽ đặc tính n = f(M). Và nhận xét. Nhậnxét: 3.2. Khảo sát đặc tính M = f(n). Bước 1: Đấu nối sơ đồ nối dây giữa servo amplifiers và động cơ AC servo theo sơ đồ nối dây. 171 Hình 9-13. Sơ đồ nối dây giữa servo amplifiers và động cơ AC servo. Bước 2: Thiết lập các tham số cho bộ điều khiển servo amplifiers theo bảng tham số. - Cài đặt chiều quay cho động cơ: - Cài đặt bảo vệ quá tải: 172 - Cài đặt hạn chế Momen xoán: - Thiết lập thời gian bắt đầu chạy: - Thiết lập các tham số lựa chọn kiểu điều khiển và các tín hiệu đầu vào được sử dụng điều khiển Momen: - Cài đặt chức năng kiểm soát Momen xoán: - Lựa chọn chế độ kiểm soát: Bước 3: Kiểm tra và vận hành. Thay đổi tín hiệu điều khiển Momen theo sơ đồ điều khiển: 173 Bước 4: Vẽ đặc tính M= f(n) Và nhận xét. Nhậnxét: 3.3. Đặt tốc độ làm việc. Bước 1: Đấu nối sơ đồ nối dây giữa servo amplifiers và động cơ AC servo theo sơ đồ nối dây. 174 Hình 9-14. Sơ đồ nối dây giữa servo amplifiers và động cơ AC servo. Bước 2: Thiết lập các tham số cho bộ điều khiển servo amplifiers theo bảng tham số. - Cài đặt chiều quay cho động cơ: - Cài đặt bảo vệ quá tải: - Thiết lập thời gian bắt đầu chạy: 175 - Kết nối đầu vào điều khiển tốc độ. Chức năng này cho phép người dùng thiết lập ban đầu ba tốc độ động cơ khác nhau với các thông số, và sau đó chọn một trong các tốc độ bên ngoài bằng cách sử dụng một kết nối đầu vào. + Thiết lập kết nối với kiểm soát tín hiệu đầu vào: 176 + Đặt tốc độ động cơ. + Lựa chọn chế độ kiểm soát. Bước 3: Kiểm tra, vận hành và rút ra nhận xét. 3.4. Đặt tốc độ dừng. Các servomotor có thể quay ở tốc độ rất thấp và không dừng lại ngay cả khi điện áp tham chiếu được qui định 0V cho bộ khuếch đại servo kiểm soát tốc độ và Momen xoắn. Điều này xảy ra khi điện áp từ bộ điều khiển lưu trữ hoặc mạch điện bên ngoài là hơi bù. Các servomotor sẽ ngừng nếu điều chỉnh offset là đúng đến 0V. 177 Những phương pháp sau đây có thể được sử dụng để điều chỉnh các tham số chiếu bù cho 0V. Để dừng các servomotor bằng cách áp dụng phanh động. Sử dụng chức năng Zero Clamp. Chức năng này được sử dụng để dừng lại và khóa servomotor ngay cả khi điện áp tham chiếu tốc độ đầu vào không phải là 0V. Thiết lập các thông số. 178 CÂU HỎI ÔN TẬP 1.Giới thiệu bộ điều khiển máy điện Servo ? 2.Trình bầy các bước kết nối mạch động lực ? 3.Trình bầy các bước khảo sát chức năng? 179 BÀI 10: BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Mã bài: 31-10 Giới thiệu: Hệ truyền động điện một chiều được sử dụng chủ yếu trong các hệ truyền động điện yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ, mômen. Trong thực tế có rất nhiều các bộ điều khiển động cơ điện một chiều của các hãng khác nhau. Trong bài học này giúp sinh viên làm quen với bộ điều khiển động cơ điện một chiều DMV 242 D2 của hãng LS. Mục tiêu: - Nhận biêt được cổng vào, cổng ra ở bộ truyền động động cơ DC. - Kết nối được mạch động lực cho truyền động động cơ DC. - Khảo sát được các đặc tính n = f(M) ; M = f(n). - Đặt được tốc độ làm việc, điều chỉnh tốc độ, Momen, dòng điện, điện áp phần ứng, độ dốc. - Chủ động, nghiêm túc trong học tập và công việc. Nội dung chính: 1. Giới thiệu các bộ điều chỉnh tốc độ động cơ DC 1.1. Tổng quan về bộ điều chỉnh DMV242D2 là bộ thí nghiệm dùng để điều khiển và ổn định tốc độ, Momen động cơ điện một chiều kích từ độc lập với các đầu vào tương tự thông qua các thiết bị điều khiển ở mặt trước của bộ điều khiển. DMV242D2 thích hợp sử dụng trong các phòng thực hành với việc có thể hoạt động được cả trong bốn góc phần tư của mặt phẳng tọa độ giúp cho việc dễ dàng nghiên cứu các trạng thái làm việc của động cơ, và với các bảo vệ an toàn thuận cho việc thực hành. Nguồn cấp: Một pha 220/240V +10% 50 hoặc 60Hz 14A Mạch kích thích động cơ: 190 => 210VDC 1.8A Mạch phần ứng: 0/200V 10A DC Bảo vệ: Chung – bảo vệ quá tải bằng tiếp điểm của rơ le nhiệt Dòng phần ứng – cầu chì Dòng kích từ - rơ le. Tắt dòng phần ứng bằng 0 khi động cơ có dòng kích từ 0,3a 180 Hình 10-1. Sơ đồ khối DMV 242 D2 Để điều chỉnh DMV 242 mạch điều khiển có 3 jumpers lựa chọn, 6 chiết áp điều chỉnh, 1 điện kháng điều chỉnh, 4 led báo hiệu, 2 đầu vào rơle và các đầu vào, ra logic tương ứng. 1, Các jumpers: + LK1: Chọn các loại quy định ‘AVF’ (quy định về điện áp hoặc điều chỉnh tốc độ) + LK2: Lựa chọn điện áp tối đa cho động cơ (tương thích với mạng) thường 380V 180V + LK3: Lựa chọn mạng điện áp 220V, 380V, 415V. 2, Các chiết áp: + Max Speed: Điều chỉnh tốc độ động cơ từ 50 đến 100% của điện áp phần ứng. + Min Speed: Điều chỉnh tốc độ tối thiểu của động cơ 0 – 100% điện áp phần ứng. + IR COM: Quy định về bồi thường RI(bồi thường để đạt tốc độ quy định) + STAB: Quy định sự ổn định của DMV242 + RAMP: Quy định về thời gian tăng tốc và giảm tốc (0,5 – 15s) + CURRENT LIMIT: Quy định giới hạn dòng động cơ 0 – 150% của DMV 242 181 2, Điện kháng điều chỉnh R6 đảm báo tối ưu hóa tín hiệu trở về từ máy phát tốc 3, Các led báo hiệu: + O/L: Báo hiệu tình trạng quá tải của DMV 242 + INHIBIT: Báo hiệu DMV 242 không được hoạt động + BRIDGE A: Báo hiệu sủ dụng cầu thyristo A + BRIDGE B: Báo hiệu sủ dụng cầu thyristo ngược lại B 4, Hai rơle RL1: Rơle tốc độ bằng không RL2: Rơle quá tải 1.2. Các đầu vào, ra dùng để điều chỉnh Các thiết bị đầu cuối nằm phía dưới cùng của DMV 242. Điều khiển các thiết bị đàu cuối gốm 21 đầu vào ra, nằm phía bên trên của DMV. Hình 10-2. Sơ đồ các đầu vào, ra điều khiển 1-2-3: Rơ le quá tải Công suất cắt 10-240 VAC thấp, tiếp điểm thường đóng 1-2 mở ra khi có tình rạng quá tải. 4-5-6: Role tốc độ bằng 0. Công suất cắt 10-240 VAC thấp, tiếp điểm thường mở 4-5 mở ra khi tốc độ động cơ bằng 0. 7-20: chân 0V 8: Nguồn cung cấp tham khảo – 10V, 1mA 9: Nguồn cung cấp tham khảo +10V, 1mA 10: Đầu nối ra sử dụng trong điều khiển tốc độ. 182 11: Stop: biến tần này được dừng lại nếu thiết bị đầu cuối không được kết nối đến +10 V. 12: tín hiệu phản hồi của máy phát tốc 13: +10V được sử dụng để ức chế(khóa) chân số 11. 14: Khuếch đại tốc độ, kết nối thiết bị đầu cuối, sử dụng chân 15 làm tiêu chuẩn (như 1 bộ điều chỉnh tốc độ) 15: Dòng đầu vào của bộ khuếch đại 16: Đầu vào sử dụng trong điều khiển Momen, trở kháng 20K 17: Đầu vào điều khiển tốc độvới tín hiệu tham khảo, trở khán 30k 18: bổ xung thêm tốc độ khi mà có tín hiệu tham khảo voái sự biến thiên dòng điện = 0 19: Tốc độ tối thiểu, thiết lập 1 tỉ lệ tín hiệu tham khảo 21: reset mặc định quá tải cho các kết nối, duy trì với các thiết bị đầu cuối 7 hoặc 20 Bố trí các thiết bị của DMV 242 183 Hình 10-3. Sơ đồ bố trí thiết bị DMV 242 D2 2. Cách kết nối mạch động lực. 2.1. Sơ đồ kết nối và kiểm tra trước khi vận hành. Hình 10-4. Sơ đồ kết nối tới động cơ. 184 Vị trí thiết bị đầu cuối và các kết nối: Bên phải bảng điều khiển 0 các chân cắm cấp nguồn cho DMV242 1 Rơ le nhiệt và cầu chì bảo vệ 3 Công tắc kiểm soát chiết áp điều khiển Momenốc độ 2 Chiết áp điều khiển Tốc độ/Mômen 4 Nút ấn ko điều chỉnh Reset 5 Chọn chiều quay cho động cơ, Nút ấn star/stop 7 Đầu ra mặc dịnh bên ngoài, kết nối với các rowle nhiệt của các máy thử nghiệm để bảo vệ, thường được ngắn mạch. 8 Đầu cắm cấp nguồn cho phần ứng động cơ 6 Đầu cắm kết nối với máy phát tốc 9 Đầu cắm cấp nguồn cho mạch kích từ 10 Nối mát Bên trái bảng điều khiển Hình 10-5. Bảng điều khiển 1: Các chân nối lựa chọn có sẵn 2: Các chiết áp điều chỉnh 3: Các led báo hiệu hoạt động của DMV 2.2. Vận hành và sử lý khi lỗi. Các bước vận hành: Bước 1: Đấu sơ đồ nối dây và kiểm tra trước khi vận hành. Bước 2: Cấp nguồn xoay chiều một pha cho bộ điều khiển DMV. Sau đó bật rơ le nhiệt. Bước 3: Lựa chọn phương pháp điều khiển tốc độ hoặc Momen nhờ công tắc chọn tín hiệu điều khiển. Bước 4: Điều khiển tốc độ hoặc Momen nhờ các chiết áp điều chỉnh. Các lỗi co thể xảy ra, cách khắc phục. - Led overload sáng. Kiểm tra lại sơ đồ nối dây. Xem có hở mạch hay không, kiểm tra cuộn kích từ xem dòng kích từ có vượt quá dòng kích từ cho phép của bộ điều khiển. 185 - Led overload không sang nhưng động cơ không chạy. Kiểm tra chiết áp điều chỉnh giới hạn dòng điện xem có ở vị trí min không. Nếu ở vị trí min ta thay đổi vị trí của chiết áp theo yêu cầu đề bài. 3. Thực hiện các bài tập thực hành. 3.1. Điều chỉnh độ dốc. Bước 1: Đấu sơ đồ nối dây và kiểm tra trước khi vận hành. Bước 2: - Chon thiết lập sang vị trí điều khiển tốc độ swicht 3. - Kiểm tra 2 chiết áp ở vị trí 0. Bước 3: Đóng rơ le cấp nguồn cho bộ điều khiển DMV242D2 từ bàn cấp nguồn. Khi ấy led ức chế (led overload) sáng, ấn nút “ on” của DMV242D2 để mở khóa, led ức chế tắt. Bước 4: Điều khiển tốc độ bằng cách xoay chiết áp từ 0 ÷ 100%. Tốc độ động cơ thay đổi. Thực hiện 3 lần, mỗi lần thực hiện với 5 vị trí của chiết áp. Bước 5: Ứng với mỗi tốc độ đặt ta thay đổi tải để tháy sự thay đổi tốc độ. Lập bảng số liệu và vẽ đường đặc tính, rút ra nhận xét: Vị trí chiết áp Điện áp phần ứng Dòng điện phần ứng Tốc độ Momen 1 2 3 4 5 Nhận xét:. 3.2. Điều chỉnh tốc độ. Bước 1: Đấu sơ đồ nối dây và kiểm tra trước khi vận hành. Bước 2: - Chon thiết lập sang vị trí điều khiển tốc độ swicht 3. 186 - Kiểm tra 2 chiết áp ở vị trí 0. Bước 3: Đóng rơ le cấp nguồn cho bộ điều khiển DMV242D2 từ bàn cấp nguồn. Khi ấy led ức chế (led overload) sáng, ấn nút “ on” của DMV242D2 để mở khóa, led ức chế tắt. Bước 4: Điều khiển tốc độ bằng cách xoay chiết áp từ 0 ÷ 100%. Tốc độ động cơ thay đổi. Thực hiện 3 lần, mỗi lần thực hiện với 5 vị trí của chiết áp. Bước 5: Lập bảng số liệu và vẽ đường đặc tính, rút ra nhận xét. Vị trí chiết áp Điện áp phần ứng Dòng điện phần ứng Tốc độ Momen 1 2 3 4 5 3.3. Điều chỉnh Momen. Bước 1: Đấu sơ đồ nối dây và kiểm tra trước khi vận hành. Bước 2: - Chon thiết lập sang vị trí điều khiển Momen swicht 3. - Kiểm tra 2 chiết áp ở vị trí 0. Bước 3: Đóng rơ le cấp nguồn cho bộ điều khiển DMV242D2 từ bàn cấp nguồn. Khi ấy led ức chế (led overload) sáng, ấn nút “ on” của DMV242D2 để mở khóa, led ức chế tắt. Bước 4: Điều khiển Momen bằng cách xoay chiết áp từ 0 ÷ 100%. Tốc độ động cơ thay đổi. Thực hiện 3 lần, mỗi lần thực hiện với 5 vị trí của chiết áp. 187 Bước 5: Lập bảng số liệu và vẽ đường đặc tính, rút ra nhận xét. Vị trí chiết áp Điện áp phần ứng Dòng điện phần ứng Tốc độ Momen 1 2 3 4 5 CÂU HỎI ÔN TẬP 1.Giới thiệu các bộ điều chỉnh tốc độ động cơ DC? 2.Trình bầy các bước kết nối mạch động lực? 3.Trình bầy các bước thực hiện bài tập ứng dụng? 188 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Cơ sở truyền động điện – NXB Khoa học Kỹ thuật 2007; [2]- Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, Truyền động điện – NXB Khoa học Kỹ thuật 2006; [3]- Nguyễn Tiến Ban, Thân Ngọc Hoàn, Điều khiển tự động các hệ thống truyền động điện – NXB Khoa học Kỹ thuật 2007; [4]- Võ Quang Lạp,Trần Thọ, Cơ sở truyền động điện – NXB Khoa học Kỹ thuật 2004.