Thực hành truyền động điện

phần ứng nối với một điện trở phụ để làm tải tĩnh được mà ta phải dùng hệ thống phụ tải động tức là hệ thống gồm các máy phát điện 1 chiều nối theo sơ đồ máy phát – động cơ M-G như sơ đồ nguyên lý trên. 20 Tăng giá trị biến trở VR1, khi đó từ thông của máy phát G1 sẽ giảm, sức điện động của máy phát G2 giảm , dòng điện trong mạch phần ứng của máy phát G1-G2: 2 1 1 2 0G Gt u u E E I R R     (2.4) Lúc này hệ M1-G1 sẽ là phụ tải của hệ M2-G2. Trong trường hợp này máy phát G2 hoạt động ở chế độ máy phát, máy phát G1 hoạt động ở chế độ động cơ, dòng điện trong mạch phần ứng sẽ có chiều đi từ G2 sang G1. Bỏ qua tổn hao momen trên đầu trục động cơ ta có thể coi momen của động cơ thí nghiệm M2 bằng momen của máy phát F2 : MM2 = MF2 = K∅I Trong đó : - It là dòng điện chạy trong mạch phần ứng của 2 máy phát G1, G2 (hiển thị trên A7) - K∅ tính từ phương trình đặc tính cơ của động cơ 1 chiều (1.1) - Bằng cách này ta có thể đo được momen trên đầu trục động cơ thí nghiệm M2 trong các trường hợp thí nghiệm. - Ứng với mỗi giá trị It (qua A7) ta đo được 1 giá trị tốc độ trên đầu trục động cơ. 2.4. Các thiết bị thí nghiệm STT Tên thiết bị Ký hiệu Đặc tính 1 Aptomat CB1 CB2 Dòng 100A CB3 CB4 Dòng 20A 2 Contactor MC1 MC2 MC3 MC4 Dòng 32A 3 Rơ le nhiệt RN Dòng 32A 4 Ampe kế A1 A2 A3 Đo dòng điện xoay chiều thang đo 0-50A A4 A5 Đo dòng điện một chiều thanh đo 0 đến 50V 21 A6 A7 Đo dòng điện một chiều thanh đo -50V đến 50V 5 Vôn kế V1 V2 V3 V4 Đo áp một chiều thang đo 0-300V 6 Chuyển mạch SW1 Hai vị trí 8 Biến trở VR1 VR2 Biến trở điều chỉnh kích từ 9 Bộ chỉnh lưu SO1 SO2 Công suất 220Vx20A 10 Động cơ không đồng bộ ba pha M1 Công suất 2.2kW, điện áp 220/380V 11 Máy phát điện một chiều G1 G2 Công suất 2.2kW, điện áp định mức 220V 12 Động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn M2 Công suất 2.2kW, điện áp định mức 220/380V 13 Nút ấn START1 START2 START3 START4 STOP1 STOP2 STOP3 STOP4 EMS Đường kính Ø22 14 Điện trở hãm Rb 6Ω/50W 15 Điện trở khởi động Rs 7Ω/50W 2.5. Trình tự thí nghiệm a. Chuẩn bị: 22 Để tiến hành thí nghiệm cần phải tìm hiểu kỹ các thiết bị và sơ đồ nguyên lý bàn thí nghiệm Kiểm tra các thiết bị trên bàn đưa về trạng thái cắt, biến trở đưa về giá trị nhỏ nhất. b. Hòa đồng bộ tải động : Tiến hành khởi động độc lập từng tổ máy Mở tổ máy động cơ thí nghiệm và máy phát M2- G2: đóng atomat CB4 cấp điện cho kích từ máy phát. Để VR3 ở giá trị nhỏ nhất. Mở tổ máy có tốc độ không đổi M1-G1: Đóng Atomat CB3 cấp điện cho động cơ KĐB và điều chỉnh kích từ cho máy phát G2, VR1 để ở giá trị nhỏ nhất Hòa đồng bộ 2 tổ máy: điều chỉnh kích từ VR1 và VR2 sao cho điện áp trên 2 vôn kế V3 và V4 bằng nhau. Đóng chuyển mạch SW1 để hòa đồng bộ 2 tổ máy. Tinh chỉnh VR1 và VR2 để chỉ số trên ampe kế A7 bằng 0. Dòng điện trong mạch phần ứng của máy phát G1-G2: 2 1 1 2 0G Gt G G E E I R R     (2.5) Lúc này hệ thống làm việc ở chế độ không tải. Kết thúc quá trình hòa đồng bộ. c. Tiến hành thí nghiệm:  Khởi động: Đóng CB1 Điều chỉnh biến áp tự ngẫu TRANS để ở mức 380V Đóng CB3,CB4 Ngắt SW1, Ngắt SW2 (đưa điện trở phụ vào mạch rotor động cơ) Ấn nút START1 cấp điện cho toàn mạch. Đóng CB2 Ấn nút START 2 khởi động động cơ thí nghiệm M2 Đóng SW2 (loại điện trở phụ ra khỏi mạch rotor động cơ) Thực hiện hòa đồng bộ  Xây dựng đặc tính cơ tự nhiên của động cơ: Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ là đặc tính cơ khi động cơ được vận hành ở chế độ định mức (điện áp định mức và không nối thêm các điện trở, điện kháng phụ vào động cơ). Trên đặc tính cơ tự nhiên ta có thể làm việc định mức ứng với cặp giá trị (Mđm, dm ). 23 Tăng giá trị biến trở VR1, khi đó từ thông của máy phát G1 sẽ giảm, sức điện động của máy phát G2 giảm , dòng điện trong mạch phần ứng của máy phát G1-G2: 2 1 1 2 0G Gt G G E E I R R     (2.6) Lúc này hệ M1-G1 sẽ là phụ tải của hệ M2-G2. Tăng giá trị VR1 để tạo tải cho động cơ. Thực hiện lấy giá trị tốc độ và momen động cơ như đã nói ở trên It (A) ( / )rad s M (Nm)  Xây dựng đặc tính cơ biến trở của động cơ Đặc tính cơ biến trở của động cơ là đặc tính cơ khi động cơ được vận hành với điện trở phụ ba pha mắc nối tiếp vào phía rotor của động cơ (điện áp là định mức). Mở SW2 để nối tiếp điện trở vào rotor động cơ Thực hiện lấy giá trị tốc độ và momen động cơ như đã nói ở trên I (A) ( / )rad s M (Nm)  Xây dựng đặc tính cơ giảm điện áp stator: Đặc tính cơ giảm điện áp stator của động cơ là đặc tính cơ khi động cơ được vận hành với điện áp nhỏ hơn điện áp định mức đặt vào phần ứng (từ thông định mức và không nối thêm điện trở phụ ) Vặn biến áp tự ngẫu TRANS nhằm thay đổi giá trị điện áp đặt vào phần ứng động cơ Uư (V) It (A) ( / )rad s M (Nm)  Hãm tái sinh: Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ ω của roto lớn hơn tốc độ đồng bộ ω1 . Động cơ KĐB vận hành ở chế độ máy phát không đồng bộ. Trong trường hợp này G2 làm việc ở chế độ động cơ, G1 làm việc ở chế độ máy phát. 24 Tiến hành hòa đồng bộ Giảm giá trị VR1 → tăng IktG1 → tăng EG1 → EG1>EG2 → It tăng → G2 quay nhanh hơn tốc độ không tải lý tưởng kéo M2 quay nhanh hơn tốc độ không tải lý tưởng Với mỗi giá trị It ta đo được 1 giá trị ω tương tứng ( / )rad s It (A) M (Nm)  Hãm động năng: Khi động cơ đang quay muốn thực hiện hãm động năng kích từ độc lập ta cắt các cuộn dây phía stator động cơ ra khỏi lưới điện xoay chiều và đóng vào nguồn điện 1 chiều. Từ trường tạo bởi cuộn dây phần ứng gây ra dòng điện trong mạch roto của động cơ tạo momen cản hãm động cơ Lúc này G1 làm việc ở chế độ máy phát, G2 làm việc ở chế độ động cơ. G1 cấp điện cho G2 quay kéo M2 quay (làm việc ở chế độ máy phát) tạo điện năng, tiêu tán trên điện trở hãm Rb. Khởi động hệ thống, hòa đồng bộ. Tăng giá trị VR1 tạo tải (Mt: momen tải)cho động cơ thí nghiệm M2 Ấn STOP2 để ngắt động cơ M2 ra khỏi nguồn 1 chiều và ấn START4 để thực hiện chế độ hãm động năng. Thực hiện lấy bộ số ω, M bằng cách: giảm dần giá trị Mt đồng thời đo giá trị ω tương ứng. + Tăng giá trị VR1 → giảm IktG1→ giảm EG1→ giảm It → Mt giảm Với mỗi giá trị It (Mt) sẽ đo được 1 giá trị ω tương ứng ( / )rad s It (A) M (Nm) 25 BÀI 3 VÀ BÀI 4 BÀN THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 3.1. MỤC ĐÍCH - Hiểu nguyên lý và thiết bị phục vụ hệ ổn định tốc độ làm việc của động cơ điện một chiều - Thực hành lắp đặt và vận hành hệ ổn định tốc độ phản hồi âm điện áp. - Thực hành lắp đặt và vận hành hệ ổn định tốc độ vòng kín dùng phản hồi âm tốc độ. - Thực hành lắp đặt và chỉnh định dòng điện hạn chế 3.2. GIỚI THIỆU CHUNG 3.2.1. Điều khiển ổn định tốc độ động cơ điện một chiều Sơ đồ cơ bản của động cơ điện một chiều kích từ độc lập minh họa như hình 3.1. MUA RA LA ĐCMC iA if Lf Rf Uf Phần ứng Phần kích từ Hình 3.1. Sơ đồ cơ bản của động cơ điện một chiều có kích từ độc lập Thực tế có 02 phương pháp cơ bản chính để điều chỉnh tốc độ ĐCMC:  Điều chỉnh điện áp cho phần ứng động cơ  Điều chỉnh dòng điện cấp cho mạch kích từ động cơ. 26  M P Iư đm Iưđm max Điều khiển điện áp phần ứng Điều khiển từ thông Giới hạn momen và tốc độ khi điều chỉnh điện áp phần ứng và từ thông Hình 3.2. Các phương pháp điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập Các phương pháp điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập minh họa như hình 3.2. Trong phạm vi dải tốc độ quay nhỏ hơn tốc độ quay danh định, từ thông được giữ ổn định ở giá trị danh định. Ở giải tốc độ lớn hơn tốc độ danh định, tùy thuộc vào tốc độ quay cụ thể ta phải giảm bớt từ thông bằng cách giảm dòng kích từ để giữ cho sức từ động cảm ứng khỏi quá lớn. Như vậy tùy thuộc vào yêu cầu tốc độ quay mà lựa chọn phương pháp điều khiển tốc độ. Điều khiển ổn định tốc độ theo mạch vòng kín của động cơ điện một chiều kích từ độc lập có cấu trúc tổng quát như hình 3.3. Bao gồm 3 mạch vòng: mạch vòng dòng điện phần ứng, mạch vòng tốc độ, mạch vòng dòng điện kích từ. M RA LA IE Grid Grid Bộ điều khiển tốc độ Hình 3.3. Cấu trúc điều khiển ổn định tốc độ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập 27 3.2.2. Bộ điều khiển Packer +590P Hình 3.4. Hình ảnh thiết bị Packer +590P Bộ điều khiển Packer +590P có nguyên lý như hình 3.5. Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý Packer +590P a) Chức năng các chân sử dụng chính: Tên gọi Chức năng L1, L2, L3 Chân cấp nguồn 3 pha. Chân 3,4 Chân cấp nguồn cho contactor điều khiển cấp nguồn ba pha. 28 PE Chân nối đất A+ ,A- Chân ra phần ứng động cơ F-, F+ Chân ra kích từ cho động cơ. Th1, Th2 Chân cảm biến nhiệt độ gắn trên động cơ. Phối hợp với một điện trở 750 Ω, khi cảm biến có điện trở vượt quá 3kΩ, driver sẽ tạo một cảnh báo. Nếu không sử dụng thì nối tắt. FL1, FL2 Chân cấp nguồn cho kích từ trong trường hợp sử dụng kích từ ngoài. N, L Chân cấp nguồn phục vụ cho mạch điều khiển, điện áp 220V  Các đầu kết nối thiết bị phản hồi tốc độ Tên gọi Chức năng G1, G2 AC Tachometer G3,G4 DC Tachometer E1, E2, E3, E4, E5, E6 Chân kết nối với Encoder : E1 - 0V và E2 - +24V, tần số đáp ứng lên đến 100kHz. H1, H2, H3, H4, H5, H6 Kết nối thiết bị ngoại vi khác. b) Điều khiển vòng kín ổn định tốc độ động cơ Bộ điều khiển Parker +590P có 3 dạng điều khiển mạch vòng:  Current Loop: Mạch vòng dòng điện phần ứng  Speed Loop: Mạch vòng tốc độ  Field Control: Điều khiển từ thông Quá trình điều khiển tốc độ minh họa như hình 3.6.  M P Iư đm Iưđm max Điều khiển điện áp phần ứng Điều khiển từ thông Giới hạn momen và tốc độ khi điều chỉnh điện áp phần ứng và từ thông Hình 3.6. Các phương pháp điều khiển tốc độ 29 3.2.3. Bàn thí nghiệm Hình 3.7. Hình ảnh bàn thí nghiệm Các công tắc chờ SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6. C9 : nguồn 24V : nguồn tín hiệu điều khiển C3 : Start/Run: cho phép động cơ chạy C5: Enable : cho phép bộ điều khiển hoạt động B8: Pro Stop : dừng động cơ theo chương trình (cài đặt chế độ dừng) B9 : Co Stop : dừng động cơ tự do (dừng động cơ theo quán tính) Biến trở Vr dùng để đặt giá trị tốc độ và chiều quay của động cơ ANIN1, ANIN2, ANIN3 , ANIN4, ANIN5 là các đầu vào dạng Analog. - B1, B3, B4 nguồn ±10V cấp cho các tín hiệu dạng Analog 30 Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển và mạch lực bàn thí nghiệm 31  Các thiết bị trên bàn thí nghiệm STT Tên thiết bị Kí hiệu Đặc tính 1 Aptomat CB Ba pha 100A 2 Contactor MC1 MC2 MC3 3pha 32A 3 Rơ le nhiệt RN 32A 4 Biến trở VR1 VR2 Giá trị 10kΩ 5 Ampe kế A1 Đồng hồ đo dòng điện một chiều thang đo 0-10A A2 Đồng hồ đo dòng điện một chiều thang đo từ -30 đến 30A 6 V1 V2 Đồng hồ đo điện áp một chiều thang đo từ 0-300V V3 Đồng hồ đo điện áp xoay chiều thang đo 0-500V 7 Đèn báo Đ1 Đ2 Đ3 Forward Reverse Điện áp : 220VAC 8 Bộ điều chỉnh tốc độ một chiều Packer 590+ Công suất 7,7kW, điện áp vào 220/380V, điện áp ra 0-220V 9 Động cơ một chiều M Động cơ một chiều công suất 2,2kW, điện áp 220V. 10 Nút ấn START STOP EMS 3.3. CÁC CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA PACKER VÀ PHẦN MỀM DSELITE 3.3.1. Keypad và phần mềm DSELite  Keypad trên Packer Chức năng các phím bấm 32 Lựa chọn di chuyển lên trên trong danh sách thông số Tăng giá trị thông số đã hiện thị Xác nhận khi có một lệnh trên menu lệnh Lựa chọn di chuyển xuống trong danh sách thông số Giảm giá trị thông số đã hiện thị Hiện thị cấp menu trước đó Quay trở lại danh sách tham số trước đó Cho phép hiện thị thông báo sự cố hoặc thông báo lỗi Hiện thị Menu tiếp theo , hoặc thông số trước của menu hiện tại Giữ phím M khi một thông số hiện thị để thay đổi giá trị của nó một cách nhanh chóng bằng cách di chuyển con trỏ. Di chuyển con trỏ bằng cách ấn M nhiều lần. Phím chuyển nhằm theo dõi các thông số Chuyển đổi giữa chế độ REMOTE và LOCAL. Chỉ hoạt động khi động cơ dừng lại. Khi chuyển đổi qua lại, màn hình sẽ tự động chuyển ra màn hình điểm đặt có liên quan, và các điểm đặt (LOCAL) hiện thị có thể thay đổi bằng cách sử dụng nút . Chạy động cơ với một tốc độ xác định bởi tham số JOG SPEED1. Khi nút này được nhả thì Driver trở về trạng thái dừng. điều này chỉ xẩy ra trong chế độ LC, trong chế độ RM không có chức năng này. Động cơ chạy với tốc độ được xác định bởi LOCAL SETPOINT Thiết lập lại sau đó chạy động cơ như trên, chỉ hoạt động khi Driver ở chế độ LC Thiết lập lại toàn bộ và xóa các thông báo nếu chúng không còn hoạt động. Dừng động cơ. Chỉ hoạt động trong chế độ LC 33  Các menu chính DIAGNOSTICS: Tổng quan các thông số quan trọng. SETUP PARAMETERS: Chứa tất cả các thông số của các khối chức năng thiết lập driver PASSWORD: chứa các thông tin về password ALARM STATUS: thông tin trạng thái của các thông số cảnh báo có trong các khối chức năng. MENUS: Cho phép hiện thị đầy đủ hoặc tinh giảm trên Keypab, và lựa chọn ngôn ngữ sử dụng. SERIAL LINKS: Thiết lập các thông số cho việc truyền thông với bên ngoài. SYSTEM: Chứa tất các thông số cấu hình I/O. PARAMETER SAVE: Lưu các ứng dụng và thông số. CONFIGURE DRIVE: các thông số quan trọng được sử dụng khi cài đặt driver. FUNCTION BLOCKS: Tất cả các khối chức năng có sẵn.  Cách hoạt động của keypad: 34 3.3.2. Phần mềm DSELite Phần mềm DSELite dùng để cài đặt chương trình, giám sát các tham số cần thiết, điều chỉnh các tham số bộ điều khiển của các mạch vòng. Mở giao diện phần mềm 35 Lựa chọn kết nối với cổng COM Tạo một chương trình mới: 36 Lưu chương trình vừa tạo được Xem thông số hoặc thay đổi giá trị bằng cách nhấp đúp vào đối tượng 37 Để kết nối từ một chân đầu vào khối này và một chân đầu ra của khối khác ta nhấp giữ chuột từ đầu ra đến đầu vào tương ứng. Khi cần xóa, ta chỉ việc nhấp chuột phải vào dây đã chọn. 3.3.3. Các chức năng cơ bản a) Menu CONFIGURE DRIVE. Tham số Giá trị Ý nghĩa CONFIGURE ENABLE FALSE/ TRUE Chọn lựa Setup Mode (FALSE) or Configuration Mode (TRUE) NOM MOTOR VOLTS 100-875V Điện áp tối đa cấp cho phần ứng động cơ ARMATURE CURRENT Dòng điện phần ứng động cơ FIELD CURRENT Dòng điện kích từ động cơ FLD. CTRL MODE 0-1 Chọn lựa vòng điều khiển từ thông: Điều khiển vòng hở hoặc điều khiển vòng kín dòng điện kích từ. 0: VOLTAGE CONTROL 1: CURRENT CONTROL Giá trị mặc định là 0 FLD. VOLTS 0.0-100.0% Cài đặt điện áp kích từ bằng một 38 RATIO hệ số RMS SUPPLY khi FLD. CTRL MODE lựa chọn chế độ VOL CONTROL. Giá trị mặc định 90% SPEED FBK SELECT 0 - 4 Chọn thiết bị phản hồi tốc độ. Mặc định là ARM VOLTS FBK b) Điều khiển từ thông Điều khiển từ thông được chọn qua tham số: FLD. CTRL MODE. FLD. CTRL MODE = 0: Điều khiển vòng hở Điện áp kích từ được cài đặt bằng một hệ số RMS SUPPLY, được cài đặt ở tham số FLD. VOLTS RATIO (0.0 to 100.0 %). 39 Hình 3.9. Nguyên lý điều khiển từ thông theo kiểu vòng hở FLD. CTRL MODE = 1: Điều khiển vòng kín dòng điện kích từ Hình 3.10. Nguyên lý điều khiển vòng kín dòng điện kích từ c) Vòng lặp dòng điện 40 A6 Chân hạn chế dòng điện. Đối với trường hợp đặt tối đa: nối tắt B3 và A6. Đối với trường hợp đặt tùy chọn : sử dụng biến trở như trình bày ở hình ảnh dưới. A9 Đầu ra kết nối với một thiết bị đo. Dùng để đo dòng và được cấu hình trong phần cứng không thể can thiệp bằng phần mềm. Đầu vào của vòng lặp điều khiển này bao gồm 3 thành phần - Dòng điện đặt từ vòng điều khiển tốc độ hoặc từ chân A3 (được chọn thông qua I DMD.ISOLATE) - Dòng điện giới hạn từ CURRENT PROFILE và INVERSE TIME - Dòng điện phản hồi từ CALIBRATION Trong cấu hình mặc định DIGIN 1 và DIGIN3 cho việc chuyển chế độ giữa BIPOLAR CLAMPS và I DMD.ISOLATE. ANIN 5 là giá trị cài đặt cực dương âm cho cảm biến dòng điện. 41 Hình 3.11. Cấu trúc lựa chọn các mạch vòng điều khiển Thông số Giá trị Ý nghĩa CURRENT LOOP 0%-200% Giới hạn tổng của dòng điện MAIN CURR. LIMIT 0% - 200% Độc lập với giới hạn đối xứng của dòng điện. cái đặt giới hạn này bằng việc thay đổi tham số CUR.LIMIT/SCALER. PROP GAIN 0.00-200.00 Giá trị Kp của bộ điều khiển dòng điện PI. INT. GAIN 0.00-200.00 Giá trị Ki của bộ điều khiển dòng điện PI. BIPOLAR CLAMPS DISABLED ENABLED Cài đặt hệ thống đơn cực hoặc lưỡng cực. Hoạt động trong 4 góc phần tư. DISABLED: đơn cực ENABLED: lưỡng cực Giá trị mặc định được là DISABLED - Đối với trường hợp đơn cực giới hạn đối xứng được cài đặt bởi POS. I CLAMP IN. - Đối với trường hợp lưỡng cực thì giới hạn kẹp không đối xứng, dòng điện dương lớn nhất tạo được tạo đặt bởi POS. I CLAMP IN và NEG I CLAMP IN cài đặt dòng điện âm nhỏ nhất. Tuy nhiên giá trị POS I CLAMP IN được giới hạn nhỏ hơn giá trị NEG I CLAMP IN. I DMD. ISOLATE DISABLED ENABLED Vòng điều khiển tốc độ được bỏ qua khi chọn ENABLED, dòng điện đặt được lấy từ chân ANIN 2 (A3). 100% tương ứng với 10V trên chân A3. 42 ISOL DMD SOURCE ANIN 2(A3)/ FIELD I DEMAND Đối với lựa chọn ANIN (A3): giá trị đặt lấy trực tiếp từ điện áp trên chân A3 Đối với lựa chọn FIELD I DEMAND giá trị đặt được lấy từ FIELD CURRENT CONTROLLER. Hình 3.12. Sơ đồ khối nguyên lý vòng điều khiển dòng điện phần ứng d) Khối Speed Loop Khối sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ. Khối này có 5 chức năng chính: 1. Kết hợp 4 điểm đặt tốc độ vào một điểm đặt duy nhất 2. Lựa chọn các phương pháp phản hồi tốc độ 3. Thực hiện việc điều khiển tốc độ bằng bộ điều khiển PI 4. Bộ điều khiển tốc độ 5. Dừng mạch vòng dòng điện khi có các sự cố xẩy ra 43 Thông số Giá trị Ý nghĩa SPD PROP GAIN 0.00-200.00 Hệ số Kp của bộ điều khiển SPD INT TIME 0.001-30.000 Hệ số Ki của bộ điều khiển INT. DEFEAT ON/OFF Khi On, nó hạn chế thành phần I trong bộ điều khiển PI và chỉ cho phép thành phần K hoạt động. SPEED FBK FILTER 0-1 Một bộ lọc đơn giản dùng để tăng tốc độ phản hồi và giảm nhiễu bởi các encoder hoặc tachos. Khi giá trị đặt bằng 0 thì lọc không có tác dụng, khi giá trị đặt bằng 1 thì có thể gây mất ổn định bộ điều khiển, một giá trị được đề nghị là từ 0,5 đến 0,75. Thời gian lọc có thể tính bằng công thức: 44 Với α là giá trị của SPD FBK FILTER. Giá trị 0,5 tương đương với thời gian lọc của 4.8ms, 0,8 là 14.7ms, và 0,9 là 31.2ms MODE Chọn tín hiệu ngắt tốc độ 0 : DISABLED 1 : SPD FBK DEP phụ thuộc vào tốc độ phản hồi 2 : SPD ERR DEP phụ thuộc vào báo lỗi tốc độ 3 : CUR DMD DEP phụ thuộc vào đáp ứng dòng điện SPEED FBK STLECT Lựa chọn phương pháp đo tốc độ phản hồi: 0 : ARM VOLTS FBK 1 : ANALOG TACH 2 : ENCODER 3 : ENCODER/ANALOG - for Parker SSD Drives use 45 Hình 3.13. Sơ đồ khối nguyên lý vòng điều khiển tốc độ e) Ramps và cài đặt Các chân phục vụ cài đặt Ramps 46 Tên gọi Chức năng A1, A4, B3, B4 Cài đặt Ramp cho vòng điều khiển tốc độ. Đối với trường hợp 1 chiều: Đối với trường hợp có đảo chiều: A7, A8 Đầu ra tương tự. A7 đầu ra tương tự giá trị tốc độ phản hồi. -10- > +10V. A8 đầu ra tương tự giá trị tốc độ đặt. Thông số Giá trị Ý nghĩa RAMP ACCEL TIME 1 – 600s Thời gian sườn lên đạt giá trị đặt hoàn toàn RAMP DECEL TIME 1 – 600S Thời gian sườn xuống hoàn toàn RAMP HOLD ON/OFF Khi on thì giá trị ram out được giữ ở giá trị cuối cùng RAMP INPUT -105% - 105% Giá trị đầu vào %S-RAMP 0% - 100% Độ cong của đường dốc 47 f) Các chân IO cần thiết khi sử dụng Trong Packer được cấu hình sẵn các cổng input và output nhằm mục đích tăng tính tùy chọn sử dụng cho người dùng, các chân IO này được cấu hình bằng cách sử dụng phần mềm. B5, B6, B7 Các chân đầu ra logic. A2, A3, C8 Chân đầu vào tín hiệu tương tự. g) Tuning Hệ thống của Packer cho phép người dùng tiến hành nhận dạng động cơ thông qua việc Tune động cơ để xác định tham số cho mạch vòng điều chỉnh dòng điện, bao gồm 3 thông số PID. Tuy nhiên hệ thống này lại không cung cấp khả năng nhận dạng xác định tham số mạch vòng tốc độ mà chỉ cho phương pháp xác định tham số PI của nó. Các bước tiến hành tune: Chuyển trạng thái của chân START/RUN ở trạng thái LOW (0V), Vào MENU → CONFIGURE DRIVE → AUTOTUNE. Nhấp mũi tên xuống . 48 Sau đó chuyển trạng thái chân START/RUN sang trạng thái High. Sau khi hoàn thành việc Autotune thì thoát ra chọn mục PARAMETER SAVE để lưu bộ tham số vừa tìm được. Có thể xem các tham số bộ điều khiển bằng cách vào: SETUP PARAMETERS::CURRENT LOOP. Tiếp theo là phương pháp xác định bộ điều khiển PI cho mạch vòng tốc độ. - Set hệ số Kp lên giá trị lớn nhất (0-200) và Ki bằng 0. - Điều chỉnh Kp sao cho quá điều chỉnh của tốc độ động cơ không vượt quá 4% thì được, như hình. - Sau đó điều chỉnh dần Ki tăng lên, đến lúc đồ thị quá độ bám sát vào giá trị đặt là được. 3.3.4. Vận hành thiết bị Có 2 chế độ điều khiển: Remote Control Mode và Local Control Mode. Ở chế độ RCM Packer được điều khiển bằng máy tính thông qua cáp từ xa, còn ở chế độ LCM packer được điều khiển trực tiếp bằng keypad.  Các chân kiểm soát hệ thống Tên gọi Chức năng C9 Chân nguồn 24V B8, B9, C9 Dừng chương trình, Dừng khẩn cấp. Một rơle được bố trí như hình dưới. C5, C9 Phải được kết nối với nhau để Driver có thể hoạt động. Chính là chân Enable. C3, C9 Được kết nối với 1 công tắc, đây chính là công tắc Start/run. 49 C1, C2 Đây là chân đầu vào ngắt và luôn thường đóng, do đó khi không sử dụng thì cần phải được nối với nhau C1, B6 Chân đầu ra cho biết chế độ hoạt động của Driver, chân này hoạt động ở điện áp 24VDC khi không có lệnh Start nào được tác động ra. 3.4. CÁC BÀI THỰC HÀNH 3.4.1. Bài thực hành 1 Điều khiển ổn định tốc độ (chọn kiểu đo tốc độ ARM VOLTS FBK), quá trình cài đặt được thực hiện trên Keypad. Bước 1: Kết nối dây trên bàn thí nghiệm PARKER +590P L1 L2 L3 0V EXT TRIP START ENABLE +24V SW1 SW2 C1 C2 C3 C5 C9 F+ F- A+ A- Co STOP B9 Pr STOP B8 -10V REF B4 +10V REF B3 0V B1 ANIN3 A4 ANIN4 A5 ANIN5 A6 SW6 SW7 Vr + Thực hiện đóng các công tắc SW1 (Enable), SW6 (Co Stop), SW7 (Pr Stop) để chuyển trạng thái chân ENABLE, Pr STOP, Co STOP sang trạng thái High Bước 2: Cấp nguồn bàn thí nghiệm Bước 3: Reset các tham số về giá trị mặc định + 50 + Sau đó tiến hành lưu các tham số MENU LEVEL PARAMETER SAVE SAVE Bước 4: Cài đặt các tham số  Cài đặt tham số động cơ Trước khi cài đặt tham số động cơ phải chọn CONFIGURE ENABLE là DISABLED Sơ đồ cài đặt như hình dưới, trong đó các tham số khác của Menu CONFIGURE DRIVE để giá trị mặc định. MENU LEVEL CONFIGURE DRIVE CONFIGURE ENABLE DISABLED NOM MOTOR VOLTS 220 ARMATURE CURRENT 11.5 FIELD CURRENT 0.4 Sau đó tiến hành lưu các tham số 51 Cụ thể quá trình cài đặt như sau: Keypad Mô tả Press Display Màn hình thể hiện tên thiết bị và Menu chính Màn hình hiển thị tiêu đề cấp 1 của menu Hiển thị tiêu đề CONFIGURE DRIVE Đây là tham số CONFIGURE ENABLE. Nhấn chọn tiếp để sửa các tham số. Nhấn để chọn ENABLED. Lúc này tất cả các đèn LED trên màn hình hiển thị sẽ nhấp nháy. Drive sẽ không hoạt động trừ khi CONFIGURE ENABLE được chọn là DISABLED. Nhấn để thoát. Cài đặt giá trị điện áp phần ứng Cài đặt giá trị dòng điện phần ứng Cài đặt giá trị dòng điện kích từ Cài đặt chế độ điều khiển từ thông Cài đặt điện áp kích từ. Mặc định 90% Cài đặt phương pháp đo tốc độ phản hồi 52 - Bỏ qua nếu không sử dụng Encoder Nhập số xung encoder trên một vòng - Bỏ qua nếu không sử dụng Encoder Nhập tốc độ tối đa; tương ứng với tốc độ 100% Chọn DISABLED để sửa tham số  Cài đặt mạch vòng dòng điện + Cài đặt tham số bộ điều khiển PI cho mạch vòng dòng điện MENU LEVEL SETUP PARAMETERS CURRENT LOOP PROP.GAIN = 24.85 INT.GAIN = 5.11 + Các tham số khác để giá trị mặc định  Cài đặt mạch vòng tốc độ + Cài đặt tham số bộ điều khiển PI cho mạch vòng tốc độ MENU LEVEL SETUP PARAMETERS SPEED LOOP SPD.PROP.GAIN = 30 SPD. INT.GAIN = 10 SPEED FBK SELECT = 0 (ARM VOLTS FBK) + Các tham số khác để giá trị mặc định Bước 5: Vận hành  Vận hành chế độ LOCAL 53 Nhấn chọn chế độ LOCAL, sau đó sử dụng các phím trên Keypad để cài đặt tốc độ đặt và vận hành. Tham khảo thêm phần chức năng các phím bấm ở phần trên.  Vận hành chế độ REMOTE Nhấn chọn chế độ REMOTE. Sau đó đóng công tắc SW2 (Start) để chạy động cơ, xoay biến trở Vr để điều chỉnh tốc độ đặt và điều khiển thuận/ngược động cơ. 3.4.2. Bài thực hành 2 Điều khiển ổn định tốc độ (chọn kiểu đo tốc độ ARM VOLTS FBK), quá trình cài đặt được thực hiện trên phần mềm DSELite. Bước 1: Kết nối dây trên bàn thí nghiệm: Kết nối tương tự bài 1 + Thực hiện đóng các công tắc SW1 (Enable), SW6 (Co Stop), SW7 (Pr Stop) để chuyển trạng thái chân ENABLE, Pr STOP, Co STOP sang trạng thái High Bước 2: Cấp nguồn bàn thí nghiệm Bước 3: Reset các tham số về giá trị mặc định + Sau đó tiến hành lưu các tham số Bước 4: Cài đặt các tham số thông qua phần mềm Parker +590P + Thực hiện quá trình kết nối máy tính với Parker +590P 54 + Mở phần mềm DSELite, chọn cổng kết nối. Phía dưới của phần Scratch Pad hiện thông tin trạng thái của thiết bị “590P Version 8.9 (NOT running)”. + Tạo mới file cài đặt 55  Khối Configure Driver Ở khối Configure Driver, nhấp đúp vào và cài đặt các thông số như ở trên.  Khối Current Loop + Cài đặt các tham số cho khối mạch vòng dòng điện 56  Khối Speed Loop + Cài đặt các tham số chokhối mạch vòng tốc độ: Kp=30, Ti=10s.  Cài đặt chương trình cho Parker +590P 57 Nhấn chọn biểu tượng Install trên thanh công cụ để dowload chương trình. Sau khi cài đặt chương trình hoàn tất. Bật chế độ ONLINE để quan sát đặc tính của động cơ, bằng cách nhấn chọn biểu tượng trên thanh công cụ. Di chuyển con trỏ chuột tới một chân bất kỳ của khối Speed loop (con trỏ hiện dấu x), sau đó nhấp phải chuột và chọn Get all để đọc tất cả các thông số của khối Speed loop. Lúc này tại khối Speed loop giá trị của các tham số chuyển sang màu xanh. Sau đó di chuyển con trỏ chuột tới chân SPEED FEEDBACK và nhấp chuột phải tại chân đó rồi chọn Chart. Một cửa sở Chart View xuất hiện, hiển thị đường đặc tính tốc độ phản hồi của động cơ (đường màu đỏ). 58 Tương tự tại chân SPEED SETPOINT chọn Chart để quan sát đặc tính động cơ tốc độ đặt (đường màu xanh). Điều chỉnh biến trở VR hoặc thay đổi phần trăm trên bộ PACKKER để điều chỉnh tốc độ về giá trị nhỏ nhất. 59 Bước 5: Vận hành và quan sát đặc tính Tiến hành chạy động cơ. Thay đổi tốc độ đặt và quan sát đặc tính giữa tốc độ đặt, tốc độ thực. 3.4.3. Bài thực hành 3 Điều khiển ổn định tốc độ (chọn kiểu đo tốc độ ANALOG TACH), quá trình cài đặt được thực hiện trên phần mềm DSELite. Các bước thực hiện tương tự như các bài thực hành 1, 2. Về bộ điều khiển tốc độ, các tham số phải hiệu chỉnh lại. Tham số tham khảo và kết quả tham khảo như hình dưới. 60 3.4.4. Bài thực hành 4 Điều khiển ổn định tốc độ (chọn kiểu đo tốc độ ANALOG TACH), thực hiện việc lựa chọn tham số các bộ điều khiển dòng điện và bộ điều khiển tốc độ. Các tham số bộ điều khiển dòng điện và tốc độ được thiết lập như sau:  Lựa chọn tham số bộ điều khiển của mạch vòng dòng điện phần ứng Chọn AUTOTUNE cho bộ điều khiển dòng điện phần ứng ARMATURE Keypad Mô tả Press Display Màn hình đầu tiên của Drive Màn hình hiển thị Menu đầu tiên Màn hình hiển thị CONFIGURE DRIVE Chọn CONFIGURE DRIVE. Nhấn để sửa tham số Nhấn để chọn ARMATURE. 3. Sau đó chuyển trạng thái chân START/RUN sang trạng thái HIGH, qua việc đóng công tắc SW2 4. Quá trình AUTOTUNE tự động tính toán và cài đặt các tham số: a. SETUP PARAMETERS::CURRENT LOOP::PROP. GAIN b. SETUP PARAMETERS::CURRENT LOOP::INT. GAIN c. SETUP PARAMETERS::CURRENT LOOP::DISCONTINUOUS 5. Tiến hành lưu các tham số của bộ điều khiển dòng điện (SAVE PARAMETERS) khi hoàn tất quá trình AUTOTUNE.  Lựa chọn tham số bộ điều khiển của mạch vòng tốc độ Sử dụng máy tính để giám sát tốc độ đặt và tốc độ thực của động cơ. Sau đó thực hiện các bước sau: - Set hệ số Kp lên giá trị lớn nhất (0.0-200.0) và Ki bằng 0. 61 Di chuyển con trỏ chuột tới chân PROP.GAIN của khối Speed Loop (con trỏ hiện dấu x), sau đó nhấp phải chuột và chọn SET để cài đặt tham số thông số. - Điều chỉnh Kp sao cho quá điều chỉnh của tốc độ động cơ không vượt quá 4% thì được, như hình. - Sau đó điều chỉnh dần Ki tăng lên, đến lúc đồ thị quá độ bám sát vào giá trị đặt là được. 62 BÀI 5 VÀ BÀI 6 BÀN THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1. MỤC ĐÍCH - Giúp sinh viên hiểu được: - Cách đấu nối hệ thống truyền động biến tần – động cơ không đồng bộ 3 pha. - Cài đặt tham số biến tần điều khiển động cơ đồng bộ trong trường hợp có và không có cảm biến. 2. CÁC THIẾT BỊ TRÊN BÀN THỰC HÀNH STT Tên thiết bị Kí hiệu Đặc tính 1 Aptomat CB 3pha 50A 2 Contactor MC 22A 3 Rơ le nhiệt OL 22A 4 Biến dòng CT1 CT2 CT3 50/5A 5 Đèn báo Đ1 Đ2 Đ3 Chỉ thị nguồn 6 Đồng hồ chỉ thị số EM383 Hiện thị U, I, cosϕ 7 Động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc M Công suất 2.2kW, tốc độ định mức 1410v/ph, điện áp 220/380. 8 Nút bấm START STOP EMS Ø22 63 E AVI ACI AUI ACM RC1 RA2 DFM1 DFM2 DCM RA1 RB1 RC2 AFM1 ACM AFM2 SG+ SG- R/L1 S/L2 U/T1 V/T2 W/T3 +2 +1/DC+ DC- B1 B2 VFD - C200 Analog Signal Common 0~10V/ 0~20mA 0/4~20mA/ 0~10V -10 ~ +10V +10V/20mA T/L3 MI1 MI2 MI3 MI4 MI5 MI6 MI7 MI8 +24V COM FWD REV DCM 64 BIẾN TẦN VFD-C200 Nguồn 24VDC cấp nguồn điều khiển cho các thiết bị ngoại vi : encoder nguồn 24V được nối với chân COM là chân chung của các đầu vào DI (digital input) : FWD, REV, MI1 MI7 65 - MI7, MI8 : dùng làm cổng kết nối encoder - DCM (digital common) : chân 0V chung của đầu vào DI - AVI (analog voltage input) : đầu vào tương tự - ACM (analog common) : chân 0Vchung của đầu vào AI Hình ảnh biến tần C200 của hãng Delta 66  PANEL VẬN HÀNH 1 Hiển thị trạng thái 2 Màn hình hiển thị LED 3 Triết áp Dùng khi điều chỉnh tần số 4 UP and DOWN Key Cài đặt các tham số và thay đổi giá trị các tham số, có thể dùng để tăng giảm tần số. Màn hình hiển thị Mô tả Hiển thị tần số hoạt động 67 Hiển thị tần số đầu ra thực tế tại U/T1, V/T2, và W/T3. U = F x Pr.00.05 Hiển thị dòng điện thực tại U/T1, V/T2, và W/T3. Hiện thị trạng thái điều khiển động cơ chạy thuận Hiện thị trạng thái điều khiển động cơ chạy ngược Giá trị đếm (C). Lựa chọn tham số cài đặt Hiển thị giá trị thực của các tham số Lỗi ngoài Hiển thị “End” cho khoảng một giây nếu tín hiệu vào được chấp nhận bởi key Sau khi giá trị tham số được thiết lập, các giá trị mới được tự động lưu trữ vào bộ nhớ. Để thay đổi giá trị các tham số, sử dụng key và . Báo lỗi Sử dụng Digital Keypad Chú ý: Trong khi lựu chọn chế độ, nhấn để cài đặt các tham số. 68 Chú ý：Khi cài đặt các tham số, có thể nhấn để thoát ra khỏi chế độ cài đặt.  CÁC THAM SỐ CÀI ĐẶT CƠ BẢN IM: Induction Motor; PM: Permanent Magnet Motor Tham số Mô tả Cài đặt Cài đặt nhà máy 00-00 Xác định loại động cơ 2:230V, 04kW 4: 230V, 1HP 5: 460 V, 1HP 6: 230V,2HP 7: 460 V, 2HP 8: 230V, 3HP 9: 460 V, 3HP 10: 230V, 5HP 11: 460 V, 5HP 12: 230V, 7.5HP Chỉ đọc 69 13: 460 V, 7.5HP 14: 230V, 10HP 15: 460V, 10HP 93: 460V, 5HP（4kW） 00-01 Hiển thị dải dòng điện Display by models Chỉ đọc 00-02 Reset tham số 0: No function 1: Chỉ đọc 9: Tất cả các tham số đặt về giá trị mặc định (tần số là 50Hz) 10: Tất cả các tham số đặt về giá trị mặc định (tần số là 60Hz) 0 00-03 Lựa chọn màn hình hiển thị 0: F (Tần số đặt) 1: H (Tần số đầu ra) 2: U (các lựa chọn khác, xem Pr.00- 04) 3: A (Dòng điện ra) 0 00-04 Các chế độ hiện thị 0: Display output current (A) 1: Display counter value (c) 2: Display actual output frequency (H.) 3: Display DC-BUS voltage (v) 4: Display output voltage (E) 5: Display output power angle (n) 6: Display output power in kW (P) 7: Display actual motor speed rpm (r) 8: Display estimate output torque % (t) 9: Reserved . 3 00-05 Coefficient Gain in Actual Output Frequency 0~160.00 0 00-10 Chế độ điều khiển 0: Điều khiển tốc độ 1: Điều khiển momen 0 00-11 Phương pháp điều khiển tốc độ 0: VF (IM V/f control) 1: VFPG (IM V/f control+ Encoder) 2: SVC (IM Sensorless vector control) 3: FOCPG (IM FOC vector control+ encoder) 6: PM Sensorless (PM field oriented sensorless vector control) 00-20 Nguồn đặt tần số 0: Digital keypad 1: Truyền thông RS-485 2: Đầu vào Analog (Pr.03-00) 3: Key UP/DOWN trên màn hình 0 70 điều khiển 7: Biến trở trên màn hình điều khiển 00-21 Nguồn điều khiển hoạt động 0: Digital keypad 1: Đầu vào DI 2: Truyền thông RS-485. 0 01-00 Tần số lớn nhất 0.00~600.00Hz 60.00/50.00 01-01 Tần số đầu ra biến tần đặt vào động cơ 0.00~600.00Hz 60.00/50.00 01-02 Điện áp đặt vào động cơ 230V: 0.0V~255.0V 460V: 0.0V~510.0V 200.0 400.0 01-07 Tần số nhỏ nhất 0.00~600.00Hz 0.00 01-12 Thời gian tăng tốc 0.00~600.00 second 10.00 01-13 Thời gian giảm tốc 0.00~600.00 second 10.00  Các tham số cài đặt cho các đầu vào số và analog Tham số Mô tả Cài đặt Cài đặt nhà máy 02-01 Multi-function Input Command 1 (MI1) 0: No function 1: Multi-step speed command 1/multi-step position command 1 2: Multi-step speed command 2/multi-step position command 2 3: Multi-step speed command 3/multi-step position command 3 4: Multi-step speed command 4/multi-step position command 4 5: Reset 1 02-02 Multi-function Input Command 2 (MI2) 2 02-03 Multi-function Input Command 3 (MI3) 3 02-04 Multi-function Input Command 4 (MI4) 4 02-05 Multi-function Input Command 5 (MI5) 0 02-06 Multi-function Input Command 6 (MI6) 0 02-07 Multi-function Input Command 7 (MI7) 0 02-08 Multi-function Input Command 8 (MI8) 0 03-00 Analog Input Selection (AVI) 0: No function 1 03-01 Analog Input Selection (ACI) 1: Frequency command (torque limit under torque 0 71 control mode) 03-02 Analog Input Selection (AUI) 2: Torque command (torque limit under speed mode) 0  Cài đặt nhiều cấp tốc độ Tham số Mô tả Cài đặt Cài đặt nhà máy 04-00 1st Step Speed Frequency 0.00~600.00Hz 0 04-01 2nd Step Speed Frequency 0.00~600.00Hz 0 04-02 3rd Step Speed Frequency 0.00~600.00Hz 0 04-03 4th Step Speed Frequency 0.00~600.00Hz 0 04-04 5th Step Speed Frequency 0.00~600.00Hz 0 04-05 6th Step Speed Frequency 0.00~600.00Hz 0 04-06 7th Step Speed Frequency 0.00~600.00Hz 0 04-07 8th Step Speed Frequency 0.00~600.00Hz 0 04-08 9th Step Speed Frequency 0.00~600.00Hz 0 04-09 10th Step Speed Frequency 0.00~600.00Hz 0 04-10 11th Step Speed Frequency 0.00~600.00Hz 0 04-11 12th Step Speed Frequency 0.00~600.00Hz 0 04-12 13th Step Speed Frequency 0.00~600.00Hz 0 04-13 14th Step Speed Frequency 0.00~600.00Hz 0 04-14 15th Step Speed Frequency 0.00~600.00Hz 0 72  Các tham số cài đặt động cơ Tham số Mô tả Cài đặt Cài đặt nhà máy 05-01 Dòng điện định mức 10~120% dải dòng của biến tần #.## 05-02 Công suất động cơ (kW) 0~655.35kW #.## 05-03 Tốc độ định mức động cơ (rpm) 0~65535 1710(60Hz 4poles) ; 1410(50Hz 4 poles) 1710 05-33 Loại động cơ 0: Induction Motor 1: Permanent Magnet Motor 0  Các tham số cài đặt cho Encoder Tham số Mô tả Cài đặt Cài đặt nhà máy 10-01 Cài đặt số xung Encoder 1~20000 600 10-02 Thiết lập đầu vào cho Encoder (MI7=A, MI8=B) 0: Vô hiệu hóa 1: Phase A leads in a forward run command and phase B leads in a reverse run command 2: Phase B leads in a forward run command and phase A leads in a reverse run command 3: Phase A is a pulse input and phase B is a direction input. (low input=reverse 0 73 direction, high input=forward direction) 4: Phase A is a pulse input and phase B is a direction input. (low input=forward direction, high input=reverse direction) 5: Single-phase input 4. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ 4.1. Phương pháp V/F Phương pháp điều chỉnh V/F là phương pháp điều chỉnh tốc độ đơn giản nhất của biến tần, lấy tín hiệu đặt từ bên ngoài và thay đổi tần số cũng như điện áp cấp cho động cơ bằng cách duy trì tỷ số V/F theo luật định trước. Phương pháp này cho độ chính xác không cao nhưng lại phù hợp với các hệ truyền động máy bơm ly tâm hay quạt gió .. là hệ truyền động chủ yếu làm việc ở vùng tốc độ cao và yêu cầu chất lượng điều chỉnh thấp, phạm vi điều chỉnh của các hệ thống truyền động điện biến tần điều chỉnh U/f hẹp (khoảng 10/1). Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa momen và điện áp theo tần số theo luật điều khiển V/F=const 74 4.2. Phương pháp điều khiển sensorless vector Sensorless vector control với bộ bù độ trượt có tác dụng cải thiện chất lượng điều khiển của biến tần, tốc độ đầu ra của động cơ bám với giá trị đặt hơn. Bộ ước lượng momen có nhiệm vụ ước lượng giá trị dòng điện đầu ra tương ứng với giá trị điện áp đặt từ đó cấp cho động cơ dòng điện tạo ra momen xấp xỉ với momen tải. Tín hiệu đặt vào bộ điều chỉnh điện áp ngoài giá trị độ lớn của điện áp đặt còn có giá trị  là góc lệch giữa điện áp và dòng điện, điều này giúp biến tần điều khiển được dòng điện tạo từ thông trong động cơ thông qua bộ tước lượng dòng tạo moment (Torque Current Estimator). Điều khiển được góc lệch  biến tần sẽ có chất lượng điều khiển tốc độ và moment của động cơ tốt hơn ở vùng tốc độ thấp, momen khởi động cao. 4.3. Phương pháp điều khiển V/F +Encoder 75 4.3. Phương pháp điều khiển tựa từ thông rotor FOC +Encoder 5. CÁC BÀI THỰC HÀNH Các bước cài đặt biến tần: 76 Bước 1: Reset tất cả các tham số về chế độ cài đặt ban đầu của nhà máy (00-02) Bước 2: Cài đặt tham số động cơ: Công suất, dòng điện định mức, tốc độ định mức, (05-01, 05-02, 05-03, ) Bước 3: Cài đặt nguồn điều khiển hoạt động (00-21) Bước 4: Cài đặt nguồn đặt tần số (00-20) Bước 5: Cài đặt phương pháp điều khiển tần số (00-11) + Nếu chọn phương pháp điều khiển tần số là VFPG (IM V/f control+ Encoder) hoặc FOCPG (IM FOC vector control+ encoder) thì cài đặt tham số encoder 10-01, 10-02. 5.1. Thực hành lắp đặt và vận hành hệ truyền động trong chế độ điều khiển tốc độ không dùng cảm biến đo tốc độ Sơ đồ nguyên lý Điều khiển động cơ quay thuận quay ngược bằng 2 contact nối với đầu vào DI của biến tần : FWD và REV. Tốc độ của động cơ được điều chỉnh bằng núm vặn trên màn hình điều khiển của biến tần Bước 1: Reset tất cả tham số cài đặt của biến tần về chế độ cài đặt ban đầu của nhà máy (factory setting) [ 00-02 : 9 – all parameters are reset to factory settings ] Bước 2: cài đặt tham số động cơ :  Dòng điện định mức (05-01): 5.22  Công suất (05-02): 2.2  Tốc độ định mức (05-03): 1430 IM U V W MI7 MI8 +24V COM FWD REV DCM R/L1 S/L2 U/T1 V/T2 W/T3 380 VAC VFD - C200 S1 S2 T/L3 77 Cài đặt biến tần chạy ở chế độ U/f: Cài đặt các tham số: Tham số Chức năng Giá trị 00-10 Chế độ điều khiển 0: điều khiển tốc độ 00-11 Chế độ điều khiển tốc độ 0: VF 00-20 Nơi đặt giá trị tần số 0: bàn phím màn hình điều khiển biến tần 2: thông qua cổng AI 7: thông qua núm vặn trên màn hình điều khiển 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần (Run/Stop) 0: bàn phím 1: đầu vào DI : FWD và REV 01-00 Tần số max 50 01-01 Tần số đầu ra biến tần đặt vào động cơ 50 01-07 Tần số điện áp min đặt vào động cơ 0 Cài đặt biến tần chạy ở chế độ sensorless vector: 78 Sơ đồ điều khiển sensorless vector Cài đặt các tham số: Tham số Chức năng Giá trị 00-11 Chế độ điều khiển tốc độ 2: IM Sensorless vector control 00-20 Nơi đặt giá trị tần số 0: Bàn phím màn hình điều khiển biến tần 2: Thông qua cổng AI 7: Thông qua núm vặn trên màn hình điều khiển 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần (Run/Stop) 0: bàn phím 1: đầu vào DI : FWD và REV 01-00 Tần số max 50 01-01 Tần số đầu ra biến tần đặt vào động cơ 50 01-07 Tần số điện áp min đặt vào động cơ 0 79 5.2. Thực hành lắp đặt và vận hành hệ truyền động trong chế độ điều khiển tốc độ không dùng cảm biến đo tốc độ, đặt giá trị đầu vào từ đầu vào AI (analog input) AVI ACI AUI ACM RC1 RA2 DFM1 DFM2 DCM RA1 RB1 RC2 AFM1 ACM AFM2 SG+ SG- R/L1 S/L2 U/T1 V/T2 W/T3 +2 +1/DC+ DC- B1 B2 VFD - C200 Analog Signal Common 0~10V/ 0~20mA 0/4~20mA/ 0~10V -10 ~ +10V +10V/20mA T/L3 MI1 MI2 MI3 MI4 MI5 MI6 MI7 MI8 +24V COM FWD REV DCM E Chế độ này ta không nhập trực tiếp tần số đặt từ bàn phím của biến tần mà nhập thông qua đầu vào AI (analog input) của biến tần bằng 1 biến trở. Ta nối biến tần như hình vẽ. Tham số Chức năng Giá trị 00-11 Chế độ điều khiển tốc độ 0: VF (IM V/f control) 2: SVC(IM sensorless vector control) 00-20 Nơi đặt giá trị tần số 2: thông đầu vào AI 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần (Run/Stop) 0: bàn phím 1: đầu vào DI : FWD và REV 80 00-23 Hướng điều khiển 0: quay thuận và quay ngược 01-00 Tần số max 50 01-01 Tần số đầu ra biến tần đặt vào động cơ 50 01-02 Điện áp đặt vào động cơ 380 01-07 Tần số điện áp min đặt vào động cơ 0 03-00 Cài đặt tham số cho đầu vào tương tự (AI) 1: cài đặt tần số 5.3. Thực hành lắp đặt và vận hành hệ truyền động trong chế độ điều khiển tốc độ dùng cảm biến đo tốc độ (encoder) Sơ đồ nguyên lý - Điều khiển động cơ quay thuận quay ngược bằng 2 contact nối với đầu vào DI của biến tần : FWD và REV - Tốc độ của động cơ được điều chỉnh bằng núm vặn trên màn hình điều khiển của biến tần - Tốc độ phản hồi từ encoder qua 2 đầu vào DI là MI7 & MI8 Cài đặt biến tần chạy ở chế độ “V/F + encoder” IM U V W MI7 MI8 +24V COM FWD REV DCM R/L1 S/L2 U/T1 V/T2 W/T3 380 VAC E B A Z VFD - C200 S1 S2 T/L3 81 Bộ “tính toán dòng điện” (current resolver) có nhiệm vụ tính toán từ thông và dòng sinh ra momen trong động cơ Bộ điều chỉnh dòng điện thay thế cho bộ giới hạn dòng điện giúp việc điều khiển trở nên chính xác hơn Bộ điều khiển cần tín hiệu phản hồi tốc độ từ động cơ do vậy đòi hỏi phải lắp thêm 1 bộ encoder đồng thời phải nắm rõ thông tin về động cơ. Điều này khiến hệ điều khiển trở nên phức tạp hơn và khó áp dụng với nhiều loại động Phương pháp điều khiển này cải thiện đáp ứng động của biến tần nâng cao chất lượng điều khiển tốc độ và momen của động cơ Tham số Chức năng Giá trị 00-11 Chế độ điều khiển tốc độ 1: VFPG 00-20 Nơi đặt giá trị tần số 7: Thông qua núm vặn trên màn hình điều khiển 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần (Run/Stop) 0: bàn phím 1: đầu vào DI : FWD và REV 01-00 Tần số max 50 01-01 Tần số đầu ra biến tần đặt vào động cơ 50 01-02 Điện áp đặt vào động cơ 380 01-07 Tần số điện áp min đặt vào động cơ 0 10-01 Cài đặt số xung encoder 360 10-02 Thiết lập đầu vào cho encoder (MI7=A, MI8=B) 1 82 Cài đặt biến tần chạy ở chế độ “FOC vector control+ encoder” Tham số Chức năng Giá trị 00-11 Chế độ điều khiển tốc độ 3: FOCPG (IM FOC vector control+ encoder) 00-20 Nơi đặt giá trị tần số 0: Bàn phím màn hình điều khiển biến tần 2: Thông qua cổng AI 7: Thông qua núm vặn trên màn hình điều khiển 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần (Run/Stop) 0: bàn phím 1: đầu vào DI : FWD và REV 01-00 Tần số max 50 01-01 Tần số đầu ra biến tần đặt vào động cơ 50 83 01-07 Tần số điện áp min đặt vào động cơ 0 5.4. Thực hành lắp đặt và vận hành hệ biến tần điều khiển với các cấp tần số cố định Tham số Chức năng Giá trị 00-11 Chế độ điều khiển tốc độ 0: V/F 00-20 Nơi đặt giá trị tần số 0: Digital keypad 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần (Run/Stop) 1: đầu vào DI : FWD và REV 01-00 Tần số max 50 01-01 Tần số đầu ra biến tần đặt vào động cơ 50 01-07 Tần số điện áp min đặt vào động cơ 0 04-00 đến 04-14 Cấp tần số thứ 01 đến cấp tần số 15 Tiến hành vận hành như hình dưới đây. 84 BÀI 7 BÀN THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN ĐỒNG BỘ BA PHA 1. Mục đích: - Giúp sinh viên hiểu được: - Cách đấu nối hệ thống truyền động biến tần – động cơ đồng bộ 3 pha. - Cài đặt tham số biến tần điều khiển động cơ đồng bộ trong trường hợp có và không có cảm biến 2. Các thiết bị bàn thực hành: STT Tên thiết bị Kí hiệu Đặc tính 1 Aptomat CB 3pha 50A 2 Contactor MC 22A 3 Rơ le nhiệt RN 22A 4 Biến dòng CT1 CT2 CT3 50/5A 5 Đèn báo Đ1 Đ2 Đ3 Chỉ thị nguồn 6 Đồng hồ chỉ thị số EM383 Hiện thị U, I, cosϕ 7 Động cơ đồng bộ M Công suất 3kW, tốc độ định mức 3000v/ph, điện áp 380V 8 Nút bấm START STOP EMS Ø22 85 E AVI ACI AUI ACM RC1 RA2 DFM1 DFM2 DCM RA1 RB1 RC2 AFM1 ACM AFM2 SG+ SG- R/L1 S/L2 U/T1 V/T2 W/T3 +2 +1/DC+ DC- B1 B2 VFD - C2000 Analog Signal Common 0~10V/ 0~20mA 0/4~20mA/ 0~10V -10 ~ +10V +10V/20mA T/L3 MI1 MI2 MI3 MI4 MI5 MI6 MI7 MI8 +24V COM FWD REV DCM Hình 1. Sơ đồ nguyên lý bàn thực hành 86 87 3. Thực hành vận hành biến tần đồng bộ a. Chuẩn bị : - Kiểm tra trạng thái các thiết bị : CB, Đ, EMS - Đóng CB cấp điện cho bàn thí nghiệm, đồng hồ MFM383A - Ấn nút Start, đèn Đ sáng, cấp nguồn cho biến tần (quạt quay, màn hình điều khiển biến tần sáng) - Xác định thông số động cơ  Nhận dạng động cơ bằng cách dùng chế độ turning mode [Parameter 05-xx ] B1: reset tất cả tham số cài đặt của biến tần về chế độ cài đặt ban đầu của nhà máy (factory setting) [ 00-02 : 9 – all parameters are reset to factory settings ] B2: cài đặt tham số động cơ : + Loại động cơ (05-33) : 1: động cơ đồng bộ +Công suất (05-35) ( chọn 3 ) + Dòng điện định mức (05-34) (chọn 4.5) + Tốc độ định mức (05-36) (chọn 3000) + Số cực (05-37) (chọn 8) B3: nhận dạng động cơ (turning) (parameter 05-00 chọn 5) sau khi nhận dạng xong, tắt nguồn cấp cho biến tần 88 B4: nhận dạng góc ban đầu của encoder (offset angle) + nhập tham số của encoder : 10 -00 (loại encoder) :2 , 10 - 01 (số xung encoder): 2500, 10 -03(thiết lập đầu vào encoder) : 1 + chọn 05 -00: 4 : xác định góc ban đầu của encoder Cài đặt vận hành biến tần:  Vận hành biến tần điều khiển động cơ không cảm biến tốc độ (sensorless): Cấu trúc điều khiển của biến tần trong chế độ sensorless Tham số cài đặt Chức năng Giá trị 00-00 Xác định loại biến tần 11: 460v, 3.7kw 00-03 Tham số hiển thị trên màn hình điều khiển lúc khởi động 0: F (tần số đặt) 00-10 Chế độ điều khiển 0: điều khiển tốc độ 00-11 Chế độ điều khiển tốc độ 6:PM sensorless 00-16 Tải 0: tải thường 00-20 Nơi đặt giá trị tần số 0: bàn phím 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần (Run/Stop) 0: bàn phím 1: đầu vào DI : FWD và REV 89 00-23 Hướng điều khiển 0: quay thuận và quay ngược 01-00 Tần số max 200 01-01 Tần số đầu ra biến tần đặt vào động cơ 200 01-02 Điện áp đặt vào động cơ 380 01-07 Tần số điện áp min đặt vào động cơ 0 07-24 Tham số bộ lọc thời gian của đáp ứng momen 0.001~10 07-26 Hệ số bộ bù momen 0~10  Vận hành biến tần điều khiển động cơ có cảm biến: Hình 2. Cấu trúc điều khiển của biến tần trong chế độ có encoder Tham số cài đặt Chức năng Giá trị 00-00 Xác định loại biến tần 11: 460v, 3.7kw 00-03 Tham số hiển thị trên màn hình điều khiển lúc khởi động 0: F (tần số đặt) 00-10 Chế độ điều khiển 0: điều khiển tốc độ 00-11 Chế độ điều khiển tốc độ 4:FOCPG 00-16 Tải 0: tải thường 90 00-20 Nơi đặt giá trị tần số 0: bàn phím 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần (Run/Stop) 0: bàn phím 1: đầu vào DI : FWD và REV 00-23 Hướng điều khiển 0: quay thuận và quay ngược 01-00 Tần số max 200 01-01 Tần số đầu ra biến tần đặt vào động cơ 200 01-02 Điện áp đặt vào động cơ 380 01-07 Tần số điện áp min đặt vào động cơ 0 07-24 Tham số bộ lọc thời gian của đáp ứng momen 0.001~10 07-26 Hệ số bộ bù momen 0~10 BÀI 8 NGHIÊN CỨU HỆ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 91