Tài liệu học tập Thực hành truyền động điện

1.1. MỤC ĐÍCH

- Hiểu nguyên lý và thiết bị phục vụ khởi động, dừng và hãm động cơ một chiều

- Lắp đặt và vận hành động cơ một chiều trong các chế độ khởi động, dừng và hãm

- Thực hành xác định các thông số của động cơ để xây dựng đặc tính cơ tự nhiên

- Thực hành xác định các thông số của động cơ để xây dựng đặc tính cơ khi thay đổi

điện áp nguồn cấp

- Thực hành xác định các thông số của động cơ để xây dựng đặc tính cơ khi thay đổi

điện trở phần ứng

- Thực hành xác định các thông số của động cơ để xây dựng đặc tính cơ khi thay đổi từ

thông kích từ

- Thực hành xác định các thông số của động cơ để xây dựng đặc tính cơ khi hãm.

1.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Bài thí nghiệm sẽ tìm hiểu động cơ điện một chiều thông qua việc xây dựng phương

trình đặc tính cơ: tự nhiên, các đặc tính cơ khi thay đổi các tham số đầu vào và thực hành

các chế độ hãm.

Phương trình đặc tính cơ của động cơ 1 chiều:

Để vẽ được đặc tính cơ của động cơ 1 chiều ta cần 1 bộ các tham số tốc độ và

momen (ω, M)

Có 3 chế độ hãm:

Hãm tái sinh: Động cơ nhận cơ năng từ nhà máy sản xuất và biến đổi năng lượng

này thành điện năng phát vào lưới.

Hãm ngược: là trạng thái động cơ điện nhận cả điện năng và cơ năng tạo ra mô men

hãm Mh có chiều ngược với chiều quay.

Hãm động năng: là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát biến năng lượng

cơ học đã tích lũy được trong quá trình làm việc trước đó thành điện năng tiêu tán trong

mạch hãm dưới dạng nhiệt.

Ở bàn thí nghiệm này chỉ thực hành 2 chế độ hãm : hãm tái sinh và hãm động năng.

Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều: Điều chỉnh điện

áp cấp cho phần ứng động cơ, và điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ.4

Tùy vào công nghệ thực tế đòi hỏi về tốc độ động cơ mà ta có nguyên lý điều chỉnh

như hình 1.1.

Vùng điều chỉnh điện áp: Uư từ 0 ÷ Uđm, từ thông được giữ không đổi ở giá trị định

mức. Khả năng sinh moment của động cơ là không đổi, công suất tăng tuyến tính tốc độ

dm.

Download

Trang 1

Trang 2

Trang 3

Trang 4

Trang 5

Trang 6

Trang 7

Trang 8

Trang 9

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

91 trang xuanhieu 12142

Download

Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Tài liệu học tập Thực hành truyền động điện", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Tài liệu học tập Thực hành truyền động điện

mand 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

File đính kèm:

tai_lieu_hoc_tap_thuc_hanh_truyen_dong_dien.pdf