Tên đề tài: Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha bằng biến tần công nghiệp Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Thọ. Với nền công nghiệp đang phát triển hiện nay, thì động cơ không đồng bộ ngày càng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp và đời sống hàng ngày… Động cơ không đồng bộ có nhiều ưu điểm hơn so với những động cơ khác: kết cấu đơn giản, chế tạo dễ, vận hành dễ dàng, nguồn cấp được lấy ngay từ lưới điện công nghiệp, hệ số công suất cao, vận hành tin cậy, giá thành rẻ và chi phí vận hành hằng năm thấp. Vì thế trong công nghiệp, động cơ không đồng bộ ba pha chiểm một tỉ lệ rất lớn. Dải công suất của động cơ cũng rất rộng từ vài trăm W đến hàng nghìn kW. Các hệ truyền động có điều chỉnh tốc độ động cơ lại chiếm tỉ lệ nhỏ so với động cơ một chiều. Đó là do việc điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ gặp nhiều khó khăn và dải điều chỉnh hẹp. Chỉ khi có linh kiện bán dẫn công suất lớn phát triển thì các hệ thống truyền động dùng động cơ không đồng bộ mới được khai thác mạnh hơn.
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: Trần Văn Tọa MSSV: 18142228 Ngành: CNKT Điện – Điện tử Tên đề tài: Điều khiển tốc độ động không đồng pha biến tần công nghiệp Họ tên Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Quang Thọ NHẬN XÉT Về nội dung thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đánh giá: Điểm: (Bằng chữ .) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 12 năm 2021 Giáo viên hướng dẫn TS Trần Quang Thọ ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: TS TRẦN QUANG THO LỜI MỞ ĐẦU Với công nghiệp phát triển nay, động khơng đồng ngày sử dụng rộng rãi công nghiệp, nông nghiệp đời sống hàng ngày… Động khơng đồng có nhiều ưu điểm so với động khác: kết cấu đơn giản, chế tạo dễ, vận hành dễ dàng, nguồn cấp lấy từ lưới điện công nghiệp, hệ số công suất cao, vận hành tin cậy, giá thành rẻ chi phí vận hành năm thấp Vì cơng nghiệp, động khơng đồng ba pha chiểm tỉ lệ lớn Dải công suất động rộng từ vài trăm W đến hàng nghìn kW Các hệ truyền động có điều chỉnh tốc độ động lại chiếm tỉ lệ nhỏ so với động chiều Đó việc điều chỉnh tốc độ động không đồng gặp nhiều khó khăn dải điều chỉnh hẹp Chỉ có linh kiện bán dẫn cơng suất lớn phát triển hệ thống truyền động dùng động không đồng khai thác mạnh Sử dụng biến tần phương pháp để điều khiển động tiên tiến nay, ứng dụng rộng rãi với nhiều tính năng, đảm bảo yêu cầu điều khiển làm việc nhiều điều kiện khác Vì nhóm chúng em chọn đề tài “Điều khiển tốc độ động không đồng pha biến tần cơng nghiệp” để tìm hiểu làm rõ biện pháp khởi động động thông qua máy biến tần công nghiệp Chúng em xin cảm ơn thầy Trần Quang Thọ với giảng viên khoa Điện – Điện tử hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình để nhóm chúng em hồn thành đồ án MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2 NỘI DUNG ĐỀ TÀI 1.3 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KĐB BA PHA 2.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐC KĐB 2.2.1 Cấu tạo 2.2.2 Nguyên lý hoạt động 2.3 CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN .13 2.3.1 Hệ số trượt 13 2.3.2 Sức điện động dây quấn máy điện không đồng 13 2.3.3 Các đại lượng định mức 14 2.3.4 Đặc tính động điện không đồng 15 2.3.5 2.4 Ưu nhược điểm động không đồng 17 CÁC YÊU CẦU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 18 2.4.5 Những yêu cầu đặt trình điều khiển động 18 2.4.6 Các phương pháp khởi động động không đồng 19 2.4.7 Các phương pháp điều khiển tốc độ động không đồng 27 2.5 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ẢNH HƯỞNG CỦA TẦN SỐ ĐẾN TỐC ĐỘ VÀ MOMEN CỦA ĐỘNG CƠ 32 CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU CHUNG VỀ BIẾN TẦN 36 3.1 KHÁI QUÁT BIẾN TẦN VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA BIẾN TẦN 36 3.2 PHÂN LOẠI BIẾN TẦN 37 3.2.1 Biến tần trực tiếp 37 3.2.2 Biến tần gián tiếp .38 3.3.1 Cấu trúc biến tần 42 3.3.2 Nguyên lý hoạt động 42 3.4 MỘT SỐ LƯU Ý KHI SỬ DỤNG BIẾN TẦN 44 CHƯƠNG 4: KẾT NỐI BIẾN TẦN LS IG5A VỚI ĐỘNG CƠ 45 KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 45 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BIẾN TẦN HÃNG SCHNEIDER 45 4.2 BIẾN TẦN ATV320 SCHNEIDER 49 4.2.1 Các kiểu biến tần họ ATV320 .50 4.2.2 Các tính bật 52 4.3 KẾT NỐI BIẾN TẦN VỚI ĐỘNG CƠ 54 4.4 KHỞI ĐỘNG VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG BIẾN TẦN AVT320 SCHNEIDER .55 4.4.1 Cài đặt thông số mặc định nhà sản xuất cho biến tần 55 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: TS TRẦN QUANG THO CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Khi sử dụng động không đồng đặc biệt động có cơng suất lớn cơng nghiệp cần ý tới q trình khởi động khởi động roto trạng thái ngắn mạch dẫn đến dòng điện khởi động moment khởi động lớn Do đó, khơng có biện pháp khởi động thích hợp gây tác động xấu học, gây sụt áp nguồn điện ảnh hưởng đến thiết bị khác thời điểm nối chung, gây tác động ngắt thiết bị đóng cắt dẫn đến không khởi động động gây nhiệt động làm hỏng cách điện chúng… Hiện có nhiều hệ thống điều chỉnh tốc độ động KĐB, chẳng hạn như: điều tốc giảm điện áp, điều tốc ly hợp trượt điện từ, điều tốc thay đổi số đôi cực, điều tốc biến tần… Trong hệ thống điều tốc biến tần có hiệu suất cao nhất, chất lượng tốt nhất, sử dụng rộng rãi phương hướng phát triển chủ yếu điều tốc xoay chiều Trong giới hạn đồ án đề cập vấn đề điều chỉnh tốc độ động KĐB biến tần Sự đời biến tần giải nhược điểm mà phương pháp điều khiển truyền thống mắc phải việc giảm điện áp đặt vào động trình khởi động điều chỉnh tăng mômen mở máy cách hợp lý, chi tiết động chịu độ dồn nén khí hơn, tăng tuổi thọ làm việc an tồn cho động cơ, từ làm cho điện áp nguồn ổn định không gây ảnh hưởng xấu đến thiết bị khác lưới tránh dòng đỉnh khởi động 1.2 NỘI DUNG ĐỀ TÀI Đề tài bao gồm nội dung: - Tổng quan động không đồng ba pha - Giới thiệu, nghiên cứu ứng dụng biến tần - Kết nối biến tần với động không đồng ba pha - Nhận xét – đánh giá: Ưu nhược điểm đề tài, khả áp dụng thực tế, nhận xét tiếp thu thân vấn đề đề tài - Tài liệu tham khảo 1.3 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI Với đề tài “ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA BẰNG TẦN SỐ SỬ DỤNG BIẾN TẦN” giải vấn đề giảm dòng khởi cho động khởi động, điều chỉnh tốc độ động điều khiển điện áp đầu cực động hạn chế chưa thể nghiên cứu sâu tính thực tế biến tần bán thị trường như: - Tích hợp hình thức giao tiếp mạng kiểu Modbus - Điều khiển thông qua thiết bị thông minh - Các ngõ vào đa chức năng… 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp sử dụng đê thực đề tài là: - Phương pháp thu thập phân tích tài liệu: bao gồm tài liệu chun mơn, giảng giáo trình liên quan đến đề tài, tổng hợp tài liệu từ Internet… CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KĐB BA PHA 2.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Động không đồng ba pha kết cấu đơn giản, làm việc chắn, sử dụng bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên sử dụng rộng rãi kinh tế quốc dân, loại công suất 100 kW Động điện không đồng rotor lồng sóc cấu tạo đơn giản (nhất loại rotor lồng sóc đúc nhơm) nên chiếm số lượng lớn loại động công suất nhỏ trung bình Nhược điểm động điều chỉnh tốc độ khó khăn dịng điện khởi động lớn thường 5-7 lần dòng điện định mức Để bổ khuyết cho nhược điểm này, người ta chế tạo đơng khơng đồng rotor lồng sóc nhiều tốc độ dùng rotor rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dòng điện khởi động, đồng thời tăng mơmen khởi động lên Hình 2.1 Động khơng đồng pha 2.2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KĐB 2.2.1 Cấu tạo: Động khơng đồng ba pha gồm phần chính: phần tĩnh (stator) phần quay (rotor) 2.2.1.1 Phần tĩnh (Stator) 2.2.1.1.1 Lõi thép: Lõi thép hay gọi lõi sắt phần dẫn từ Vì từ trường qua lõi sắt từ trường quay nên để giảm tổn hao lõi sắt làm thép kỹ thuật điện ép lại Khi đường kính ngồi lớn dùng hình rẻ quạt ghép lại Mỗi lỗi thép kỹ thuật điện có phủ sơn cách điện bề mặt để giảm hao tổn dòng điện xoáy gây nên Lõi thép ghép thành từ thép đặt cách 1cm để thông gió Hình 2.2 Lõi thép Stator; Lá thép kĩ thuật; Rãnh chứa dây quấn Mặt lõi thép có rãnh để đặt dây quấn Rãnh chứa dây quấn có nhiều hình dạng khác Trong đó, phổ biến rãnh hình thang rãnh lê Hình 2.3 Các dạng rãnh mặt Stator 2.2.1.1.2 Dây quấn: Dây quấn Stator làm dây điện từ, đặt vào rãnh lõi thép Stator cách điện tốt với rãnh Hình 2.4: (a) Sơ đồ bố trí ba cuộn dây (b) Dây quấn ba pha đặt Dây quấn phần ứng phần dây đồng đặt rãnh phần ứng làm thành nhiều vịng kín Dây quấn phân quan trọng động trực tiếp tham gia vào trình biến đổi lượng từ điện thành Đối với động pha, dây quấn stator gồm dây, đặt rãnh lõi thép, lõi thép dây quấn có lớp cách điện Các pha dây quấn đặt lệch 120o Quy ước: A, B, B: Đầu đầu X, Y, Z: Đầu cuối Có kiểu đấu dây cho dây quấn Dây quấn Stator stator: Đấu hình (Y): Sơ đồ lý thuyết Sơ đồ đấu nối thực tế CHƯƠNG 4: KẾT NỐI BIẾN TẦN LS IG5A VỚI ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BIẾN TẦN HÃNG SCHNEIDER Thiết bị điện Schneider thiết bị điện nhập đến từ tập đồn sản xuất thiết bị điện cơng nghiệp hàng đầu Châu Âu xuất xứ nước Pháp Với phát triển mạnh mẽ khơng ngừng nghỉ, tính đến Schneider có nhà máy sản xuất 30 quốc gia giới với lượng nhân viên hùng hậu 20,000 người Thị trường Việt Nam bắt đầu xuất sản phẩm thương hiệu Schneider từ 20 năm trước Ngay du nhập vào Việt Nam, thiết bị điện Schneider góp mặt nhiều cơng trình lớn nhỏ, từ dân dụng cơng nghiệp, góp phần thúc đẩy phát triển lĩnh vực xây dựng nước Đã có nhiều cơng trình trọng điểm quốc gia sử dụng sản phẩm thương hiệu Schneider đường dây truyền tải điện 500kV Bắc Nam, hệ thống điện mặt trời Bình Dương, tịa nhà Bitexco… Các dịng biến tần hạ thơng dụng Schneider: - Biến tần chế tạo máy ATV340 Schneider: • Loại: pha • Cơng suất hoạt động: 0,75kW - 0,75 kW • Tần số ngõ ra: 0.5 599Hz • Điện áp đầu vào: 380VAC - 480VAC • Khả tải: 220% • Nhiệt độ ứng dụng: dOnE , - Chọn luật điều khiển động tùy theo tải ⇒Vào menu COnF/FULL/ drC-/Ctt• UUC (luật vector) • Std (luật U/f) • Syn (động đồng vịng hở) • Ufq (luật bơm quạt) •nLd (luật tiết kiệm lượng) - Cài đặt thông số làm việc + Cài đặt dòng bảo vệ tải ⇒ Vào menu COnF/FULL/ Set-/ ItH = dòng định mức động + Cài đặt thời gian tăng tốc (ACC), thời gian giảm tốc (DEC) ⇒ Vào menu COnF/FULL/ Set-/ • ACC = thời gian tăng tốc • DEC = thời gian giảm tốc + Cài đặt giới hạn tốc độ cao (HSP), giới hạn tốc độ thấp (LSP) ⇒ Vào menu COnF/FULL/ Set- - • HSP = giới hạn tốc độ cao • LSP = giới hạn tốc độ thấp Cài đặt relay báo trạng thái biến tần Relay (R1A-R1B-R1C) báo lỗi (relay đóng vào khơng có lỗi, mở có lỗi) Relay (R2A-R2C) báo chạy dừng ⇒ Vào menu COnF/FULL/ I-O/r1/ r1 = Flt ⇒ Vào menu COnF/FULL/ I-O/r2 / r2- Run - Cài đặt ngõ analog báo trạng thái biến tần + Cài đặt AO1 báo tốc độ chạy, xuất từ 0-10VDC ⇒ Vào menu COnF/FULL/ I-O/AO1 • AO1 = Ofr (báo tốc độ chạy) • AO1t = 10V (xuất 0-10V) + Chức bắt tốc độ động ⇒ Vào menu COnF/FULL/ FLt-/FLr/ FLr = Yes Mục đích: - Biến tần cần lệnh để điều khiển: lệnh chạy dừng (command) lệnh đặt tốc độ (reference) - Ta thay đổi cách lệnh tùy theo ứng dụng mong muốn - Thường dùng tủ biến tần có chế độ Auto – Manual KẾT LUẬN Trong suốt trình tìm hiểu vấn đề đồ án “Điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha biến tần” chúng em nghiên cứu, tìm hiểu thông tin, tài liệu liên quan đến nội dung đề tài với hướng dẫn Thầy Trần Quang Thọ trao đổi học tập với sinh viên khác giúp hồn thành đồ án mơn học Truyền động điện tự động thời gian quy định Qua tìm tịi, học hỏi thơng tin từ nguồn liệu khác giúp chúng em hiểu rõ cách tổng quan động không đồng điều khiển kết nối biến tần với động cấp tần số, tìm hiểu khái quát biến tần Schneider Tuy nhiên, thời gian nghiên cứu kiến thức nhiều hạn chế phương pháp nghiên cứu nội dung đề tài đồ án nên chắn không tránh khỏi thiếu sót Chúng em hy vọng nhận góp ý thầy để sửa chữa, khắc phục giúp cho kiến thức thân ngày hoàn thiện vấn đề đồ án Chúng em chân thành cảm ơn Thầy Cô Khoa Điện – Điện tử bạn đóng góp ý kiến, bổ sung cho nội dung đề tài hoàn thiện TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình “ Truyền Động Điện tự động” – Trường ĐHSPKT Giáo trình “ Máy Điện ” – Trường ĐHSPKT Tài liệu trang web: - CÀI ĐẶT ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN SCHNEIDER BẰNG ĐIỆN TRỞ VÀ CƠNG TẮC NGỒI (hanmyvietbinhduong.com) - Cài đặt biến tần Schneider ATV320 đơn giản với bước (hoplongtech.com) - Biến tần Schneider-Electric – APIER CORP - 4625e886b816112b3dbc2e5a3790a241.pdf (raec.su) - Biến tần ATV320 Schneider (thietbibenthanh.com) - 1567571824-catalogpricelistatv320schneider.pdf (thietbibenthanh.com) Catalog biến tần hãng Schneider ... khảo 1 .3 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI Với đề tài “ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA BẰNG TẦN SỐ SỬ DỤNG BIẾN TẦN” giải vấn đề giảm dòng khởi cho động khởi động, điều chỉnh tốc độ động điều khiển. .. 2 .3. 4 .3 Đặc tính động khơng đồng pha Tn Đặc tính động không đồng pha thể hình biểu diễn mối quan hệ moment tốc độ động Hình 2 .3. 4.4 Đặc tính động không đồng pha 2 .3. 5 Ưu nhược điểm động không đồng. .. VỀ BIẾN TẦN 36 3. 1 KHÁI QUÁT BIẾN TẦN VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA BIẾN TẦN 36 3. 2 PHÂN LOẠI BIẾN TẦN 37 3. 2.1 Biến tần trực tiếp 37 3. 2.2 Biến tần gián tiếp .38 3. 3.1