GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NGHỀ Điện công nghiệp

BÀI MỞ ĐẦU SỞ LAO ĐỘNG TB XH TỈNH HÀ NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NGHỀ Điện công nghiệp TRÌNH ĐỘ Cao đẳngTrung cấp Ban hành kèm theo Quyết định số 234QĐ CĐN. GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NGHỀ Điện công nghiệp

SỞ LAO ĐỘNG TB & XH TỈNH HÀ NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NGHỀ: Điện cơng nghiệp TRÌNH ĐỘ: Cao đẳng/Trung cấp Ban hành kèm theo Quyết định số 234/QĐ - CĐN ngày 05 tháng năm 2020 Trường Cao Đẳng Nghề Hà Nam Hà Nam, năm 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Dựa theo giáo trình này, sử dụng để giảng dạy cho trình độ nghề ngành/ nghề khác nhà trường Cần giảng dạy bổ sung môn học, mô đun bắt buộc số môn học, mô đun tự chọn mà chương trình đào tạo trình độ Trung cấp chưa giảng dạy; LỜI GIỚI THIỆU Truyền động điện học phần quan trọng học sinh - sinh viên ngành Điện nói chung, đặc biệt HS - SV ngành điều khiển tự động hóa Để phục vụ tốt cho việc dạy học môn học truyền động điện, tập thể tác giả khoa Điện - Tự động hóa đã tìm hiểu, đúc kết biên soạn ”Truyền động điện” với nội dung bám sát đề cương môn học đã hội đồng nhà trương thông qua Nội dung giảng gồm bài: BÀI KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BÀI BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM BÀI BỘ BIẾN TẦN BÀI BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN SERVO Bài giảng dùng làm tài liệu học tập cho HS - SV nghề điện cơng nghiệp Ngồi cũng tài liệu tham khảo cho quan tâm đến lĩnh vực Do hạn chế thời gian kiến thức nên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhân ý kiến đóng góp bạn đọc Mọi ý kiến đóng góp xin gửi Khoa Điện - trường cao đẳng nghề Hà Nam Chúng xin chân thành cảm ơn! Hà Nam, ngày 10 tháng 06 năm 2020 Tham gia biên soạn Chủ biên Trần Thị Hệ MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU BÀI KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Phụ tải phần truyền động điện Các khâu khí truyền động điện, tính tốn qui đổi khâu khí truyền động điện Đặc tính máy sản xuất, động 3.1 Đặc tính máy sản xuất 3.2 Đặc tính động 3.3 Độ cứng đặc tính Các trạng thái làm việc xác lập hệ truyền động điện CÂU HỎI ÔN TẬP: BÀI BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 10 Khái quát chung khởi động mềm 10 Kết nối mạch động lực 11 Khảo sát chức 12 Hãm động 15 CÂU HỎI ÔN TẬP: 16 BÀI BỘ BIẾN TẦN 17 Giới thiệu loại biến tần 17 1.1 Biến tần trực tiếp 18 1.2 Biến tần gián tiếp 19 Biến tần SV-IG5A 22 Biến tần MICROMASTER 440 26 Các tham số cần thiết q trình cài đặt biến tần 28 Các ngõ vào/ra cách kết nối 35 5.1 Các cổng kết nối 35 5.2 Các chế độ làm việc 36 5.3 Kết nối biến tần 36 Khảo sát hoạt động biến tần 40 CÂU HỎI ÔN TẬP : 43 BÀI BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN SERVO 44 Giới thiệu điều khiển máy điện Servo 44 1.1 Động Servo 44 1.2 Điều khiển động Servo 47 Kết nối mạch động lực 47 Khảo sát chức 48 CÂU HỎI ÔN TẬP: 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Truyền Động Điện Mã mơ đun: MĐ - 25 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: trước học mơ đun cần hồn thành mơ đun mơn học sở, đặc biệt mô đun môn học: Mạch điện; Trang bị điện; Máy điện - Tính chất: mơ đun kĩ thuật chuyên môn, thuộc mô đun đào tạo bắt buộc - Ý nghĩa vai trị mơ đun: Ngày khoa học kỹ thuật ngày phát triển Trong xí nghiệp có nhiều hệ thống máy sản xuất sử dụng điều khiển truyền động điện Trên giới có nhiều hãng sản xuất sử dụng điều khiển truyền động điện khác Trong tài liệu đề cập đến điều khiển truyền động điện khởi động mềm, biến tần điều khiển máy điện servo Mô đun truyền động điện mô đun chuyên môn học viên chuyên ngành Điện công nghiệp Mô đun nhằm trang bị cho học viên trường dạy nghề kỹ cần thiết để lắp đặt lặp trình điều khiển cho số hệ thống tự động hoá có thực tế , từ có tư kỹ thuật để áp dụng vào thực tiễn sản xuất Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: + Trình bày nguyên tắc phương pháp điều khiển tốc độ hệ truyền động điện + Phân tích cấu tạo, nguyên lý số thiết bị điển hình như: soft stater, inverter, biến đổi - Về kỹ năng: Lựa chọn biến đổi phù hợp với yêu cầu hệ truyền động - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Có lực chuyên môn, giải công việc nguyên tắc phương pháp điều khiển tốc độ hệ truyền động điện, phân tích cấu tạo, nguyên lý số thiết bị, vấn đề phức tạp điều kiện lựa chọn biến đổi phù hợp + Có lực thực nhiệm vụ lựa chọn biến đổi; chịu trách nhiệm cá nhân trách nhiệm nhóm + Tự học tập, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm để nâng cao trình độ chun mơn nghiệp vụ Nội dung mơ đun: BÀI KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Mã bài: MĐ25 - 01 Giới thiệu: Trong học học sinh cần hiểu cấu trúc hệ truyền động điện tự động, khâu khí, tính tốn qui đổi khâu khí truyền động điện, đặc tính máy sản xuất, động trạng thái làm việc xác lập hệ truyền động điện Mục tiêu: - Kiến thức: Trình bày phụ tải phần truyền động điện, đặc tính máy sản xuất, động - Kĩ năng: + Phân tích trạng thái làm việc xác lập hệ truyền động điện + Tự học tập, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm để nâng cao trình độ chun mơn nghiệp vụ - Thái độ: Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỷ mỉ, tư sáng tạovaf khoa học, đảm bảo an toàn, tiết kiệm Nội dung chính: Phụ tải phần truyền động điện Hệ truyền động điện tự động tổ hợp thiết bị điện, điện tử, v.v phục vụ cho cho việc biến đổi điện thành cung cấp cho cấu công tác máy sản suất, cũng gia cơng truyền tín hiệu thơng tin để điều khiển q trình biến đổi lượng theo u cầu cơng nghệ Hình 1.1: Cấu trúc hệ truyền động điện BBĐ: Bộ biến đổi; ĐC: Động điện; MSX: Máy sản xuất; R RT: Bộ điều chỉnh truyền động cơng nghệ; K KT: Các Bộ đóng cắt phục vụ truyền động công nghệ; GN: Mạch ghép nối; VH: Người vận hành Cấu trúc hệ TĐĐ TĐ gồm phần chính: - Phần lực (mạch lực): Từ lưới điện nguồn điện cung cấp điện đến biến đổi (BBĐ) động điện (ĐC) truyền động cho phụ tải (MSX) Các biến đổi như: Bộ biến đổi máy điện (máy phát điện chiều, xoay chiều, máy điện khuếch đại), biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bảo hoà), biến đổi điện tử, bán dẫn (Chỉnh lưu tiristor, điều áp chiều, biến tần transistor, tiristor) Động có loại như: động chiều, xoay chiều, loại động đặc biệt - Phần điều khiển (mạch điều khiển) gồm cấu đo lường, điều chỉnh tham số cơng nghệ, khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt phục vụ cơng nghệ cho người vận hành Đồng thời số hệ TĐĐ TĐ khác có mạch ghép nối với thiết bị tự động khác với máy tính điều khiển Các khâu khí truyền động điện, tính tốn qui đổi khâu khí truyền động điện Phương trình động học hệ truyền động điện Điều kiện quy đổi: đảm bảo cân công suất phần hệ truyền động điện tự động * Khi lượng truyền từ động đến máy sản xuất: Ptr = P + ∆P Trong đó: Ptr cơng suất trục động cơ, Ptr = Mcqđ  (Mcqđ  - mômen cản tĩnh quy đổi tốc độ góc trục động cơ) Pc công suất máy sản xuất, Pc = Mlv  lv (Mlv  lv - mômen cản tốc độ góc trục làm việc) ∆P tổn thất khâu khí * Nếu tính theo hiệu suất hộp tốc độ chuyển động quay: Ptr  M cqd Trong đó: Pc i  M lv lv  M cqd  i M  M  lv lv  lv i  i i  i hiệu suất hộp tốc độ  i= gọi tỉ số truyền hộp tốc độ lv * Nếu chuyển động tịnh tiến lực quy Mcqđ = Flv  Trong :   it - Hiệu suất truyền lực  t - Hiệu suất tang trống   vlv - Tỷ số quy đổi Khi lượng truyền từ máy sản xuất đến động cơ: Ptr = Pc -  Đặc tính máy sản xuất, động Trong hệ thống truyền động điện, động điện có nhiệm cụ cung cấp động lực cho cấu sản xuất Động điện có nhiều loại, nhiều kiểu khác với tính năng, thơng số riêng; cấu sản xuất loại máy cũng có u cầu cơng nghệ đặc điểm riêng Để hệ thống truyền động điện làm việc tốt động điện cấu sản xuất phải đảm bảo phù hợp tương ứng, việc lựa chọn hệ truyền động điện động điện đáp ứng đúng yêu cầu cấu sản xuất có ý nghĩa lớn mặt kỹ thuật kinh tế 3.1 Đặc tính máy sản xuất Đặc tính biểu thị mối quan hệ tốc độ quay mômen quay:  = f(M) n = F(M)  - Tốc độ góc (rad/s) Trong đó: n - Tốc độ quay (vg/ph) M - Mơmen (N.m) Đặc tính máy sản xuất quan hệ tốc độ quay mômen cản máy sản xuất: Mc = f(  ) Đặc tính máy sản xuất đa dạng, nhiên phần lớn chúng biểu diễn dạng biểu thức tổng quát: Mc = Mco + (Mcđm - Mco)(  q ) (1.1)  dm Trong đó: Mc mômen cản cấu sản xuất ứng với tốc độ  Mco mômen cản cấu sản xuất ứng với tốc độ  = Mcđm mômen cản cấu sản xuất ứng với tốc độ định mức  =  đm q số mũ đặc trưng cho phụ tải - Trường hợp q = 0, phương trình (1.1) trở thành: Mc = Mcđm Ta thấy mô men cản không phụ thuộc vào tốc độ quay, thường thấy cấu nâng - hạ (máy trục, thang máy), cấu ăn dao máy cắt gọt kim loại - Trường hợp q = 1, phương trình (1.1) trở thành: Mc = M cđđ  M co đm  +Mco Ta thấy mô men cản tỷ lệ bậc với tốc độ quay  , thường thấy máy phát điện chiều với tải trở - Trường hợp q = 2, phương trình (1.1) trở thành: Mc = M cđđ  M co  đm  +Mco Ta thấy mô men cản tỷ lệ bậc với tốc độ quay  , thường thấy máy bơm, quạt, máy thủy khí - Trường hợp q = -1, phương trình (1.1) trở thành: Mc = M cđđ  M co   đm +Mco Ta thấy mô men cản tỷ lệ nghịch với tốc độ quay  , thường thấy cấu máy quấn dây, cấu truyền động máy cắt gọt kim loại Đặc tính ứng với q = -1 Đặc tính ứng với q = Đặc tính ứng với q = Đặc tính ứng với q = Hình 1.2: Đặc tính số máy sản xuất 3.2 Đặc tính động Đặc tính động điện quan hệ tốc độ quay mômen  =f(M) động cơ: Đặc tính động điện chia đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo Dạng đặc tính loại động khác khác - Đặc tính tự nhiên: Đó quan hệ  = f(M) động điện thơng số điện áp, dịng điện động định mức, theo thông số đã thiết kế chế tạo mạch điện điện, khơng có thay đổi - Đặc tính nhân tạo: Đó quan hệ  = f(M) động điện có thay đổi thơng số động Ngồi đặc tính cơ, động điện chiều người ta cịn sử dụng đặc tính điện, biểu diễn quan hệ tốc độ dòng điện mạch động cơ:  = f(I) hay n = f(I) 3.3 Độ cứng đặc tính Độ cứng đặc tính tỷ lệ thay đổi mô men thay đổi tốc độ Ký hiệu  , tính biểu thức: = M (1.2)  Độ cứng  dùng để đánh giá đường đặc tính Hình 1.3: Độ cứng đặc tính Nếu |  | bé đặc tính mềm (|  | < 10) Nếu |  | lớn đặc tính cứng (|  | = 10  100) Khi |  | =  đặc tính nằm ngang tuyệt đối cứng Đặc tính có độ cứng  lớn tốc độ bị thay đổi mơmen thay đổi Ở hình vẽ trên, đường đặc tính cứng đường đặc tính nên với thay đổi  M đặc tính có độ thay đổi tốc độ  nhỏ độ thay đổi tốc độ  đặc tính 2, (  <  2) Các trạng thái làm việc xác lập hệ truyền động điện Trong hệ truyền động điện tự động ln có q trình biến đổi lượng điện thành cơ, ngược lại, trình định trạng thái làm việc hệ truyền động điện Có trạng thái làm việc: Trạng thái động máy phát - Trạng thái động cơ: Là trạng thái động nhận lượng từ nguồn, biến đổi thành năng, truyền cho máy sản xuất tiêu tán Mơ men động sinh chiều với tốc độ quay trục - Trạng thái máy phát: Là trạng thái máy sản xuất tạo năng, truyền lại cho động cơ, động nhận đó, biến đổi thành điện năng, truyền ngược vê nguồn Mô men động sinh ngược chiều với tốc độ quay CÂU HỎI ÔN TẬP: Thế hệ truyền động điện? Trình bày cấu trúc chung hệ truyền động điện? Vẽ đồ thị đặc tính số máy sản xuất? Giải thích ý nghĩa đường đặc tính đó? Hãy nêu trạng thái làm việc xác lập hệ truyền động điện A0504 Biến tần q nhiệt A0511 Động q nhiệt A0922 Khơng có tải A0923 Tín hiệu nhấp trái phải tác động Báo động cánh tản nhiệt nóng, nguyên nhân giảm tần số xung tần số nhỏ Động tải Dòng điện đầu thấp mức cho phép Điện áp đầu thấp tần số 0Hz Tín hiệu nhấp trái phải tác động lúc Kiểm tra nhiệt độ môi trường Kiểm tra điều kiện tải Kiểm tra quạt làm mát biến tần biến tần làm việc Kiểm tra thông số tăng nhiệt động Kiểm tra thông số mức cảnh báo nhiệt động Kiểm tra làm việc tốc độ thấp lâu Kiểm tra đặt tăng dịng làm việc khơng q cao Kiểm tra tải nối với biến tần Kiểm tra thông số động Vài chức có làm việc khơng đúng tải khơng bình thường Đảm bảo tín hiệu nhấp trái nhấp phải khơng cấp lúc Các ngõ vào/ra cách kết nối 5.1 Các cổng kết nối Bộ biến tần SVIG5A-4 có 24 cổng kết nối : + MO : Đầu đa chức + MG : MO chung + 24 : Đầu 24 V + P1 , P2 : Kết nối với thiết bị đầu cuối ( thiết lập biến tần ) - Fx chạy thuận - Rx chạy ngược + CM : Tín hiệu đầu vào chung + P3 , P4 , P5 : Đầu vào terminal ( thiết lập biến tần ) - Bx dừng khẩn cấp - RST đặt lại - JOG hoạt động JOG + CM : Tín hiệu đầu vào chung + P6 , P7 , P8 : Đầu vào terminal ( thiết lập biến tần ) + VR : Cấp nguồn 10V cho chiết áp + V1 : Thiết lập tín hiệu điện áp đầu vào + I : Thiết lập tín hiệu đầu vào hành + AM : Tín hiệu đầu analog đa chức + 3A , 3B , 3C : Đặt lại chức đầu terminal 35 - Kết nối đầu A - Kết nối đầu B - Kết nối đầu chung A / B + S+ , S- : Kết nối với thiết bị đầu cuối RS 485 5.2 Các chế độ làm việc Biến tần SVIG5A-4 có chế độ làm việc : +Keypad : Để điều khiển keypad ta cần thiết lập tham số biến tần sau : ACC = 5.0 drv = dEC = 10.0 Frq = +Terminal : Để điều khiển terminal ta cần thiết lập thông số biến tần sau : ACC = 5.0 drv = dEC = 10.0 Frq = 5.3 Kết nối biến tần 5.3.1 Kết nối điều khiển Keypad Hình 3.8 - Kết nối điều khiển Keypad 5.3.2 Kết nối điều khiển Terminal 36 Bộ biến tần MICROMATER 440 có cổng kết nối sau: Có đầu rơ le Có đầu tương tự (0 -20mA) cổng vào số cách ly NPN/PNP cổng vào tương tự AIN1: 0-10V, 0-20mA -10 - +10V AIN2: 0-10V, 0-20mA đầu vào tương tự dùng cổng vào số Thiết kế mơdul với cấu hình linh hoạt Tần số chuyển mạch cao làm giảm độ ồn động làm việc Những chọn lựa ngồi cho truyền thơng với PC, panel vận hành (BOP), panel điều khiển cấp cao (AOP) module kết nối mạng Profibus + Các đặc tính bảo vệ Bảo vệ cho biến tần động Bảo vệ áp thấp áp Bảo vệ nhiệt biến tần Bảo vệ lỗi nối đất Bảo vệ ngắn mạch Bảo vệ nhiệt động theo phương thức I2t + Cách kết nối Bộ biến tần MICROMATER 440 37 VR VR CM CM V1 P1 V1 CT1 CT2 P2 CT3 P3 CM CT4 P4 CT5 P5 CT6 P6 CT7 P7 CT8 P8 CM Hình 8.9: Kết nối điều khiển Terminal 38 Hình 3.9: Sơ đồ kết nối ngoại vi biến tần MM440 39 Khảo sát hoạt động biến tần *Với chế độ điều khiển Keypad : Sau thiết lập tham số, ta thực ấn nút Run/Stop để chạy dừng động Tùy theo tham số đã đặt mà ta biết thơng số hoạt động, thiết lập chế độ tự làm việc cho động *Với chế độ điều khiển Terminal : - Sau cài đặt tham số phần trước đã nêu ta điều chỉnh tốc độ động terminal chiết áp - Khi ta bật công tắc CT1, động quay thuận, muốn đảo chiều quay động ta bật công tắc CT2 - Khi bật công tắc CT3 động dừng khẩn cấp - Các công tắc CT4,CT5,CT6 điều khiển cho động quay tần số thấp, trung bình, cao theo giá trị cài đặt trước - Tuỳ thuộc vào tham số cài đặt biến tần mà ta có cách đấu nối điều khiển khác Trong hai chế độ làm việc, mặc định mà hình Led hiển thị tần số hoạt động động Ứng dụng thông dụng công nghiệp Biến tần ứng dụng rộng rãi thực tế, thiết lập đầy đủ thơng số phù hợp với động dây truyền công nghệ Ở ta đưa tập ứng dụng phổ thông ứng với chế độ làm việc biến tần Bài tập 1: Điều khiển động KĐB pha dùng biến tần, điều khiển keypad - Sơ đồ mạch: - Các tham số cần cài đặt ACC = 5.0 dEC = 10.0 drv = Frq = drC = F - Vận hành : - Sau thông số cài đặt, ta sử dụng phím run/ stop keyboard để điều chỉnh cho động chạy dừng 40 - Nhấn phím run động quay thuận, muốn động quay ngược ta tìm đến tham số drC , chọn giá trị ‘r’ ấn ENTER động quay ngược - Muốn dừng động ta ấn nút stop - Muốn hiển thị dòng điện đầu ta chọn tham số Cur, hiển thị tốc độ động ta chọn tham số rPM, hiển thị điện áp chiều chọn tham số dcL, - Tuỳ thuộc vào tập mà ta có cách cài đặt tham số biến tần khác Bài tập : Điều khiển động KĐB pha dùng biến tần, điều khiển terminal - Sơ đồ mạch ; VR VR CM CM V1 V1 CT1 P1 CT2 P2 CT3 P3 CM CT4 P4 CT5 P5 CT6 P6 CT7 P7 CT8 P8 CM - Các tham số cần cài đặt ACC = 5.0 dEC = 10.0 drv = Frq = - Vận hành - Sau cài đặt tham số ta dùng chiết áp để điều chỉnh tốc độ động - Bật công tắc CT1 động Quay thuận đèn FX sáng, bật công tắc CT2 động chạy ngược đèn RX sáng - Muốn dừng khẩn cấp động ta bật công tắc CT3 -Tuỳ thuộc vào tập mà ta có cách đấu nối cài đặt khác Bài tập 3: Điều khiển mạch vòng hở với chế độ điều khiển từ thông (V/f) biến tần MICROMATER 440 Bài thực hành dùng cho ứng dụng điều khiển băng tải, bơm, quạt khơng có yêu cầu phản hồi tốc độ Các tín hiệu điều khiển đưa vào lấy thông qua đầu vào số , tốc độ đặt chiết áp đấu vào đầu tương tự 1.ở ta dùng đầu vào số 5, 6, cho chức Run/Stop , đảo chiều, Reset Các thơng số cần cài đặt gồm có : 41 Thơng số P0010 P0304-P0311 P0701 P0702 P0703 P 1120 P 1121 P1300 P3900 Chức Thông số cài đặt nhanh Đặt giá trị thông số động Chức đầu vào số số Chức đầu vào số số ( Đảo chiều ) Chức đầu vào số số ( Nhận biết lỗi ) Thời gian tăng tốc Thời gian giảm tốc Phương pháp điều khiển Kết thúc Giá trị 12 5.00s 7.00s 1 Bài tập 4: Điều khiển mạch vịng hở có sử dụng điểm đặt tần số cố định Bài thực hành cũng dùng cho ứng dụng ta thêm vào kênh điểm đặt tần số cố định cách sử dụng chân vào số 8, 16, 17 Ta cài đặt cho đầu vào số chức để bặt công tắc chân biến tần chạy với tần số cố định đã đặt trước Các thơng số cần cài đặt gồm có : Thông số Chức Giá trị P0010 Thông số cài đặt nhanh P0304 - P0311 Đặt giá trị thông số động P0701 Chức đầu vào số số 1 P0702 Chức đầu vào số số 12 ( Đảo chiều ) P0703 Chức đầu vào số số ( Nhận biết lỗi ) P0704 Chức đầu vào số số 15 P0705 Chức đầu vào số số 15 P0706 Chức đầu vào số số 15 P 1120 Thời gian tăng tốc 5.00s P 1121 Thời gian giảm tốc 7.00s P1300 Phương pháp điều khiển P3900 Kết thúc Chú ý - Nguồn pha 380V cấp cho bảng điều khiển qua aptomat pha, pha mass đấu vào aptomat pha - Mạch động lực có zắc cắm lỗ cắm màu đen, mạch điều khiển có zắc cắm lỗ cắm màu đỏ 42 - Không đưa điện 220V vào mạch điều khiển biến tần - Đối với công tắc đấu nối, đầu công tắc phải đấu vào chân com (CM) biến tần - Khi muốn đo dịng, áp vị trí ta nối ampe kế nối tiếp vôn kế song song với vị trí cần đo CÂU HỎI ƠN TẬP : Cài đặt lệnh để điều chỉnh tốc độ động KĐB pha rotor lồng sóc dùng biến tần phím chức panel? Cài đặt lệnh để điều chỉnh tốc độ động KĐB pha rotor lồng sóc dùng biến tần đầu vào số? Cài đặt lệnh để điều chỉnh tốc độ động KĐB pha rotor lồng sóc dùng biến tần chiết áp? Giới thiệu chung biến tần MICROMASTER 440? 43 BÀI BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN SERVO Mã bài: MĐ25 - 04 Giới thiệu: Trong học học sinh phải nhận biết cổng vào điều khiển máy điện servo, cách kết nối mạch động lực, biết cách khảo sát đặc tính làm việc động cơ, biết cách đặt tốc độ làm việc, tốc độ dừng nhận biết hệ truyền động dùng điều khiển máy điện servo sử dụng thực tế Mục tiêu: - Kiến thức: Nhận biết cổng vào, cổng điều khiển máy điện Servo - Kỹ năng: + Kết nối mạch động lực cho điều khiển máy điện Servo + Khảo sát đặc tính n = f(M); M = f(n) + Đặt tốc độ làm việc, tốc độ dừng động - Thái độ: + Nhận biết hệ truyền động dùng điều khiển máy điện Servo sử dụng thực tế + Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỷ mỉ, tư sáng tạovaf khoa học, đảm bảo an tồn, tiết kiệm Nội dung chính: Giới thiệu điều khiển máy điện Servo 1.1 Động Servo Động servo loại động điện đặc biệt có khả quay cấu chấp hành tới vị trí xác giữ cứng vị trí cấu chấp hành bị đẩy trở lại Dải góc quay chuẩn đầu trục thường là 90 180 độ Trên thị trường giới có nhiều loại servo khác nhiều nước sản xuất Có nhiều cách phân loại đông Servo: - Theo nguồn cấp: + Động servo chiều + Động servo xoay chiều pha + Động servo xoay chiều pha - Theo vật liệu làm hộp giảm tốc có: composit, kim loại, hợp kim - Theo điều khiển, servo có hai loại bản: + Động Servo điều khiển analog + Động Servo điều khiển digital 44 Hình 4.1 : Cấu tạo động servo Bề ngồi khơng có khác bản, phần bên cũng không phân biệt nhiều ngoại trừ vài phần điện tử, digital servo có vi xử lý Các phần Servo gồm có : Động chiều (motor) - Biến trở ( potentiometer) - Hộp giảm tốc (gear box) - Mạch điều khiển ( Electronic board) - Vỏ (cover) - Dây tín hiệu ( signal wire) Để điều khiển servo quay theo góc cố định chip điều khiển phải phát xung với độ rộng từ 1ms đến 2ms Trên hình vẽ mơ tả tín hiệu điều khiển này: 1ms ứng với góc quay nhỏ -900 2ms ứng với góc quay lớn servo 900 nên góc quay 00 ứng với độ rộng xung 1,5 ms Hai thông số kỹ thuật quan trọng servo tốc độ moment xoắn Tốc độ xác định thời gian để quay tới góc cho trước, ví dụ 0.15s để quay góc 60 độ Moment xoắn cho kg-cm Tốc độ moment gắn cho điện áp định, thường 4,8V 6V Một yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ moment xoắn, vật liệu làm ổ quay, làm nhựa, vịng bi hay bạc lót kim loại Loại làm vịng bi tốt Servo có nhiều kích thước khối lượng, cỡ siêu nhỏ, cỡ mini, cỡ tiêu chuẩn có servo cỡ lớn Khơng phải động cũng dùng làm động servo, động servo động hoạt động dựa theo lệnh điều khiển vị trí tốc độ Chính phải thiết kế cho đáp ứng phù hợp với nhu cầu điều khiển Về servo motor động bình thường giống mặc cấu tạo nguyên lý hoạt động (nghĩa cũng có phần cảm phần ứng, khe hở từ thông, cách đấu dây … Tuy nhiên tuỳ theo nhu cầu điều khiển 45 mà có số điểm cải tiến (dành cho mục đích đặc biệt) so với động thường: - Tăng tốc độ đáp ứng tốc độ: Các động bình thường, muốn chuyển từ tốc độ sang tốc độ khác cần có khoảng thời gian độ Trong số nhu cầu điều khiển, địi hỏi động phải tăng/giảm tốc nhanh chóng để đạt tốc độ mong muốn thời gian ngắn Các động thường đáp ứng điều Để đáp ứng yêu cầu phải thiết kế cho rút ngắn đáp ứng tốc độ động Muốn vậy ta cần giảm moment qn tính tăng dịng giới hạn cho động Để giảm moment quán tính động servo giảm đường kính rotor loại bỏ cấu sắt không cần thiết Muốn giảm moment qn tính (J) phải giảm đường kính rotor, thể tích động phải đảm bảo (u cầu cơng suất, nhiệt) nên đường kính giảm chiều dài phải tăng lên, động servo dài động thông thường, yếu tố nhận biết đông servo Để tăng dịng giới hạn, động servo sử dụng sắt Ferrit để làm mạch từ thiết kế hình dạng lõi sắt cho phù hợp - Tăng khả đáp ứng: Đáp ứng cần hiểu tăng/giảm tốc cần phải “mềm” nghĩa gia tốc số hay gần số Một số động thang máy hay số băng chuyền đòi hỏi đáp ứng tốc độ cấu phải “mềm”, tức trình độ vận tốc phải xảy cách tuyến tính Để làm điều cuộn dây động phải có điện cảm nhỏ nhằm loại bỏ khả chống lại biến đổi dòng điện mạch điều khiển yêu cầu Các động servo thuộc loại thường thiết kế giảm thiểu số cuộn dây mạch có khả thu hẹp vịng từ mạch từ khe hở khơng khí - Mở rộng vùng điều khiển (control range):Một số yêu cầu điều khiển cần điều khiển động dải tốc độ lớn định mức nhiều Động bình thường cho phép điện áp đặt lên phải điện áp chịu đựng động thông thường không lớn so với điện áp định mức Động servo thuộc loại có thiết kế đặt biệt nhằm gia tăng điện áp chịu đựng tăng khả bão hoà mạch từ động vậy động servo thuộc loại phải tăng cường cách điện sử dụng sắt Ferrit nam châm đất - Khả ổn định tốc độ: Động servo loại thường thiết kế cho vận tốc quay ổn định Động servo khác biệt với động thường chỗ độ ổn định tốc độ khác cao Các động servo loại thường sử dụng ứng dụng đòi hỏi tốc độ xác (như robot) Nó thiết kế cho gia tăng dịng từ mạch từ lên cao gia tăng từ tính cực từ Các rãnh rotor thiết kế với hình dáng đặc biệt cuộn dây rotor cũng bố trí khác đặc biệt để đáp ứng yêu cầu 46 1.2 Điều khiển động Servo Động servo thiết bị điều khiển chu trình kín Từ tín hiệu hồi tiếp vận tốc/vị trí, hệ thống điều khiển số điều khiển họat động động servo Với lý nêu nên sensor đo vị trí tốc độ phận cần thiết phải tích hợp cho động servo Đặc tính vận hành động servo phụ thuộc nhiều vào đặc tính từ phương pháp điều khiển động servo Có loại động servo sử dụng - Động servo AC dựa tảng động AC lồng sóc - Động servo DC dựa tảng động DC - Động servo AC không chổi than dựa tảng động không đồng Hình 4.2 : Động servo DC với hệ thống hồi tiếp vị trí tốc độ Động servo thiết kế cho hệ thống hồi tiếp vịng kín Tín hiệu động nối với mạch điều khiển Khi động quay, nối với tải, vận tốc (Velocity feedback) vị trí (Position feedback) hồi tiếp mạch điều khiển Nếu có bầt kỳ lý ngăn cản chuyển động quay động cơ, cấu hồi tiếp nhận thấy tín hiệu chưa đạt vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động đạt điểm xác Các động servo điều khiển liên lạc vô tuyến gọi động servo RC (radio-controlled) Kết nối mạch động lực Ta xét điều khiển động Servo hãng Yaskawa, series SGDM Đèn thị nguồn 10 Mô đun kết nối động lực Panel điều khiển 11 Cổng kết nối động lực Servo Màn hình Led hiển thị 12 Chân nối đất Chân kết nối pin nguồn CN8 13 Chân nối điện trở phụ Chân nối pin 14 Chân nối nguồn Cổng kết nối Analog CN5 15 Chân nối điều khiển Các phím di chuyển 16 Đèn thị nạp pin Cổng kết nối mã hóa xung 17 Chân kết nối máy tính CN3 CN2 Cổng tín hiệu vào/ra CN1 18 Mã hiệu sản phẩm - Nguồn vào động lực cấp cho điều khiển nối vào chân L1, L2, L3 - Đầu động lực nối với động qua chân U, V, W 47 - Tín hiệu phản hối vận tốc qua mã hóa xung nối với cổng CN2 - Bộ điều khiển kết nối với máy tính qua cổng CN3 Hình 4.3: Mặt trước điều khiển Khảo sát chức - Để thiết lập tốc độ làm việc, ta thực điều chỉnh tham số Pn50A - Để thiết lập tốc độ dừng , ta thực điều chỉnh tham số Pn50B - Để đo mô men tốc độ, thiết lập tham số Pn50C; Pn50D để khảo sát đặc tính n = f(M) M = f(n) CÂU HỎI ÔN TẬP: Thế động servo? Phân loại động servo? Giới thiệu thành phần động servo? Trình bày đặc điểm bật động servo so với loại động khác? Trình bày cách điều khiển động servo? Nêu số ứng dụng động servo? 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Cơ sở truyền động điện - Phạm Duy Nhi, Nguyễn Dư Xứng, Bùi Đình Tiếu Đại học Bách khoa - Hà Nội, 1974 - Cơ sở truyền động điện tự động - Bùi Đình Tiếu, Phạm Duy Nhi NXB Đại Học Trung Học chuyên nghiệp - Hà Nội, 1982 - Cơ sở truyền động điện tự động, Nguyễn Xuân Phú - Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khê, NXB Khoa học Kỹ thuật - Hà Nội, 1998 49