Đồ án biến tần Biến tần FR d700

1.1Cài đặt tần số tối đaẤn MODE → xoay núm điều chỉnh đến P.1 → ấn SET → chọn số 120 Hz (cài tần số tối đa) → ấn SET.1.2Cài đặt tần số tối thiểuẤn MODE → xoay núm điều chỉnh đến P.2 → ấn SET → chọn số0 Hz (cài tần số tối thiểu) → ấn SET.1.3Cài đặt giới hạn tần số tối đaẤn MODE → xoay núm điều chỉnh đến P.18 → ấn SET → chọn số 120 Hz (cài giới hạn tần số tối đa) → ấn SET.

Contents

CHƯƠNG IBIẾN TẦN VÀ VAI TRÒ TRONG ĐỜI SỐNG

I VAI TRÒ

Năng lượng là nguồn lực quan trọng cho mọi hoạt động sản xuất, là yếu tốđảm bảo cho sự phát triển của mỗi quốc gia.Tuy nhiên, việc sử dụng năng lượnglãng phí và kém hiệu quả vẫn còn rất lớn, thông tin hướng dẫn doanh nghiệp lựachọn những thiết bị tiết kiệm năng lượng vẫn còn rất hạn chế.Phần lớn các doanhnghiệp hiện nay sử dụng các thiết bị, công nghệ lạc hậu có hiệu suất thấp, việc quản

lý năng lượng chưa được chú ý đúng mức dẫn đến tổn thất cao.Để khắc phục nhượcđiểm này người ta sử dụng biến tần nhằm nâng cao hiệu suất cho động cơ xoaychiều trong các dây chuyền sản xuất

Biến tần kết hợp với động cơ không đồng bộ đã đem lại những lợi ích sau:

- Hiệu suất làm việc của máy cao;

- Quá trình khởi động và dừng động cơ rất êm dịu nên giúp cho tuổi thọcủa động cơ và các cơ cấu cơ khí dài hơn;

- An toàn, tiện lợi và việc bảo dưỡng cũng ít hơn do vậy đã giảm bớt sốnhân công phục vụ và vận hành máy

- Tiết kiệm điện năng ở mức tối đa trong quá trình khởi động và vận hành

- Ngoài ra, hệ thống máy có thể kết nối với máy tính ở trung tâm Từ trungtâm điều khiển nhân viên vận hành có thể thấy được hoạt động của hệthống và các thông số vận hành (áp suất, lưu lượng, vòng quay ), trạngthái làm việc cũng như cho phép điều chỉnh, chẩn đoán và xử lý các sự cố

có thể xảy ra

- Điều khiển biến tần ở chế độ PU là sử dụng các phím chức năng đượctích hợp trong phần cứng của biến tần để điều khiển hoặc được đưa ramặt tủ thông qua cáp kết nối

II GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN MITSHUBISHI D700

1 Khái niệm biến tần

Biến tần là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trongđộng cơ và thông qua đó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, khôngcần dùng đến các hộp số cơ khí.Biến tần thường sử dụng các linh kiện bán dẫn để

đóng ngắt tuần tự các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quayrô-to (rotor).

Hình 1.2.1 Sơ đồ cấu tạo biến tần

2 Thông số kỹ thuật Biến tần Mitsubishi D700

- 1 ngõ vào Analog 4…20mA

- 1 ngõ vào Analog 0…5V hoặc 0…

Hình 1.2.2 Biến tần MITSHUBISHI D700

FR-D700 đặc biệt thuận tiện cho việc lắp đặt cũng như thân thiện với người

sử dụng Ứng dụng sản phẩm: cấp liệu, băng tải, dụng cụ gia công cơ khí-cắt gọt,cửa và cổng tự động

An toàn với khả năng tự tìm lỗi: biến tần có bộ kiểm tra hoạt động với chứcnăng đảm bảo an toàn khi làm việc Ví dụ: nếu tốc độ quay của quạt giảm 50% thì

nó sẽ nhanh chóng báo động Bộ giám sát chương trình bên trong đo sự già hoá của

tụ điện và bộ đếm giờ vận hành làm cho người vận hành có thời gian lên kế hoạchbảo trì, bảo dưỡng máy Chức năng bảo vệ và quá tải với hệ thống kiểm tra sự cốphase cho cả đầu vào và ra đảm bảo hoạt động không xảy ra hỏng hóc

Tăng khả năng tiết kiệm điện: FR-D700 với chức năng OEC giúp sự tiêu haonăng lượng, công suất của động cơ trở nên tối ưu hơn Kết quả là làm giảm đi nhucầu năng lượng hơn so với các biến tần bình thường

CHƯƠNG 2 ĐẤU NỐI VÀ CÀI ĐẶT CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

I ĐẤU NỐI THIẾT BỊ

1 Đấu nối

- Cấp nguồn cung cấp vào các chân R/L1, S/L2, T/L3

- Kết nối động cơ với chân U, V, W

- Không được phép đấu ngược lại vì sẽ làm hư biến tần

Hình 2.1 Mạch động lực

Hình 2.1 Sơ đồ đấu nối biến tần Mitshubishi D700

Ngõ vàocung cấpnguồn AC

Nối đến nguồn cung cấp.Khi sử dụng nguồn AC một pha, nối vào R(L1) và S(L2).Khi sử dụng bộ biến đổi hệ số công suất cao (FR-HC) hoặc (FR-CV) thì không cần nối đến bất kì đường nào

U, V, W Ngõ ra củainverter Nối đến động cơ 3 pha rotor lồng sóc

Hai ngõ này được kết nối đến bộ phận hãm

và bộ biến đổi hệ số công suất lớn HC)

(FR-P,P1(+,P1) Nhân tố cảithiện hệ số

công suất

Không kết nối tắt giữa P(+) và Pl, nối cuộndây DC cải thiện hệ số công suất vào

Đất(Ground,Earth)

Chân nối đất inverter Phải luôn nối đất choinverter

Khởi động động cơ quay ngược khi ngõ raSTR-SD là ON

RH, RM,RL

Chọn lựa đatốc độ

Chọn lựa nhiều tốc độ khi các ngõ RH,

RM, RL với SD

MRS Dừng ngõra

Khi nối tắt hai cực MRS và SD trongkhoảng 20ms thì sẽ ngắt tín hiệu ra củainverter.Tín hiệu này được dùng để ngắtngõ ra của inverter khi dừng động cơ bằnghãm từ

Xóa trạng thái đang hoạt động khi chomạch hoạt động bảo vệ Nối tắt 2 cực RES-

SD trong 0.1s (hoặc hơn) sau đó hở mạch

Hệ số đặt phải luôn reset

SD vào chungTiếp điểm Nối với các tiếp điểm vào và đồng hồ hiểnthị Tiếp điểm ra có điện áp ra 24V DC và

dòng 0,1A

PC

Chân chungcáctransistorbên ngoài

Khi nối với một ngõ ra của transistor (ngõ

ra cực thu hở), như là PLC Dùng nguồnvào khoảng 24 V DC, 0.1 A

10

Nguồn cungcấp để địnhtần sốnguồn

5V DC Dòng tải 10mA

2 (dòng điện)Định tần số

Khi ngõ vào từ 0-5V DC (hoặc từ 0-10VDC), tần số ra lớn nhất đạt được tại 5V(hoặc 10V).Ngõ vào và ngõ ra có quan hệ

tỉ lệ Có thể thay đổi mức điện áp 5V hay10V bằng cách sử dụng Pr.73 Điện trở vào

là 10KΩ Điện áp vào có thể chịu đến 20V

4

Thiết lậptần số (dòngđiện)

Tín hiệu vào từ 4-20mA DC.Tần số ra lớnnhất tại 20mA Bộ inverter được điều chỉnh

để tại 4mA cho ra tần số là 0Hz và 20mAcho tần sổ là 60Hz Dòng tối đa có thể cóthể chịu được là 30mA.Điện trở vàokhoảng 250Ω

5

Ngõ vàochung đểđịnh tần số

Chân chung cho tín hiệu điều chỉnh tần số(chân 1,2 hoặc 4) Không được nối đấtchân này

A,B,C Tín hiệu

báo độngngõ ra

Tiếp điểm báo mạch bảo vệ của inverter đãhoạt động và ngõ ra đã dừng 200V AC0.3A hoặc 30V DC 0.3A Khi báo động thìnối mạch giữa A-C và hở mạch giữa B-C

RUN đang hoạtInverter

động

Ngõ ra là mức thấp L khi tần số ra củainverter luôn hơn tần số bên ngoài Ngõ ra

là mức cao H khi dừng inverter hoặc trongsuốt quá trình hãm DC.Tải có thể cho phépchịu được là 24V DC 0.1A

FU Dò tần số

Ngõ ra ở mức L khi tần số ra cao hơn tần

số định trước Ngõ ra ở mức H khi tần số rathấp hơn tần số định trước Tải có thể chịuđược là 24V DC 0.1 A

SE

Ngõ rachung cựcthu hở Đây là ngõ ra cho các chân RUN và FU.

Giao

Giao tiếp RS-485 có thể được thực hiện khi

sử dụng đầu nối PU

3 Nguyên lý hoạt động

Tín hiệu vào là điện áp xoay chiều một pha hoặc ba pha Bộ chỉnh lưu cónhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều

Bộ lọc có nhiệm vụ san phẳng điện áp một chiều sau chỉnh lưu

Nghịch lưu có nhiệm vụ biến đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều

có tần số có thể thay đổi được Điện áp một chiều được biến thành điện áp xoaychiều nhờ việc điều khiển mở hoặc khóa các van công suất theo một quy luật nhấtđịnh

Bộ điều khiển có nhiệm vụ tạo tín hiệu điều khiển theo một luật điều khiểnnào đó đưa đến các van công suất trong bộ nghịch lưu Ngoài ra nó còn có chứcnăng sau:

- Theo dõi sự cố lúc vận hành

- Xử lý thông tin từ người sử dụng

- Xác định thời gian tăng tốc, giảm tốc hay hãm.

- Xác định đặc tính - momen tốc độ

- Xử lý thông tin từ các mạch thu thập dữ liệu

- Kết nối với máy tính

Mạch kích là bộ phận tạo tín hiệu phù hợp để điều khiển trực tiếp các vancông suất trong mạch nghịch lưu.Mạch cách ly có nhiệm vụ cách ly giữa mạch côngsuất với mạch điều khiển để bảo vệ mạch điều khiển

Màn hình hiển thị và điều khiển có nhiệm vụ hiển thị thông tin hệ thống nhưtần số, dòng điện, điện áp và để người sử dụng có thể đặt lại thông số cho hệthống

Các mạch thu thập tín hiệu như dòng điện, điện áp nhiệt độ biến đổi chúngthành tín hiệu thích hợp để mạch điều khiển có thể xử lý được Ngoài ra còn có cácmạch làm nhiệm vụ bảo vệ khác như bảo vệ chống quá áp hay thấp áp đầu vào Cácmạch điều khiển, thu thập tín hiệu đều cần cấp nguồn, các nguồn này thường lànguồn điện một chiều 5, 12, 15VDC yêu cầu điện áp cấp phải ổn định Bộ nguồn cónhiệm vụ tạo ra nguồn điện thích hợp đó

Dùng để thay đổi chức năng cài đặt

Ghi lại một giá trị được thiết lập ở chế độ cài đặt

Thay đổi chế độ PU hoặc chế độ tín hiệu bên ngoài

II CÀI ĐẶT CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

1 Giới hạn tần số ngõ ra

1.1 Cài đặt tần số tối đa

Ấn MODE → xoay núm điều chỉnh đến P.1 → ấn SET → chọn số 120 Hz(cài tần số tối đa) → ấn SET

1.2 Cài đặt tần số tối thiểu

Ấn MODE → xoay núm điều chỉnh đến P.2 → ấn SET → chọn số0 Hz (càitần số tối thiểu) → ấn SET

1.3 Cài đặt giới hạn tần số tối đa

Ấn MODE → xoay núm điều chỉnh đến P.18 → ấn SET → chọn số 120 Hz(cài giới hạn tần số tối đa) → ấn SET

Mỗi động cơ đều có một giới hạn tốc độ tối đa nhất định.Nếu vượt quá giớihạn này động cơ có thể bị hỏng

Việc xác định tần số tối đa động cơ có thể hoạt động được bình thường ta có

Hình 2.2.1 Biểu đồ cài đặt tần số Biểu đồ này cho ta thấy chúng ta cài đặt tần số thấp nhất ở Pr.2 Tần số cao nhất ở Pr.1 Khi ta cài đặt giới hạn tần số thì tần số cao nhất chúng ta có thể cài đặt

ở Pr1 bao giờ cũng thấp hơn Pr.18.

2 Tránh điểm cộng hưởng cơ học

Chức năng này giúp chúng ta phòng tránh được các tần số cộng hưởng củacác thiết bị gắn với động cơ

Cài đặt tần số từ Pr 31 đến Pr.32, Pr 33 đến Pr.34, Pr 35 đến Pr.36

Ví dụ: Khi cài đặt Pr.31 là 10 Hz, Pr.32 là 13 Hz thì động cơ chạy đến tần số

10Hz thì nhảy ngay đến 13Hz để tránh tần số cộng hưởng là 12Hz

Hình 2.2.1 Biểu đồ tránh điểm cộng hưởng cơ học

3 Lựa chọn loại tải

Lựa chọn loại tải để khi moment quán tính lớn được tăng tốc trong một thờigian ngắn chúng ta có thể lựa chọn loại tải cho phù hợp với mục đích sử dụng

Ấn MODE → xoay núm điều chỉnh đến P.14 → ấn SET → chọn số 0 (cài tảiquạt hay bơm nước) → ấn SET

Chúng ta có các loại tải sau:

Parameter

Giá trị mặc định trị cài đặt Vùng giá

14 Lựa chọn

loại tải

0 0 Cho tải mô men không đổi

1 Cho tải mô men không đổi

không đổi (tại tăng cường quayngược lại 0%)

3 Cho băng chuyền mô-men xoắnkhông đổi (tại tăng cường quay

thuận 0%)Tùy thuộc vào loại tải mà chúng ta cài đặt biến tần phù hợp để biến tần hoạtđộng tối ưu nhất

4 Chạy nhiều cấp tốc độ (multi-speed operation)

4.1 Giới thiệu

Biến tần Mitshubishi D700 cho phép cài đặt 15 cấp tốc độ điều khiển.Dựavào ứng dụng này chúng ta có thể thay đổi nhanh tốc độ động cơ bằng công tắchành trình hoặc bằng PLC, ở đây chỉ mô tả việc thay đổi tốc độ động cơ dùng côngtắc hành trình

- Có thể thay đổi tốc độ động cơ bằng cách đóng hay mở các công tắc tínhiệu (RH, RM, RL,REX)

- Tín hiệu RH là chạy ở tần số cao, RM chạy ở tần số trung bình, RL chạy

- 9999 là khônglựa chọn

Hình 4.2.1 Biểu đồ thao tác đóng mở các công tắc để điều chỉnh các

cấp tốc độ

4.3 Chạy từ cấp độ thứ 8 đến cấp tốc độ 15.

Để có thể chạy được 15 cấp tốc độ ta cần 4 công tắc.Biến tần đã mặc địnhsẵn 3 công tắc RL, RM, RH để thay đổi 7 cấp tốc độ.Hai chân STF và STR để thayđổi chiều quay động cơ Ta có thể dùng 2 chân STF, STR để làm chân thứ 4 (REX)chạy 15 cấp tốc độ

Bật chân REX bằng cách ấn MODE → xoay núm điều chỉnh đến P.179 →

ấn SET → chọn số 8 (cài đặt chân REX) → ấn SET

Thao tác này được mặc định là P.179→61, cài đặt chạy thuận động cơ,nhưng sau khi thay đổi cài đặt thì biến tần hiểu chân này là REX

Bảng điều khiển công tắc để thay đổi từ cấp tốc độ thứ 8 đến cấp tốc độ 15của động cơ

14 ON ON ON

Hình 4.2.1 Biểu đồ thao tác đóng mở các công tắc để điều chỉnh các

cấp tốc độ

5 Thời gian gia tốc, thời gian giảm tốc

5.1 Thời gian gia tốc:

Thời gian gia tốc là thời gian được tính từ lúc khởi động động cơ cho đến lúcđộng cơ đạt được tần số áp dụng.Có thể tùy chỉnh để tốc độ động cơ đạt giá trịmong muốn trong khoảng thời gian cần thiết

Ấn MODE → xoay núm điều chỉnh đến P.7 → ấn SET → chọn số 10 (càithời gian gia tốc) → ấn SET

5.2 Thời gian giảm tốc:

Thời gian giảm tốc là thời gian được tính từ lúc tắt động cơ cho đến lúc động

cơ dừng hẳn

Ấn MODE → xoay núm điều chỉnh đến P.8 → ấn SET → chọn số 10 (càithời gian giảm tốc) → ấn SET

5.3 Ưu điểm

- Giúp động cơ khởi động và tắt êm ả

- Thời gian khởi động và tắt như mong muốn

- Tăng tuổi thọ động cơ

6 Hãm động cơ bằng dòng DC

6.1 Khái niệm

Là phương pháp hãm động năng dùng dòng điện 1 chiều

Cách thức thực hiện là ngắt nguồn AC cấp cho động cơ và đóng nguồn 1chiều vào cho động cơ

VD: hãm động năng dùng dòng 1 chiều cho động cơ đồng bộ 3 pha

- Đầu tiên cắt nguồn AC của động cơ

- Cấp điện 1 chiều cho 2 pha của dây quấn Stator

- Dòng điện 1 chiều đi qua dây quấn Stator, tạo ra từ trường không đổitrong khe khí Lúc này động cơ hoạt động như một máy phát điện 1 chiềukhông cổ góp, ngắn mạch đầu ra

- Rotor do vẫn còn quán tính, nên tiếp tục quay trong từ trường 1 chiều đó,dẫn đến trong dây quấn Rotor cảm ứng một sđđ và dòng điện cảm ứng→Dòng điện cảm ứng vừa sinh ra tác dụng với từ trường Stator→ Kết quảtạo ra moment hãm chống lại chiều quay Rotor

Phương pháp này chỉ dùng để dừng động cơ, moment hãm giảm dần.Thôngthường cần cài đặt dòng 1 chiều và thời gian hãm

Khi dừng động cơ, động cơ giảm dần tốc độ theo thời gian giảm tốc đến tần

số cài đặt ở P.10 Động cơ dừng ngay lập tức

Nếu muốn dừng động cơ ngay sau khi tắt máy có thể làm theo 2 cách:

- Cài đặt thời gian giảm tốc là 0s

- Cài đặt tần số hãm P.10 lớn hơn tần số động cơ hoạt động (120Hz).

7 Lựa chọn chế độ hoạt động P.79

Biến tần có 2 chế độ hoạt động: hoạt động chế độ điều khiển bên ngoài vàhoạt động chế độ PU (bằng điều khiển và các bộ phận tham số).Giá trị đặt tham sốnày có thể thay đổi bằng khi ở chế độ điều khiển bên ngoài

Giá trị cài

động

Tần số hoạt động

Báo hiệu ban đầu

0 Có thể thay đổi chế độ hoạt động PU hay chế độ hoạt động EXTdùng nút bấm ở bảng điều khiển và bộ biến số Đọc cột giá trị 1

Bảng điều

đầu(chạy thuậnhay nghịch) cácphím điều khiển

2 externalChế độ

Tín hiệu đầuvào từ bên ngoài,giữa các đầu nối2

Tín hiệu đầuvào từ bênngoài(STF vàSTR các đầu nối)

3 chế độ PU vảHoạt động ở

EXT

Cài đặt bởinúm điều khiển,các phím ở bảngđiều khiển, lựachọn đa tốc độ

Tín hiệu đầu

ngoài(STF vàSTR các đầu nối)

4 chế độ PU vảHoạt động ở

EXT

Tín hiệu đầuvào từ bên ngoài,giữa các đầu nối2,4,5,lựa chọnnhiều cấp tốc độ

Bảngđiềukhiển bắtđầu(chạy thuậnhay nghịch) cácphím điều khiển

CHƯƠNG 3CÁC MẠCH CƠ BẢN SỬ DỤNG BIẾN TẦN VÀ CẢI

1 Nguồn cung cấp điện 3 pha AC 1

- Đấu nối mạch động lực và mạch điều khiển như hình trên.

3 Cài đặt

Thao tác ấn MODE chọn giá trị Parameter → ấn SET chọn giá trị → ấn SET

Cài tần số tối đa P.1 120 Hz

Cài tần số tối thiểu P.2 0 Hz

- Trên bàn phím biến tần xoay núm điều chỉnh đạt giá trị 50Hz→ ấn SET

- Ấn phím RUN để khởi động động cơ

- Thời gian động cơ chạy từ 0Hz đến 50 Hz là 10s

- Xoay núm điều chỉnh đến 60 Hz → ấn SET, động cơ bắt đầu tăng tốc đếngiá trị tần số 60 Hz

- Xoay núm điều chỉnh đến tần số 40 Hz, động cơ bắt đầu giảm tốc đến giátrị tần số 40 Hz

- Ấn phím STOP động cơ bắt đầu giảm tốc, thời gian giảm tốc bằng thờigian đã cài đặt

4.2 Quay thuận, quay nghịch

Khởi động lại động cơ, quan sát chiều quay của động cơ rồi tắt máy

Cài thêm chế độ quay thuận, nghịch bằng cách ấn MODE → xoay núm điềuchỉnh đến P.40 → ấn SET → nếu giá trị ban đầu là 0 thì chọn số 1 và ngược lại→

Khởi động động cơ, đợi động cơ ổn định rồi tắt máy.

Quan sát thấy động cơ giảm tốc độ đến 0 Hz thì dừng hẳn

- Ấn MODE → xoay núm điều chỉnh đến P.10 → ấn SET → chọn giá trị

10 Hz → ấn SET

Khởi động động cơ, đợi động cơ ổn định rồi tắt máy

Quan sát thấy động cơ giảm tốc độ đến 10 Hz thì dừng hẳn

- Ấn MODE → xoay núm điều chỉnh đến P.10 → ấn SET → chọn giá trị

120 Hz → ấn SET

Khởi động động cơ, đợi động cơ ổn định rồi tắt máy

Quan sát thấy động cơ tắt ngay lập tức

- Cài đặt lại giá trị P.10 là 3 Hz, thay đổi giá trị P.8 là 0s thì động cơ cũngdừng ngay lập tức

II VẬN HÀNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ THÔNG QUA BIẾN TẦN Ở CHẾ ĐỘ PU

1 Chuẩn bị dụng cụ thiết bị.

T

1 Nguồn cung cấp điện 3 pha AC 1