Đồ án môn học truyền động điện tự động: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA SỬ DỤNG BIẾN TẦN VÀ ỨNG DỤNG TRONG BĂNG TẢI CÔNG NGHIỆP

Hiện nay có rất nhiều hệ thống điều tốc động cơ không đồng bộ, chằng hạn như: điều tốc giảm điện áp, điều tốc bộ ly hợp trượt điện từ, điều tốc thay đổi số đôi cực, điều tốc biến tần… Trong đó hệ thống điều tốc biến tần có hiệu suất cao nhất, chất lượng tốt nhất, được sử dụng rộng rãi nhất và là phương hướng phát triển chủ yếu của điều tốc xoay chiều. Trong giới hạn đồ án này chỉ đề cập đến vấn đề điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng biến tần và ứng dụng của nó trong băng chuyền công nghiệp.

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA SỬ DỤNG BIẾN TẦN VÀ ỨNG DỤNG TRONG BĂNG TẢI CÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn Người thực Mai Đỗ Quốc An Nguyễn Bửu Điền : : TS Nguyễn Phan Thanh TP HỒ CHÍ MINH – THÁNG 5/2022 19142035 19142041 ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Năm học: 2021 – 2022 Họ tên sinh viên: Mai Đỗ Quốc An Nguyễn Bửu Điền Lớp: 191422B MSSV: 19142035 19142041 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Phan Thanh Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA SỬ DỤNG BIẾN TẦN VÀ ỨNG DỤNG TRONG BĂNG TẢI CÔNG NGHIỆP Các số liệu cho trước: Thông số đầu vào hệ thống truyền động Nhiệm vụ: a Phần thuyết minh tính tốn: - Chương 1: Động xoay chiều không đồng pha - Chương 2: Tính tốn lựa chọn động cho băng tải công nghiệp - Chương 3: Điều khiển tốc độ động không đồng pha biến tần - Chương 4: Phương án vận hành b Phần sơ đồ, mô - Chương 5: Mô Matlab Ngày giao đề: 23/03/2022 Ngày hoàn thành: 19/05/2022 Giáo viên hướng dẫn Chủ nhiệm Bộ Môn NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghiệp ngành kinh tế quan trọng, năm gần có đóng góp lớn cho ngân sách nhà nước, trở thành ngành xuất chủ đạo với tốc độ tăng trưởng mức cao Cơ cấu ngành cơng nghiệp có chuyển biến tích cực, số ngành cơng nghiệp như: điện, điện tử, công nghệ thông tin viễn thông, chế tạo thiết bị lượng, dệt may, da giày, xây dựng… có bước phát triển mạnh mẽ, góp phần tích cực giải việc làm, chuyển dịch cấu lao động, tăng suất nâng cao đời sống nhân dân Nền công nghiệp phát triển kèm theo điều kiện cần máy công nghiệp phải đại nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển, nâng cao suất chất lượng sản phẩm Và đặc điểm mặt tốc độ quay, độ tổn hao, công suất máy ngày quan tâm theo hướng điều chỉnh cho phù hợp với yêu cầu sản xuất mang tính đồng hóa cao Với phát triển mạnh mẽ kĩ thuật bán dẫn công suất lớn kĩ thuật vi xử lý, hệ thống điều tốc sử dụng rộng rãi công cụ thiếu q trình tự động hóa sản xuất Do việc điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha khai thác mạnh Hiện có nhiều hệ thống điều tốc động khơng đồng bộ, chằng 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 đến vấn đề điều chỉnh tốc độ động không đồng biến tần ứng dụng băng chuyền cơng nghiệp Vì kiến thức thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế không nhiều, nên tập đồ án không tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn bè để đồ án hoàn chỉnh Chúng em xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC CHƯƠNG 1: ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.1 Giới thiệu chung .1 1.1.1 Khái niệm máy điện không đồng 1.1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc 1.1.3 Đặc điểm ứng dụng .4 1.2 Đặc tính động điện không đồng ba pha 1.2.1 Sơ đồ thay pha .4 1.2.2 Phương trình đặc tính 1.3 Ảnh hưởng tham số đến dạng đặc tính 1.3.1 Ảnh hưởng điện áp: 1.3.2 Ảnh hưởng điện trở phụ hay điện kháng phụ nối tiếp mạch Stato 1.3.3 Ảnh hưởng điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rôto 1.3.4 Ảnh hưởng số đôi cực từ p 1.3.5 Ảnh hưởng tần số 11 1.4 Khởi động tính điện trở khởi động 12 1.5 Hãm máy 13 1.5.1 Hãm tái sinh 13 1.5.2 Hãm ngược 13 1.5.3 Hãm động 14 1.6 Điều chỉnh tốc độ động không đồng pha 14 1.6.1 Điều chỉnh điện trở mạch rôto .15 1.6.2 Điều chỉnh giảm điện áp stato .16 1.6.3 Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho stato 17 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ CHO BĂNG TẢI CÔNG NGHIỆP .19 2.1 Giới thiệu băng tải 19 2.1.1 Giới thiệu chung băng tải 19 2.1.2 Cấu tạo băng tải 19 2.1.3 Các loại băng tải công nghiệp .20 2.2 Lý thuyết tính toán 20 2.3 Tính tốn cho ứng dụng băng tải cụ thể 21 CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ PHA BẰNG BIẾN TẦN 23 3.1 Giới thiệu chung biến tần 23 3.2 Lựa chọn biến tần 23 3.3 Hướng dẫn sử dụng biến tần Siemens điều khiển tốc độ động pha .23 3.3.1 Các nút chức .23 3.3.2 Thay đổi thông số .25 3.3.3 Cài đặt thông số nhanh 26 3.4 Cài đặt thông số 30 CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG ÁN VẬN HÀNH 31 4.1 Khởi động (s=1) 31 4.1.1 Tính tốn lý thuyết 31 4.1.2 Chọn CB bảo vệ động .31 4.2 Thay đổi mômen kéo tải .32 4.2.1 Kéo tải định mức 32 4.2.2 Kéo tải 90% định mức 32 4.2.3 Kéo tải 80% định mức 33 4.3 Thay đổi tốc độ kéo tải 34 4.3.1 Kéo tải với tốc độ định mức 34 4.3.2 Kéo tải tốc độ 90% định mức 34 4.3.3 Kéo tải tốc độ 80% định mức 35 CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG MATLAB 37 5.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động 37 5.2 Sơ đồ nguyên lý biến tần 37 5.3 Mô Matlab 37 5.3.1 Xây dựng mơ hình Matlab 37 5.3.2 Mô Matlab 38 KẾT LUẬN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC CHƯƠNG 1: ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Khái niệm máy điện không đồng Máy điện không đồng loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ roto (n) khác với tốc độ từ trường quay máy (n1) Máy điện không đồng làm việc hai chế độ: Động máy phát Máy phát không đồng dùng đặc tính làm việc khơng tốt so với máy phát đồng Động không đồng so với loại động khác có cấu tạo vận hành không phức tạp, giá thành rẻ, làm việc tin cậy nên sử dụng nhiều sinh hoạt Động khơng đồng có loại: động không đồng pha, pha pha Các số liệu định mức động khơng đồng là: + Cơng suất có ích trục: Pđm + Điện áp dây stato: Uđm + Dòng điện dây stato: Iđm + Tốc độ quay roto: nđm + Hệ số công suất: cos φđm + Hiệu suất: ηđm 1.1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc a Cấu tạo: Động không đồng pha loại máy điện không đồng bao gồm hai phận chủ yếu: stato roto - Stato (phần tĩnh): + Vỏ máy: có tác dụng cố định lõi thép dây quấn, không dùng để làm mạch dẫn từ, vỏ máy thường làm gang Đối với máy có cơng suất lớn (1000 kW) thường dùng theo hàn lại thành vỏ Tùy theo cách làm nguội máy mà vỏ máy khác + Lõi thép: làm nhiệm vụ dẫn từ Lõi thép có dạng hình trụ thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm dập rãnh bên ghép lại Khi có đường kính ngồi lỗi thép nhỏ 990 mm dùng thép tròn ép lại Khi đường kính ngồi lớn trị số phải dùng hình rẻ quạt ghép lại thài khối trịn Mỗi thép kỹ thuật có sơn phủ cách điện bề mặt để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên + Dây quấn: làm dây điện từ lõi đồng có bọc cách điện đặt rãnh lõi thép cách điện tốt với lõi thép - Roto (phần quay): + Lõi thép: người ta dùng thép kỹ thuật điện stato Lõi thép ép trực tiếp lên trục máy lên giá rơto máy Phía ngồi thép xẻ rãnh để đặt dây quấn + Dây quấn: Loại rơto kiểu lồng sóc: dây quấn đồng nhôm đặt rãnh lõi thép, dài lõi thép nối tắt lại hai đầu hai vòng ngắn mạch đồng nhôm làm thành lồng mà người ta quen gọi lồng sóc Loại rơto kiểu dây quấn: rơto có dây quấn giống dây quấn stato, thường đấu hình sao, cịn đầu đấu vào vành trượt thường làm đồng đặt cố định đầu trục thơng qua chổi than đấu với mạch điện bên ngồi Đặc điểm động rơto kiểu dây quấn thơng qua chổi than đưa điện trở phụ hay sức điện động phụ vào mạch rơto để cải thiện tính mở máy, điều chỉnh tốc độ cải thiện hệ số công suất máy Khi máy làm việc bình thường dây quấn rơto nối ngắn mạch Hình 1.1: Sơ đồ nối dây máy điện không đồng ba pha roto dây quấn b Nguyên lý hoạt động động điện khơng đồng ba pha Khi ta cho dịng điện pha tần số f vào dây quấn stato tạo từ trường quay p đôi cực, quay với tốc độ n1= 60 f Từ trường quay cắt dẫn dây quấn rôto, p cảm ứng sức điện động (chiều sức điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải) Vì dây quấn rôto nối ngắn mạch nên sức điện động cảm ứng sinh dòng điện dẫn rôto Lực tác dụng tương hỗ từ trường quay máy với dẫn mang dịng điện rơto kéo rôto quay chiều từ trường quay với tốc độ n Chú ý: Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải ta phải vào chiều chuyển động tương đối dẫn với từ trường Nếu coi từ trường đứng yên chiều chuyển động tương đối dẫn ngược chiều từ trường Tốc độ n máy nhỏ tốc độ từ trường quay n 1, tốc độ khơng có chuyển động tương đối, dây quấn stato khơng có sức điện động dòng điện cảm ứng, lực điện từ Độ lệch tốc độ từ trường quay tốc độ máy gọi tốc độ trượt n2 n2 = n1 – n (1.1) Hệ số trượt tốc độ là: s= n n1−n = n1 n1 (1.2) Khi rôto đứng yên (n=0) => s=1 Khi rôto quay định mức s = 0,02 0,06 Tốc độ động là: n=(1−s) n1=(1−s) 60 f p (1.3) Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý làm việc động không đồng xoay chiều ba pha