343 mô hình biến tần ls ic5 công trình nghiên cứu khoa học

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ THỦ ĐỨC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH BIẾN TẦN LS-IC5 Chủ nhiệm đề tài : VÕ HOÀNG LAN KHUÊ Khoa Điện - Điện tử TP HCM, Tháng 05 năm 2016 i MỤC LỤC TRANG Mục lục i Danh sách bảng ii Danh sách hình iii Chương TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Giới hạn đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Nội dung đề tài Chương BIẾN TẦN VÀ ỨNG DỤNG 2.1 Khái niệm 2.2 Phân loại 2.3 Ứng dụng biến tần Chương GIỚI THIỆU BIẾN TẦN LS-IC5 14 3.1 Giới thiệu 14 3.2 Sơ đồ đấu dây 16 3.3 Bàn phím 17 3.4 Thơng số chương trình 17 Chương MƠ HÌNH THỰC TẬP BIẾN TẦN LS-IC5 18 4.1 Sơ đồ đấu dây 18 4.2 Hình dạng mơ hình 19 4.3 Bảng liệt kê thiết bi/vật tư mơ hình 20 4.4 Hướng dẫn sử dụng mơ hình 21 Chương BÀI THỰC HÀNH CÀI ĐẶT BIẾN TẦN 22 Chương KẾT LUẬN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC 46 ii DANH SÁCH CÁC BẢNG TRANG Bảng 4.1: Bảng liệt kê thiết bị/vật tư mơ hình 20 Bảng 5.1: Giá trị cài đặt 22 Bảng 5.2: Giá trị cài đặt 23 Bảng 5.3: Giá trị cài đặt bài3 24 Bảng 5.4: Giá trị cài đặt 25 Bảng 5.5: Giá trị cài đặt 26 Bảng 5.6: Giá trị cài đặt 27 Bảng 5.7: Giá trị cài đặt 28 iii DANH SÁCH CÁC HÌNH TRANG Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc biến tần pha ba pha Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc biến tần ba pha ba pha Hình 2.3: Sơ đồ cấu trúc biến tần trực tiếp Hình 2.4: Sơ đồ khối biến tần gián tiếp Hình 2.5: Biến tần sử dụng hệ thống bơm nước Hình 2.6: Biến tần sử dụng hệ thống máy nén khí Hình 2.7: Biến tần sử dụng thiết bị nâng hạ Hình 2.8: Biến tần sử dụng máy ép phun 11 Hình 3.1: Sơ đồ đấu dây biến tần LS-IC5 16 Hình 4.1: Sơ đồ đấu dây biến tần LS-IC5 18 Hình 4.2: Hình dạng bên ngồi mơ hình biến tần LS-IC5 19 iv CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Trên giới nay, biến tần áp dụng rộng rãi cơng nghiệp Ngồi ý nghĩa mặt điều khiển, cịn có nhiều chức khác khởi động mềm, phanh, đảo chiều, điều khiển thông minh…Trong đa số trường hợp, việc sử dụng biến tần mang lại hiệu kinh tế, giúp tiết kiệm điện Để giảng dạy vấn đề đạt hiệu cần thiết phải có mơ hình trực quan, lẽ việc xây dựng “Mơ Hình Biến Tần LS-IC5” cần thiết để giảng viên sinh viên có điều kiện tham khảo học tập Đề tài sử dụng biến tần LS dòng IC5, loại biến tần thông dụng hãng LS, sử dụng nhiều nước ta nay, bổ sung thêm dạng biến tần để giảng viên sinh viên có điều kiện tiếp xúc với nhiều dạng biến tần hãng khác 1.2 Mục tiêu đề tài Tìm hiểu tổng quan biến tần điều khiển động cơ, ứng dụng biến tần thực tế, tìm hiểu biến tần LS-IC5, cách sử dụng, cài đặt biến tần Thiết kế, thi cơng mơ hình thực tập biến tần Xây dựng thực hành biến tần 1.3 Giới hạn đề tài Với mục tiêu đề tài nêu, đề tài giới hạn nghiên cứu thành phần sau đây: Tìm hiểu tổng quan biến tần điều khiển động cơ, ứng dụng biến tần thực tế Tìm hiểu biến tần LS-IC5, cách sử dụng, cài đặt biến tần Thiết kế, thi cơng mơ hình thực tập biến tần Xây dựng thực hành biến tần v 1.4 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu thử nghiệm Nghiên cứu viết tài liệu hướng dẫn sử dụng tập thực hành 1.5 Nội dung đề tài Nội dung đề tài gồm chương: Chương 1: Tổng quan Giới thiệu tổng quan lĩnh vực nghiên cứu, đề xuất hướng nghiên cứu Chương 2: Biến tần ứng dụng Giới thiệu tổng quan lý thuyết biến tần, ứng dụng biến tần thực tế Chương 3: Giới thiệu biến tần LS-IC5 Giới thiệu sơ đồ nối dây, thông số, cách cài đặt chương trình biến tần LS-IC5 Chương 4: Mơ hình biến tần LS-IC5 Giới thiệu mơ hình biến tần LS-IC5 hướng dẫn cách sử dụng mô hình Chương 5: Bài thực hành cài đặt biến tần Các tập thực hành cài đặt biến tần điều khiển động ba pha Chương 6: Kết luận Kết luận, đánh giá điểm đạt tồn vi CHƯƠNG BIẾN TẦN VÀ ỨNG DỤNG 2.1 KHÁI NIỆM: Bộ biến tần dùng để chuyển đổi điện áp dòng điện xoay chiều đầu vào từ tần số thành điện áp dịng điện có tần số khác đầu 2.2 PHÂN LOẠI: 2.2.1 Theo tổng số pha a Một pha pha: Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc biến tần pha ba pha b Ba pha pha: Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc biến tần ba pha ba pha vii 2.2.2 Theo cấu trúc mạch điện, biến tần: a Tực tiếp: (khơng có mạch trung gian chiều) gọi cycloconverter Bộ biến tần trực tiếp hoạt động:  Với q trình chuyển mạch phụ thuộc bên ngồi: tín hiệu điều khiển có dạng hình thang dạng điều hịa  Với q trình chuyển mạch cưỡng (ít gặp) Trường hợp q trình chuyển mạch phụ thuộc mạch nguồn chia làm hai trường hợp: trường hợp với dòng điện cân trường hợp khơng có dịng điện cân Còn gọi biến tần phụ thuộc Thường gồm nhóm chỉnh lưu điều khiển mắc song song ngược cho xung hai nhóm chỉnh lưu ta nhận dịng xoay chiều tải Như điện áp xoay chiều u1(f1) cần qua van chuyển tải với u2(f2) Tuy nhiên, loại biến tần có cấu trúc sơ đồ van phức tạp sử dụng cho truyền động điện có cơng suất lớn, tốc độ làm việc thấp Vì việc thay đổi tần số f2 khó khăn phụ thuộc vào f1 T2 T1 Z tải Hình 2.3: Sơ đồ cấu trúc biến tần trực tiếp viii b Gián tiếp: (mạch chứa khâu trung gian chiều) Trong ta phân biệt biến tần dùng nghịch lưu áp biến tần dùng nghịch lưu dòng với trình chuyển mạch phụ thuộc mạch nguồn với trình chuyển mạch cưỡng Bộ biến tần gọi biến tần độc lập biến tần điện áp chỉnh lưu thành dịng chiều, sau qua lọc trở lại dòng xoay chiều với tần số f2 nhờ nghịch lưu độc lập (q trình thay đổi f2 khơng phụ thuộc vào f1) Hình 2.4: Sơ đồ khối biến tần gián tiếp Việc biến đổi hai lần làm giảm hiệu suất biến tần.Tuy nhiên việc ứng dụng hệ điều khiển số nhờ kỹ thuật vi xử lý nên ta phát huy tối đa ưu điểm biến tần loại thường sử dụng Do tính chất lọc nên biến tần gián tiếp lại chia làm hai loại sử dụng nghịch lưu áp nghịch lưu dòng ix 2.3 ỨNG DỤNG CỦA BIẾN TẦN Bộ biến tần thường sử dụng để điều khiển vận tốc động xoay chiều theo phương pháp điều khiển tần số Ngoài việc thay đổi tần số cịn có thay đổi điện áp tổng số pha Từ nguồn lưới pha, với giúp đỡ biến tần ta mắc vào tải động ba pha Chức biến tần bảo vệ thấp áp, áp chạm đất, pha, ngắn mạch, chống kẹt, nhiệt động cơ, qua nhiệt biến tần … Biến tần ứng dụng ngày phổ biến để điều khiển tốc độ cho tất máy móc ngành, đặc biệt công nghiệp xây dựng: Máy nghiền, máy cán, kéo, máy tráng màng, máy tạo sợi, máy nhựa, cao su, sơn, hóa chất, dệt, nhuộm, đóng gói, chế biến gỗ, băng chuyền, cần trục, tháp giải nhiệt , thiết bị nâng hạ, máy nén khí, bơm quạt Sau số ưng dụng phổ biến 2.3.1 Bơm nước Đây giải pháp ứng dụng phổ biến biến tần: Hình 2.5: Biến tần sử dụng hệ thống bơm nước a Biến tần cho bơm cấp ( Điều khiển lưu lượng):  Trong hệ thống truyền thống, áp lực lưu lượng bơm điều khiển bởi: Động nhiều tốc độ, van ra/vào hệ thống hồi lưu Tất x Thông số Giá trị cài đặt 0,0 ACC DEC xxxix Drv Frq 5.6.4 Giải thích thơng số  0,0: …………………………………………………………………………  ACC: …………………………………………………………………………  DEC: …………………………………………………………………………  Drv: …………………………………………………………………………  Frq: ………………………………………………………………………… 5.6.5 Đánh giá giảng viên …………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………… …………………………… ………………………………………………………… …………………………………… ………………………………………………… …………………………………………… ………………………………………… …………………………………………………… ………………………………… …………………………………………………………… ………… xl 5.7 BÀI THỰC HÀNH SỐ Đề bài: Vận hành biến tần điều khiển động chạy dừng ngõ vào chức (P1: chạy thuận, P2 chạy ngược) với tần số thay đổi theo ngõ vào analog, thời gian mở máy dừng 10 giây Hãy điền vào bảng giá trị cài đặt giải thích thơng số cài đặt Vận hành mơ hình theo yêu cầu 5.7.1 Mục tiêu: - Sinh viên vận hành biến tần điều khiển động theo yêu cầu đặt 5.7.2 Bảng vật tư STT THIẾT BỊ/VẬT TƯ ĐVT SỐ LƯỢNG Mơ hình biến tần LS-IC5 Bộ 01 Dây nguồn pha Sợi 01 Dây nối pha Sợi 01 Động ba pha 0,5HP Cái 01 Dây cắm thí nghiệm Cái 29 GHI CHÚ 5.7.3 Trình tự thực hiện: Bước 1: Dùng dây nguồn pha kết nối mơ hình vào lưới điện pha 220V Bước 2: Dùng dây nối pha kết nối động không đồng ba pha vào jack (U/V/W) mơ hình Bước 4: Bật công tắc nguồn (CB nguồn), đèn báo sáng mơ hình cấp điện nguồn Bước 5: Cài đặt thông số biến tần theo bảng 5.7 Bước 6: Vận hành mơ hình biến tần: - Tác động P1 động chạy thuận, P2 động chạy ngược với tần số cố định - Nhấn STOP biến tần dừng Bảng 5.7: Giá trị cài đặt xli Thông số Giá trị cài đặt 0,0 ACC DEC Drv Frq 5.7.4 Giải thích thơng số  0,0: …………………………………………………………………………  ACC: …………………………………………………………………………  DEC: …………………………………………………………………………  Drv: …………………………………………………………………………  Frq: ………………………………………………………………………… 5.7.5 Đánh giá giảng viên …………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………… …………………………… ………………………………………………………… …………………………………… ………………………………………………… …………………………………………… ………………………………………… …………………………………………………… ………………………………… …………………………………………………………… ………… xlii 5.8 BÀI THỰC HÀNH SỐ Đề bài: Vận hành biến tần điều khiển động chạy dừng ngõ vào chức (P1: chạy thuận, P2 chạy ngược, P3/P4/P5 = cấp tần số) Hãy điền vào bảng giá trị cài đặt giải thích thơng số cài đặt Vận hành mơ hình theo u cầu 5.8.1 Mục tiêu: - Sinh viên vận hành biến tần điều khiển động theo yêu cầu đặt 5.8.2 Bảng vật tư STT THIẾT BỊ/VẬT TƯ ĐVT SỐ LƯỢNG Mơ hình biến tần LS-IC5 Bộ 01 Dây nguồn pha Sợi 01 Dây nối pha Sợi 01 Động ba pha 0,5HP Cái 01 Dây cắm thí nghiệm Cái 05 GHI CHÚ 5.8.3 Trình tự thực hiện: Bước 1: Dùng dây nguồn pha kết nối mơ hình vào lưới điện pha 220V Bước 2: Dùng dây nối pha kết nối động không đồng ba pha vào jack (U/V/W) mơ hình Bước 4: Bật cơng tắc nguồn (CB nguồn), đèn báo sáng mơ hình cấp điện nguồn Bước 5: Cài đặt thông số biến tần theo bảng 5.8 Bước 6: Vận hành mơ hình biến tần: - Tác động P1 động chạy thuận, P2 động chạy ngược với tần số cố định, P3/P4/P5 = cấp tần số - Nhấn STOP biến tần dừng Bảng 5.8: Giá trị cài đặt Thông số 0,0 ACC DEC xliii Drv Frq Giá trị cài đặt Thông số Giá trị cài đặt I20 I21 I22 I23 I24 5.8.4 Giải thích thơng số  0,0: …………………………………………………………………………  ACC: …………………………………………………………………………  DEC: …………………………………………………………………………  Drv: …………………………………………………………………………  Frq: …………………………………………………………………………  I20: …………………………………………………………………………  I21: …………………………………………………………………………  I22: …………………………………………………………………………  I23: …………………………………………………………………………  I24: …………………………………………………………………………  … : …………………………………………………………………………  … : …………………………………………………………………………  … : ………………………………………………………………………… xliv  … : ………………………………………………………………………… 5.8.5 Đánh giá giảng viên …………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………… …………………………… ………………………………………………………… …………………………………… ………………………………………………… …………………………………………… ………………………………………… …………………………………………………… ………………………………… …………………………………………………………… ………… xlv 5.9 BÀI THỰC HÀNH SỐ Đề bài: Vận hành biến tần điều khiển động chạy ngược dừng phím RUN/STOP biến tần với tần số cố định (45Hz), thời gian mở máy 10 giây, dừng hãm Hãy điền vào bảng giá trị cài đặt giải thích thơng số cài đặt Vận hành mơ hình theo u cầu 5.9.1 Mục tiêu: - Sinh viên vận hành biến tần điều khiển động theo yêu cầu đặt 5.9.2 Bảng vật tư STT THIẾT BỊ/VẬT TƯ ĐVT SỐ LƯỢNG Mơ hình biến tần LS-IC5 Bộ 01 Dây nguồn pha Sợi 01 Dây nối pha Sợi 01 Động ba pha 0,5HP Cái 01 Dây cắm thí nghiệm Cái 05 GHI CHÚ 5.9.3 Trình tự thực hiện: Bước 1: Dùng dây nguồn pha kết nối mơ hình vào lưới điện pha 220V Bước 2: Dùng dây nối pha kết nối động không đồng ba pha vào jack (U/V/W) mơ hình Bước 4: Bật cơng tắc nguồn (CB nguồn), đèn báo sáng mơ hình cấp điện nguồn Bước 5: Cài đặt thông số biến tần theo bảng 5.9 Bước 6: Vận hành mơ hình biến tần: - Nhấn RUN biến tần mở máy máy động chạy từ – 45Hz khoảng 10s - Nhấn STOP biến tần dừng động Bảng 5.9: Giá trị cài đặt xlvi Thông số Giá trị cài đặt 0,0 ACC DEC xlvii Drv Frq 5.9.4 Giải thích thơng số  0,0: …………………………………………………………………………  ACC: …………………………………………………………………………  DEC: …………………………………………………………………………  Drv: …………………………………………………………………………  Frq: ………………………………………………………………………… 5.9.5 Đánh giá giảng viên …………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………… …………………………… ………………………………………………………… …………………………………… ………………………………………………… …………………………………………… ………………………………………… …………………………………………………… ………………………………… …………………………………………………………… ………… xlviii 5.10 BÀI THỰC HÀNH SỐ 10 Đề bài: Vận hành biến tần điều khiển động chạy ngược dừng phím RUN/STOP biến tần với tần số thay đổi theo biến trở biến tần (0 - 50Hz), thời gian mở máy dừng 10 giây Hãy điền vào bảng giá trị cài đặt giải thích thơng số cài đặt Vận hành mơ hình theo u cầu 5.10.1 Mục tiêu: - Sinh viên vận hành biến tần điều khiển động theo yêu cầu đặt 5.10.2 Bảng vật tư STT THIẾT BỊ/VẬT TƯ ĐVT SỐ LƯỢNG Mơ hình biến tần LS-IC5 Bộ 01 Dây nguồn pha Sợi 01 Dây nối pha Sợi 01 Động ba pha 0,5HP Cái 01 Dây cắm thí nghiệm Cái 05 GHI CHÚ 5.10.3 Trình tự thực hiện: Bước 1: Dùng dây nguồn pha kết nối mơ hình vào lưới điện pha 220V Bước 2: Dùng dây nối pha kết nối động không đồng ba pha vào jack (U/V/W) mô hình Bước 4: Bật cơng tắc nguồn (CB nguồn), đèn báo sáng mơ hình cấp điện nguồn Bước 5: Cài đặt thông số biến tần theo bảng 5.10 Bước 6: Vận hành mơ hình biến tần: - Nhấn RUN biến tần mở máy máy động cơ, tốc độ thay đổi theo giá trị biến trở biến tần - Nhấn STOP biến tần dừng động Bảng 5.10: Giá trị cài đặt 10 xlix Thông số Giá trị cài đặt 0,0 ACC DEC Drv Frq 5.10.4 Giải thích thơng số  0,0: …………………………………………………………………………  ACC: …………………………………………………………………………  DEC: …………………………………………………………………………  Drv: …………………………………………………………………………  Frq: ………………………………………………………………………… 5.10.5 Đánh giá giảng viên …………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………… …………………………… ………………………………………………………… …………………………………… ………………………………………………… …………………………………………… ………………………………………… …………………………………………………… ………………………………… …………………………………………………………… ………… l 5.11 BÀI THỰC HÀNH SỐ 11 Đề bài: Vận hành biến tần điều khiển động chạy ngược dừng phím RUN/STOP biến tần với tần số thay đổi theo ngõ vào analog, thời gian mở máy dừng 10 giây Hãy điền vào bảng giá trị cài đặt giải thích thơng số cài đặt Vận hành mơ hình theo u cầu 5.11.1 Mục tiêu: - Sinh viên vận hành biến tần điều khiển động theo yêu cầu đặt 5.11.2 Bảng vật tư STT THIẾT BỊ/VẬT TƯ ĐVT SỐ LƯỢNG Mơ hình biến tần LS-IC5 Bộ 01 Dây nguồn pha Sợi 01 Dây nối pha Sợi 01 Động ba pha 0,5HP Cái 01 Dây cắm thí nghiệm Cái 05 GHI CHÚ 5.11.3 Trình tự thực hiện: Bước 1: Dùng dây nguồn pha kết nối mơ hình vào lưới điện pha 220V Bước 2: Dùng dây nối pha kết nối động không đồng ba pha vào jack (U/V/W) mơ hình Bước 4: Bật cơng tắc nguồn (CB nguồn), đèn báo sáng mơ hình cấp điện nguồn Bước 5: Cài đặt thông số biến tần theo bảng 5.11 Bước 6: Vận hành mơ hình biến tần: - Nhấn RUN biến tần mở máy máy động cơ, tốc độ thay đổi theo giá trị ngõ vào analog - Nhấn STOP biến tần Bảng 5.11: Giá trị cài đặt 11 li Thông số Giá trị cài đặt 0,0 ACC DEC Drv Frq 5.11.4 Giải thích thơng số  0,0: …………………………………………………………………………  ACC: …………………………………………………………………………  DEC: …………………………………………………………………………  Drv: …………………………………………………………………………  Frq: ………………………………………………………………………… 5.11.5 Đánh giá giảng viên …………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………… …………………………… ………………………………………………………… …………………………………… ………………………………………………… …………………………………………… ………………………………………… …………………………………………………… ………………………………… …………………………………………………………… ………… lii CHƯƠNG KẾT LUẬN 6.1 KẾT LUẬN Đề tài “Mơ hình biến tần LS-IC5” thực vấn đề sau:  Tìm hiểu tổng quan biến tần điều khiển động cơ, ứng dụng biến tần thực tế  Tìm hiểu biến tần LS-IC5, cách sử dụng, cài đặt biến tần  Thiết kế, thi cơng mơ hình thực tập biến tần  Xây dựng thực hành biến tần Mơ hình hồn thành đáp ứng nhu cầu giảng dạy học tập giảng viên sinh viên khoa Điện – Điện tử, mơ hình cần thiết để giảng viên sinh viên có điều kiện tham khảo học tập Tuy nhiên thời gian nghiên cứu hạn chế, đề tài số hạn chế chưa xây dựng đầy đủ hết dạng thực hành kết nối biến tần với thiết bị điều khiển khác PLC 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Cũng từ vấn đề nghiên cứu tác giả đưa số vấn đề cần nghiên cứu tiếp theo:  Xây dựng mơ hình hệ thống tải thực tế (trạm bơm nước, hệ thống quạt, máy nén)  Xây dựng thêm dạng tập biến tần kết nối với hệ thống điều khiển khác (tùy theo loại biến tần có chức giao tiếp) liii