Tiểu luận môn tự Động hóa quá trình công nghệ ngành Điện Đề tài tìm hiểu về biến tần

Với sự ra đời và phát trién của hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng phương pháp thay đổi tần số nguồn cấp cho mạch stator nhờ các bộ biến tần đã giải quyết

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

Hồ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN

TIỂU LUẬN

MÔN: TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NGÀNH ĐIỆN

ĐÈ TÀI: TÌM HIỂU VỀ BIẾN TAN

SVTH: 1.Huynh Phan Trung Hiệu 09218041

Page 1

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

Hồ

LỜI MỞ ĐẦU

1 Tinh cấp thiết của đề tài:

Việt Nam ta ngày phát triển và giàu mạnh Một trong những thay đôi đáng kê là Việt Nam đã gia nhập “WTO”, một bước ngoặc quan trọng để đất nước thay đổi

bộ mặt nghèo nàn của mình, dé chung ta con người Việt có cơ hội nam bắt nhiều thành tựu vĩ đại của thế giới, đặc biệt là về các lĩnh vực khoa học kĩ thuật nói

chung và ngành Điện Tử nói riêng

Trong công nghiệp rất nhiều máy sản xuất yêu cầu phải điều chính tốc độ động cơ truyền động với phạm vi rộng và chất lượng điều chỉnh tốt Với sự ra đời và phát trién của hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng phương pháp thay đổi tần số nguồn cấp cho mạch stator nhờ các bộ biến tần đã giải quyết được rất nhiều vẫn đề mà thực tế sản xuất yêu cầu

Thê hệ trẻ chúng ta không tự mình phần đấu học hỏi không ngừng thì chúng ta sẽ

sớm lạt hậu và nhanh chóng thụt lùi Chính vì điều này nhóm sinh viên chúng em

đã chọn đề tài: “ TÌM HIỂU BIẾN TÂN ” Là trong những thiết bị điều khiển

động cơ ba pha với độ chính xác cao, công suất lớn, giá thành rẽ và tiết kiệm được

năng lượng

Page 2

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

Hồ

MỤC LỤC

Oo Lời mở đầu - 5 2s TS E1 1E11 112122121 1E n1 ng Hee Trang 01

Chương I CẬU TAO BIEN TAN INVERTER

I Tìm hiều về biên tân - c1 2122211221111 112 1115811511 111k Trang03 1.Biến tần và tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp Trang 03

1.1.Biến tần là gì - c c nn nnnHnH HH ng xo Trang 03 1.2.Phân loại biến tâần s- c n E1 1121212121211 rrrrea Trang 03

1.3.Tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp - Trang 03 ILSơ đỗ khối và nguyên lí hoạt động - 52c test Trang 06

2.1.Sơ đồ khối -cctT 1 112121 12121101211 ga Trang 06

2.2.Nguyên lí hoạt động của biến tân 0à chư, Trang 09 2.3.Các chức năng của màn hình hiển thị và các phím Trang 10

III.Các tham số cài đặt - c1 TT E22 HH Trang 17

3.Các chức năng ứng dụng của tham sỐ 5-5 tt Eetsrera Trang 17

Chương II ỨNG DỤNG

1 Tiết kiệm điện 5 St t TỰ E1 1 211012121111 1 gu Trang 35

2.Ứng dụng trong công nghiệp s2 tt tt He yên Trang 35

Page 3

L/

Hồ

CHUONG I: CAU TAO CUA BIEN TAN INVERTER

TIM HIEU BIEN TAN

1.1 Biến tần là gì?

- Biến tần là thiết bị biến đổi đòng điện xoay chiều từ tần số này sang dòng điện xoay chiều có tần số khác có thê thay đôi được Đối với các biến tần dùng trong việc điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều thì ngoài việc thay đôi tần số thì nó còn

có thê thay đôi điện áp ra khác với điện áp cấp vào biến tần

1.2 Phân loại biến tần

Biến tần thường được chia làm hai loại:

1.2.2 Biến tần gián tiếp

Để biến đổi tần số cần thông qua một khâu trung gian một chiều vì vậy có tên

gọi là biến tần gián tiếp

1.3 Tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp

Biến tần với chức năng điều khiến vô cấp tốc độ động cơ cho phép người sử dụng điều chỉnh tốc độ cơ theo nhu cầu và mục đích sử dụng

Chúc năng điều khiến tốc độ động cơ lên tối 16 cấp với khả năng kiểm soát thời gia tôc/ giảm tôc ,nhiều mức công suât phủ hợp với nhiều loại động cơ Có chức năng bảo vệ quá tải ,qua ap, thấp áp, quá dòng,thấp dòng ,quá nhiệt động cơ, nối đất nó giúp nhười vận hành yên tâm không phải lo lắng về vã đề mất kiểm soát trong quá trình vận hành

Page 4

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

Hồ

Biến tần giúp các dây chuyền hoạt động tôi ưu: tiết kiệm điện năng ,đồng bộ các thiết bị(động cơ) hoạt động trơ tru, thân thiện với người sử dụng và giảm thiêu chỉ phí bảo chỉ- bảo dưỡng ¬ Trong thực tê có rất nhiều hoạt động trong công nghiệp có liên quan đên tôc độ

động cơ điện Đôi lúc có thé xem sự ôn định của tốc độ động cơ mang yếu tô sống còn của chất lượng sản pham, sự ôn định của hệ thống Ví dụ: máy ép nhựa làm

đề giầy, cán thép, hệ thống tự động pha trộn nguyên liệu, máy ly tâm định hình khi đúc Vì thế, việc điều khiển và ổn định tốc độ động cơ được xem như van đề

chính yếu của các hệ thống điều khiên trong công nghiệp

Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân tạo để thay đôi các thông số nguồn như điện áp hay các thông số mạch như điện trở phụ, thay đối từ

thông Từ đó tạo ra các đặc tính cơ mới để có những tốc độ làm việc mới phủ

hợp với yêu cầu của phụ tải cơ Có hai phương pháp đề điều chỉnh tốc độ động cơ:

«Biến đối các thông số của bộ phận cơ khí tức là biến đổi tỷ số truyền chuyền tiếp từ trục động cơ đến cơ cầu máy sản xuất

«Biến đôi tốc độ góc của động cơ điện Phương pháp này làm giảm tính

phức tạp của cơ cầu và cải thiện được đặc tính điều chỉnh, đặc biệt linh hoạt khi ứng dụng các hệ thông điều khiển bằng điện tử Vì vậy, bộ biến tần được sử dụng

đề điều khiến tốc độ động cơ theo phương pháp này

.Như tên gọi, bộ biến tần sử dụng trong hệ truyền động, chức năng chính là thay đổi tần số nguồn cung cấp cho động cơ đề thay đôi tốc độ động cơ nhưng nếu chỉ thay đôi tần số nguồn cung cấp thì có thê thực hiện việc biến đổi này theo nhiều phương thức khác, không dùng mạch điện tử Trước kia, khi công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn chưa phát triển, người ta chủ yếu sử dụng các nghịch lưu dùng máy biến áp Ưu điểm chính của các thiết bị dạng này là sóng đạng điện áp ngõ ra

rất tốt (ít hài) và công suất lớn (so với biến tần hai bậc đùng linh kiện bán dẫn) nhưng còn nhiều hạn chế như:

Page 5

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

Hồ

- _ Giá thành cao do phải dùng máy biến áp công suất lớn

- _ Tổn thát trên biến áp chiếm đến 50% tông tôn thất trên hệ thông nghịch lưu

- Chiếm diện tích lắp đặt lớn, dẫn đến khó khăn trong việc lắp đặt, duy tu, bảo trì cũng như thay mới

- Điều khiển khó khăn, khoảng điều khiển không rộng và dễ bị quá điện áp ngõ ra do có hiện tượng bão hoà từ của lõi thép máy biến áp.-Ngoài ra, các hệ truyền động còn nhiều thông số khác cần được thay đổi, giám sát như: điện áp, dòng điện, khởi động êm (Ramp start hay Soft start), tính chất tải

mà chỉ có bộ biến tần sử dụng các thiết bị bán dẫn là thích hợp nhất trong

trường hợp này

Page ó

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

@iiein Be : _ (Option) amare

O ternal with te 75K or mom

functions with the output

190 to Pr 194) (Refer to page 225) Terminal 4 input selection -

(Current input selection) Frequency detection

Selection of a 8t So ‘ic restart ra ‘Open collector output common Contact input common

24VDC power supply

(Common for extemal power supply transistor)

| Frequency setting signal (Analog) Indicator

: 1/2W1k@Q

: TT TT (*) Analog signal output

RS-485 terminals

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

Hồ

Kí hiệu Tên Mô tả

R,S,T Ngõ vào cung cấp | Nôi đến nguôn cung cap Khi sử dụng (L1,L2,L3) | nguồn AC nguồn AC một pha, nỗi vào R(L1) va

S(L2) Khi sử dụng bộ biến đổi hệ số công suất cao (FR- HC) hoặc (FR-CV ) thì không can noi dén bat ki duong nao

U, V, W Ngõ ra — của | Nối đến động cơ 3 pha rotor lồng sốc

vào

© Dat (Ground, | chân nôi đất inverter Phải luôn nôi đất

Earth) cho inverter

Mach | STF Khởi động động | Khởi động động cơ quay thuận khi ngõ điều cơ quay thuận ra STF-SD là ON

khiển | STR Khởi động động | Khởi động động cơ quay ngược khi ngõ

(tin co QUAY ngược ra STR-SD là ON

hiệu |RHRMjR | Chọn lựa đa tốc | Chọn lựa nhiêu tốc độ khi các ngõ RH,

vào) |L độ RM, RL voi SD

MRS Dùng ngõ ra Khi nỗi tắt hai cực MRS và SD trong

khoảng 20ms thì sẽ ngất tín hiệu ra của inverter.Tín hiệu này được dung để ngắt ngõ ra của Imnverfer khi dừng động cơ

bang ham tt

RES Reset Xóa trạng thái đang hoạt đông khi cho

mạch 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 Tiệp điêm vào | Nôi với các tiếp diém vao va dong ho

chung hiển thị Tiếp điểm ra có điện áp ra 24v

Dc và đòng 0,LA

Page 8

Tìm Hiểu Biến Tần

Hồ

GVHD: Lê Long

PC Chân chung các |Khi nôi với một ngõ ra của

transistor bén | transistor(ng6 ra cyrce thu ho), nhu la PLC ngoài .Dùng nguồn vào khoảng 24V DC, 0.1A

10 Nguôn cung cap | 5V DC Dong tai 10mA

dé định tần số

nguồn

2 Định tân sô (dòng | Khi ngõ vào từ 0-5V DC (hoặc tir 0-10V

điện) DC), tần số ra lớn nhất đạt được tại 5V

(hoặc 10V).Ngõ vào và ngõ ra có quan

hệ tỉ lệ Có thê thay đổi mức điện áp 5V

hay 10V bằng cách sử dụng Pr.73 Điện

trở vào là 10KQ Điện áp vào có thê

chịu đến 20V

4 Thiết lập tân số | Tín hiệu vào từ 4-20mA DC.Tân sô ra

(dòng điện ) lớn nhất tại20mA Bộ inverter được điều

chỉnh đề tại 4mA cho ra tần số là 0Hz và

20mA cho tần số là 60Hz Dòng tối đa

có thể có thể chịu được là 30mA.Điện trở vào khoảng 250

5 Ngõ vào chung đê | Chân chung cho tín hiệu điêu chỉnh tân

định tần số số ( chânl,2 hoặc 4) Không được nỗi

đất chân này

A,B,C Tin hiệu bao Tiép điểm báo mạch bao vé cha inverter

động ngõ ra đã hoạt động và ngõ ra đã dừng 200V

AC 0.3A hoặc 30V DC 0.3A Khi báo

động thì nối mạch giữa A-C và hở mạch

giữa B-C RUN Inverter đang | Ngõ ra là mức thấp L khi tân số ra của

hoạt động inverter luôn hơn tần số bên ngoài Ngõ

ra là mức cao H khi dừng Inverter hoặc trong suốt quá trình hãm DC.Tải có thể

cho phép chịu được là 24V DC 0.1A

FU Do tan so Ngõ ra ở mức L khi tân sô ra cao hơn

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

Hồ

FM Dùng cho đồng hô | Chọn một tân số từ ngõ ra và tân sô ngõ

hiển thị ra là tuyến tính Điện áp ra là đạng xung,

vi thé có thể kết nối một đồng hồ hiện

thị số Đặc điểm xung : 1440xung/giây

Giao Dau noi PU Giao tiếp RS-485 có thê được thực hiện

tiép khi sử dung dau noi PU

2.2.Nguyên lí hoạt động:

-Tín hiệu vào là điện áp xoay chiều một pha hoặc ba pha Bộ chỉnh lưu có nhiệm

vụ biến đôi điện áp xoay chiều thành một chiều

-Bộ lọc có nhiệm vụ san phăng điện áp một chiều sau chính lưu

-Nghịch lưu có nhiệm vụ biến đôi điện áp một chiều thành điện ap xoay chiều có tần số có thê thay đôi được Điện áp một chiều được biến thành điện áp xoay chiều

nhờ việc điều khiển mở hoặc khóa các van công suất theo một quy luật nhất định

-Bộ điều khiển có nhiệm vụ tạo tín hiệu điều khiển theo một luật điều khiển nào

đó đưa đến các van công suất trong bộ nghịch lưu Ngoài ra nó còn có chức năng SaU:

- Theo déi sự cô 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 hop để điều khiển trực tiếp các van công

suất trong mạch nghịch lưu Mạch cách ly có nhiệm vụ cách ly giữa mạch công suất với mạch điều khiển dé bao vé mach điều khiển

Man hình hiển thị và điều khiển có nhiệm vụ hiển thị thông tin hệ thống như tần

số, dòng điện, điện ap, và để người sử dụng có thê đặt lại thông số cho hệ thống

Page 10

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

Hồ

Operation mode indication

PU: Lit to indicate PU operation mode

EXT: Lit to indicate external operation mode

Rotation direction indication

FWD: Lit forward rotation

rotation

Unit indication not given even if the

Hz: Lit to indicate frequency d/reverse command is given

A: Lit to indicate

-V: Litto indicate voltage

(Flicker when the set frequency monitor is Monitor indication displayed.) Lit to indicate monitoring mode

Monitor(4-digit LED) 1= @ No function

Shows the frequency, parameter  PU FXT NET

number, etc NT 3) ee}

(Oe dial

(Setting dia: Mitsubishi nverter

Start command forward rotation Start command reverse rotation Stop operation Alarms can be reset

Ge), to set each setting

If pressed during operation, monitor

dal)

Used to change the

frequency setting and

Operation mode switchover

Used to switch between the PU and external operation mode

When using the extemal operation mode (operation using a separately connected frequency setting potentiometer and start signal), press this key to light up the EXT indication (Change the Pr 79 value to use the combined mode.) PU: PU operation mode

EXT: External operation mode

Page 12

Được dùng đề ghi lại một giá trị được thiết lập ở chê độ cài đặt

Dùng đê thay đôi chế độ hoạt động PU hoặc hoạt

động chê độ tín hiệu bên ngoài

1.SỬ DỤNG NÚM VĂN TRÊN BÁNG ĐIÊỀU KHIEN

Sử dụng nút Run đê khởi động và nút STOP/RESET để dừng chương trình đang thực thi.Dat tần số hoạt động bằng cách dung núm vặn điều chỉnh tần số ngay trên

Tìm Hiểu Biến Tần

Hồ

4.1.2 Basic operation (factory setting)

_ Operation mode switchover ˆ

At powering on (external operation mode)

Alarm clear

Parameter copy

[Operation for displaying alarm history] (Refer to page 35 Past eight alarms can be displayed

(The latest alarm is ended by”.”.)

When no alarm history exists, is displayed

Page 14

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

Page 18

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

tốc độ thấp (RL: ON)

khả năng ngăn chặn sự ngừng hoạt động của máy

tốc độ 4 (RH: OFF,RM,RL: ON) tốc độ 5 (RH,RL: ON,RM: OFF) tốc độ 6 (RH,RM: ON,RL: OFF)

tốc độ 7 (RH,RM,RL: ON)

bảng điều khiển/màn hình hiển thị cài đặt bên trong

: lựa chọn thay đổi tần số trung gian

kiểm tra tần số

kiểm tra dòng điện

lựa chọn biên độ tần số 2: tốc độ 8 (REX: ON;RH,RM,RL: OFF)

3: téc dé 9 (RL,REX: ON:RH,RM: OFF)

4: tốc độ 10 (RM,REX: ON:RH,RL: OFF)

5: tốc độ 11 (RM,RL,REX: ON;RH: OFF)

6: tốc độ 12 (RH,REX: ON;RM,RL: OFF)

7: tốc độ 13 (RH,RL.REX: ON:RM: OFF)

8: tốc độ 14 (RH,RM,REX: ON;RL: OFF)

toc d6 15 (RH,RM,RL,REX: ON)

Page 19

Set the torque boost value when the

46 pecond torque 9999 0 to 30% | RT signal is on

9999 Without second torque boost

- Set the torque boost value when the

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

Hồ

Tân sô ngõ ra có thê năm giữa giá trị tân sô max và tân sô mm

Clamped at the maximum frequenc)

Pr.19 : giá trị điện áp tân sô trung bình

Giá trị tần số trung bình có thê được điều chỉnh với biên độ từ 0 đề 400Hz nếu

động cơ được kết nội phù hợp

Pr.7& Pr.8 :cài đặt thời gian tăng tốc, thời gian giảm tốc

Pr.7: thời gian tăng tốc Tính từ lúc start (0 Hz) đến khi đạt được tần số cơ bản

được cài đặt ở Pr.20

Pr.8 : thời gian giảm tốc,là thời gian tính từ lúc (stop) tần số cơ bản được cài đặt ở

Pr.20 giảm về 0 Hz

Pr.20 :mốc thời gian tăng tốc/ giảm tốc

Pr.21 :số gia thời g ian tăng tốc/giảm tốc

Page 21

Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long

Acceleration Pr7 Deceleration Pr&

Pr.9: rơ le nhiệt điện

Cài đặt bảo vệ quá nhiệt động cơ chăng hạn như ,bình thường giá trị dòng điện định mức của động cơ ở tần số 50 Hz được cài đặt.việc này cung cấp những đặc tính bảo vệ tối ưu cho những điều khiến ở tốc độ thấp,bao gồm công suất làm mat động cơ giảm trong quá trình điều khiến tố độ thấp

Pr.10, Pr.11, Pr.12:sự hiệu chỉnh hãm động cơ bằng điện một chiều

Pr.10: tần số hãm I chiều , giá trị mặc định là 3 Hz „cấp cài đặt 0-120 Hz Pr.11: thời gian hãm,giá trị mặc định là 0.5 s ,cấp cài dat 0-10 s

Pr.12: dign ap ham Mac dinh 6%, cap cai đặt 0-30 %

Tìm Hiểu Biến Tần

Hồ

GVHD: Lê Long

0 Momen tải đã ân định

1 Momen tai tai toc d6 thap

2 Dùng nâng gia tri momen da | 0 % tăng lên trong khi chạy nghịch

For constant-torque loads For variable-torque loads

(e.q conveyor, cart) (Fan, pump)

Base frequency Base frequency

Output frequency (Hz) Output frequency (Hz)

For lift For lift

Boost for forward rotation Pr 0 (Pr.46) setting

Boost for reverse rotation 0%

Boost for forward rotation 0%

Boost for reverse rotation Pr 0 (Pr.46) setting

Pr.462

Base frequency Output frequency (Hz)