Nghiên cứu xây dựng hệ thực nghiệm điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều rotor lồng sóc phục vụ cho công tác đào tạo nghề Điện của trường đại học Lao động và Xã hội Cơ sở Sơn Tây

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN VĂN TỨ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỰC NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHỀU RƠ TOR LỒNG SĨC, PHỤC VỤ CHO CƠNG TÁC ĐÀO TẠO NGHỀ ĐIỆN CỦA TRƢỜNG ĐẠI HỌC LAO ĐỘNG XÃ HỘI – CƠ SỞ SƠN TÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA THÁI NGUN, 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN VĂN TỨ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỰC NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHỀU RƠ TOR LỒNG SĨC, PHỤC VỤ CHO CÔNG TÁC ĐÀO TẠO NGHỀ ĐIỆN CỦA TRƢỜNG ĐẠI HỌC LAO ĐỘNG XÃ HỘI – CƠ SỞ SƠN TÂY Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số: 60520216 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KHOA CHUYÊN MÔN TRƢỞNG KHOA NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN VĂN VỲ PHÒNG QUẢN LÝ ĐT SAU ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN, 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ i LỜI CAM ĐOAN Tên là: Trần Văn Tứ Sinh ngày : 14 tháng 11 năm 1981 Học viên lớp cao học khoá 14 - Tự động hoá - Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên – Đại học Thái Nguyên Hiện công tác Cơ sở Sơn Tây - Trường Đại học Lao động Xã hội Tơi cam đoan tồn nội dung luận văn làm theo định hướng giáo viên hướng dẫn, không chép người khác Các phần trích lục tài liệu tham khảo luận văn Nếu có sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm Tác giả luận văn Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC HÌNH VẼ vi CHƢƠNG : MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu luận văn Đối tượng nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Kết cấu luận văn CHƢƠNG : ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN - ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha 2.2 Điều khiển hệ BĐTS – ĐCKĐB 2.2.1 Điều khiển vô hướng 2.2.2 Điều khiển định hướng theo từ trường 10 2.2.3 Điều khiển trực tiếp momen 13 2.3 Điều khiển định hướng theo từ trường (FOC) 14 2.3.1 Vectơ không gian hệ tọa độ từ thông 14 2.3.2 Cấu trúc hệ điều khiển tựa theo từ thông rotor 19 2.4 Kết luận chương 24 CHƢƠNG : ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG BẰNG MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM 27 3.1 Đặt vấn đề 27 3.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống truyền động BĐTS- ĐCKĐB 28 3.3 Kiểm tra chất lượng mô 29 3.3.1 Xây dựng mơ hình mơ 29 3.3.2 Kết mô 31 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iii 3.3.3 Nhận xét: 37 3.4 Đánh giá kết thực nghiệm: 37 3.4.1 Cấu hình thực nghiệm điều khiển trung tâm thí nghiệm 38 3.4.2 Giới thiệu thiết bị mô hình thực nghiệm: 41 3.4.3 Kết thí nghiệm 44 3.4.4 Nhận xét 45 3.5 Kết luận chương 45 CHƢƠNG IV : CHƢƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO NGHỀ ĐIỆN CỦA CƠ SỞ SƠN TÂY - TRƢỜNG ĐẠI HỌC LAO ĐỘNG VÀ XÃ HỘI 47 4.1 Giới thiệu Cơ sở Sơn Tây thuộc Đại học Lao động Xã hội 47 4.1.1 Quá trình hình thành phát triển Cơ sở Sơn Tây 47 4.1.2 Tổ chức đào tạo nghề ngành, nghề đào tạo 49 4.2 Chương trình đào tạo nghề điện cơng nghiệp 50 4.2.1 Nhu cầu lao động xã hội với nghề điện công nghiệp 50 4.2.2 Chương trình lý thuyết thực hành nghề điện 51 4.3 Sự cần thiết phải xây dựng hệ thực nghiệm BDTS - ĐCKĐB 56 4.4 Kết luận chương 57 CHƢƠNG V : XÂY DỰNG BÀI THỰC NGHIỆM BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU BA PHA 59 5.1 Đặt vấn đề 59 5.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý thí nghiệm 60 5.3 Chọn thiết bị bố trí thiết bị thí nghiệm 63 5.4 Nội dung thí nghiệm 66 5.4.1 Bài số : Điều khiển tốc độ động thay đổi tần số 66 5.4.2 Bài số : Điều khiển hệ thống chế độ điều khiển vector 67 5.5 Kết luận chương 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 Kết luận: 70 Kiến nghị: 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ý NGHĨA KÝ HIỆU ĐHLĐXH QĐ-BLĐTBXH Đại học Lao động Xã hội Quyết định – Bộ lao động Thương binh Xã hội CL Chỉnh lưu NL Nghịch lưu ASM (ĐCA); (SI) Động khơng đồng ba pha rotor lồng sóc điều chỉnh biên độ điện áp nghịch lưu sensor đo dòng (TG); đo tốc độ (BĐD Bộ biến đổi (TĐĐMC), hệ truyền động điện chiều ĐCVTKG), điều chế vectơ không gian ĐCXCBP động xoay chiều pha SI (ĐTĐK) KĐB XL TĐXCBP sensor đo dòng đối tượng điều khiển Khơng đồng khâu gia cơng tín hiệu dịng điện tốc độ động Truyền động xoay chiều ba pha THĐ Tín hiệu đặt ĐTS Đặt tần số nghịch lưu Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ v Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền động BĐTS – ĐCKĐB Hình 2.2: Cấu trúc điều khiển vơ hƣớng hệ BĐTS - ĐCKĐB Hình 2.3: Cấu trúc hệ Điều khiển vectơ động KĐB 12 Hình 2.4: Mơ tả vector dòng điện stator 15 Hình 2.5: Vetor dịng stator hệ tọa độ cố định αβ hệ tọa độ quay dq 16 Hình 2.6: Thu thập giá trị thực thành phần dòng isd, isq 18 Hình 2.7: Cấu trúc kinh điển hệ TĐĐXCBP điều khiển kiểu T4R 19 Hình 2.8: Hệ TĐĐXCBP điều khiển kiểu T4R hệ tọa độ dq 21 Hình 2.9: Hệ TĐĐXCBP điều khiển kiểu T4R (động đồng bộ) 23 Hình 2.10: Vectơ dịng stator động đồng làm việc 24 a) Trong dải tốc độ danh định; b) Tốc độ lớn danh định 24 Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ hệ thống BĐTS- ĐCKĐB 28 Hình 3.2: Cấu trúc mơ hệ thống BĐTS - ĐCKĐB 29 Hình 3.3: Khối động xoay chiều ba pha 30 Hình 3.4: Cấu trúc khối điều khiển vectơ (vector control) 30 Hình 3.5: Cấu trúc khối điều khiển tốc độ (speed control) 31 Hình 3.6: Điện áp tức thời biến tần tần số 50HZ 31 Hình 3.7: Tốc độ động tần số 50HZ 32 Hình 3.8: Mơ men điện từ tần số 50HZ 32 Hình 3.9: Điện áp biến tần không tải tần số 15HZ 33 Hình 3.10: Tốc độ động tần số 50HZ 33 Hình 3.11: Mơmen điện từ động tần số 15HZ 34 Hình 3.12: Điện áp đặt vào động tần số 50HZ có tải 34 Hình 3.13: Tốc độ động tần số 50HZ có tải 35 Hình 3.14: Mơmen tải động tần số 50HZ 35 Hình 3.15: Điện áp đặt vào động tần số 15HZ có tải 36 Hình 3.16: Tốc độ động tần số 15HZ có tải 36 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vii Hình 3.17: Mơ men động tần số 15HZ 37 Hình 3.18: Cấu trúc mơ hình thí nghiệm điều khiển 38 Hình 3.19: kết cấu khí phần tải thí nghiệm 39 Hình 3.20: Giao diện thí nghiệm điều khiển 40 Hình 3.21: Giao diện kết thí nghiệm điều khiển 40 Hình 3.22: Kết thí nghiệm thí nghiệm tần số 25Hz 44 Hình 3.23: Kết thí nghiệm Kp = 2; KI = 3; KD = 0,1 45 Hình 5.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền động BĐTS – ĐCKĐB 60 Hình 5.2: Sơ đồ nguyên lý hệ BĐTS - ĐCKĐB 62 Hình 5.3: Sơ đồ bố trí thiết bị bàn thí nghiệm 64 Hình 5.4: Sơ đồ lắp ráp thiết bị thực nghiệm 65 Hình 5.5: Thơng số động khơng đồng ba pha rơ to lồng sóc 65 Hình 5.6: Mơ hình điều khiển động 67 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ CHƢƠNG : MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Là giáo viên khoa Điện - Cơ sở Sơn Tây thuộc trường Đại học Lao động Xã hội, trực tiếp tham gia đào tạo nghề “Điện công nghiệp“, nên quan tâm đến hệ truyền động điện xoay chiều nói với mục đích nâng cao kiến thức lĩnh vực này: làm chủ công việc thiết kế, lắp đặt hệ thống góp phần đào tạo đội ngũ cán kỹ thuật điện làm chủ hệ thống truyền động xoay chiều đạt chất lượng cao thực tế, đáp ứng yêu cầu sản xuất đại Hiện hệ truyền động sử dụng động điện xoay chiều ngày sử dụng rộng rãi thực tế có nhiều ưu điểm Đặc biệt ngày nay, với phát triển mạnh mẽ công nghệ điện tử công suất, vi xử lý công nghệ máy tính việc điều chỉnh tốc độ động xoay chiều đạt tiêu chất lượng điều chỉnh cao trở nên dễ dàng Trước ngành sản xuất công nghiệp hệ truyền động đòi hỏi tiêu chất lượng cao (Điều chỉnh tốc độ vô cấp, phạm vi điều chỉnh rộng, độ ổn định cao ) thường dùng hệ truyền động chiều Hiện giải tốt việc điều chỉnh tốc độ động xoay chiều, nên hệ thống truyền động điện chiều thay hệ thống truyền động điện xoay chiều trở nên phổ biến Vì hệ thống truyền động sử dụng động xoay chiều (Điển hình hệ truyền động biến tần - động xoay chiều pha rô to lồng sóc) khơng nhiều nhà nghiên cứu quan tâm giải quyết, mà trường đào tạo đại học, cao đẳng nghề điện đưa vào chương trình đào tạo, nhằm đào tạo cán kỹ thuật đáp ứng yêu cầu sản xuất Xuất phát từ lý yêu cầu trường Đại học Lao động Xã hội đào tạo nghề, chọn đề tài : “Nghiên cứu xây dựng hệ Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 59 CHƢƠNG V : XÂY DỰNG BÀI THỰC NGHIỆM BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU BA PHA 5.1 Đặt vấn đề Với mục tiêu đào tạo cán kỹ thuật có trình độ Cao đẳng nghề làm việc chủ yếu sở sản xuất công nghiệp tỉnh Hà Nội tỉnh lân cận Tại sở này, chủ yếu sử dụng hệ truyền động điện xoay chiều Vì chương trình đào tạo nhà trường quan tâm tới vấn đề thực nghiệm với mục đích , sau kết thúc khố học, sinh viên làm việc sở sản xuất, đáp ứng yêu cầu thực tiễn Muốn đạt mục tiêu trên, dạy kiến thức mặt lý thuyết cho sinh viên, cần phải cho sinh viên thực hành nhiều hệ thống sử dụng thực tế, cần đặc biệt quan tâm tới hệ truyền động xoay chiều sử dụng Bộ biến đổi tần số - Động không đồng pha rơto lồng sóc Hiện nay, hệ truyền động sử dụng động điện xoay chiều ngày sử dụng rộng rãi thực tế có nhiều ưu điểm Đặc biệt ngày nay, với phát triển mạnh mẽ công nghệ điện tử công suất, vi xử lý cơng nghệ máy tính việc điều chỉnh tốc độ động xoay chiều đạt tiêu chất lượng điều chỉnh cao trở nên dễ dàng Trước ngành sản xuất công nghiệp hệ truyền động đòi hỏi tiêu chất lượng cao (Điều chỉnh tốc độ vô cấp, phạm vi điều chỉnh rộng, độ ổn định cao ) thường dùng hệ truyền động chiều Hiện giải tốt việc điều chỉnh tốc độ động xoay chiều, nên hệ thống truyền động điện chiều thay hệ thống truyền động điện xoay chiều Trong thực tế đào tạo năm qua nghề điện, phần thực hành tự động khống chế, sửa chữa máy điện PLC, quan tâm mức, có thí nghiệm thực hành hệ Tuy nhiên phần thực hành điều khiển động điện xoay chiều dừng hệ Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 60 truyền động đơn giản (Các hệ thống không sử dụng mạch vòng phản hồi), thiếu thực hành điều khiển hệ : Biến tần - Động xoay chiều Chính vậy, việc xây dựng thực hành điều khiển hệ truyền động BBT – ĐCXC cần thiết để đào tạo nghề cho sinh viên trang bị thêm kiến thức cho đội ngũ giáo viên thực hành trường Trên sở thiết bị có nhà trường, tác giả tiến hành xây dựng thực hành BĐTS – ĐCKĐB để đáp ứng yêu cầu thực hành chương trình đào tạo nhà trường Mục đích thí nghiệm : - Đảm bảo nội dung chương trình đào tạo góp phần đảm bảo chất lượng đào tạo nghề điện công nghiệp nhà trường, đáp ứng yêu cầu thực tiễn sản xuất - Sinh viên sử dụng thiết bị công nghệ cao - Biết cách vận hành, khai thác, sử dụng, sửa chữa hệ thống 5.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý thí nghiệm Sơ đồ cấu trúc tổng quát hệ truyền động : Bộ biến đổi tần số - động không đồng pha (BĐTS – ĐCKĐB) hình H 2.1 Hình 5.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền động BĐTS – ĐCKĐB Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 61 - RI : Khối điều khiển dịng điện có chức nhận tín hiệu đặt tín hiệu phản hồi dịng điện (mơ men) đưa tín hiệu điều khiển theo yêu cầu luật điều khiển phù hợp - R : Khối điều khiển tốc độ có chức nhận tín hiệu đặt tín hiệu phản hồi tốc độ đưa tín hiệu điều khiển theo yêu cầu luật điều khiển phù hợp - R : Khối điều khiển vị trí có chức nhận tín hiệu đặt tín hiệu phản hồi vị trí đưa tín hiệu điều khiển theo yêu cầu luật điều khiển phù hợp - PWM : Khối biến tần có nhiệm vụ tạo nguồn điện có tần số mong muốn cung cấp cho động chấp hành Khối thường sử dụng phần tử bán dẫn công suất làm việc chế độ chuyển mạch (bộ biến tần máy điện quay sử dung) - Khối chỉnh lưu: thực chức chỉnh lưu dòng điện xoay chiều pha thành dòng điện chiều để cung cấp cho khối biến tần PWM Tùy theo loại biến tần mà có khơng có khối này, với biến tần trực tiếp khơng có khối - Khối động chấp hành: Khối động xoay chiều đồng không đồng - βI : Khối phản hồi dịng điện thực chức phản hồi mơmen (dịng điện) động đưa tín hiệu phản hồi điều khiển dòng điện - α : Khối phản hồi tốc độ động điện đưa tín hiệu phản hồi điều khiển tốc độ - θ : Khối phản hồi vị trí thực chức nhận tín hiệu vị trí (t) đưa khối điều khiển vị trí - Máy cơng tác: Là máy sản xuất cấu chấp hành cụ thể thí nghiệm sử dụng phanh hàm điện từ để thay đổi phụ tải Trong thời gian sử dụng hệ phụ tải động làm tải hệ thống Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 62 Căn vào tình hình cụ thể đơn vị chương trình đào tạo, tác giả luận văn chọn sơ đồ nguyên lý mạch thí nghiệm hình H 4.2 A B Đặt tần số NL C BĐTS CL ĐTS Udc f ĐCA THĐ U Driver NL PWM C Sa,Sb,Sc NL I XL ia SI BĐD ib TG ASM Hình 5.2: Sơ đồ nguyên lý hệ BĐTS - ĐCKĐB Phần lực gồm : - Động không đồng pha - Bộ biến đổi tần số ( BĐTS) : tạo tần số mong muốn Trong : + CL khối chỉnh lưu dùng để biến đổi điện áp xoay chiều lưới điện công nghiệp thành điện áp chiều cấp cho khối nghịch lưu; + NL khối nghịch lưu thường dùng khố đóng cắt IGBT, thực biến đổi điện áp chiều Udc đầu khối CL thành điện áp xoay chiều cung cấp cho động cơ; - C : tụ lọc Phần điều khiển gồm: Khâu tạo tín hiệu khống chế nghịch lưu theo nguyên lý điều chỉnh độ rộng xung (Driver NL PWM); điều chỉnh biên độ điện áp nghịch lưu (ĐCA); sensor đo dòng (SI) đo tốc độ (TG); khâu biến đổi dòng ba pha động thành điện áp chiều tỉ lệ với giá trị hiệu Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 63 dụng dòng điện pha (BĐD); XL khâu gia cơng tín hiệu dịng điện tốc độ động phục vụ cho mục đích ổn định động hệ thống; tín hiệu đặt tốc độ hệ (THĐ) đưa đến khối đặt tần số để định tần số NL, đồng thời THĐ lại tổng hợp với tín hiệu đầu XL để khống chế biên độ điện áp biến tần; tín hiệu Sa, Sb, Sc chuỗi xung dùng để khơng chế khố IGBT ba pha nghịch lưu Việc khống chế qui luật thay đổi tần số giai đoạn khởi động ĐTS định, việc điều chỉnh điện áp thực ĐCA 5.3 Chọn thiết bị bố trí thiết bị thí nghiệm Căn vào thiết bị có nhà trường kết hợp với yêu cầu kỹ thuật, lựa chọn thiết bị đưa vào lắp đặt thực nghiệm theo sơ đồ bố trí hình H4.3: (1) Biến tần (6SE6440 – 2UD23-0BA1): thiết bị điều khiển tốc độ động thay đổi tần số (2) Điện trở hãm (6SE3290 - 0DC87 - 2RA0): dùng để hãm dừng động theo nguyên tắc hãm động (3) Cuộn kháng lọc đầu vào (4EP3500 - 0US) (4) Cuộn kháng lọc đầu (4EP3601 - 3DS) (5) Aptomat (3RV1021 - 1KA10): cấp nguồn cho bàn thí nghiệm (6) Cơng tắc tơ (3RT1024 - 1AP00): điều khiển cấp điện cho biến tần (7) Rơ le nhiệt (3RU1126 – 1KB0) : có chức bảo vệ tải, nhiệt cho biến tần (8) Chiết áp: dùng để thay đổi tốc độ động sử dụng tín hiệu vào tương tự (điện áp - 10V) (9) Khối đầu nối lực: bao gồm đầu nối cấp nguồn (N, L1, L2, L3); đầu nối động (U, V, W) đầu nối cho phanh hãm khí (BRAKE) Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 64 (10) Khối cơng tắc bên ngồi: dùng để điều khiển biến tần chế độ tín hiệu vào số (digital) (11) Màn hiển thị giá trị điện áp đầu vào tương tự (12) Màn hiển thị LED dùng để thị tốc độ động (13) Động (1LA106 - 4AA10): động tiêu chuẩn Siemens (14) Encoder (1XP8001-1): dùng để phản hồi tốc độ thực động (15) Phanh khí (2LM8): dùng để hãm động cơ, điều khiển thông qua đầu rơle biến tần BIẾN TẦN ĐIỆN TRỞ HÃM A STO P ERR OR ANALOG INPUT V N L1 L2 L3 U V W BRA KEW 15 A STA RT A V 13 1 MOTOR rpm 10SPEED 14 Hình 5.3: Sơ đồ bố trí thiết bị bàn thí nghiệm Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 65 Sơ đồ nguyên lý Hình 5.4: Sơ đồ lắp ráp thiết bị thực nghiệm Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 65 - Nguồn cấp cho biến tần đưa vào đầu nối L1, L2, L3 - Dòng điện đưa động đầu nối U,V,W - Điện trở hãm (nếu có) nối vào chân B+/Dc B- Các đầu nối điều khiển nối theo hướng dẫn thí nghiệm - Khi sử dụng đầu vào tương tự, gạt Switch lựa chọn DIP để xác định rõ kiểu đầu vào tương tự - Khi đặt P0003 = để chọn chế độ làm việc cấp chuyên gia cho biến tần - Đặt P0010 = tất thơng số điều chỉnh - Đặt P0100 = để lựa chọn tần số mặc định 50Hz - Đặt P0300 = để chọn kiểu động động không đồng - Các thông số động P0304-P0311 đặt xác theo bảng cơng suất động + P0304: Điện áp định mức động + P0305: Dòng điện định mức động + P0307: Công suất định mức động + P0308: Hệ số cosφ định mức động + P0310: Tần số định mức động + P0311: Tốc độ định mức động Hình 5.5: Thông số động không đồng ba pha rơ to lồng sóc Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 66 5.4 Nội dung thí nghiệm 5.4.1 Bài số : Điều khiển tốc độ động thay đổi tần số Phương pháp sử dụng đầu vào số (Digital) để khởi động điều khiển biến tần Khi tần số biến tần thay đổi tốc độ động thay đổi Thực điều chỉnh cách tăng vào giảm tần số cố định thông qua công tắc bàn thí nghiệm Các bước thực phương pháp sau: (1) Kiểm tra đầu nối cấp nguồn cho biến tần đầu nối động cơ, thiết bị điện (2) Nối đầu nối điều khiển số tới đầu nối thông qua công tắc thứ ( gọi DIN 1) Công tắc có chức chạy/dừng động (3) Nối đầu nối điều khiển số tới đầu nối thông qua công tắc thứ hai ( gọi DIN 2) Cơng tắc có chức tăng/giảm tốc độ động tần số cố định ( gọi tần số cố định 2) (4) Nối đầu nối điều khiển số tới đầu nối thông qua công tắc thứ ba ( gọi DIN 3) Công tắc có chức tăng/giảm tốc độ động tần số cố định ( gọi tần số cố định 3) (5) Nối đầu nối điều khiển số tới đầu nối thông qua công tắc thứ tư (gọi DIN 4) Công tắc có chức tăng/giảm tốc độ động tần số cố định ( gọi tần số cố định 4) (6) Lắp vỏ biến tần đóng nguồn cấp điện cho biến tần (7) Đặt thông số P00304 bảng công suất động (8) Đặt P0010 = để cài đặt thông số đầu vào DIN (9) Đặt P0700 = để xác định tần số làm việc ( DIN2, DIN3, DIN4) (10) Đặt P1000 = để chọn điểm đặt tần số cố định (11) Đặt P0701 = để xác định chức DIN1 điều khiển động quay theo chiều kim đồng hồ (12) Đặt P0702 = 15 xác định chức DIN2 tần số cố định Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 67 (13) Đặt P0703 = 15 xác định chức DIN3 tần số cố định (14) Đặt P0704 = 15 xác định chức DIN4 tần số cố định (15) Đặt P1002 giá trị tuỳ chọn (5Hz) cho tần số cố định (DIN2) (16) Đặt P1003 giá trị tuỳ chọn (10Hz) cho tần số cố định (DIN3) (17) Đặt P1004 giá trị tuỳ chọn (15Hz) cho tần số cố định (DIN4) (18) Đặt thông số P1300 = để chọn phương pháp điều khiển (19) Bật công tắc DIN1 Bộ biến tần lệnh cho động quay (20) Bật công tắc DIN2 Động quay tần số cố định (5Hz) (21) Bật công tắc DIN3 Động quay tần số cố định (10Hz) (22) Bật công tắc DIN4 Động thêm vào tần số cố định (15Hz) Ứng với tần số cố định ta nhận tốc độ tương ứng, Khi phụ tải thay đổi ta xác định đặc tính hệ thống 5.4.2 Bài số : Điều khiển hệ thống chế độ điều khiển vector Trong động chiều, từ trường tạo dây quấn kích từ độc lập, dịng cảm ứng (mơ-men) dịng kích từ (từ thơng) điều khiển độc lập với Việc điều khiển độc lập từ thông mơ-men cho phép tối ưu hóa đặc tính truyền động động Trong động xoay chiều dòng điện dây quấn stato tạo từ thông mô-men Do việc điều khiển riêng từ thơng mơ-men khó khăn Việc điều khiển độc lập biên độ dịng điện khơng thể Do cần phải điều khiển biên độ góc pha (vector) dòng điện Suplly AC Inventer Enconder D AC Motor A Position Feedback Hình 5.6: Mơ hình điều khiển động Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ load 68 Về nguyên tắc, để điều khiển mô-men từ thông động xoay chiều, dòng điện stator phải điều khiển biên độ góc pha, tức đại lượng véc tơ Để điều khiển góc pha theo rotor, vị trí rotor phải xác định Do để điều khiển véc tơ hồn toàn phải sử dụng Encoder để xác định vị trí rotor đưa biến tần Cài đặt chế độ điều khiển vertor (1) Kiểm tra đầu nối cấp nguồn cho biến tần đầu nối động cơ, thiết bị điện (2) Bật Aptomat bàn thí nghiệm Ấn nút START để cấp điện cho biến tần (3) Đặt thông số P0003 = tất thông số biến tần điều chỉnh (4) Đặt thơng số P0304-P0311 theo bảng công suất động (5) Lựa chọn chế độ điều khiển vector (P1300 = 20) (6) Đảm bảo động mát lệnh RUN Việc xác định tự động xẩy lần đầu khởi động P1300 đạt tới 20 Việc ngắt trình tự động kiểm tra cách ngắt nguồn hủy lệnh RUN gây lỗi kiểm tra tự động lặp lại Nếu thơng số động thay đổi việc kiểm tra tự động thực lại (7) Giống hệ thống điều khiển, điều khiển vector cần ổn định nhờ việc đặt thông số giới hạn khuếch đại tỷ lệ (P1470) khuếch đại tích phân (P1472) Các giá trị thực giá trị đặt xác định cách kiểm tra, nhiên thường cài đặt sau: (8) Đặt P1452 = 4ms, số thời gian lọc PT1 dùng để cản dịu sai số khâu điều khiển tốc độ làm việc chế độ vectơ không sensor (SLVC) Việc giảm giá trị làm tăng chất lượng động trình điều chỉnh tốc độ Nếu đặt giá trị thấp giá trị cao gây ổn định Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 69 (9) Đặt P1470 = 3, hệ số khuếch đại khâu điều khiển tốc độ chế độ điều khiển Vector (10) Đặt P1472 = 400ms, số thời gian tích phân khâu điều khiển tốc độ chế độ điều khiển Vector không sensor (11) Đặt P1755 = 5Hz, tần số khởi động chế độ điều khiển vectơ khơng sensor (SLVC), chế độ điều khiển véc tơ khơng sensor chuyển từ vịng hở sang vịng kín tần số 5.5 Kết luận chƣơng Thông qua thực nghiệm sinh viên làm quen với thiết bị thực tế, nắm nguyên lý làm việc loại máy điện, thiết bị điện nguyên lý làm việc hệ thống truyền động Thông qua thực biết cách điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha rotor lồng sóc Trên sở kết thực nghiệm, sinh viên đánh giá chất lượng hệ truyền động Qua xác định xu dùng động xoay chiều thay dần vai trò động chiều hệ truyền động có yêu cầu cơng nghệ phức tạp địi hỏi chất lượng cao Kết thực nghiệm góp phần nâng cao chất lượng đào tạo nghề Cơ sở Sơn Tây trường đại học Lao động Xã hội, nâng cao kỹ thực hành sinh viên trường Vì việc xây dựng thực nghiệm hệ thống BĐTS- ĐCKĐB trường dạy nghề cần thiết cần quan tâm thực / Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Bản luận văn hoàn thành mục tiêu theo đề cương phê duyệt Tác giả luận văn nâng cao hiểu biết phương pháp điều khiển tốc độ động không đồng xoay chiều pha rortor lồng sóc, điều khiển hệ truyền động xoay chiều, đăc biệt phương pháp điều khiển tựa từ thông rotor (T4R) hệ truyền động Biến tần - động xoay chiều ba pha Dựa vào hiều biết này, tác giả đề xuất xây dựng hệ thống thực làm thực nghiệm phục vụ công tác đào tạo Cơ sở dạy nghề, nâng cao kỹ cho sinh viên Kết nghiên cứu này, luận văn triển khai thành modul thực hành điều khiển biến tần – động xoay chiều ba pha Điều đó, bổ sung cho cơng tác thực hành sở đào tạo nghề nói chung, cụ thể trường đại học Lao động Xã hội - Cơ sở Sơn Tây Tất nội dung luận văn tác giả hoàn thành : Chƣơng 1: Mở đầu Chƣơng : Điều khiển hệ “ Biến tần - Động xoay chiều ba pha“ Chƣơng : Đánh giá hệ thống mô thực nghiệm Chƣơng 4: Thực trạng chương trình đào tạo nghề Điện Cơ sở đào tạo Sơn Tây - trường Đại học Lao động Xã hội Chƣơng 5: Xây dựng hệ thực hành “biến tần - động xoay chiều“ Để hiểu sâu hệ thống biến tần động cơ, chương tác giả cố gắng tìm hiều hệ thống thí nghiệm – thực hành trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp với nội dung điều chỉnh lưu lượng hệ thống biến tần động Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 71 Trong chương 5, xây dựng thực hành biến tần động xoay chiều ba pha phù hợp với điều kiện nghề Điện Cơ sở đào tạo Sơn Tây trường Đại học Lao động Xã hội, phục vụ tích cực cho công tác đào tạo nhà trường Kiến nghị: Do thời gian nghiên cứu hạn chế, nội dung thí nghiệm biến tần động KĐB pha tiếp tục hoàn thiện cho phù hợp với chương trình đào tạo thiết bị cụ thể nhà trường, nhằm sớm đưa vào phục vụ cơng tác thực hành thí nghiệm Cơ sở đào tạo Sơn Tây - trường Đại học Lao động Xã hội, đồng thời nghiên cứu thêm hệ thống thí nghiệm thực hành khác điều khiển PLC cho đối tượng cơng nghiệp, nhằm nâng cao trình độ, kỹ cho sinh viên sau tốt nghiệp Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyen Phung Quang and Jörg-Andreas Dittrich, “Vector Control of Three-Phase AC Machines”, springer [2] Nguyễn Phùng Quang, “Điều khiển tự động truyền động xoay chiều ba pha”, NXB Giáo dục, 1998 [3] Nguyễn Phùng Quang, Andreas Dittrich, “Truyền động điện thông minh”, NXB KHKT, 2006 [4] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, Truyền động điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 2001 [5] Trần Bá Thời (tác giả), Trần Thọ, Võ Quang Lạp (biên dịch):“Cơ sở điều khiển tự động truyền động điện” Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [6] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi: “Điều chỉnh tự động truyền động điện” Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [7] Nguyễn Phùng Quang: “Matlab Simulink dành cho kỹ sƣ điều khiển tự động”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2006 [8] Trần Xuân Minh, Nguyễn Như Hiển: “Tổng hợp hệ điện cơ” NXB KH&KT, 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... dựng hệ Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ thực nghiệm điều chỉnh tốc độ động điện xoay chiều rotor lồng sóc phục vụ cho cơng tác đào tạo nghề Điện trường đại học Lao động Xã hội? ??...ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN VĂN TỨ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỰC NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHỀU RƠ TOR LỒNG SĨC, PHỤC VỤ CHO CƠNG TÁC ĐÀO TẠO NGHỀ... xoay chiều ba pha“ Chƣơng : Đánh giá hệ thống mô thực nghiệm Chƣơng 4: Thực trạng chương trình đào tạo nghề Điện Cơ sở đào tạo Sơn Tây - trường Đại học Lao động Xã hội Chƣơng 5: Xây dựng hệ thực