Điều khiển động cơ xoay chiều cấp từ biến tần bán dẫn

Điều khiển động cơ xoay chiều cấp từ biến tần bán dẫn

ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Bài GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN VÀ MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM I GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN VÀ ỨNG DỤNG BIẾN TẦN TRONG THỰC TẾ Giới thiệu Biến tần Biến tần thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện có tần số cố định sang nguồn điện có tần số thay đổi mà không làm thay đổi điện áp dòng điện Các loại Biến tần Hiện có nhiều hãng giới sản xuất Biến tần với đầy đủ chủng loại khác nhau: - Hãng SIEMENS: Các loại Micromaster (MM420, MM430, MM440) - Hãng Schneider: Có loại Altivar (31, 71) - Hãng Mishubisi - Hãng Control technique Một số dòng Biến tần SIEMENS - Với động AC không đồng bộ: Biến tần điều khiển với dải tần số từ ÷ 650 (Hz) + Biến tần MM420 điều khiển động dải công suất từ 0.25 ÷ 11 (kW) đặc tính yêu cầu tải đứng vững + Biến tần MM430 ứng dụng cho hệ thống bơm quạt có đặc tính tải không yêu cầu cứng vững tiết kiệm lượng dải công suất động từ 0.25 ÷ 250 (kW) +Biến tần MM440 điều khiển động dải công suất từ 0.25 ÷ 250 (kW) yêu cầu tải cứng vững hệ thống cầu trục, hệ thống nâng hạ - Với động DC chiều: Để điều khiển tốc độ động cơ, SIEMENS có dòng SIMOVERT DC điều khiển động với ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN công suất khác Biến tần SIMOVERT DC ứng dụng nhiều nghành thép - Với động bước: Để điều khiển tốc độ động bước SIEMENS có biến SIMOSTEP điều khiển động bước với dải công suất khác - Với động SERVO: Với động AC SERVO (Động AC đồng bộ) SIEMENS có biến tần SIMODRIVER điều khiển cho động với dải công suất khác Giới thiệu Biến tần MM440 MICROMASTER 440 Biến tần dùng để điều khiển tốc độ momen động pha (đồng không đồng bộ), động chiều, động bước Dải công suất Biến tần từ 120W đến 200kW Biến tần có kiểu hình vận hành (SDP, BOP, AOP) tương ứng với khả truy nhập tham số khác nhau, thuận tiện cho người sử dụng cấp độ Các tham số lên đến hàng nghìn với đầy đủ chức phương pháp điều khiển giúp tối ưu hóa việc điều khiển động ứng dụng thực tế Cùng với chức báo lỗi chi tiết nên việc bảo trì, bảo dưỡng dễ dàng Ngoài ra, với dải công suất rộng loại Biến tần MM 440 giúp người sử dụng có nhiều lựa chọn phù hợp với mô hình, ứng dụng Nhà máy, sở sản xuất… ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Hình Biến tần MM440 có công suất khác • Một số ứng dụng Biến tần MM440: - Cầu trục: Các hệ thống thang máy với tốc độ 1.2m/s Thang máy: Thang máy vận chuyển, bàn cán Đóng goi: Máy đóng gói thùng carton Máy dệt: Khung dệt, xả cuốn, máy giặt công nghiệp, máy kéo khung - Chế biến gỗ: Máy khoan cắt gỗ, máy tiện - Hệ thống máy quán tính lớn: Các máy bơm ly tâm, máy nghiền II MÔ HÌNH BIẾN TẦN MM 440 Sơ đồ hệ thống: Mô hình Biến tần gồm thiết bị: Biến tần MM440 SIEMENS, động AC pha, ENCODER phản hồi tốc độ, đồng hồ đo dòng điện, điện áp, công suất tốc độ ACứng 220V Mô hình xây dựng để khai thác dụng công nghiệp như: Điều khiển động pha có phản hồi đo tốc độ, cách đo tham số dòng điện, điện áp tốc độ Từ xây dựng mô hình điều khiển động pha có phản hồi để ổn định tốc độ ứng dụng công nghiệp TẢI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Hình Sơ đồ mô hình thí nghiệm Biến tần MM 440 Các thiết bị mô hình 2.1 Biến tần MM440 250kW Đây loại Biến tần thuộc model MM440 có công suất nhỏ (750W) Được ứng dụng để điều khiển động nhỏ ứng dụng như: Các mô hình phòng thí nghiệm (thang máy, mô hình mức ), vận chuyển, băng tải ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Hình Biến tần MM 440 • Nguyên lý hoạt động Biến tần AC 3p 380V AC 1p 220V CHỈNH LƯU CHIỀU IGBT BĂM XUNG ĐỘNG CƠ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Hình Nguyên lý hoạt động Biến tần • Sơ đồ khối Biến tần MM440: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Hình Sơ đồ khối Biến tần MM 440 2.2 Động AC pha Động AC pha có thông số: - P = 0.25kW - U = 230/400V - I = 1.15/0.67 - ω = 2750 rpm - F = 50/60Hz • Cách đấu dây động Trong hộp đấu dây động có đầu U,V,W X,X,Z cho cuộn dây động Tùy cách đấu mà ta có sơ đồ Δ hay Y U X V Y W Z ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN • Đây hai cách nối: • Cách đấu dây động với biến tần Cách dây cho biến tần (Hình dưới) + Cáp số cáp nối từ nguồn điện công nghiệp tới biến tân + Cáp số cáp nối dây điều khiển, đầu vào số tương tự + Cáp số cáp nối từ biến tần tới động ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN • Sơ đồ cấp nguồn cho cho Biến tần – Động theo sơ đồ nối pha Hình Sơ đồ cấp nguồn cho Biến tần ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Hình Cách đấu dây Biến tần 2.3 Rotary Encoder E40S - Encoder E40S loại có pha đầu (A, B, Z), cấp nguồn 24V có 1000 xung/vòng Hình ENCODER - Các đầu dây Encoder E40S: - Encoder E40S đấu cứng vào trục động để đo tốc độ động cho hiển thị lên đồng hồ xung Số vòng quay tính theo phút hay theo giây người thực hành đặt đồng hồ số vòng quay trục động 2.4 Đồng hồ xung MP5W Đồng hồ xung MP5W dùng để thị tốc độ trục động Encoder phản hồi Đồng hồ hiển chữ số (99999), với nguồn cấp 100/240 VAC, 50/60Hz ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Hình Đồng hồ xung MP5W • Sơ đồ chân đồng hồ: 2.5 Đồng hồ đo dòng điện, điện áp, công suất Trong mô hình thí nghiệm sử dụng đồng hồ đo I, U, P Đồng hồ nối trực tiếp đầu Biến tần tức đầu vào động tham số đo tham số phía trước động Ngoài ra, mô hình sử dụng nút ấn, nút dùng khẩn cấp, biến trở role 2.6 Máy điện chiều kích từ độc lâp Máy điện chiều dùng làm động điện máy phát điện số ứng dụng khác Máy điện chiều chế độ máy phát dùng làm nguồn điện cho động điện chiều, làm nguồn điện chiều kích thích từ máy điện đồng bộ… 10 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Sơ đồ nối dây phím điều khiển 26 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Hình 20 Sơ đồ nối dây phím điều khiển • Bảng tham số cần cài đặt cho chế độ điều khiển từ đầu vào số tương tự 27 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Đầu vào / Thứ tự đầu nối Tham số Chế độ mặc định Đầu vào số số P0701 = Chạy động theo chiều thuận (ON/OF1) Đầu vào số số P0702 = 12 Đảo chiều Đầu vào số số P0703 = Xóa lỗi Đầu vào số số P0704 = 15 Tần số đặt cố định Đầu vào số số 16 P0705 = 15 Tần số đặt cố định Đầu vào số số 17 P0706 = 15 Tần số đặt cố định Đầu vào số số Thông AIN1 qua đầu P0707 = Không kích hoạt Đầu vào số số Thông AIN2 qua đầu P0708 = Không kích hoạt Các bước cài đặt tham số Bộ biến tần MM440 cài đặt mặc định xuất xưởng cho vận hành mà không cần cài thêm bất khì thông số Để đạt điều này, thông số động kết nối tới biến tần phải có thông số định mức phù hợp với phù hợp với thông số mặc định ( tương ứng với động 1LA7 cực Siemens – xem thông số mặc định ghi nhãn) Các thông số mặc định : - Nguồn lệnh P0700 = (được lấy từ đầu vào số) - Nguồn điểm đặt P1000 = (được lấy từ đầu vào tương tự) - Tần số nhỏ P1080 = Hz - Tần số lớn P1082 = 50 Hz 28 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN - Thời gian tăng tốc P1120 = 10s - Thời gian giảm tốc P1121 = 10s - Chế độ điều khiển P1300 = * Nếu thông số mặc phù hợp với yêu cầu , ta việc kết nối động với biến tần, khởi động động hoạt động bình thường ( bỏ qua phần sau sang bước trình tự vận hành ) * Nếu thông số mặc định không phù hợp với động với yêu cầu trình điều khiển Ta phải sử dụng BOP để thiết lập số thông số Các bước tiến hành sau (gần giống với cách sử dụng BOP phần trên) Tham số Giá trị Giá trị mặc cài đặt định Mô tả I Quá trình Quick Commissioning P0003 Mức truy cập tham số người sử dụng P0010* Cho phép thay đổi thông số động P0304* 400 U Điện áp định mức động P0305* 205 I Dòng điện định mức động P0307* 110 P Công suất định mức động P0310* 50 50 Tần số định mức động P0311* 1480 Tốc độ định mức động P0700* 2 Chọn nguồn lệnh từ đầu vào số P1000* 2 Cho phép đặt tần từ đầu vào tương tự – P1080 0 Tần số nhỏ P1082* 50 50 Tần số lớn P1120 10 30 Đặt thời gian tăng tốc 30s (tùy ứng dụng) 29 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN P1121 30 30 Đặt thời gian giảm tốc 30s (tùy ứng dụng) P3900 Kết thúc trình Quick Commissioning Sau kết thúc trình QC, tháo bỏ BOP, thay vào SDP Trình tự vận hành • Vận hành biến tần không tải Sau tiến hành xong trình cài đặt tham số cho biến tần ta bắt đầu khởi động cho động theo bước sau: + Khi khởi động, đóng công tắc nguồn để cấp nguồn cho biến tần + Sử dụng phím START/STOP, REVERSER, FORWARD, EMERGENCY để điều khiển động + Sử dụng biến trở để thay đổi tần số đặt cho động + Khi dừng, tắt biến tần trước, sau tắt áptômát cấp nguồn cho biến tần (nếu cần thiết) + Nếu trình vận hành mà biến tần có lỗi ghi lại mã lỗi Sau cắt áp tô mát cấp nguồn cho biến tần, kiểm tra xử lý nguyên nhân gây lỗi Sau xử lý xong đóng áp tô mát để cấp nguồn trở lại cho máy biến tần + Các thông số đo : - U = 210V - I = 0.16A - P = 0.41W - ω = 1996 rad/s • Vận hành biến tần với tải không đổi 30 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Mô hình sử dụng máy điện chiều chế độ máy phát làm tải cho động xoay chiều Động có Iđm = 4A, Uđm =40V Dòng kích từ cho động lấy từ máy biến áp Điện áp sơ cấp đưa 38VAC chỉnh lưu qua cầu chỉnh lưu tụ thành điện áp 40DC cấp cho phần kích từ máy phát Máy phát lúc tải không đổi trục động AC Trường hợp tốc độ động giảm điện áp U, dòng điện I công suất P động tăng lên VI CẢNH BÁO LỖI TRONG QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH Các lỗi thường gặp trình vận hành ( Các mã lỗi bắt đầu chữ “F” ) • Các lỗi người vận hành reset Mã lỗi Tên lỗi Nguyên nhân F0001 Quá dòng + Công suất động không phù hợp với công suất biến tần + Cáp nối đến động bị ngắn mạch Có lỗi nối đất F0002 Quá áp + Điện áp chiều vượt mức cho phép (U > 820VDC) F0003 Thấp áp + Điện áp chiều mức cho phép (U< 380VDC) F0004 Quá tần nhiệt + Hệ thống thông gió không đủ biến + Nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt cao F0020 Lỗi pha + Một ba pha nguồn cung cấp bị phát xung điều khiển F0021 Lỗi đất F0023 Lỗi đầu chạm + Lỗi xuất tổng dòng điện pha lớn 5% dòng điện định mức biến tần + Một pha động bị ngắt chưa 31 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN đấu • Các lỗi người vận hành reset Mã lỗi Tên lỗi F0052 Lỗi nhớ bên biến tần F0053 Lỗi nhớ vào/ra biến tần F0054 Lỗi bảng mạch vào/ra biến tần F0060 Lỗi truyền thông nội biến tần Các cảnh báo thường gặp trình vận hành Mã lỗi Tên lỗi Nguyên nhân + Công suất động không phù hợp với công suất biến tần A0501 Quá dòng + Cáp nối đến động bị ngắn mạch + Có lỗi nối đất A0502 Quá áp + Điện áp chiều vượt giá trị điện áp hiển thị tham số r1242 A0503 Thấp áp + Điện áp chiều mức cho phép (U[...]... Sơ đồ khối của Biến tần MM 440 • Các đầu dây và chức năng tương ứng 25 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN 2 Sơ đồ nối dây các phím điều khiển 26 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Hình 20 Sơ đồ nối dây các phím điều khiển • Bảng tham số cần cài đặt cho chế độ điều khiển từ đầu vào số và tương tự 27 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Đầu vào /... 4) Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ bằng các bộ biến đổi tần số Điều khiển tần số là một phương pháp điều khiển hiện đại cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB trơn, rộng và hiệu quả Trong truyền động điện có hai hệ truyền động là hệ điều khiển tốc độ vòng hở và hệ điều khiển tốc độ vòng kín (có phản hồi) động cơ 13 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Hệ điều khiển tốc độ động. .. động cơ điện một chiều luôn có bộ biến đổi Bộ biến đổi này cấp cho mạch 33 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN phần ứng động cơ hay mạch kích từ động cơ Các hệ truyền động hiện nay gồm: - Hệ truyền động máy phát – động cơ (F - Đ) - Hệ truyền động máy điện khuếch đài – động cơ (MĐKĐ - Đ) - Hệ truyền động khuếch đại từ - động cơ (KĐT - Đ) - Hệ truyền động chỉnh lưu Tiristor – động cơ. .. dòng điện hãm 17 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Qua cơ: - việc cài đặt các tham số ở trên ta thấy có 3 cách để điều khiển động Điều khiển động cơ thông qua màn hình BOP của Biến tần Điều khiển động cơ qua đầu vào tương tự - số Điều khiển động cơ bằng PLC (Kết nối với PLC bên ngoài) • Cài đặt thông số biến tần theo luật U/f không đổi Khi điều khiển tần số, nếu giữ từ thông khe hở... pháp điều khiển động cơ xoay chiều bằng thay đổi tần số nguồn cấp theo luật điện áp -tần số thay đổi 14 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN II ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP - TẦN SỐ KHÔNG ĐỔI Sơ đồ khối hệ thống truyền động biến tần – động cơ không đồng bộ với điều khiển điện áp – tần số không đổi được trình bày hình dưới Ld NL CL ĐC is Usđ U/f + G ω sđ + Hình 14 Sơ đồ khối hệ thống biến tần – động. .. nhiệt của biến + Nhiệt độ môi trường ở nơi lắp đặt quá tần cao 32 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN A0511 Quá nhiệt của động cơ + Động cơ bị quá tải hoặc động cơ quá nóng A0523 Có lỗi ở đầu ra + Một trong các pha của động cơ bị ngắt ra hoặc chưa đấu BÀI 3 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY PHÁT ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU (F - Đ) I ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Động cơ điện một chiều có nhiều... bi 12 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Bài 2 HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VỚI TẢI KHÔNG ĐỔI I GIỚI THIỆU HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU Động cơ KĐB có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vận hành an toàn, sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha nên được sử dụng rất rộng rãi Động cơ KĐB được cấu tạo phần cảm và phần ứng tách biệt, từ thong... thống truyền động: Mđ _ M Bộ biến đổi công suất Bộ điều khiển mômen Động cơ Tải a) Hệ thống điều khiển mômen ωđ _ Bộ điều khiển tốc độ Mđ _ M Bộ điều khiển mômen Bộ biến đổi công suất Động cơ Tải b) Hệ thống điều khiển tốc độ Hình 13 Sơ đồ khối hệ thống truyền động Hệ thống truyền động động cơ xoay chiều dùng phương pháp điều khiển tần số và điều khiển vecto để điều khiển tốc độ động cơ Trong mô hình... CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Hình 21 Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy phát – động cơ Động cơ sơ cấp kéo máy phát là động cơ xoay chiều 3 pha Động cơ này được lấy tín hiệu điều khiển từ biến tần Trong hệ này luật điều khiển được sử dụng là U/f không đổi Khi đó, từ thông khe hở không đổi dẫn đến mômen động cơ được sủ dụng tối ưu nhất Trục của máy phát F được nối cứng với động cơ quay sơ cấp ĐK.Máy... áp tô mát để cấp nguồn trở lại cho máy biến tần + Các thông số đo được : - U = 210V - I = 0.16A - P = 0.41W - ω = 1996 rad/s • Vận hành biến tần với tải không đổi 30 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Mô hình sử dụng máy điện một chiều chế độ máy phát làm tải cho động cơ xoay chiều Động cơ này có Iđm = 4A, Uđm =40V Dòng kích từ cho động cơ lấy từ máy biến áp Điện áp sơ cấp đưa ra 38VAC ... tới động ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN • Sơ đồ cấp nguồn cho cho Biến tần – Động theo sơ đồ nối pha Hình Sơ đồ cấp nguồn cho Biến tần ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ... bên biến tần 24 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Hình 19 Sơ đồ khối Biến tần MM 440 • Các đầu dây chức tương ứng 25 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN... hãm 17 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CẤP TỪ BIẾN TẦN BÁN DẪN Qua cơ: - việc cài đặt tham số ta thấy có cách để điều khiển động Điều khiển động thông qua hình BOP Biến tần Điều khiển động qua đầu