Tìm hiểu về biến tần

TỔNG CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN TỬ VÀ TIN HỌC VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ VIETTRONICS BÁO CÁO THU HOẠCH THỰC TẬP VÀ LÀM VIỆC THÁNG TẠI DOANH NGHIỆP Tên đề tài: Tìm hiểu về biến tần Sinh viên: Vũ Thái Công Lớp: 2TĐ11A Ngành: CNKT ĐK TĐH Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Duy Bình Mục Lục LỜI MỞ ĐẦU Vừa qua giới thiệu nhà trường thầy cô em thực tập Công Ty TM& Dịch Vụ Kỹ Thuật Tự Động Hóa Hưng Thịnh Trong thời gian thực tập, giúp đỡ Giám Đốc Trần Quốc Việt anh chị công nhân viên giảng dạy hướng dẫn giáo kinh nghiệm giúp em tìm hiểu hoạt động ứng dụng công nghệ tự động hoá củng cố, nắm vững kiến thức học có nhìn thực tế chuyên ngành học giúp em hoàn thành báo cáo Tại Công Ty TM& Dịch Vụ Kỹ Thuật Tự Động Hóa Hưng Thịnh em học tập tìm hiểu kĩ thuật, điều khiển lập trình loại Biến tần CHF100A Series hãng SHENZHEN INVT ELECTRIC CO Biến tần Misubishi FR A700 để nâng cao hiểu biết tay nghề nghành điện tự động CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI VÀ DỊCH VỤ KỸ THUẬT TỰ ĐỘNG HÓA HƯNG THỊNH 1.1 Lịch sử hình thành phát triển Công ty Công ty TNHH TM&DVKT Tự Động Hóa Hưng Thịnh thành lập theo Quyết định số 207/NL/TCCB ngày 22/4/2007 Bộ Công Thương Giám đốc: TRẦN QUỐC VIỆT Điạ chỉ: 347, đường cũ, Quán Toan, Hồng Bàng, Hải Phòng Điện thoại công ty: 031 3850 536 Địa giao dịch: Số 367, đường 5/4, Quán Toan, Hồng Bàng, Hải Phòng Số điện thoại/Fax: 031 3850 536 Di động: 0912 479432 Email: thietbidienhungthinh@gmail.com Website: http://thietbidienhungthinh.com.vn Công ty TNHH TM&DVKT Tự Động Hóa Hưng Thịnh có trụ sở 367, đường cũ, Quán Toan, Hồng Bàng, Hải Phòng với đội ngũ kỹ thuật cao, kỹ sư Tự động hóa, Cơ khí có trình độ chuyên môn với bề dày kinh nghiệm, công ty trở thành đối tác tin cậy doanh nghiệp lĩnh vực: Điện, Điện Tử, Đo lường, Điều khiển - Tự động hóa công nghiệp, Gia công chế tạo sửa chữa, bảo dưỡng máy móc, dây chuyền thiết bị Phương châm hoạt động công ty đem tới cho khách hàng sản phẩm, dịch vụ tốt nhất, tư vấn cho khách hàng sử dụng sản phẩm phù hợp với dây chuyền công nghệ, đầu tư với chi phí thấp mà hiệu lại cao nhất, giá cạnh tranh, dịch vụ sau bán hàng uy tín chất lượng Đại lý sản phẩm phân phối Hải Phòng Nâng cấp, sửa chữa, bảo trì máy móc, dây truyền thiết bị Dịch vụ bảo dưỡng máy móc định kỳ Kết nối Trường dạy nghề với Doanh nghiệp 1.2 Cơ cấu tổ chức Công ty Giám Đốc Bộ Phận Kỹ Thuật Bộ Phận Kinh Doanh Nhóm Khảo Sát - ThiếtKế Nhóm Marketing Nhóm Thi Công Nhóm kinh Doanh Nhóm Bảo Hành Nhóm Chăm Sóc Khách Bộ Phận Chức Năng Khác Phòng Kế Toán Phòng Hành Chính Nhân Sự 1.3 Các lĩnh vực sản xuất, kinh doanh Công ty Công ty Tự động hóa Hưng Thịnh hoạt động lĩnh vực sau đây: A Đại lý phân phối sản phẩm: - Thiết bị đóng cắt, điều khiển tự động PLC, LOGO, hình cảm ứng HMI: Siemens, Omron, Mitsubishi, Delta, LS, Huyndai, Hanyoung Nux - Biến tần INVT, Mitsubishi, Fuji - Thiết bị lắp ráp tủ điện: Vỏ tủ / hộp điện nút ấn, công tắc đồng hồ phụ kiện tủ điện - Thiết bị xử lý nhiệt nóng/nhiệt lạnh, kho cấp đông, giải nhiệt, Chiller điều hoà trung tâm B Dịch vụ kỹ thuật: - Tư vấn, thiết kế, lắp đặt tủ điện phân phối, tủ tụ bù, tủ biến tần, lập trình PLC theo yêu cầu công nghệ - Nâng cấp, sửa chữa, bảo trì máy móc, dây truyền thiết bị - Dịch vụ bảo dưỡng máy móc định kỳ, xử lý cố 24/7 - Tư vấn, thiết kế, lắp đặt hệ thống điều khiển nhiệt độ, độ ẩm, hệ thống kho lạnh, tủ cấp đông, máy Chiller ứng dụng kiểm soát nhiệt độ - Kết nối Trường dạy nghề với Doanh nghiệp: Tổ chức tư vấn, hỗ trợ, đào tạo thực hành nâng cao tay nghề Công nhân kỹ thuật, sát hạch chuyên môn, xét tuyển đầu vào: Điện, Tự động hoá, Cơ khí, Điện lạnh CHƯƠNG TÌM HIỂU THÔNG SỐ KĨ THUẬT VÀ ỨNG DỤNG CỦA BIẾN TẦN 1.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Biến tần ? Biến tần thiết bị dùng để thay đổi điều chỉnh tốc độ động xoay chiều pha thông qua việc thay đổi tần số dòng điện xoay chiều pha Biến tần INVT (CHF100A Series) Đây công thức tốc độ động xoay chiều pha, để thay đổi tốc độ động có phương pháp: thay đổi số cực động P, thay đổi hệ số trượt s, thay đổi tần số f điện áp đầu vào Và BIẾN TẦN thiết bị dùng để thay đổi tần số của nguồn cung cấp xoay chiều pha đặt lên động -> Qua thay đổi tốc độ động theo công thức 1.2 Nguyên lý hoạt động biến tần Sơ đồ mạch bên biến tần Nguyên lý làm việc biến tần đơn giản Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều pha hay pha chỉnh lưu lọc thành nguồn chiều phẳng Công đoạn thực chỉnh lưu cầu diode tụ điện Điện áp chiều biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều pha đối xứng Ban đầu, điện áp chiều tạo trữ giàn tụ điện Điện áp chiều mức cao Tiếp theo, thông qua trình tự kích hoạt đóng mở IGBT (IGBT từ viết tắt Tranzito Lưỡng cực có Cổng Cách điện hoạt động giống công tắc bật tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu Biến tần) Biến tần tạo điện áp Xoay chiều ba pha phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nhờ tiến công nghệ vi xử lý công nghệ bán dẫn lực nay, tần số chuyển mạch xung lên tới dải tần số cao nhằm giảm tiếng ồn cho động 10 giảm tổn thất lõi sắt động Hệ thống điện áp xoay chiều pha đầu thay đổi giá trị biên độ tần số vô cấp tuỳ theo điều khiển (khi cần tăng giảm tốc độ động cơ) Theo lý thuyết, tần số điện áp có quy luật định tuỳ theo chế độ điều khiển Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp - tần số không đổi Tuy với tải bơm quạt, quy luật lại hàm bậc Điện áp hàm bậc tần số Điều tạo đặc tính mô men hàm bậc hai tốc độ phù hợp với yêu cầu tải bơm/quạt thân mô men lại hàm bậc hai điện áp Hiệu suất chuyển đổi nguồn biến tần cao sử dụng linh kiện bán dẫn công suất chế tạo theo công nghệ đại Nhờ vậy, lượng tiêu thụ xấp xỉ lượng yêu cầu hệ thống Ngoài ra, biến tần ngày tích hợp nhiều kiểu điều khiển khác phù hợp hầu hết loại phụ tải khác Ngày biến tần có tích hợp PID thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, phù hợp cho việc điều khiển giám sát hệ thống SCADA 11 Sơ đồ mạch bên thực tế tương ứng với sơ đồ khối biến tần Fuji Electric 1.3 Các bộ phân bản của Biến tần Cấu tạo biến tần bao gồm: khối chỉnh lưu đầu vào, khối nghịch lưu phần điều khiển -BỘ CHỈNH LƯU (DIO) Bộ chỉnh lưu cầu diode tương tự với chỉnh lưu thường thấy nguồn, điện áp xoay chiều chuyển đổi thành chiều Điện áp sau chỉnh lưu qua giàn tụ lọc để có điện áp phẳng, ổn định(DC bus) để cung cấp nguồn cho IGBT 12 -BỘ NGHỊCH LƯU (IGBT) Thiết bị IGBT chuyển mạch nhanh cho hiệu xuất cao Trong biến tần, IGBT điều khiển kích mở theo trình tự để tạo xung với độ rộng khác từ điện áp DC Bus trữ tụ điện Bằng cách sử dụng phương pháp Điều chế Độ rộng Xung PWM, IGBT kích mở theo trình tự để đầu giống với sóng dạng sin áp dụng sóng mang PWM sử dụng để tạo đầu cho động giống hệt với sóng dạng sin Tín hiệu sử dụng để điều khiển tốc độ mô-men xoắn động -PHẦN ĐIỀU KHIỂN Phần điều khiển kết nối với mạch ngoại vi nhận tín hiệu đưa vào IC để điều khiển biến tần theo cấu hình cài đặt người sử dụng Phần điều khiển bao gồm: IC để xử lý thông tin điều khiển hoạt động biến tần Ngõ vào analog: nhận tín hiệu điện áp 4-20mA hay điện áp 0-10V Ngõ vào số: để kích cho biến tần chạy Ngõ analog: kết nối với thiết bị ngoại vi khác để giám sát hoạt động biến tần Ngõ số: xuất tín hiệu chạy, cảnh báo 13 1.4 Các phụ kiện biến tần -Bộ kháng điện xoay chiều (AC Reactor) Cuộn kháng AC cuộn dây quấn quanh lõi thép Cuộn kháng AC giúp giảm méo sóng hài, tức nhiễu dòng xoay chiều đầu vào Ngoài ra, Cuộn kháng AC giảm biên độ đỉnh gai nhọn đầu vào, giảm song hài giúp DC Bus ổn định tăng tuổi thọ tụ Một số hình ảnh thực tế cuộn kháng AC Reactor Cuộn kháng AC hoạt động lọc để bảo vệ mạch chỉnh lưu đầu vào khỏi nhiễu xung nhọn gây bật tắt tải điện cảm khác Có vài nhược điểm sử dụng điện kháng, chi phí tăng thêm, cần nhiều không gian pa-nen giảm hiệu suất Trong trường hợp gặp, điện kháng dòng sử dụng phía đầu Biến tần để bù cho động có điện cảm thấp, điều thường không cần thiết hiệu suất hoạt động tốt công nghệ IGBT -Bộ điện kháng Một chiều (DC Reactor) Cuộn kháng DC gắng vào biến tần trước tụ điện phần đầu vào biến tần mạch mạch chỉnh lưu có lọc tụ điện cuộn dây Khi gắn cuộn kháng chiều cho biến tần giúp nguồn DC bus ổn định, lượng dự trữ lớn chống phần sụt áp nguồn đầu vào biến tần nuôi nguồn cho IGBT hoạt động full tải 14 Ngoài ra, cuộn kháng chiều giảm nhiễu quay nguồn biến tần gây Cuộn kháng DC thường lắp đặt chỉnh lưu tụ điện Biến tần 7,5 kW trở lên Cuộn kháng DC nhỏ rẻ Cuộn kháng AC 15 2.TÌM HIỂU THÔNG SỐ KĨ THUẬT VÀ ỨNG DỤNG CỦA BIẾN TẦN 2.1 Biến tần INVT (CHF100A Series) 2.1.1 Thông số kỹ thuật Biến tần INVT CHF100A Series -Dải công suất (0.75 – 3000 KW) -Tất ngõ vào/ra lập trình - ngõ vào số (Digital) nhận giá trị ON – OFF chọn PNP NPN - ngõ vào xung tần số cao (HDI): nhận xung từ 0.000 ~ 50.000kHz, chọn PNP NPN 16 - ngõ colector hở (HDO): (tùy chọn ON – OFF ngõ xung tần số cao 0.000 ~ 50.000kHz) - ngõ vào Analog: Ngõ AI1 nhận tín hiệu từ -10V ~ 10V, ngõ AI2 nhận tín hiệu từ ~10V 0/4~20mA - ngõ Analog: AO1 AO2 có tín hiệu từ 0/4~20 mA 0~10 V, tùy chọn - Tất ngõ Analog xung tốc độ cao vào/ra đặt vô cấp dải tín hiệu tùy ý theo ứng dụng thực tế - ngõ Relay: RO1 RO2 (có NO NC) lập trình - Tích hợp sẵn cổng truyền thông RS-485 chuẩn Modbus RTU cổng RJ45 nối bàn phím đến 110 mét - Công suất từ 18.5kW đến 90kW tích hợp sẵn cuộn kháng DC nâng cao hệ số công suất 2.1.2 Chức điều khiển - Chế độ điều khiển: điều khiển V/F, điều khiển véc tơ không cảm biến tốc độ (Sensorless vector - SVC), điều khiển Torque - Khả tải: + Mode G (dùng cho tải nặng) 150% dòng định mức/60giây, 180% dòng định mức/10 giây + Mode P (dùng cho tải nhẹ ví dụ: bơm, quạt ) 120% dòng định mức/60 giây - Độ phân giải điều chỉnh tốc độ: 1:100 (SVC) - Tần số sóng mang: kHz ~15.0 kHz - Nguồn đặt tốc độ: Bàn phím, Ngõ vào analog, ngõ vào xung HDI, truyền thông, đa cấp tốc độ, simple PLC PID, thực kết hợp, điều chỉnh nhiều ngõ vào chuyển đổi ngõ vào khác - Chức điều khiển PID 17 - Simple PLC, Chức đa cấp tốc độ: có 16 cấp tốc độ 16 cấp thời gian đặt trước - Chức điều khiển zigzag tốc độ bộ đếm Counter - Không dừng hoạt động điện tạm thời - Chức dò tốc độ: khởi động êm động quay - Phím QUICK/JOG: phím tắt định nghĩa người sử dụng - Chức tự động ổn định điện áp ngõ điện áp nguồn cấp dao động bất thường - Chức bảo vệ: Bảo vệ xảy cố dòng, áp, áp, nhiệt, chạm pha, pha, lệch pha, đứt dây ngõ ra, tải v.v… vẫn hoạt động tốt điện áp nguồn vào thấp ba pha 320Vac 18 2.2 Biến tần Misubishi (FR A700) 2.2.1 Thông số kĩ thuật Biến tần Misubishi (FR A700) -Công suất : 220V:0.4-45kW 380V: 55- 500kW -Dải tần số ngõ ra: 0-400Hz -Nguồn cung cấp: pha 200…240 VAC, pha 380V, 50/60 Hz -Phương pháp điều khiển: V/F, Sensorless Vector Chế độ Auto-tunning Heavy/ Normal -Có sẵn biến trở điều khiển tốc độ -8 cấp tốc độ điều khiển -1 ngõ vào Analog 4…20mA -1 ngõ vào Analog 0…5V 0…10V -Truyền thông: RS-485 -Nhiệt độ làm việc: 50 độ C 19 -Khả tải: 150% 60s, 200% 3s… -Cấp độ bảo vệ: IP 20 2.2.2 Chức điều khiển chính -Điều khiển PWM mềm, điều khiển PWM tần số cao (có thể chọn điều khiển V/F, điều khiển vec-tơ thông lượng từ nâng cao điều khiển vec-tơ không cảm biến thực -Tần số 0.2 tới 400Hz -Momen khởi động 200% 0.3Hz (0.4 đến 3.7K) 150% 0.3Hz (5.5 đến 55KW) với điều khiển vec-tơ không cảm biến thực -Tín hiệu đặt tần số -Ngõ vào tương tự: chân &4: chọn lựa 0~10V, 0~5V hay 4~20mA chân 1: chọn lựa -10~+10V, -5~+5V -Ngõ vào số: nhập vào vòng xoay panel hay nạp tham số dùng FR-A7AX nhập số BCD số hay số nhị phân 16 bit -Khối đấu dây tháo rời, tương thích với họ FR-A500 -Ngõ vào chuỗi xung 100 kpps -Ngõ chuỗi xung 50 kpps -Ngõ tương tự/xung -Có thể chọn lựa tín hiệu tần số ra, dòng mô tơ, điện áp tương tự/xung ra, tần số đặt, tần số họat động, mô-men mô tơ, công suất đầu vào, công suất tải đầu ra, dòngkích thích mô tơ, hiệu tiết kiệm lượng, …xuất ngõ FM AM -Hai cổng nối tiếp RS-485 cổng USB làm cho kết nối linh họat 20 CHƯƠNG SƠ ĐỒ ĐẤU NỖI VÀ LẮP ĐẶT CỦA BIẾN TẦN 3.1 Sơ đồ đấu nối lắp đặt Biến tần INVT CHF100A 21 22 Reactor Ngõ ra: Reactor cần lắp điều sau: khoảng cách Biến tần động lớn 50m, Biến tần bị ngắt chế độ bảo vệ chống dòng, có dòng điện rò lớn qua vỏ dây dẫn vào đất Và đồng thời để tránh hỏng cách điện motor, nên lắp reactor ngõ Biến tần Bộ lọc ngõ EMC: Bộ lọc EMC Ngõ làm giảm thiểu rò điện dây cáp làm giảm nhiễu sóng hài bậc cao dây nối từ Biến tần đến động 23 3.2 Sơ đồ đấu nối lắp đặt Biến tần Misubishi FR A700 24 KẾT LUẬN Sau tháng thực tập Công ty TM& DV Hưng Thịnh.Những chia sẻ giám đốc Trần Quốc Việt anh chị công viên trông công ty có ích cho em học tập thành thạo thực hành Với chúng em sinh viên học ngành công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa, với công việc tìm hiểu về biến tần việc bổ ích sát với thực tế Đây hội để chúng em áp dụng kiến thức học đánh giá trình đó, dịp để chúng em nâng cao tay nghề Trong trình thực báo cáo với vốn kiến thức ỏi chúng em nhận bảo tận tình thầy Nguyễn Duy Bình để đưa phương án tối ưu Rất mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn để báo cáo em hoàn thiện Trong trình hoàn thành báo cáo khó tránh khỏi thiếu sót, em mong thầy cô thông cảm bỏ qua Em xin trân trọng cảm ơn! Sinh viên thực Vũ Thái Công 25 [...]... viên trông công ty rất có ích cho em trong học tập cũng như thành thạo hơn trong thực hành Với chúng em những sinh viên học ngành công nghệ kỹ thuật và điều khiển tự động hóa, với công việc tìm hiểu về biến tần thì đây là một việc rất bổ ích và sát với thực tế Đây cũng là cơ hội để chúng em áp dụng những kiến thức đã học và đánh giá quá trình đó, ngoài ra đây cũng là dịp để chúng em nâng cao tay... dòng, quá áp, dưới áp, quá nhiệt, chạm pha, mất pha, lệch pha, đứt dây ngõ ra, quá tải v.v… và vẫn hoạt động tốt khi điện áp nguồn vào thấp bằng ba pha 320Vac 18 2.2 Biến tần Misubishi (FR A700) 2.2.1 Thông số kĩ thuật Biến tần Misubishi (FR A700) -Công suất : 220V:0.4-45kW 380V: 55- 500kW -Dải tần số ngõ ra: 0-400Hz -Nguồn cung cấp: 1 pha 200…240 VAC, hoặc 3 pha 380V, 50/60 Hz -Phương pháp... truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA 11 Sơ đồ mạch bên thực tế tương ứng với sơ đồ khối của biến tần Fuji Electric 1.3 Các bộ phân cơ bản của Biến tần Cấu tạo biến tần bao gồm: khối chỉnh lưu đầu vào, khối nghịch lưu và phần điều khiển -BỘ CHỈNH LƯU (DIO) Bộ chỉnh lưu cầu diode tương tự với các bộ chỉnh lưu thường thấy trong bộ nguồn, trong đó