NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM CHO ĐCKĐB BA PHA ROTO LỒNG SÓC CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG SCADA ĐỂ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CÁC THÔNG SỐ KHI KHỞI ĐỘNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO KHOA HỌC TÓM TẮT Năm 2015 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM CHO ĐCKĐB BA PHA ROTO LỒNG SÓC CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG SCADA ĐỂ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CÁC THÔNG SỐ KHI KHỞI ĐỘNG Nhóm tác giả: Ths.Cao Thị Mai Phương Ks Nguyễn Thị Hương Thể loại: Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Đơn vị: Trung tâm R&D Email: Phuongctm@bcit.edu.vn LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, nhờ phát triển khoa học, kỹ thuật, nhiều loại máy móc thiết bị đời, phục vụ công nghiệp sinh hoạt Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa nhỏ, nguồn động lực cho máy công cụ nhà máy công nghiệp nhẹ,… Trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió, nông nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công sản phẩm, đời sống hàng ngày, máy điện không đồng chiếm vị trí quan trọng: Quạt gió, máy quay đĩa, động tủ lạnh,…Bởi có ưu điểm bật so với máy điện chiều máy điện đồng bộ, là: Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, làm việc chắn, vận hành tin cậy, chi phí vận hành, bảo trì sửa chữa thấp, hiệu suất cao, giá thành hạ Tuy nhiên, máy điện không đồng chủ yếu sử dụng chế độ động động điện Chúng có số nhược điểm dòng điện khởi động động không đồng thường lớn (từ đến lần dòng điện định mức) Dòng điện mở máy lớn làm cho máy bị nóng mà làm cho điện áp lưới giảm sút nhiều, lưới điện công suất nhỏ Do vấn đề đặt ta phải giảm dòng điện mở máy động không đồng , đặc biệt động không đồng rôto lồng sóc Bởi việc tác động vào động rôto lồng sóc khó khăn so với động không đồng rôto dây quấn Đối với động đồng có cấu tạo phức tạp, mở máy khó khăn lại có đặc tính quí hệ số công suất cosφ cao, không cần lấy công suất phản kháng từ lưới khả tải lớn mômen tỷ lệ bậc với điện áp Vì người ta cố gắng khắc phục nhược điểm động đồng Trong việc tìm TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO KHOA HỌC TÓM TẮT Năm 2015 phương pháp khởi động động cách hiệu quan tâm thường khởi động động theo phương pháp không đồng Một phương pháp khởi động sử dụng phổ biến khởi động mềm Một khởi động mềm có đặc trưng khác với phương pháp khởi động khác Nó có thysistor mạch chính, điện áp đặt vào động điều chỉnh Bộ khởi động mềm sử dụng thực tế trình bắt đầu khởi động điện áp đặt vào động thấp, dòng khởi động mô men khởi động thấp điều chỉnh vô cấp điện áp nên ảnh hưởng tới lưới (loại bỏ dao động không cần thiết trình khởi động) nên gây ảnh hưởng xấu tới động Dần dần, điện áp mô men tăng lên để động bắt đầu tăng tốc Phương trình đặc tính ĐCKĐB: M ' 3U1 R / s R '2 0 [(r1  )  X 2nm ] s Khi điện áp tăng Momen tăng bình phương lần Một lợi ích phương pháp khởi động khả để điều chỉnh mô men xác cần thiết cho dù ứng dụng tải hay không Trong nguyên tắc đầy đủ mô men khởi động có ích, với khác biệt lớn biện pháp khởi động tránh ảnh hưởng nhiều cho thiết bị máy móc, kết chi phí bảo trì thấp Một tính khởi động mềm chức dừng mềm, chức thực hữu ích dừng bơm, nơi mà xảy tượng búa nước dừng trực tiếp khởi động sao- tam giác khởi động trực tiếp Chức dừng mềm hữu ích dừng băng tải vận chuyển vật liệu dễ vỡ, bị hư hỏng vành đai dừng nhanh Phương pháp khởi động mềm ĐCKĐB Bộ khởi động mềm sử dụng nhiều thực tế lý sau: - Dễ dàng lựa chọn cho động tải thông số trình cài đặt phần mềm - Phương pháp khởi động tiết kiệm lượng, không ảnh hưởng nhiều đến cos lưới dòng điện điện áp điều chỉnh tăng vô cấp trình khởi động - Tần suất khởi động cao sử dụng phần tử bán dẫn Thyristor - Kết cấu gọn nhẹ - Hầu hết ĐCKĐB công suất lớn như: Bơm, quạt, máy nghiền sử dụng phương pháp thực tế TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO KHOA HỌC TÓM TẮT Năm 2015 Việc nghiên cứu chế tạo khởi động mềm có giám sát số thông số động để đảm nhận việc khởi động động giám sát trình làm việc động đáp ứng yêu cầu Ikđ đủ nhỏ, Mkđ đủ lớn, tổn hao ít, giúp người vận hành nắm bắt tình trạng làm việc động cảnh báo để người vận hành có can thiệp kịp thời có cố, kết nâng cao chất lượng làm việc động không đồng Hiện Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp chưa có khởi động mềm để áp dụng giảng dạy thực hành, giúp sinh viên liên hệ tốt lý thuyết thực hành môn học Truyền động điện, Điện tử công suất, thực hành thực tế sản xuất Cũng chưa có Hệ Scada HMI cho phép cài đặt thông số dòng, áp khởi động Giám sát tốc độ động làm việc phục vụ cho môn học Hệ thống SCADA Nhằm mục tiêu trên, đồng thời nhân rộng khởi động mềm thực tế sản xuất với đơn vị, doanh nghiệp có nhu cầu Nhóm tác giả mạnh dạn đề xuất đề tài: “Nghiên cứu thiết kế Bộ khởi động mềm cho ĐCKĐB pha roto lồng sóc, có sử dụng hệ thống SCADA để điều khiển, giám sát thông số khởi động” NỘI DUNG I GIỚI THIỆU VỀ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM * Khởi động mềm là gì? Khởi động mềm (soft start ) khởi động dùng biến đổi điện áp xoay chiều để điều khiển điện áp stato cách điều khiển góc mở Thyristor Thường dùng cho động vừa lớn, động nhỏ dùng phương pháp đổi – tam giác * Công dụng khởi động mềm thiết kế đề tài? Đặc trưng khởi động mềm khác với phương pháp khởi động khác Khởi động mềm có thysistor mạch chính, điện áp đặt vào động điều chỉnh điều khiển lập trình PLC Bộ khởi động mềm sử dụng thực tế trình bắt đầu khởi động điện áp đặt vào động thấp, dòng khởi động mô men khởi động thấp Nói cách khác, loại bỏ dao động không cần thiết trình khởi động Dần dần, điện áp mô men tăng lên để động bắt đầu tăng tốc Một lợi ích phương pháp khởi động mềm khả để điều chỉnh mô men xác cần thiết cho dù ứng dụng tải hay không Khởi động mềm giúp tránh ảnh hưởng nhiều cho thiết bị máy móc, kết chi phí bảo trì thấp Một tính khởi động mềm chức dừng mềm, chức thực hữu ích dừng bơm, nơi mà xảy tượng búa nước dừng trực tiếp khởi động sao- tam giác khởi động trực tiếp TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO KHOA HỌC TÓM TẮT Năm 2015 Chức dừng mềm hữu ích dừng băng tải vận chuyển vật liệu dễ vỡ, bị hư hỏng vành đai dừng nhanh * Ứng dụng khởi động mềm vào thực tiễn? – Động điện cho chuyên chở vật liệu – Động bơm – Động vân hành non tải lâu dài – Động có chuyển đổi (ví dụ hộp số, băng tải ) – Động có quán tính lớn (quạt, máy nén, bơm, băng truyền, thang máy, máy nghiền, máy ep, máy khuấy, máy dệt … * Ưu điểm khởi động mềm: Khởi động mềm điều chỉnh trơn, phạm vi điều chỉnh rộng, sử dụng dừng mềm, với phát triển điện tử công suất giá không cao hoạt động ổn định, dùng kết hợp để điều chỉnh tốc độ động * Nhược điểm khởi động mềm: Khởi động mềm khó thi công, khó bảo trì bảo dưỡng, điện áp dòng điện sau điều chỉnh không sin hoàn toàn, điều chỉnh bị méo biên độ sóng hài củng cao * Sơ đồ khối khởi động mềm: Nhập giá trị Ukđ, tkđ HMI Ukđ, tkđ PLC Uđk Bộ điều áp xoay chiều pha Động Hình 2.1 Sơ đồ khối khởi động mềm Thiết kế giao diện hình HMI cho phép nhập giá trị điện áp khởi động Ukđ thời gian khởi động tkđ, giá trị đầu vào Bộ điều khiển PLC, đầu PLC điện áp Uđk, tín hiệu đầu điều khiển góc mở Thyristor điều áp xoay chiều pha đưa đến để điều khiển điện áp stato động KĐB xoay chiều pha TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO KHOA HỌC TÓM TẮT Năm 2015 II TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC, MẠCH ĐIỀU KHIỂN a Sơ đồ mạch động lực điều khiển khởi động ĐCKĐB pha Roto lồng sóc A B C ATM C1 C1 R2 C2 C1 R1 R2 T4 T1 R1 T3 C2 b Thiết kế mạch điều khiển R1 R2 T6 T5 C2 T2 TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO KHOA HỌC TÓM TẮT Năm 2015 III THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG * Thiết kế giao diện HMI Màn hình HMI Shihlin sử dụng phần EU Editor để soạn thảo Bước 1: Cài đặt phần mềm EU Editor máy tính PC Bước 2: Từ cửa sổ File chọn New, cửa sổ HMI type xuất hiện, chọn EC-205-CT0A mã hình sử dụng Sau ấn OK xuất giao diện sau: TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO KHOA HỌC TÓM TẮT Năm 2015 Bước 3: Lựa chọn công cụ đưa hình soạn thảo để thiết kế giao diện - Để chọn chức Text (viết chữ lên giao diện) ta kích trái chuột vào biểu tượng có chữ A công cụ, sau trái chuột vào hình soạn thảo, biểu tượng chữ Text ra, kích trái chuột vào tùy chọn viết chữ theo thiết kế - Thiết kế ô nhập giá trị Điện áp: Trên công cụ chọn biểu tượng (Numecial input Box) Đưa hình kích đúp để chọn thuộc tính, xuất bảng sau: Ta lựa chọn ô bảng trên, chọn Device để kết nối HMI PLC qua cổng COM3,Station: (Kết nối trạm HMI khác nhau), địa ghi D0 (Name: D, Number: 0) Tất mục khác để mặc định/OK - Ô nhập thời gian khởi động: Tương tự lựa chọn điện áp khởi động: - Để soạn thảo nút ấn RUN, kích trái chuột vào biểu tượng Switch Đưa hình, kích đúp để chọn thuộc tính - Nút ấn STOP: thiết kế tương tự nút ấn RUN: Lựa chọn thuộc tính hình sau: - Lựa chọn đèn báo RUN: Vào biểu tượng Lamp Bước 4: Kết nối cáp HMI máy tính PC: Một đầu cáp cắm cổng USB máy tính PC, đầu cắm cổng COM2/COM3 hình HMI Bước 5: Đổ chương trình từ máy tính PC sang hình HMI TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO KHOA HỌC TÓM TẮT Năm 2015 Hình 4.1: Giao diện màn hình HMI 4.2 Xây dựng chương trình điều khiển sử dụng PLC * Phân tích yêu cầu điều khiển Khi đặt giá trị điện áp Ukđ đầu vào (Được nhập từ HMI địa ghi D0, ghi D0 lưu trữ (0-100)% Uđm), đạt giá trị thời gian khởi động tkđ, ấn nút RUN, đèn báo trình khởi động sáng (có xung đến Thyristor), sau khoảng thời gian khởi động tkđ PLC cho đầu điện áp tương ứng (0-5V) ghi D1116, 5V điện áp cực đại Bộ điều áp xoay chiều mà ta thiết kế, đồng thời ấn vào nút Stop đèn báo Stop sáng, đèn báo Run tắt, động dừng (nạp giá trị cho ghi D1116) TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO KHOA HỌC TÓM TẮT Năm 2015 III LẮP ĐẶT PHẦN CỨNG, VẬN HÀNH VÀ HIỆU CHỈNH THÔNG SỐ KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đạt kết định, thực mục tiêu đề tài thiết kế Bộ khởi động mềm Động KĐB ba pha roto lồng sóc, có sử dụng hệ thống Scada để nhập liệu khởi động quan sát trình khởi động, đề tài có đóng góp định việc liên hệ kiến thức lý thuyết học học sinh, sinh viên môn học như: Điện tử Công suất, Trang bị điện, Truyền động điện, Hệ thống Scada Với kiến thức thực tế sản xuất Đồng thời cung cấp thêm đồ dùng , trang thiết bị dạy học thực hành giảng viên TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO KHOA HỌC TÓM TẮT Năm 2015 Với kinh phí hạn hẹp, mục đích sử dụng giảng dạy phần thực hành Điện tử Công suất, Trang bị điện, Truyền động điện, Hệ thống Scada, nên nhóm nghiên cứu lựa chọn loại động có công suất nhỏ, xong với kết đạt Giảng viên, HSSV hoàn toàn liên hệ thực tiễn, thiết kế khởi động mềm cho loại động có công suất lớn yêu cầu thực tế sản xuất công nghiệp Định hướng phát triển đề tài, từ kết nghiên cứu đề tài phát triển việc giám sát thông số dòng điện, điện áp trình khởi động Nhóm nghiên cứu xin trân thành cảm ơn đóng góp đồng nghiệp đơn vị để đề tài hoàn thiện mục tiêu đặt TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Giáo trình Truyền động điện – PGS.TS Bùi Đình Hiếu, Nhà xuất giáo dục; [2] Tính toán thiết kế thiết bị điện tử công suất – Trần Văn Thịnh, Nhà xuất giáo dục; [3] http://delta.mov.mn/ct/ bien-tan-Delta-PLC-Delta-HMI-Delta-Servo-Delta/29/PLCDelta-DVP10SX.html [4] Điện tử công suất – Lê Văn Doanh, Nhà xuất giáo dục 10 ... kế Bộ khởi động mềm cho ĐCKĐB pha roto lồng sóc, có sử dụng hệ thống SCADA để điều khi n, giám sát thông số khởi động NỘI DUNG I GIỚI THIỆU VỀ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM * Khởi động mềm là gì? Khởi động. .. nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đạt kết định, thực mục tiêu đề tài thiết kế Bộ khởi động mềm Động KĐB ba pha roto lồng sóc, có sử dụng hệ thống Scada để nhập liệu khởi động quan sát trình khởi động, ... TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC, MẠCH ĐIỀU KHI N a Sơ đồ mạch động lực điều khi n khởi động ĐCKĐB pha Roto lồng sóc A B C ATM C1 C1 R2 C2 C1 R1 R2 T4 T1 R1 T3 C2 b Thiết kế mạch điều khi n R1