Xây dựng bài thí nghiệm điều khiển qua mạng truyền thông công nghiệp, hệ biến tần động cơ

MỞ ĐẦU Cùng với sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật, nhất là sự phát triển nhanh chóng của công nghệ vi điện, khoa học máy tính, công nghệ bán dẫn công suất và kỹ thuật điều khiển. Giai đoạn vừa qua việc điều khiển động cơ điện nói chung cũng như động cơ xoay chiều nói riêng đã đạt được những tiến bộ vượt bậc. Trong thực tế hiện nay, các hệ truyền động điện xoay chiều được ứng dụng rất nhiều trong sản xuất cũng như trong công nghệ quốc phòng. Nhưng do đặc thù về cấu trúc cũng như phương pháp điều chỉnh động cơ xoay chiều khá phức tạp mà trước đây khi khoa học kỹ thuật chưa phát triển thì vấn đề điều chỉnh tốc độ, ổn định tốc độ trong quá trình làm việc gặp nhiều khó khăn, phạm vi ứng dụng hệ điều khiển này hẹp, hầu hết đều sử dụng động cơ điện một chiều do đặc tính điều chỉnh của động cơ này dễ dàng hơn so với động cơ điện xoay chiều. Tuy nhiên, động cơ xoay chiều không đồng bộ (đặc biệt rôto lồng sóc) có những tính chất mà các động cơ có kết cấu đơn giản khác không thể có, như mômen quán tính nhỏ, giá thành chế tạo rẻ, dễ vận hành, nối trực tiếp với nguồn lưới điện ba pha… Các thiết bị điều chỉnh gọn nhẹ, có thể làm việc trong môi trường dễ cháy nổ. Với những ưu điểm đó động cơ không đồng bộ đang ngày càng sử dụng phổ biến thay thế động cơ một chiều. Đối với hệ truyền động xoay chiều biến tần động cơ xoay chiều ba pha, vấn đề điều chỉnh, ổn định tốc độ khá phức tạp vì có nhiều tham số phi tuyến và khó mà thực hiện được. Để thực hiện điều chỉnh người ta tiến hành xây dựng bộ điều khiển PID với các tham số mềm có thể dễ dàng điều chỉnh được trên cơ sở xây dựng mô hình lý tưởng hóa, bỏ qua các tác động và coi động cơ như một hệ tuyến tính. Hệ điều khiển ổn định tốc độ biến tần động cơ không đồng bộ ba pha thực tế đã được tổng hợp theo luật PID và PLC tự động tính toán điều chỉnh thông qua khối FB41. Chính vì vậy, đề tài đồ án là: Xây dựng bài thí nghiệm điều khiển qua mạng truyền thông công nghiệp, hệ biến tần động cơ. Mục đích chính của đồ án là nghiên cứu và xây dựng hệ truyền động ổn định và vị trí hệ truyền động điện xoay chiều sử dụng biến tần công nghiệp và PLC.

MỞ ĐẦU

Cùng với sự tiến bộ không ngừng của khoa học - kỹ thuật, nhất là sựphát triển nhanh chóng của công nghệ vi điện, khoa học máy tính, côngnghệ bán dẫn công suất và kỹ thuật điều khiển Giai đoạn vừa qua việc điềukhiển động cơ điện nói chung cũng như động cơ xoay chiều nói riêng đãđạt được những tiến bộ vượt bậc

Trong thực tế hiện nay, các hệ truyền động điện xoay chiều được ứngdụng rất nhiều trong sản xuất cũng như trong công nghệ quốc phòng.Nhưng do đặc thù về cấu trúc cũng như phương pháp điều chỉnh động cơxoay chiều khá phức tạp mà trước đây khi khoa học kỹ thuật chưa pháttriển thì vấn đề điều chỉnh tốc độ, ổn định tốc độ trong quá trình làm việcgặp nhiều khó khăn, phạm vi ứng dụng hệ điều khiển này hẹp, hầu hết đều

sử dụng động cơ điện một chiều do đặc tính điều chỉnh của động cơ này dễdàng hơn so với động cơ điện xoay chiều

Tuy nhiên, động cơ xoay chiều không đồng bộ (đặc biệt rôto lồng sóc)

có những tính chất mà các động cơ có kết cấu đơn giản khác không thể có,như mômen quán tính nhỏ, giá thành chế tạo rẻ, dễ vận hành, nối trực tiếpvới nguồn lưới điện ba pha… Các thiết bị điều chỉnh gọn nhẹ, có thể làmviệc trong môi trường dễ cháy nổ Với những ưu điểm đó động cơ khôngđồng bộ đang ngày càng sử dụng phổ biến thay thế động cơ một chiều

Đối với hệ truyền động xoay chiều biến tần - động cơ xoay chiều bapha, vấn đề điều chỉnh, ổn định tốc độ khá phức tạp vì có nhiều tham số phituyến và khó mà thực hiện được Để thực hiện điều chỉnh người ta tiếnhành xây dựng bộ điều khiển PID với các tham số mềm có thể dễ dàng điềuchỉnh được trên cơ sở xây dựng mô hình lý tưởng hóa, bỏ qua các tác động

và coi động cơ như một hệ tuyến tính Hệ điều khiển ổn định tốc độ biếntần - động cơ không đồng bộ ba pha thực tế đã được tổng hợp theo luật PID

và PLC tự động tính toán điều chỉnh thông qua khối FB41 Chính vì vậy, đề

1

tài đồ án là: " Xây dựng bài thí nghiệm điều khiển qua mạng truyền

thông công nghiệp, hệ biến tần động cơ".

Mục đích chính của đồ án là nghiên cứu và xây dựng hệ truyền động ổnđịnh và vị trí hệ truyền động điện xoay chiều sử dụng biến tần công nghiệp

và PLC

Nội dung cụ thể của đồ án như sau:

Chương 1: Động cơ không đồng bộ ba pha và các phương pháp

điều khiển Nêu khái quá các đặc điểm điều khiển tần số từ đó có thể khái

quát nên hệ truyền động trên cơ sở động cơ xoay chiều ba pha

Chương 2: Biến tần công nghiệp và mạng truyền thông Hiện nay

trên thị trường có rất nhiều loại Biến tần của các hãng khác nhau được sửdụng rộng rãi trong công nghiệp Trong chương này xin trình bày một cáchkhái quát chung về một số loại Biến tần thông dụng nhất

Chương 3: Xây dựng bài thí nghiệm hệ biến tần động cơ qua mạng

truyền thông công nghiệp Trên cơ sở yêu cầu bài toán cũng như các thiết

bị thực tế hiện có sử dụng một trong phương pháp xây dựng một hệ truyềnđộng điện xoay chiều được coi là tối ưu nhất có thể

Trong quá trình thực hiện đồ án, mặc dù được sự chỉ bảo tận tình giúp

đỡ của thầy giáo Tiến sĩ Phạm Tuấn Thành và các thầy giáo trong bộ môn

kỹ thuật điện, khoa kỹ thuật điều khiển… Bản thân em đã rất cố gắng, tuynhiên do thời gian cũng như kiến thức còn hạn chế, luận văn của em khôngtránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp chân thànhcủa các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để bài đồ án được hoàn thiệnhơn nữa

Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới sự giúp đỡ chỉ bảo,

hướng dẫn tận tình của Tiến sĩ Phạm Tuấn Thành thầy đã gợi mở hướng

nghiên cứu và đã tận tình hướng dẫn với những ý kiến cụ thể, sâu sắc, tạođiều kiện giúp em từng bước hoàn thiện, nâng cao khả năng nghiên cứu

trong quá trình thực hiện đồ án này.

Em xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo và các cán bộ, nhân viên thuộcKhoa Kỹ thuật Điều khiển, Học Viện Kỹ thuật Quân sự đã giúp đỡ và tạođiều kiện thuận lợi cho em trong thời gian thực hiện đồ án tại Học Viện.Tiếp theo, em xin chân thành cảm ơn một số đồng nghiệp, bạn cùng lớp

đã có những đóng góp nhất định đối với công việc học tập, nghiên cứu của

em trong thời gian qua

Hà Nội, ngày 13 tháng 05 năm 2011

3

CHƯƠNG I: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA VÀ CÁC

PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN 1.1 Động cơ không đồng bộ ba pha

Ngày nay, động cơ xoay chiều ba pha được sử dụng rộng rãi trong côngnghiệp và chiếm một tỉ lệ lớn so với các động cơ khác Ưu điểm của động

cơ xoay chiều cấu tạo đơn giản, làm việc chắc chắn, giá thành hạ, vận hành

an toàn, chịu được điều kiện làm việc môi trường khắc nhiệt, nối trực tiếpvới lưới điện áp xoay chiều ba pha nên không cần dùng đến bộ biến đổi.Tuy nhiên nhược điểm cơ bản của động cơ này là hệ số cos khôngcao, đặc tính điều chỉnh (khi mở, khi điều chỉnh tần số, ổn định và khốngchế tốc độ) phức tạp nên gặp khó khăn trong quá trình điều chỉnh

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của điện tửcông suất, vi xử lý, tin học… đã cho phép giải quyết những bài toán phứctạp trong vấn đề điều khiển động cơ xoay chiều ba pha, đáp ứng thời gianthực với chất lượng điều khiển cao, khắc phục được những hạn chế trướcđây (mở rộng dải điều chỉnh, điều chỉnh với độ chính xác cao…) và dầndần thay thế hệ truyền động một chiều

1.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha

1.1.1.1 Cấu tạo động cơ không đồng bộ ba pha

Cấu tạo động cơ không đồng bộ được trình bày trên (hình 1.1) gồm hai

bộ phận chủ yếu là stato và rôto, ngoài ra còn có vỏ máy, nắp máy và trụcmáy Trục làm bằng thép, trên đó gắn rôto, ổ bi và phía cuối trục có gắnmột quạt gió để làm mát máy dọc trục

Hình 1.1: Cấu tạo của động cơ điện không đồng bộ 1: Lõi thép stato; 6: Hộp đầu cực;

2: Dây quấn stato; 7: Lõi thép rôto;

3: Nắp máy; 8: Thân máy;

4: Ổ bi; 9: Quạt gió làm mát;

5: Trục máy; 10: Hộp quạt

 Stato (phần tĩnh)

Stato gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn, ngoài ra còn có vỏmáy và nắp máy

- Lõi thép: Lõi thép stato có dạng hình trụ (hình 1.2b) làm bằng các lá thép

kỹ thuật điện, được dập rãnh bên trong (hình 1.2a) rồi ghép lại với nhau tạothành các rãnh theo hướng trục Lõi thép được ép vào trong vỏ máy

- Dây quấn stato: Dây quấn stato thường được làm bằng dây đồng cóbọc cách điện và đặt trong các rãnh của lõi thép Dòng điện xoay chiều bapha chạy trong dây quấn ba pha stato sẽ tạo nên từ trường quay

- Vỏ máy: Vỏ máy gồm có thân và nắp, thường làm bằng gang

5

Hình 1.2: Kết cấu stato máy điện không đồng bộ

a) Lá thép stato; b) Lõi thép stato

 Rôto (phần quay)

Rôto là phần quay gồm lõi thép, dây quấn và trục máy

Hình 1.3: Cấu tạo rôto động cơ không đồng bộa) Dây quấn rôto lòng sóc; b) Rôto lõi thép; c) Ký hiệu động cơ trên sơ đồ

- Lõi thép: Lõi thép rôto gồm các lá thép kỹ thuật điện được lấy từphần bên trong của lõi thép stato ghép lại, mặt ngoài dập rãnh (hình 1.3a)

để đặt dây quấn, ở giữa có dập lỗ để lắc trục

- Trục: Trục của máy điện không đồng bộ làm bằng thép, trên đó gắnlõi thép rôto

- Dây quấn rôto: Dây quấn rôto của máy điện không đồng bộ có haikiểu: rôto ngắn mạch còn gọi là rôto lồng sóc và rôto dây quấn

+ Rôto lồng sóc (hình 1.3a) gồm các thanh đồng hoặc thanh nhômđặt trong rãnh và bị ngắn mạch bởi hai vòng ngắn mạch ở hai đầu Với

động cơ nhỏ, dây quấn rôto được đúc nguyên khối gồm thanh dẫn, vànhngắn mạch, cánh tản nhiệt và cánh quạt làm mát (hình 1.3b)

+ Rôto dây quấn (hình 1.4) cũng quấn giống như giây quấn ba phastato và có cùng số cực từ như dây quấn stato Dây quấn kiểu này luôn luônđấu sao (Y) và có ba đầu ra đấu vào ba vành trượt, gắn vào trục quay củarôto và cách điện với trục Ba chổi than cố định và luôn tỳ trên vành trượtnày để dẫn điện vào một biến trở cũng nối sao nằm ngoài động cơ để khởiđộng hoặc điều chỉnh tốc độ

Hình 1.4: Cấu tạo máy điện không đồng bộ rôto dây quấn

1.1.1.2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ

Cho dòng xoay chiều ba pha vào dây quấn ba pha đặt trong rãnh statocủa động cơ không đồng bộ, dòng xoay chiều ba pha sẽ sinh ra một từtrường quay, quay với tốc độ:

1 1

60 f n

p

 (1.1)

Trong đó: f1 là tần số lưới điện, p là số đối cực

Từ trường quét qua dây dẫn rôto và cảm ứng trong dây dẫn rôto mộtsức điện động:

7

2 4, 44 2. dq2.w 2

E  f k  (1.2)

Vì dây quấn rôto nối ngắn mạch nên có dòng i2 , chiều của i2cùngchiều với E2 và được xác định theo qui tắc bàn tay phải Khi xác định chiềucủa E2 ta căn cứ vào chiều chuyển động tương đối của thanh dẫn (rôto) với

từ trường Nếu coi từ trường là đứng yên thì chiều chuyển động tương đốicủa thanh dẫn sẽ ngược chiều với n1 , vì n <n1 nên áp dụng quy tắc bàn

tay phải ta xác định được chiều của sức điện động Dây dẫn rôto có dòng

2

i nằm trong từ trường quay stato sẽ sinh ra lực điện từ được xác đinh

theo quy tắc bàn tay trái Tạo mômen quay kéo rôto quay cùng chiều với

1

n với tốc độ n < n gọi là động cơ không đồng bộ Gọi hệ số trượt của1

động cớ là s Và s được tính như sau:

1 1

- Về mặt năng lượng: Điện năng đưa vào dây quấn stato đã biến thành

cơ năng trên trục của máy điện, nghĩa là máy điện làm việc ở chế độ động

cơ điện

Hình 1.5: Quá trình tạo mômen của máy điện không đồng bộ

1.1.2 Mô hình toán học động cơ không đồng bộ ba pha

1.1.2.1 Sơ đồ thay thế

Hình 1.6: Sơ đồ thay thế đông cơ không đồng bộ

Đối với động cơ không đồng bộ có một số sơ đồ thay thế như sơ đồ

thay thế hình T hoặc hình .ở trên là sơ đồ thay thế hình  của động cơ

không đồng bộ Trong sơ đồ thay thế trên ta có :

U1 là trị số hiện dụng của điện áp pha stator

I0, I1 , I2: là các dòng điện từ hoá, dòng stato, dòng rôto quy đổi về stato

X0, X1, X2: là điện kháng tản mạch từ hoá, stato, rôto đã quy đổi về stato

R0, R1 , R2: là điện trở của mạch từ hoá, cuộn dây stator, của rôto đã quy đổi

o o

1.1.2.2 Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ

Ở đây ta nghiên cứu mô hình động cơ không đồng bộ ở chế độ xác lập

Từ giản đồ thay thế ta tính được:

R U Te

2 2 2 1

'

' 3

 (1.7)

Từ đó ta có đặc tính cơ của động không cơ đồng bộ

Hình 1.7: Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ

Ta có độ trượt tới hạn được tính như sau:

n= 0 -n +s

2 2 1 2 2 1

1 2

) ' (

)

' (

'

x x S

r r

U I









' 2

2 1

U Te

1.1.2.3 Các phương trình điện áp.

Ở trên ta đã nghiên cứu xây dựng mô hình cũng như xác định đặc tính

cơ của động cơ không đồng bộ ở chế độ xác lập Để thể hiện rõ tất cả cácảnh hưởng xuất hiện trong chế độ xác lập cũng nhhư chế độ quá độ ta tiếptục như sau:

Điện áp của stator được viết trên hệ toạ độ gắn với trục động cơ Theocách này, điện áp rôto được viết trên hệ toạ độ quay gắn với rôto

Ta có thể biểu diễn phương trình trong hệ toạ độ tĩnh như sau:

11

2 1

cos cos cos

1.1.2.4 Áp dụng phép chuyển hệ toạ độ Park

Để rút gọn biểu thức cho phương trình điện áp động cơ không đồng bộ,

ta có thể áp dụng phép chuyển hệ toạ độ Park Về mặt vật lý có thể hiểu nó

là việc chuyển từ ba cuộn dây của động cơ không đồng bộ thành cuộn dâyđặt vuông góc nhau như hình vẽ sau:

Hình 1.8: Sơ đồ của phép chuyển hệ trục tọa độ

Từ hình vẽ ta có thể thấy mối quan hệ giữa hai trục toạ độ được thểhiện như sau:

Ta biết rằng, tốc độ của động cơ không đồng bộ có thể điều chỉnh đượcbằng cách thay đổi thông số của điện áp nguồn Cụ thể là thay đổi biên độđiện áp đặt vào các cuộn dây stator hoặc thay đổi tần số của dòng điệnstator Do đó ta có thể chia các phương pháp điều chỉnh này thành 2phương pháp: Phương pháp điều khiển biên độ điện áp và phương phápđiều khiển tần số Sơ đồ tổng quát của hệ Truyền động điện xoay chiều 3pha có bộ biến đổi thông số nguồn được trình bày trên hình 1.9:

Hình 1.9: Sơ đồ tổng quát hệ TĐĐ có bộ điều chỉnh thông số nguồn

1.2.1 Phương pháp điều khiển biên độ

Để điều chỉnh điện áp, người ta dùng bộ biến đổi điện áp để có điện áp

ra thay đổi tuỳ theo tín hiệu đặt điều khiển Uđk

Trong thực tế có nhiều loại bộ biến đổi điện áp xoay chiều: Biến áp tựngẫu, khuếch đại từ, bộ điều chỉnh tiristor, bộ điều chỉnh xung Hệ TĐĐdùng biến áp tự ngẫu có cấu trúc đơn giản, nhưng các chỉ tiêu chất lượngkhông cao và khó tự động hoá, nên hệ này rất ít được ứng dụng Ba loại sau

có cải thiện được các đặc tính điều chỉnh, cho phép khả năng tự động hoánên được sử dụng nhiều hơn

Phương pháp điều khiển điện áp còn bộc lộ nhiều nhược điểm như: tổnthất lớn, độ chính xác chưa cao Hệ truyền động điện dùng phương phápđiều áp nói chung có một nhược điểm rất lớn, đó là gặp nhiều khó khăntrong vấn đề đảo chiều động cơ

1.2.2 Phương pháp điều khiển tần số

15

Uđk

UlướiBộ Biến đổi

ĐC XC3 P

Để thực hiện điều tần người ta dùng bộ biến tần để làm thay đổi tần số

điện áp cấp cho stator theo đúng quy luật của tín hiệu đặt Ta có thể chiacác bộ biến tần thành 2 loại: Biến tần dùng máy điện và biến tần dùng van.Nói chung, các bộ biến tần dùng máy điện đều phức tạp, sử dụng nhiềumáy điện trong đó có máy điện một chiều, công suất tổng cộng lớn, hiệusuất thấp và khó điều chỉnh Do đó các bộ biến tần dùng máy điện trongthực tế ít được sử dụng

Các bộ biến tần dùng van có thể được phân thành ba loại: Biến tần trựctiếp, biến tần có khâu trung gian một chiều và biến tần có khâu trung gianxoay chiều Các bộ biến tần này đều sử dụng van điều khiển động lực(Thyristors) Khi sử dụng phương pháp điều tần cần chú ý rằng máy điệnđược chế tạo để làm việc ở một tần số định mức, nên khi thay đổi tần số thìchế độ làm việc của máy điện sẽ bị thay đổi vì tần số ảnh hưởng trực tiếpđến từ thông máy điện Do đó dễ gây hiện tượng quá tải về dòng (khi tần sốquá lớn) hoặc nóng máy (khi tần số quá nhỏ) Cho nên, khi điều tần người

ta phải đồng thời thay đổi biên độ điện áp đặt lên stator

Mặc dù phương pháp điều tần đã khắc phục được nhiều nhược điểm so với phương pháp điều áp, đó là: Nâng cao được các chỉ tiêu chất lượng, dễ

dàng trong việc đảo chiều động cơ Tuy nhiên việc điều khiển tốc độ động

cơ xoay chiều vẫn còn gặp rất nhiều khó khăn bởi vì động cơ xoay chiều làphần tử phi tuyến mạnh, phần cảm và phần ứng không tách biệt nên rất khókhăn khi điều chỉnh tốc độ và mômen

1.2.3 Điều khiển điện áp - tần số không đổi

Chế độ làm việc của động cơ khi điều khiển điện áp - tần số không đổiđược phân tích trên cơ sở giả thiết điện áp stato có dạng hình sin đối xứng

ở ba pha, có trị số biên độ và tần số không đổi Với giả thiết đó có thể bỏqua hiệu ứng bề mặt, điện trở stato không đổi, điện trở từ hoá có thể bỏqua Sức điện động stato Es sinh ra bởi từ thông khe hở sẽ nhỏ hơn điện áp

stato Us một lượng sụt áp trên trở kháng tản từ stato Do bỏ qua các thànhphần sóng hài của sức từ động nên từ thông khe hở sẽ có dạng hình sin và

từ thông móc vòng mỗi vòng dây cũng là hàm hình sin

Từ thông móc vòng một vòng dây stato có dạng:

 = m.sinst (1.20)Trong đó: s = 2fs – tần số góc của điện áp nguồn cung cấp

Sức điện động ứng với một vòng dây stato là:

Từ biểu thức (1.3) thấy rằng m sẽ tỉ lệ với tỉ số Es/s hoặc Es/fs Khi điềukhiển tần số, nếu giữ từ thông khe hở không đổi thì động cơ sẽ được sử dụnghiệu quả nhất, tức là khả năng sinh mômen lớn nhất Từ thông khe hở khôngđổi khi duy trì tỉ số Es/fs không đổi Nếu sụt áp trên tản từ bé có thể bỏ qua thìsức điện động Es sẽ xấp xỉ bằng điện áp Us Do đó từ thông khe hở sẽ đượcduy trì gần không đổi khi duy trì tỉ số Us/fs hằng số Đây là nội dung cơ bảncủa luật điều khiển điện áp - tần số không đổi và phương pháp điều khiển nàyđược sử dụng phổ biến trong các hệ điều khiển hở đơn giản

* Điều khiển từ thông khe hở không đổi:

Điều khiển từ thông khe hở không đổi, động cơ không đồng bộ 3 pha

có khả năng sinh mômen lớn trong dải điều chỉnh tốc độ rộng, ngay cả ởdải tần số thấp khi ảnh hưởng của điện trở stato lớn Để duy trì được từthông khe hở không đổi trong dải tốc độ rộng, sức điện động stato sẽ đượcđiều chỉnh tỉ lệ với tần số stato thay cho phương pháp điều chỉnh tỉ lệ điện

áp - tần số không đổi như đã trình bày ở mục 1.2.3

Sức điện động stato Es được tính theo công thức (1.3) :

17

Es = s.m.Kw.N1/ 2 = 4,44.Kw.fs.N1.m

Từ sơ đồ thay thế hình T của động cơ KĐB ba pha có:

Es = j.Xm.Im = j.m.Lm.Im (1.23)Trong đó: Lm – điện cảm từ hoá

Im – dòng điện từ hoá

s – tần số góc nguồn stato

Các biểu thức trên cho thấy từ thông khe hở tỉ lệ với tỉ số Es/s và do

đó tỉ lệ với tích số Lm.Im Do đó điều khiển từ thông khe hở không đổi sẽđồng nghĩa với điều chỉnh tỉ số Es/s không đổi Nếu mạch từ động cơkhông bão hoà và Lm là hằng số, từ thông khe hở sẽ tỉ lệ với dòng từ hoá

Ở chế độ non tải, dòng điện từ hoá sẽ có giá trị lớn tương đối với giá trị

ở chế độ làm việc bình thường của động cơ

1.2.4 Phương pháp điều khiển vectơ

1.2.4.1 Nguyên lý điều khiển vectơ

Nguyên lý điều khiển vectơ động cơ không đồng bộ là chiếu các tham

số dòng điện, điện áp, từ thông lên các trục tọa độ  từ đó qua các bộ biếnđổi thay đổi các tham số để điều khiển động cơ Sự tương tác này đượctrình bày trên hình 1.10

Ở động cơ một chiều bỏ qua phản ứng phần ứng và giả thiết mạch từkhông bão hoà mômen động cơ một chiều được tính như sau:

M = Km Iư = K’Ikt Iư (1.24)Trong đó:

M: Mômen quay của động cơ

m: Từ thông của động cơ

Iư: Dòng điện phần ứng

Ik: Dòng điện kích từ

K, K’: Là các hằng số

Ta nhận thấy rằng dòng điện phần ứng và dòng điện kích từ (hoặc từthông) không phụ thuộc vào nhau Do đó có thể điều khiển độc lập dòngkích từ và dòng phần ứng để đạt được đặc mômen là tối ưu Duy trì Ikt=const mômen được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh dòng điện phần ứng.Phương pháp điều khiển này có thể áp dụng cho việc điều khiển động cơkhông đồng bộ nếu sử dụng khái niệm không gian vectơ Với ý tưởng địnhnghĩa vectơ không gian dòng điện của động cơ và mô tả động cơ ở hệ toạ

độ quay với tốc độ đồng bộ s (0dq) các đại lượng dòng điện, điện áp và từthông khi đó là các đại lượng một chiều Vectơ dòng điện có thể tách ra haithành phần trên hai trục vuông góc d và q là Ids và Iqs Mômen động cơkhông đồng bộ là hàm của từ thông và dòng điện stato Bằng cách chọntrục d trùng với trục từ thông rôto phương trình từ thông và mômen đượcviết như sau:

dr: Hình chiếu của vector từ thông rôto trên trục d

Ids, Iqs: Hình thiếu của vector dòng điện stator trên hai trục d và q

ĐC

Hình 1.10: Sự tương tác giữa phương pháp điều khiển động cơ một chiều

và điều khiển vectơ

a Điều khiển một chiều b Điều khiển xoay chiều

I * ds

I * qs

M: Mômen quay của động cơ.

Lr, Lm: Điện cảm rôto, hỗ cảm giữa stator và rôto

pc: Số đôi cực của động cơ

Tr: Hằng số thời gian rôto

p: Toán tử laplace

Phương trình (1.25a) chỉ ra rằng từ thông rôto có thể được tăng giảmgián tiếp thông qua tăng giảm Ids Tuy nhiên, cần lưu ý rằng quan hệ (1.25a)giữa hai đại lượng ds và Ids là quan hệ trễ bậc nhất với hằng số thời gian

Tr Nếu thành công trong việc áp đặt nhanh và chính dòng Ids, có thể coi Ids

là đại lượng điều khiển từ thông, nó tương ứng với Ik trong động cơ mộtchiều kích từ độc lập Mặt khác, tại mỗi thời điểm làm việc của động cơ, từthông đã giữ ổn định Khi đó, quan hệ (1.25b) cho thấy rằng mômen M cóthể được điều khiển thông qua việc điều khiển Iqs Do đó Iqs còn được gọi làdòng tạo mômen quay và nó tuơng ứng với dòng phần ứng Iư trong động cơmột chiều kích từ độc lập Phương pháp điều khiển tách rời hai thành phầndòng điện stato có thể được minh hoạ bằng đồ thị pha hình 1.11

Hình 1.11: Đồ thị pha của phương pháp điều khiển vectơ

a Điều chỉnh thành phần mômem b Điều chỉnh thành phần từ thôngThành phần dòng điện stato trên trục q (Iqs) là thành phần sinh mômen

và sẽ tương ứng với công suất tác dụng truyền qua khe hở Uqs Iqs

Thành phần dòng điện stato trên trục d (Ids) là thành phần sinh từ thông

và sẽ tương ứng với công suất phản kháng truyền qua khe hở Uqs Ids

abc 



dq

* s

Biến đổi ngược toạ độ Biến đổi thuận toạ độ

Hình 1.12 Sơ đồ khối cơ bản của hệ đều khiển vectơ với mô hình động cơ

Các thành phần dòng điện trên hai trục có thể thay đổi một cách độc lậpnhau Với đồ thị hình 1.11a thành phần dòng điện Ids duy trì không đổitương ứng với từ thông rôto được duy trì không đổi, mômen động cơ thayđổi khi thay đổi thành phần Iqs (từ Iqs1 đến Iqs2) Kết quả vectơ dòng điệnstato thay đổi từ Is1đến Is2 Rõ ràng trong trường hợp này cả biên độ và góc

pha của vectơ dòng điện stato thay đổi.Tương tự như vậy hình 1.11b thànhphần Iqsđược duy trì không đổi, thay đổi thành phần Ids sẽ làm thay đổi độlớn và góc pha của vectơ dòng điện stato

Ta có sơ đồ khối của hệ thống điều khiển vectơ của động cơ khôngđồng bộ trình bày trên hình 1.12

Hình 1.12: Không vẽ bộ nghịch lưu và coi các thành phần dòng điện 3pha chuẩn ia*, ib*, ic* nhận được từ hệ thống điều khiển Bằng hai phép biếnđổi (abc/), (/dq) với góc quay từ trường s ta nhận được các thànhphần Ids và Iqs đặt vào mô hình động cơ ở hệ toạ độ quay đồng bộ

1.2.4.2 Các phương pháp điều khiển vectơ cơ bản

Theo nguyên lý xác định góc quay từ trường phân làm hai phương phápđiều khiển vectơ:

- Phương pháp điều khiển trực tiếp, đề xuất bởi của Fblashke

- Phương pháp điều khiển gián tiếp, đề xuất bởi K.Hasse

* Phương pháp điều khiển trực tiếp.

21

Nguyên lý điều khiển vector trực tiếp là một phương pháp điều khiển

vector trong đó các tín hiệu về biên độ và góc pha từ thông rotor có được

bằng cách tính toán trực tiếp từ các thành phần từ thông khe hở không khí

hoặc từ thông trên hai trục của hệ toạ độ vuông góc

Hình 1.13 đưa ra sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển vector trực

tiếp sử dụng bộ nghịch lưu nguồn dòng với phương pháp điều biến độ rộng

xung (PWM)

* Phương pháp điều khiển vector gián tiếp.

Phương pháp điều khiển vector gián tiếp có thể không cần sử dụng sensor

từ thông như trong phương pháp điều khiển vector trực tiếp mà chỉ cần sensor

vị trí để xác định chính xác góc cơ học của rôto,sơ đồ như hình 1.14

22

dq 



abc

cs

i

* as

i

G1 G2

i

* s

i

* bs

i

biến tần PWM

bộ tạo sin/cos

tính căn bậc hai

ĐC BT

r r

r m

Ψ L

Sensor vị trí và tốc độ

-Mô hình được biểu diễn trên hình 1.15

i * bs

i * cs

ias ibs icsĐK

 * sl

1.2.4.3 Cấu trúc của hệ điều khiển tựa theo từ thông rôto (hình 1.16)

Khâu điều chỉnh từ thông (khối 1) và khâu điều chỉnh tốc độ (khối 9).Khâu điều chỉnh cấp dưới (vòng trong cùng) bao gồm hai khâu điều chỉnhđộc lập theo luận PI (khối 2) điều chỉnh hai thành phần dòng một chiều.Mạch tính điện áp (khối 3 MTu) có nhiệm vụ tính các thành phần điện áp

uds và uqs từ đại lượng đầu ra của hai khâu điều chỉnh dòng Khi mạch tính

I * sq

u * b

u * c

-Hình1.16: Cấu trúc kinh điển của hệ TĐĐXCBP điều khiển

MTu sử dụng các đại lượng biến thiên chậm là từ thông rôto và tốc độquay, nếu biết góc θs ta có thể chuyển hai thành phần điện áp uds và uqs sang

hệ toạ độ stato (khối 4) Điện áp đặt lên cực của động cơ theo phương phápđiều chế vectơ không gian (khối 5) Khâu điều chế vectơ không gian cónhiệm vụ tính thời gian đóng ngắt các van bán dẫn nghịch lưu từ hai thànhphần điện áp usα và usβ Mô hình tính từ thông và góc quay (khối 8) có chứcnăng tính toán (còn gọi là khâu quan sát từ thông) giá trị thực của từ thôngrôto ψds và góc pha θs từ dòng điện stato và tốc độ quay ωr

Giả sử hai thành phần dòng điện Ids và Iqs hoàn toàn không phụ thuộcvào nhau (tức là tuyệt đối cách ly), khi ấy phương án kinh điển sử dụng haikhâu điều chỉnh dòng theo luật PI sẽ là hoàn hảo Trong thực tế hai thànhphần dòng có tác dụng ảnh hưởng lẫn nhau và phụ thuộc vào ωs Vậy màkhâu MTu lại chỉ là mạch tính thông thường được xây dựng cho chế độ xáclập, không có khả năng theo đúng nghĩa của tự động điều khiển Chính vìvậy bấy lâu nay phương án kinh điển chỉ hoạt động tốt ở chế độ tĩnh chưatốt ở chế độ động Điều này thể hiện đặc biệt rõ khi hệ làm việc ở vùng suygiảm từ thông (tốc độ quay lớn hơn tốc độ định danh) là vùng thườngxuyên xảy ra tương tác giữa Ids và Iqs

Trong thực tế động cơ xoay chiều 3 pha là một đối tượng có mô hìnhtoán học phức tạp Giữa các thành phần Ids và Iqs có tồn tại tương tác độnghọc Một cách chính tắc ta phải coi đối tượng động cơ xoay chiều 3 pha làđối tượng điều khiển hai chiều Vì vậy để chế ngự tốt đối tượng điều khiển

đó bằng một khâu điều chỉnh hai chiều Trong cấu trúc của khâu đó bêncạnh các thành phần điều chỉnh nhánh dọc (nhánh chính) còn có thành phầnnhánh ngang (nhánh cách ly) đảm bảo triệt tiêu các ảnh hưởng tương tác

1.3 Phân tích so sánh các phương pháp điều khiển.

Vậy để điều khiển động cơ không đồng bộ 3pha có nhiều phương pháp,mỗi phương pháp có ưu, nhược điểm riêng

25

- Với phương pháp điều khiển biên độ có cấu tạo đơn giản nhưng chỉtiêu chất lượng không cao và khó tự động hoá, nên hệ này rất ít được ứngdụng Phương pháp điều khiển điện áp còn bộc lộ nhiều nhược điểm như:tổn thất lớn, độ chính xác chưa cao Hệ truyền động điện dùng phươngpháp điều áp nói chung có một nhược điểm rất lớn, đó là gặp nhiều khókhăn trong vấn đề đảo chiều động cơ.

- Với phương pháp điều khiển tần số: Mặc dù phương pháp điều tần đã khắc phục được nhiều nhược điểm so với phương pháp điều áp, đó là: nâng

cao được các chỉ tiêu chất lượng, dễ dàng trong việc đảo chiều động cơ.Tuy nhiên việc điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều vẫn còn gặp rất nhiềukhó khăn, bởi vì động cơ xoay chiều là phần tử phi tuyến mạnh, phần cảm

và phần ứng không tách biệt nên rất khó khăn khi điều chỉnh tốc độ vàmômen

- Ở hệ truyền động điện xoay chiều ba pha, khi áp dụng phương phápđiều khiển véc tơ thì việc điều khiển từ thông và momen quay của động cơcũng tương tự như đối với động cơ điện một chiều

Như vậy, khi áp dụng phương pháp điều khiển véc tơ ta đã tạo ra mộtcông cụ cho phép tách các thành phần dòng tạo từ thông và tạo momenquay từ dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong cuộn dây stato của động

cơ Hơn nữa khi sử dụng phương pháp điều khiển véc tơ chúng ta có thểxây dựng được một hệ thống truyền động điện có chất lượng điều khiển rấtcao ở cả bốn góc phần tư

1.4 Kết luận chương 1

Trong chương 1 ta đã xây dựng được các phương pháp điều khiểnĐCKĐBBP, phân tích so sánh các phương pháp về ưu, nhược điểm củatừng phương pháp và chọn phương pháp điều khiển biên độ - tần số Nộidung cụ thể sẽ được trình bày ở các chương tiếp theo

CHƯƠNG II: BIẾN TẦN CÔNG NGHIỆP VÀ

MẠNG TRUYỀN THÔNG 2.1 Khái niệm và phân loại các bộ biến tần

2.1.1 Khái niệm chung

Biến tần là các bộ biến đổi dùng để biến đổi nguồn điện áp với cácthông số điện áp và tần số không thay đổi, thành nguồn điện áp với điện áp

và tần số thay đổi được

Thiết bị biến tần được sử dụng rộng rãi trong việc điều chỉnh tốc độquay của động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc hoặc rôto dây quấn

và động cơ không đồng bộ

Ưu điểm:

- Kích thước gọn nhẹ, hiệu suất làm việc cao

- Việc điều chỉnh tốc độ động cơ gần như vô cấp

- Tiết kiệm năng lượng điện

2.1.2 Phân loại các bộ biến tần

Về nguyên lý biến tần chia làm 2 loại:

- Biến tần gián tiếp: Là biến tần có khâu trung gian một chiều, dùng bộchỉnh lưu biến đổi nguồn xoay chiều thành nguồn một chiều, sau đó lạidùng bộ nghịch lưu biến đổi nguồn một chiều thành nguồn xoay chiều.Khâu trung gian một chiều đóng vai trò một kho tích trữ năng lượng dướidạng nguồn áp, hoặc nguồn dòng, dùng cuộn cảm, tạo khâu cách ly nhấtđịnh giữa phụ tải và nguồn điện áp lưới

- Biến tần trực tiếp: tạo ra điện áp trên tải bằng các phần tử của điện áplưới, mỗi lần nối tải vào nguồn bằng một phần tử đóng cắt duy nhất trongmột khoảng thời gian nhất định, không thông qua một khâu năng lượngtrung gian nào

Do khác nhau về mặt nguyên lý như vậy, trong biến tần trực tiếp phụtải có thể trao đổi năng lượng với lưới điện một cách liên tục Đây chính là

đặc tính ưu việt của biến tần trực tiếp so với biến tần gián tiếp, nhất là đốivới các hệ thống điện công suất lớn, từ hàng trăm Kw đến và Mw Ngoài

ra, tổn hao công suất ở biến tần trực tiếp cũng ít hơn vì phụ tải chỉ nối vớinguồn thông qua một phần tử đóng cắt, không phải thông qua hai phần tử

và qua khâu trung gian như ở biến tần gián tiếp Tuy nhiên, sơ đồ van vàquy luật điều khiển ở biến tần trực tiếp sẽ phức tạp hơn nhiều so với biếntần gián tiếp Với kỹ thuật điện tử và kỹ thuật vi xử lý phát triển hiện naythì vấn đề này hoàn toàn có thể khắc phục được

2.2 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của biến tần trực tiếp

- Bộ biến tần trực tiếp gồm hai nhóm chuyển mạch nối song songngược Cho xung mở lần lượt hai nhóm chỉnh lưu trên ta sẽ nhận đượcdòng điện xoay chiều chạy qua tải

- Ở mỗi pha ở đầu ra (a, b, c) được cấp điện bởi hai nhóm Thyristor.Nhóm T tạo ra dòng điện chạy chậm và nhóm N tạo ra dòng ngược

- Để hạn chế dòng ký sinh chạy qua Thyristor của nhóm T và nhóm Nđang dẫn người ta dùng cuộn kháng ĐK1 và ĐK6

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý

- Khi điều khiển theo nhóm thì mỗi nhóm được mở trong nửa chu kỳđiện áp đầu ra Xét sự làm việc pha a trong khoảng thời gian t1: nhóm T1

29

mở, còn trong khoảng t2 thì nhóm N4 mở Các Thyristor trong cùng mộtnhóm chuyển mạch cho nhau nhờ điện áp lưới (chuyển mạch tự nhiên).Mỗi Thyristor mở 1/3 chu kỳ của điện áp lưới Thay đổi số Thyristor mởtrong mỗi nhóm ta sẽ thay đổi được thời gian của chu kỳ điện áp đầu raT2= t1 + t2 do đó thay đổi được tần số đầu ra của biến tần.

m: số pha đầu của bộ biến tần (m=3)

n: số đỉnh hình sin (tức số Thyristor ở mỗi nhóm) trong 1 nửa chu kỳcủa điện áp ra

Tần số đầu ra luôn luôn nhỏ hơn tần số lưới vì n là số nguyên nên tần

số ra được điều chỉnh nhảy cấp Điện áp ra Vr được điều chỉnh bằng cáchthay đổi góc chậm của Thyristor

- Để tạo ra điện áp ba pha ở đầu ra ta điều khiển các nhóm Thyristor

mở theo thứ tự T1- N2- T3- N4- T5- N6- T1 mỗi nhóm cho mở 1/3 chu kỳcủa điện áp Nếu điện áp ra được lọc phẳng hoàn toàn thì bằng cách điều

khiển như trên ta được đồ thị điện áp ra ở ba pha (hệ thống điện áp ba pha ởđầu ra biến tần trực tiếp)

Trong biến tần này, điện áp xoay chiều đầu tiên được chuyển thànhđiện áp một chiều nhờ mạch chỉnh lưu sau đó qua một bộ lọc rồi mới đượcbiến đổi trở lại thành điện áp xoay chiều với tần số f2.Việc biến đổi nănglượng hai lần này làm giảm hiệu suất biến tần Nhưng bù lại loại biến tầnnày cho phép thay đổi dễ dàng tần số của f2 không phụ thuộc vào f1 trong

31

một dải rộng cả trên và dưới f1 vì tần số ra chỉ phụ thuộc vào mạch điềukhiển

Hình 2.4: Sơ đồ cấu trúc của biến tần gián tiếp

Trong các bộ tần công suất lớn, người ta dùng chỉnh lưu bán điều khiểnvới chức năng làm nhiệm vụ bảo vệ cho toàn hệ thống khi quá tải

Nghịch lưu độc lập là thiết bị để biến dòng điện một chiều thành dòngđiện xoay chiều có tần số cố định hoặc biến thiên

Ngày nay, biến tần gián tiếp được sử dụng khá phổ biến vì có thể điềuchỉnh tần số và điện áp ra trong phạm vi khá rộng Hơn nữa với sự ứngdụng điều khiển số nhờ kỹ thuật vi xử lý và dùng van lực là các loại trasisto

đã cho phép phát huy tối đa các ưu điểm của biến tần loại này.Vì vậy đa sốcác biến tần hiện nay là biến tần có khâu trung gian một chiều

Nhược điểm cơ bản của biến tần gián tiếp là hiệu suất thấp ( vì qua hailần biến đổi ) Công suất cũng như kích thước của bộ biến đổi lớn Nếudùng van tiristo vẫn có một số khó khăn nhất định khi giải quyết vấn đềkhoá van

C: Tụ lọc san phẳng (nơi chứa năng lượng từ động cơ khi động cơhãm tái sinh)

2.3.2 Chức năng của các khâu

2.3.2.1 Chỉnh lưu cầu một pha

Mạch chỉnh lưu gồm 4 van Đ1  Đ4 đấu thành hai nhóm (hình a) Đ1Đ3

nhóm catôt chung, Đ2Đ4 nhóm anôt chung Nguồn xoay chiều lấy trực tiếp

từ lưới điện hoặc thông qua biến áp

Trong nửa chu kỳ đầu: 0   , điện áp u2 > 0 với cực tính không trongngoặc trên sơ đồ Ta thấy với nhóm catôt chung Đ1Đ3 thì anốt Đ1 là dươnghơn Đ3 vì vậy Đ1 sẽ dẫn Còn ở nhóm Đ2Đ4 thì catôt Đ2 âm hơn catôt Đ4 vìvậy Đ2 dẫn

Như vậy nửa chu kì đầu Đ1Đ2 dẫn Trong nửa chu kỳ sau (2  ) điện

áp ra u2 < 0 với cực tính đảo lại (trong dấu ngoặc), lý luận tương tự ta thấyđiôt Đ3Đ4 dẫn, còn điôt Đ1Đ2 khoá

Hình 2.6: Chỉnh lưu cầu một pha

Đối với điện áp ra tải, ta luôn thấy điểm a trong cả hai nửa chu kỳ đều được nối với cực tính dương (+) của nguồn u 2 và điểm b luôn được nối với cực tính âm (-) của u 2 Vì vậy, điện áp ra của tải u d của chỉnh lưu hình taihai pha ta thấy chúng hoàn toàn giống nhau, do đó ta cũng có :

33

U I

d

d

d (2.3)Dòng điện qua mỗi điôt cũng chỉ tồn tại trong một nửa chu kỳ, do đó

2

I

tbv , tương tự sơ đồ trên

Tuy nhiên điện áp ngược trên van đang khoá không tương tự

Giả sử, Đ3Đ4 khoá còn Đ1Đ2 dẫn,

ta có sơ đồ thay thế trên hình 2.6c

Rõ ràng hai điôt Đ3Đ4 đấu song song

với nhau và nối thẳng vào nguồn U 2

Vì thế điện áp ngược trên chúng chỉ

bằng điện áp nguồn U 2 :

Hình 2.6c

UngVmax  2U2 (2.4)

2.3.2.2 Nghịch lưu điện áp ba pha

NLĐA ba pha thường dùng sơ đồ cầu, trong đó đôi lúc người ta dùng

ba cầu một pha đấu thành mạch ba pha Các quá trình điện từ trong NLĐA

ba pha phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: đặc tính tải, cách đấu tải,kiểu đấu biến áp ra, nguồn cung cấp và vào nguyên tắc điều khiển

Các phương pháp điều khiển tương tự như NLĐA một pha Tuy nhiênthường dùng nhất là kiểu điều khiển cho góc dẫn của van: 0

Bằng cách xác định điện áp trên tải trong từng trường khoảng 60 (vì cứ

0

60 lại có một sự chuyển trạng thái mạch) với nguyên tắc van nào dẫn coi

là thông mạch ta được sơ đồ thay thế Nhìn chung sơ đồ này đều có dạng 1pha tải mắc nối tiếp với 2 pha tải đấu song song nhau Do vậy điện áp trêntải sẽ chỉ có hai giá trị hoặc E d / 3 (khi nó đấu song song với pha khác) hoặc

là 2E d / 3 (khi nó đấu nối tiếp với nhóm song song kia), đương nhiên vớigiả thiết tải đối xứng: Z A= Z B=Z C=Z Theo dạng điện áp pha ta có giá trịhiệu dụng của nó:

3

2 )

3

2 ( )

3 ( 2

1 2

3 /

2 3

/ 0

2 2

0

N

N pha

E d

E d

E d

Hình 2.9: Sơ đồ thay thế trong quá trình chuyển mạch nghịch lưu

điện áp ba pha đấu tải sao

Dòng điện pha tải có ba đoạn khác nhau trong nửa chu kỳ

1 ( 1 3

 (2.6)

 (2.7)

1 ( 1 3

 (2.8)

Ở chu kì sau quy luật dòng điện tương tự nhưng có dấu ngược với chu

Ta có: Trị số hiệu dụng dòng điện pha I pha I0A

3 1

a a

a Q

0A I

I d  (2.11)

Các tham số công suất:

R

A E I

E

d N d

hệ ba pha tải) Trường hợp R / X L < 0,66 ta cần đưa tụ C0 vào với trị số:

2 ln 2 1

3 2 max

L E

C (2.15)Thường lấy U C  0 , 1

2.4 Các họ biến tần Siemens, biến tần MM440

Biến tần được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau nhưng biến tầnđạt được hiệu quả cao nhất trong ứng dụng điều khiển vô cấp tốc độ động

37

cơ để đáp ứng các yêu cầu về công nghệ Tùy vào việc ứng dụng biến tầntrong những lĩnh vực điều khiển khác nhau mà hiệu quả của nó mang lạicho người ứng dụng thể hiện ở các mặt khác nhau như: Tiết kiệm nănglượng, khởi động mềm…

Đáp ứng với nhu cầu ngày càng cao và sự phát triển của nền côngnghiệp trên thị trường có rất nhiều biến tần của các hãng khác nhau tạo nên

sự phong phú, đa dạng

Siemens là một trong những nhà sản xuất hàng đầu thế giới về các thiết

bị dùng trong công nghiệp và biến tần của Siemens là một trong những sảnphẩm được sử dụng rộng rãi trong nhà máy… Biến Tần Siemens rất đadạng về chủng loại, công suất, đáp ứng được tấc cả các ứng dụng từ cơ bảnđến tính năng cao cấp, từ những dòng công suất nhỏ cho đến những dòngcông suất rất lớn… Ngoài ra trên thị trường hiện nay có rất nhiều hãng sảnxuất biến tần như Tosiba, Omron, Yaskawa, Deta Do vậy người sử dụng

có thể tùy vào nhiệm vụ cụ thể mà lựa chọn loại biến tần cho phù hợp

2.4.1 Các họ của biến tần Siemens thường gặp

2.4.1.1 MM410

Dùng điều khiển một bộ cử cuốn gara, một barrie, một bảng quảng cáochuyển động linh hoạt, một hệ thống máy bơm hay quạt gió, sử dụng nguồnđiện có sẵn 220V

Các thông số quan tâm :

- Tần số vào 47đến 63Hz

- Tần số điện ra 0 đến 650Hz

- Hệ số công suất 0,95

Hình 2.11: Biến tần MM420

39

2.4.1.3 MM440

Hình 2.12: Biến tần MM440MM440 chính là bộ biến tần mạnh mẽ nhất trong các loai biến tần tiêuchuẩn Khả năng điều khiển Vector cho tốc độ và Mômen hay khả năngđiều khiển vòng kín bằng bộ PID có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời chocác hệ thống truyền động quan trọng như hệ nâng chuyển, các hệ thốngđịnh vị Không chỉ có vậy, một loạt khối logic có sẵn lập trình tự do cungcấp cho người dùng sự linh hoạt tối đa trong việc điều khiển hàng loạt cácthao tác một cách tự động (Được giới thiệu chi tiết trong mục 2.4.2)

2.4.2 Biến tần MM440

MM440 là bộ biến đổi tần số có thể dùng điều khiển tốc độ động cơ 3pha xoay chiều Có nhiều loại khác nhau từ 120W nguồn 1 pha, đến 220Kwnguồn 3 pha, sử dụng vi xử lý để điều khiển và công nghệ transistor lưỡngcực cổng cách ly

2.4.2.1 Cách đấu nối mạch lực

Có thể tiếp cận với các đầu nối nguồn điện vào và các đầu nối của động

cơ bằng cách tháo các phần vỏ máy phía trước (hình 2.13)