(NB) Giáo trình biên soạn ngắn gọn, cơ bản tùy theo tính chất của ngành nghề đào tạo mà nhà trường đang tự điều chỉnh cho phù hợp với xu thế mới. Giáo trình gồm 8 bài, với các nội dung chính: giới thiệu một số khí cụ, thiết bị thường được sử dụng trong điều khiển động cơ; trình bày các phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha, một pha, động cơ một chiều.
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ NGHỀ CƠ ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: 01 /QĐCĐN ngày 04 .tháng 01 năm 2016 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh BR VT Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016 TUN BỐ BẢN QUYỀN Mục đích của giáo trình là để phục vụ cho đào tạo chun ngành Cơ điện tử của trường Cao Đẳng Nghề Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Nội dung của giáo trình đã được xây dựng trên cơ sở thưà kế những nội dung bài giảng đang được giảng dạy ở nhà trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng u cầu nâng cao chất lượng đào tạo, phục vụ cho đội ngũ giáo viên, học sinh – sinh viên trong nhà trường Giáo trình được biên soạn ngắn gọn đề cập những nội dung cơ bản theo tính chất của các ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp và khơng trái với quy định của chương trình khung đào tạo của Tổng Cục Dạy Nghề đã ban hành Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép dùng ngun bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Điều khiển động cơ là mơn học dành cho sinh viên ngành cơ điện tử. Nội dung của giáo trình được xây dựng trên cơ sở kế thừa những tài liệu đang được giảng dạy tại trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng u cầu nâng cao chất lượng phục vụ sự nghiệp cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa. Giáo trình biên soạn ngắn gọn, cơ bản tùy theo tính chất của ngành nghề đào tạo mà nhà trường đang tự điều chỉnhcho phù hợp với xu thế mới. Giáo trình gồm 8 bài, với các nội dung chính: giới thiệu một số khí cụ, thiết bị thường được sử dụng trong điều khiển động cơ; trình bày các phương pháp điều khiển động cơ khơng đồng bộ 3 pha, một pha, động cơ một chiều Trong q trình biên soạn sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sót, mong nhận được đóng góp ý kiến từ các thầy cơ và các bạn học sinh sinh viên để hồn thiện cuốn sách này Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 02 tháng 1 năm 2016 Biên soạn Hà Thị Thu Phương MỤC LỤC NỘI DUNG BÀI 1:MỘT SỐ KHÍ CỤ DÙNG TRONG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 1. Một số khí cụ thường dùng trong điều khiển động cơ 1.1 Nhóm khí cụ đóng/ cắt, bảo vệ 1.2 Nhóm khí cụ điều khiển 2. Bảng ký hiệu các phần tử trong sơ đồ ngun lý. TRANG 2 21 33 BÀI 2:ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA QUAY 1 CHIỀU 1. Sơ đồ nguyên lý 2. Lắp đặt mạch điện BÀI 3:LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐẢO CHIỀU QUAY TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA 1. Sơ đồ nguyên lý 2. Lắp đặt mạch điện 38 38 39 44 BÀI 4:LẮP ĐẶT MẠCH KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỔI NỐI SAO TAM GIÁC 1. Sơ đồ nguyên lý 2. Lắp đặt mạch điện BÀI 5:LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỀU KHIỂN TUẦN TỰ HỆ THỐNG ĐC 1. Sơ đồ nguyên lý 2. Lắp đặt mạch điện BÀI 6:ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 1. Sơ đồ nguyên lý 2. Lắp đặt mạch điện BÀI 7: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 1 PHA 1. Sơ đồ nguyên lý 44 47 51 51 53 56 56 57 61 61 62 66 66 2. Lắp đặt mạch điện BÀI 8:ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG BIẾN TẦN Giới thiệu các loại biến tần Khảo sát các phím chức năng Khảo sát hoạt động của biến tần Điều khiển tốc độ động cơ sử dụng biến tần Simens 67 70 70 74 78 85 MƠ ĐUN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Mã mơ đun:MĐ15 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơ đun: Đây là mơ đun chun ngành đào tạo Cơ điện tử. Mơn học này được vào kỳ 2 của khóa học sau các mơn điện cơ bản, an tồn lao động, đo lường điện điện tử Mục tiêu của mơ đun: Sau khi hồn tất mơ đun này, học viên có năng lực: Kiến thức chun mơn: Vận dụng kiến thức khí cụ điện và các ngun tắc điều khiển động cơ điện để thiết lập mạch điện Điều khiển động cơ điện của thiết bị cơng nghiệp Kỹ năng nghề: Thiết lập mạch điện điều khiển các loại động cơ điện DC, 1 pha, 3 pha roto lồng sóc Cài đặt thơng số biến tần Siemens, Mitsubishi điều khiển tốc độ động cơ 3 pha roto lồng sóc. Nội dung của mơ đun: BÀI 1 MỘT SỐ KHÍ CỤ THƯỜNG DÙNG TRONG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Giới thiệu : Khí cụ điện (KCĐ) là những thiết bị dùng để đóng ngắt, điều khiển, kiểm tra, tự động điều chỉnh, khống chế các đối tượng điện cũng như khơng điện và bảo vệ chúng trong các trường hợp sự cố. T rong lĩnh vực điều khiển động cơ, khí cụ điện đóng vai trị vơ cùng quan trọng Mục tiêu : Nhận dạng được một số khí cụ thường được sử dụng trong điều khiển, bảo vệ động cơ Phân tích được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số khí cụ thường dùng trong điều khiển động cơ Chọn được khí cụ điện phù hợp để điều khiển các loại động cơ Nội dung chính : 1. Một số khí cụ thường dùng trong điều khiển động cơ Khí cụ điện là thiết bị dùng để đóng cắt, bảo vệ, điều khiển, điều chỉnh các lưới điện, mạch điện, các loại máy điện và các máy trong q trình sản xuất Khí cụ điện làm việc lâu dài trong các mạch dẫn điện, nhiệt độ của khí cụ điện tăng lên gây tổn thất điện năng dưới dạng nhiệt năng và đốt nóng các bộ phận dẫn điện và cách điện của khí cụ. Vì vậy khí cụ điện làm việc được trong mọi chế độ khi nhiệt độ của các bộ phận phải khơng q những giá trị cho phép làm việc an tồn lâu dài Khí cụ điện được phân ra các loại sau: Khí cụ điện dùng để đóng cắt các mạch điện:Cầu dao, Máy cắt, Aptơmat… Khí cụ điện dùng để điều khiển: Cơng tắc tơ, Khởi động từ, Bộ khống chế chỉ huy… Dùng để bảo vệ ngắn mạch của lưới điện: Cầu chì, Aptơmat, Các loại máy cắt, Rơle nhiệt… 1.1 Nhóm khí cụ đóng/ cắt và bảo vệ 1.1.1 CB/ áp tơ mát a. Khái niệm CB (CB được viết tắt từ danh từ Circuit Breaker), CB là khí cụ điện dùng đóng ngắt mạch điện (một pha, ba pha); có cơng dụng bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp b. Yêu cầu về chế độ làm việc của CB Chọn CB phải thoả mãn ba yêu cầu sau: Chế độ làm việc định mức của CB phải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa là trị số dòng điện định mức chạy qua CB lâu tuỳ ý. Mặt khác, mạch dòng điện của CB phải chịu được dòng điện lớn (khi có ngắn mạch) lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay đang đóng CB phải ngắt được trị số dịng điện ngắn mạch lớn, có thể vài chục KA. Sau khi ngắt dịng điện ngắn mạch, CB đảm bảo vẫn làm việc tốt trị số dịng điện định mức Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự phá hoại do dịng điện ngắn mạch gây ra, CB phải có thời gian cắt bé. Muốn thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong CB c. Cấu tạo Hình 1.1 Cấu tạo của CB võ CB 3. Hộp dập hồquang tiếp điểm 4. cơ cấu truyền động cắt CB 5. móc bảo vệ Vỏ CB: Là một kết cấu cách điện để lắp các thiết bị của một CB. Vật liệu thường được sử dụng là nhựa chịu nhiệt như thủy tinh, polime. Cấu trúc của các vật liệu phụ thuộc vào các thơng số định mức của CB như điện áp định mức, dịng điện định mức, khả năng cắt và kích cỡ vật lý của CB Tiếp điểm: CB thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và hồ quang), hoặc ba cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang) Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùng là tiếp điểm chính. Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang. Như vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện. Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm chính Hộp dập hồ quang Để CB dập được hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lưới điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: Kiểu nửa kín và kiểu hở. Trong buồng dập hồ quang thông dụng, người ta dùng những tấm thép x ế p xéo thành lưới ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập tắt hồ quang Cơ cấu truyền động cắt CB Truyền động cắt thường có hai cách: Bằng tay và bằng cơ điện (điện từ, động cơ điện) Điều khiển bằng tay được thực hiện với các CB có dịng điện định mức khơng lớn hơn 600A. Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được ứng dụng ở các CB có dịng điện lớn hơn (đến 1000A) Để tăng lực điều khiển bằng tay người ta dùng một tay dài phụ theo ngun lý địn bẩy. Ngồi ra cịn có cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc bằng khí nén Móc bảo vệ CB tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ gọi là móc bảo vệ, sẽ tác động khi mạch điện có sự cố q dịng điện (q tải hay ngắn mạch) và sụt áp Móc bảo vệ q dịng điện (cịn gọi là bảo vệ dịng điện cực đại) để bảo vệ thiết bị điện khơng bị q tải và ngắn mạch, đường thời gian – dịng điện của móc bảo vệ phải nằm dưới đường đặc tính của đối tượng Bên trong bộ biến tần là các linh kiện điện tử bán dẫn nên rất nhậy cảm với điều kiện mơi trường, mà Việt Nam có khí hậu nóng ẩm nên khi lựa chọn bạn phải chắc chắn rằng bộ biến tần của mình đã được nhiệt đới hố, phù hợp với mơi trường khí hậu Việt Nam Bạn phải đảm bảo điều kiện mơi trường lắp đặt như nhiệt độ, độ ẩm, vị trí Các bộ biến tần khơng thể làm việc ở ngồi trời, chúng cần được lắp đặt trong tủ có khơng gian rộng, thơng gió tốt (tủ phải có quạt thơng gió), vị trí đặt tủ là nơi khơ ráo trong phịng có nhiệt độ nhỏ hơn 50 độC, khơng có chất ăn mịn, khí gas, bụi bẩn Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng, nếu khơng hiểu hoặc khơng chắc chắn thì khơng tự ý mắc nối hoặc thay đổi các tham số thiết đặt Nhờ các chun gia kỹ thuật của hãng cung cấp biến tần cho bạn hướng dẫn lắp đặt, cài đặt để có được chế độ vận hành tối ưu cho ứng dụng của bạn Khi biến tần báo lỗi hãy tra cứu mã lỗi trong tài liệu và tìm hiểu ngun nhân gây lỗi, chỉ khi nào khắc phục được lỗi mới khởi động lại Mỗi bộ biến tần đều có một cuốn tài liệu tra cứu nhanh, bạn nên ghi chép chi tiết các thơng số đã thay đổi và các lỗi mà bạn quan sát được vào cuốn tài liệu này, đây là các thơng tin rất quan trọng cho các chun gia khi khắc phục sự cố cho bạn 2. Khảo sát các phím chức năng Biến tần hiện nay được sử dụng rất rộng rãi trong cơng nghiệp và sinh hoạt hằng ngày để điều khiển các loại động cơ. Do nhu cầu sử dụng ngày càng phổ biến, có rất nhiều hãng chế tạo biến tần trên thị trường như Simiens, ABB, Omrons, LD tài liệu này sẽ giới thiệu và hướng dẫn cài đặt các thơng số cơ bản về loại biến tần đang được sử dụng khá phổ biến của hãng Simiens. Biến tần MM420 Một số dịng biến tần của hãng và ứng dụng: + MM410: Dùng điều khiển một bộ cửa cuốn gara, một barie , một bảng quảng cáo chuyển động linh hoạt, hệ thống máy bơm, quạt gió, sử dụng nguồn điện sẵn có 220VAC +MM420: Điều khiển một hệ thống băng tải, hay một hệ thống định vị đơn giản, re tiền kết hợp PLC(S7200) Gía thành hạ trong khi có nhiều tính năng mới được tích hợp + MM440: 79 Đây là dịng biến tần mạnh mẽ nhất trong dịng biến tần tiêu chuẩn. Khả năng điều khiển vecto cho tốc độ và mơ ment, hay khả năng điều khiển PID là cho điều khiển chính xác cho các hệ truyền động quan trọng, địi hỏi độ chính xác cao và tự động hóa Biến tần MM420 Sơ đồ đấu dây: - Sơ đồ mạch động lực: - Sơ đồ mạch điều khiển 80 81 82 Các phím chức năng: 83 84 Ví dụ: Để cài tham số P004=7 ta làm như sau: 4. Khảo sát hoạt động của biến tần Các tham số ứng dụng của biến tần 85 86 87 88 89 90 91 5. Điều khiển động cơ sử dụng biến tần Simens 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Quang Hồi, Trang bị điện điện tử máy gia cơng kim loại, NXB Giáo dục 1996 [2] Vũ Quang Hồi, Trang bị điện điện tử cơng nghiệp, NXB Giáo dục 2000 [3] Bùi Quốc Khánh, Hồng Xn Bình, Trang bị điện – điện tử tự động hóa cầu trục và cần trục, Nxb KHKT 2006 [4] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Thị Hiền, Nguyễn Văn Liễn, Truyền động điện, Nxb KHKT 2006 [5] Nguyễn Đức Lợi, Giáo trình chuyên ngành điện tập 1,2,3,4, NXB Thống kê 2001 [6] Tài liệu hướng dẫn sử dụng biến tần của hãng Simiens [7] http://www.bientan365.com/ 93 ... yêu cầu sau: - Muốn? ?điều? ?khiển? ?động? ?cơ? ?tại vị trí 1: Nhấn M1:? ?động? ?cơ? ?DC chạy, nhấn D1? ?động? ?cơ? ?DC dừng - Muốn? ?điều? ?khiển? ?động? ?cơ? ?tại vị trí 2: Nhấn M2:? ?động? ?cơ? ?DC chạy, nhấn D2? ?động? ?cơ? ?DC dừng 2.2 Phân tích ngun lý hoạt? ?động? ?của mạch? ?điện? ?sau:... ? ?điện? ?và các ngun tắc? ?điều? ?khiển? ?động? ?cơ? ? điện? ?để thiết lập mạch? ?điện ? ?Điều? ?khiển? ?động? ?cơ? ?điện? ?của thiết bị cơng nghiệp Kỹ? ?năng? ?nghề: Thiết lập mạch? ?điện? ?điều? ?khiển? ?các loại? ?động? ?cơ ? ?điện? ?DC, 1 pha, 3 pha ... Nhận dạng được một số khí cụ thường được sử dụng trong điều? ?khiển, bảo vệ? ?động? ?cơ Phân tích được cấu tạo và nguyên lý hoạt động? ?của một số khí cụ thường dùng trong? ?điều? ?khiển? ?động? ?cơ Chọn được khí cụ? ?điện? ?phù hợp để? ?điều? ?khiển? ?các loại? ?động? ?cơ