TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN - Nguồn: BCTECH

- Dựa vào các thông số của động cơ vẽ đặc tính cơ tự nhiên. Lấy N làm điểm đồng quy xuất phát của các đặc tính khởi động. Phương pháp vẽ giống như với động cơ một chiều kích từ độc lập[r]

UBND TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

GIÁO TRÌNH

MƠ ĐUN: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ

(Ban hành kèm theo Quyết định số: 297/QĐ-CĐKTCN ngày 24 tháng 08 năm 2020 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR – VT)

BÀ RỊA- VŨNG TÀU, NĂM 2020

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

1

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình Truyền động điện này biên soạn theo chương trình chi tiết chuyên ngành Điện Công nghiệp, dùng cho hệ cao đẳng nghề Tài liệu loại giáo trình nội dùng nhà trường với mục đích làm tài liệu giảng dạy cho giáo viên tài liệu học tập cho học sinh, sinh viên Giáo trình trình bày vấn đề cốt lõi mô đun Truyền động điện Các học trình bày ngắn gọn, dễ hiểu Các kiến thức giáo trình tham khảo từ nhiều nguồn khác

Chúng mong sinh viên tự tìm hiểu trước vấn đề kết hợp vớibài giảng lớp giáo viên để việc học môn đạt hiệu

Trong trình giảng dạy biên soạn giáo trình này, nhận động viên quý thầy, cô Ban Giám Hiệu nhà trường ý kiến đồng nghiệp khoa Điện Chúng xin chân thành cảm ơn hy vọng giáo trình giúp cho việc dạy học môđun Truyền động điện trường ngày tốt

Mặc dù nỗ lực, song khơng thể khơng có thiếu sót Do dó chúng tơi mong nhận góp ý sửa đổi bổ sung thêm để giáo trình ngày hồn thiện

Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 28 tháng 07 năm 2020 Tham gia biên soạn

2

MỤC LỤC

Trang

Bài mở đầu: Cơ học truyền động

1 Khái quát chung hệ thống truyền động

2 Các khâu khí truyền động điện, tính tốn quy đổi………

3 Đặc tính máy sản xuất, động

4 Các trạng thái làm việc hệ truyền động điện 11

Bài 1: Đặc tính trạng thái làm việc động điện chiều 13

1 Đặc tính động điện DC…… 13

2 Các trạng thái khởi động động điện DC……… 21

3 Các trạng thái hãm động DC…… 24

Bài 2: Đặc tính trạng thái làm việc động KĐB pha 29

1.Đặc tính động KĐB pha……… 29

2 Các trạng thái khởi động……… 39

3.Các trạng thái hãm 40

Bài 3: Điều chỉnh tốc độ truyền động điện với động DC kích từ độc lập……… 45

Khái niệm hệ điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện 45

2.Điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập 47

Bài 3: Điều chỉnh tốc độ hệ truyền động với động KĐB pha 51

1 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở phụ mạch roto 51

2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi thông số điện áp đặt vào stator 52

3

Bài 5: Chọn công suất động cho hệ truyền động điện 54

1 Phương pháp chọn động truyền động cho tải theo nguyên lý phát nhiệt 54

2 Chọn công suất động cho truyền động không điều chỉnh tốc độ 57

3 Tính chọn công suất động cho hệ điều chỉnh tốc độ 60

4 Kiểm nghiệm công suất động cơ……… 61

Bài 6: Bộ biến tần 64

1 Giới thiệu chung biến tần 64

2.Các phím chức năng, cổng vào – cách kết nối…… 66

3 Cài đặt thông số biến tần……… 70

4

GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Truyền động điện

Mã số mô đun: MĐ 26

Vị trí, tính chất mơ đun:

- Vị trí: Là mơ đun chun ngành điện cơng nghiệp, bố trí dạy sau hồn thành môn sở mô đun mạch điện, máy điện

- Tính chất: Là mơ đun chun môn bắt buộc cho hệ cao đẳng nghề Điện Công Nghiệp

Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức:

 Trình bày nguyên tắc phương pháp điều khiển tốc độ hệ truyền động điện

 Đánh giá đặc tính động hệ điều khiển truyền động điện  Tính chọn động điện cho hệ truyền động không điều chỉnh  Phân tích cấu tạo, nguyên lý inverter

- Về kỹ năng:

 Điều khiển tốc độ số động thông dụng  Cài đặt biên tần điều chỉnh tốc độ động KĐB - Về lực tự chủ trách nhiệm:

Người học có khả làm việc độc lập làm nhóm, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn học tập rèn luyện, có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm công việc

5 BÀI MỞ ĐẦU: CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG

Giới thiệu:

Cơ học truyền động điện tìm hiểu hệ truyền động điện: kết cấu khí, trạng thái làm việc hệ truyền động

Mục tiêu:

- Trình bày cấu trúc hệ Truyền động điện - Phân tích đặc tính máy sản xuất

- Trình bày trạng thái làm việc hệ thống truyền động điện Nội dung:

1. Khái quát chung hệ thống truyền động

Hình 0-1 Cấu trúc hệ truyền động điện

Cấu trúc chung hệ truyền động điện: mô tả khái quát cấu trúc hệ truyền động điện sơ đồ khối hình 1-4:

Trong đó:

BĐ: biến đổi dùng để biến đổi loại dòng điện (xoay chiều thành chiều ngược lại), biến đổi loại nguồn (nguồn áp thành nguồn dòng ngược lại), biến đổi số pha, tần số…

Các biến đổi thường dùng biến đổi máy điện (máy phát chiều, xoay chiều), biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bão hòa), biến đổi điện tử (chỉnh lưu tiristo, biến tần tranzito, tiristo)

6 Các động điện thường dùng là: động xoay chiều không đồng ba pha roto dây quấn hay lồng sóc, động điện chiều kích từ song song, nối tiếp hay kích từ nam châm vĩnh cửu, động xoay chiều đồng bộ…

TL: Khâu truyền lực, dùng để truyền lực từ động điện đến cấu sản xuất dùng để biến đổi dạng chuyển động (quay thành tịnh tiến lắc) làm phù hợp tốc độ, momen, lực Để truyền lực dùng bánh răng, răng, trục vít, xích, đai truyền, ly hợp điện từ…

CT: Cơ cấu công tác (cơ cấu sản xuất, cấu làm việc) thực thao tác sản xuất công nghệ (gia công chi tiết, nâng hạ tải trọng, dịch chuyển…)

ĐK: Khối điều khiển, thiết bị dùng để điều khiển biến đổi BĐ, động điện Đ, cấu truyền lực

Khối điều khiển bao gồm cấu đo lường, điều chỉnh tham số công nghệ, khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt có tiếp điểm (các rơ le, cơng tắc tơ) hay khơng có tiếp điểm (điện tử, bán dẫn) Các thiết bị đo lường, cảm biến (sensor) dùng để lấy tín hiệu phản hồi, loại đồng hồ đo, cảm biến từ…

Để thuận tiện cho việc khảo sát ta chia khâu hệ truyền động điện thành hai phần: phần điện (bao gồm lưới điện, biến đổi BĐ, mạch điện từ động Đ thiết bị điều khiển ĐK) phần (roto trục động cơ, khâu truyền lực TL cấu công tác CT) Việc nghiên cứu hệ thống phần

2. Các khâu khí truyền động điện, tính tốn quy đổi

Như phân tích hệ truyền động điện bao gồm có phần khí Nó bao gồm phần tử chuyển động từ roto động cơ cấu sản xuất Mỗi cấu truyền động có đại lượng ω, M, v, F, J

Để dễ dàng cho việc nghiên cứu tính tốn, người ta thường tính quy đổi tất đại lượng trục động Ngun tắc tính toán quy đổi đảm bảo lượng hệ trước sau quy đổi không thay đổi

Hình 1.2 mơ tả cấu trúc học tổng quát truyền động cấu nâng hạ hàng Ta tính tốn, quy đổi đại lượng cấu sau:

2.1 Tính quy đổi momen Mc và lực cản Fc trục động

7 Trong đó:

i

i

 

 tỷ số truyền hộp giảm tốc ηt hiệu suất hộp tốc độ

Giả thiết tải trọng G sinh lực Fc có vận tốc chuyển động v, tác động lên trục động momen Mcqđ, ta có:

Trong ;

2.2 Tính quy đổi momen quán tính J

Các cặp bánh có momen qn tính J1, J2,… Jk, momen qn tính tang trống Jt, khối lượng quán tính m momen qn tính động Jđ có ảnh hưởng đến tính chất động học hệ truyền động điện

Nếu xét điểm khảo sát đầu trục động quán tính chung hệ truyền động điện điểm ta gọi Jqt Ta có momen quán tính phần tử thứ i làm việc với tốc độ ωi tốc độ ω:

Đối với phần tử chuyển động thẳng với tốc độ Vi, công thức quy đổi từ khối lượng m momen qn tính tốc độ góc ω sau:

Hình 0.2: Sơ đồ động học cấu nâng hạ hàng I: Động điện, II: Hộp tốc độ, III: Tang trống quay, IV: Tải trọng

v, F G

3

I

Jđ, ω, M i, ηi

Jt, ωt, Mt

4

4

8 Tổng momen quán tính:

3 Đặc tính máy sản xuất, động 3.1 Đặc tính cấu sản xuất

Đặc tính biểu thị mối quan hệ tốc độ quay mômen quay: ω = f(M) n = f(M)

Trong đó: ω - Tốc độ góc (rad/s) n - Tốc độ quay (vg/ph)

M - Mơmen (N.m)

Đặc tính máy sản xuất quan hệ tốc độ quay mômen cản máy sản xuất: Mc = f(ω)

Đặc tính máy sản xuất đa dạng, nhiên phần lớn chúng biểu diễn dạng biểu thức tổng quát:

Mc = Mc0 + (Mđm – Mco)( )q (1-1)

Trong đó:

Mc mômen cản cấu sản xuất ứng với tốc độ ω Mc0 mômen cản cấu sản xuất ứng với tốc độ ω =

Mđm mômen cản cấu sản xuất ứng với tốc độ định mức ωđm

q = q =

1 q =

q= -1

Mc0

ωđm

ω

Mđm

Mc

Hình 0.3 - Đặc tính cấu sản xuất ứng với trường hợp máy sản xuất khác nhau

9 Ta có trường hợp số mũ q ứng với trường hợp tải:

q Mc P

(Công suất)

Loại tải

-1 ~ Const Ứng với trường hợp đặc tính cấu máy quấn dây, giấy, cấu truyền động máy cắt gọt kim loại máy tiện (đường 1)

0 Const ~ ω Các cấu nâng - hạ, băng tải, máy nâng vận

chuyển, truyền động ăn dao máy gia công kim loại (đường 2)

1 ~ ω ~ ω2 Máy phát điện chiều với tải trở (đường 3) ~ ω2 ~ ω3 Đặc tính máy thủy khí: bơm, quạt, chân

vịt tàu thủy (đường 4)

Ngoài ra, theo đặc điểm chiều tác dụng Mc so với chiều tốc độ ω ta chia momen cản thành hai loại sau:

- Momen cản năng: Là loại có chiều khơng phụ thuộc vào chiều tốc độ, ví dụ momen cản tải trọng sinh máy nâng, cần trục Nó có chiều hướng theo lực trọng trường không phụ thuộc vào chiều nâng hay hạ tải trọng Có thể biểu diễn loại Mc hình 2.3a

- Momen cản phản kháng: luôn chống lại chiều quay momen ma sát, momen cấu ăn dao máy cắt gọt kim loại… (hình 2.3b)

3.2 Đặc tính động điện

Đặc tính động điện quan hệ tốc độ quay mơmen động cơ: M=f(ω)

Hình 2.4 trình bày dạng đặc tính số động điện thường gặp Hình 0.4:a): Dạng đặc tính máy sản xuất có tính

b): Dạng đặc tính máy sản xuất có tính phản kháng

M’c Mc

M ω

a)

M’c

Mc

M ω

10

Đường 1: Động điện đồng

Đường 2: Động điện xoay chiều không đồng Đường 3: Động điện chiều kích từ độc lập Đường 4: Động chiều kích từ nối tiếp

Đặc tính động điện chia đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo Dạng đặc tính loại động khác khác phân tích sau

Đặc tính tự nhiên: Đó quan hệ ω = f(M) động điện thơng số điện áp, dịng điện động định mức theo thông số thiết kế chế tạo mạch điện động không nối thêm điện trở, điện kháng Trên đặc tính tự nhiên ta có điểm làm việc định mức có giá trị Mđm, ωđm Mỗi động có đường đặc tính tự nhiên

Đặc tính nhân tạo: Đó quan hệ ω = f(M) động điện thông số điện khơng định mức mạch điện có nối thêm điện trở, điện kháng có thay đổi mạch nối Mỗi động có nhiều đặc tính nhân tạo Để đánh giá so sánh đặc tính cơ, người ta đưa khái niệm độ cứng đặc tính β tính:

β lớn, ta có đặc tính cứng, β nhỏ ta có đặc tính mềm, β→∞ ta có đặc tính tuyệt đối cứng

Truyền động có đặc tính cứng tốc độ thay đổi momen biến đổi lớn

Truyền động có đặc tính mềm, tốc độ giảm nhiều momen tăng (hình 2.5) Trên hình vẽ: Đường 1: Đặc tính mềm; Đường 2: Đặc tính cứng; Đường

3: Đặc tính tuyệt đối cứng

ω

2

Mc

4

ω0

Hình 0.5: Đặc tính động điện

ω

1

3

∆ω2 ∆ω1

∆ M

M

11 4 Các trạng thái làm việc hệ truyền động điện

Trong hệ TĐĐ có q trình biến đổi lượng điện - Chính q trình biến đổi định trạng thái làm việc động điện Người ta định nghĩa sau: Dịng cơng suất điện Pđiện có giá trị dương có chiều truyền từ nguồn đến động từ động biến đổi công suất điện thành công suất Pcơ = M.ω cấp cho máy sản xuất (sau có tổn thất ∆P)

Cơng suất Pcơ có giá trị dương mơmen động sinh chiều với tốc độ quay, có giá trị âm truyền từ máy sản xuất động mômen động sinh ngược chiều tốc độ quay

Cơng suất điện Pđiện có giá trị âm có chiều từ động nguồn

Momen máy sản xuất gọi momen phụ tải hay momen cản Nó định nghĩa dấu âm dấu dương, ngược lại với dấu momen động

Phương trình cân công suất hệ truyền động điện là:

Trong đó: Pđ - cơng suất điện; Pc – công suất cơ; ∆P – tổn thất công suất Tuỳ thuộc vào biến đổi lượng hệ mà ta có trạng thái làm việc động gồm: Trạng thái động trạng thái hãm

Trạng thái động cơ: Gồm trạng thái có tải không tải

Trạng thái hãm: Gồm hãm tái sinh, hãm ngược, hãm động - Hãm tái sinh: Pđiện < 0, Pcơ < 0: biến thành điện

- Hãm ngược: Pđiện > 0, Pcơ < : điện chuyển thành tổn thất ∆P - Hãm động năng: Pđiện = 0, Pcơ < 0: biến thành tổn thất ∆P

12 Hình 0.7 Các trạng thái làm việc hệ truyền động điện

CÂU HỎI ÔN TẬP

Câu 1: Thế momen cản năng? Đặc điểm thể đồ thị theo tốc độ? Lấy ví dụ cấu có momen cản

Câu 2: : Thế momen cản phản kháng? Đặc điểm thể đồ thị theo tốc độ? Lấy ví dụ cấu có momen cản phản kháng

Câu 3: Định nghĩa đặc tính máy sản xuất Phương trình tổng qt giải thích đại lượng phương trình?

Câu 4: Hãy vẽ đặc tính máy sản xuất sau: máy tiện, cần trục, máy bào, máy bơm

Câu 5: Dùng phương trình chuyển động để phân tích trạng thái làm việc hệ thống truyền động tương ứng với dấu đại lượng M Mc?

13 BÀI 1: ĐẶC TÍNH VÀ CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA

ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

Giới thiệu:

Đặc tính động sở để xem xét quan hệ tốc độ mơ men dịng điện động cơ, từ xem xét ảnh hưởng thơng số tới đặc tính động

Mục tiêu:

- Xây dựng đặc tính động điện chiều - Phân tích trạng thái khởi động động DC

- Trình bày phân tích trạng thái hãm động DC

- Phân tích phương pháp điều chỉnh tốc độ động DC Nội dung:

1. Đặc tính động điện DC

Khi nguồn chiều có cơng suất vơ lớn điện áp khơng đổi mắc kích từ song song với phần ứng, lúc động gọi động điện chiều kích từ song song (hình 1.1)

Khi nguồn chiều có cơng suất khơng đủ lớn mạch điện phần ứng mạch kích từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập với (hình 1.2), lúc động gọi động kích từ độc lập

Hình 1.1: Sơ đồ nối dây động điện Hình 1.2: Sơ đồ nối dây động điện một chiều kích từ song song chiều kích từ độc lập

Rkt

Rf

Iư

Ik t

Ck t

Uư _ +

Eư

Rkt

Eư

Iư

Rf

Ukt

Uư +

_ +

_

Ckt

14 1.1 Đặc tính động

1.1.1 Phương trình đặc tính

Theo sơ đồ hình 1.1 hình 1.2, viết phương trình cân điện áp mạnh phần ứng sau:

Uư = Eư + (Rư + Rf).Iư (3.1) Trong đó:

- Uư điện áp phần ứng động cơ, (V)

- Eư sức điện động phần ứng động (V) - Rư điện trở cuộn dây phần ứng (Ω) - Rf điện trở phụ mạch phần ứng (Ω) - Iư dòng điện phần ứng động (A) Với Rư = rư + rct + rcb + rcp

rư - Điện trở cuộn dây phần ứng

rct - Điện trở tiếp xúc chổi than phiến góp rcb - Điện trở cuộn bù

rcp - Điện trở cuộn cực từ phụ

Sức điện động Eư phần ứng động xác định theo biểu thức: (3 - 2)

Trong đó: p - Số đơi cực từ

N – Số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng

a – Số đôi mạch nhánh song song cuộn dây phần ứng Φ – Từ thông kích từ cực từ (Wb)

ω – Tốc độ góc (rad/s)

hệ số cấu tạo động

Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng / phút) thì: (3 - 3)

Và

Vì

15

Từ (3 - 1) (3 - 2) ta có:

(3 - 4)

Biểu thức (3 - 4) phương trình đặc tính điện động điện Mặt khác momen điện từ Mđt động xác định bởi:

(3 - 5)

Suy

Thay giá trị Iư vào (2 - 4) ta được:

(3 - 6)

Nếu bỏ qua tổn thất tổn thất thép momen trục động momen điện từ, ta ký hiệu M Nghĩa Mđt = Mcơ = M

(3 - 7)

Đây phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập

Giả thiết phản ứng phần ứng bù đủ, từ thông Φ = const, phương trình đặc tính điện (3 - 4) phương trình đặc tính (3 - 7) tuyến tính Đồ thị chúng biểu diễn hình (1.3a) hình (1.3b) đường thẳng

Theo đồ thị trên, Iư = M = 0, ta có:

(3 - 8)

ω0 gọi tốc độ không tải lý tưởng động Còn ω = ta có:

a) b)

Hình 1.3: a) Đặc tính điện động điện chiều kích từ độc lập b) Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập

Mnm

M= Mc

Inm

Iư = Ic

M I

16

(3 - 9)

Và (3 - 10)

Inm, Mnm gọi dòng điện ngắn mạch momen ngắn mạch Từ (3 - 7) ta xác định độ cứng đặc tính cơ:

1.1.2 Đặc tính tự nhiên

Theo định nghĩa, đặc tính tự nhiên tương ứng với trường hợp Rf = 0, Uư = Uđm

Φ = Φđm Thay số liệu vào (3 - 4), (3 - 6) ta phương trình đặc tính điện phương trình đặc tính tự nhiên:

Tốc độ khơng tải lý tưởng độ cứng đặc tính tự nhiên là:

Ta vẽ đặc tính đặc tính tự nhiên nhờ số liệu động công suất định mức Pđm (KW), tốc độ ωđm (rad/s), điện áp Uđm (V), dòng điện Iđm (A), hiệu suất ηđm, điện trở phần ứng Rư (Ω)

Vì đặc tính đường thẳng nên cần xác định hai điểm: điểm không tải [0; ω0] điểm định mức [Mđm; ωđm] Cũng dùng điểm khơng tải điểm ngắn mạch [Mnm; 0] [Inm, 0] Tọa điểm điểm nêu xác định sau:

với

Pđm (W), ωđm (rad/s)

Hoặc:

17

Thường người ta vẽ đặc tính tự nhiên qua điểm không tải điểm định mức, ta đồ thị hình 1.4

Có trường hợp phải tính Iđm thơng qua hiệu suất ηđm:

Nếu chưa cho Rư, xác định gần dựa vào giả thiết coi tổn thất điện trở phần ứng dòng điện định mức gây nửa toàn tổn thất động cơ:

, (Ω)

Sau vẽ đặc tính tự nhiên lại số liệu cho trước để tính tốn đặc tính nhân tạo giải tốn khác

1.1.3 Các đặc tính nhân tạo

Từ (3 - 4), (3 - 6) ta thấy tạo đặc tính nhân tạo cách thay đổi ba thông số: điện trở mạch phần ứng, điện áp phần ứng, từ thông Φ Tác động vào thông số ta họ đặc tính nhân tạo tương ứng

a) Đặc tính nhân tạo ‘biến trở’ (khi thay đổi điện trở mạch phần ứng)

Khi giữ không đổi điện áp Uư = Uđm = const từ thông Φ = Φđm = const, cách nối thêm biến trở Rf vào mạch phần ứng, ta làm thay đổi điện trở tổng mạch Khi đó, ứng với giá trị Rf ta đường đặc tính nhân tạo với phương trình sau:

Trong tốc độ không tải giữ không đổi (bằng tốc độ khơng tải lý tưởng đặc tính tự nhiên):

đm

ω0

ω

Mnm M

đm

ω0

ω

Inm I

18

Độ sụt tốc ứng với giá trị momen Mc giá trị dịng điện Iư = Ic lớn sụt tốc đặc tính tự nhiên, tỷ lệ với điện trở tổng mạch phần ứng:

Hoặc nói cách khác, độ cứng đặc tính nhân tạo biến trở tỷ lệ nghịch với điện trở tổng:

Như vậy, tăng Rf đặc tính nhân tạo mềm Tất đặc tính thấp đặc tính tự nhiên qua điểm không tải lý tưởng [0; ω0] Từ nhận xét trên, ta thấy đặc tính nhân tạo biến trở tạo nhờ thay đổi độ cứng β (cịn tốc độ khơng tải lý tưởng giữ khơng đổi) Họ đặc tính biến trở vẽ hình 1.5

Hình 1.5 Họ đặc tính biến trở

b) Đặc tính nhân tạo thay đổi điện áp phần ứng

Khi giữ từ thông không đổi Φ = Φđm = const không nối thêm điện trở phụ mạch phần ứng (Rf = 0, Rư= const), làm thay đổi điện áp đặt vào phần ứng (Uư = var) ta họ đặc tính nhân tạo biến đổi điện áp hình 1.6 Đó đường song song song song với đặc tính tự nhiên

Trong trường hợp này, tốc độ không tải lý tưởng tỷ lệ thuận với điện áp Uư:

Độ sụt tốc đặc tính nhân tạo so với không tải lý tưởng không phụ thuộc điện áp độ sụt tốc đặc tính tự nhiên

19 c) Đặc tính nhân tạo thay đổi từ thơng

Nếu giữ điện áp phần ứng không đổi Uư = Uđm = const, không nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng, tức Rf = 0, Rư= const, cách thay đổi dịng kích từ ta làm thay đổi từ thông Φ nhận họ đặc tính nhân tạo tương ứng (hình 1.7), đó:

- Tốc độ khơng tải lý tưởng tỷ lệ nghịch với từ thông:

- Độ cứng đặc tính nhân tạo tỷ lệ với bình phương từ thông:

u

R K )2

( 

 

Hình 1.7 Họ đặc tính đặc tính điện thay đổi từ thông

Cần phân biệt dạng họ đặc tính đặc tính điện t Thay đổi từ thơng hình 1.7 Đối với đặc tính điện, tất qua điểm ngắn mạch [Inm; 0]

20 Cịn họ đặc tính đường (ứng với giá trị Φ) có giá trị Mnm tương ứng:

Mnm = KΦInm =var

Chú ý: Vì khơng thể tăng dịng kích từ lớn giá trị định mức, nên tạo giá trị từ thông Φ < Φđm Do đặc tính nhân tạo điện có vị trí cao đặc tính tự nhiên; tương tự vùng phụ tải Mc cho phép, tốc độ đặc tính nhân tạo lớn tốc độ đặc tính tự nhiên

Ví dụ: Xây dựng đặc tính tự nhiên nhân tạo động điện chiều kích từ độc lập có số liệu sau: Động làm việc dài hạn, công suất định mức 6,6KW; điện áp định mức: 220V; tốc độ định mức: 2200 vòng/phút; điện trở mạch phần ứng gồm điện trở cuộn dây phần ứng cực từ phụ: 0,26Ω; điện trở phụ đưa vào mạch phần ứng: 1,26Ω

Xây dựng đặc tính tự nhiên:

Đặc tính tự nhiên vẽ qua điểm: điểm định mức [Mđm; ωđm] điểm không tải lý tưởng [M = 0; ω = ω0] Hoặc điểm không tải lý tưởng [M = 0; ω = ω0] điểm ngắn mạch [Mnm; ω = 0] Hoặc điểm định mức [Mđm; ωđm] điểm ngắn mạch [Mnm; ω = 0]

Tốc độ góc định mức: Mơmen (cơ) định mức:

Như ta có điểm thứ đặc tính tự nhiên cần tìm điểm định mức: [28,6 ; 230,3]

Từ phương trình đặc tính tự nhiên ta tính được:

Tốc độ khơng tải lý tưởng:

Ta có điểm thứ hai đặc tính [0; 241,7] ta dựng đường đặc tính tự nhiên đường hình 3.8

Ta tính thêm điểm thứ ba điểm ngắn mạch [Mnm; 0]:

Độ cứng đặc tính tự nhiên xác định theo biểu thức sau xác định theo số liệu lấy đường đặc tính hình 3.8:

21 Xây dựng đặc tính nhân tạo

Khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng tốc độ khơng tải lý tưởng khơng thay đổi, nên ta vẽ đặc tính nhân tạo qua điểm khơng tải lý tưởng [0; ω0] điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [Mđm; ωnt]:

Ta tính giá trị momen định mức:

Và tính tốc độ góc nhân tạo:

Ta có tọa độ điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo (28,66; 183,3)

Vậy ta dựng đường đặc tính nhân tạo có điện trở phụ mạch phần ứng đường hình 3.8:

2 Các trạng thái khởi động động điện DC

Từ phương trình đặc tính điện có: u u

I K

R K

U

 

 

Với đặc tính tự nhiên (R = Rư) khởi động, ta thấy dòng điện khởi động lúc ban đầu là:

Ở động cơng suất trung bình lớn, Rư thường có giá trị nhỏ, nên dịng ban đầu (dịng ngắn mạch) lớn, Inm = (20 ÷25).Iđm

Với giá trị dịng điện khởi động lớn, khơng cho phép mặt chuyển mạch phát nóng động sụt áp lưới điện Tác hại nghiêm trọng hệ thống cần khởi động, hãm máy nhiều lần trình làm việc

2 ω (rad/s)

M (Nm) 230,3

183,3

241,7

28,66

1

22 Để hạn chế dịng điện khởi động ta giảm điện áp nguồn đặt vào phần ứng động điện nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng Phương pháp thứ sử dụng hệ thống có biến đổi điện áp Phương pháp thứ hai thường sử dụng động cung cấp điện áp cố định Sau ta khảo sát phương pháp khởi động dùng điện trở phụ

Sơ đồ nối dây động trình bày hình 3.9:

Trị số điện trở phụ tổng mắc mạch khởi động chọn cho khởi động (ω = 0) dịng điện khởi động không vượt 2,5 Iđm để đảm bảo cho động cấu truyền động Ngồi Inm khơng nên q nhỏ khiến cho Mnm nhỏ so với momen cản Thông thường :

(3 - 11)

Khi tốc độ tăng lên dòng điện phần ứng giảm dần theo biểu thức:

(3 - 12)

Muốn cho trình tăng tốc độ tiến hành đặn động làm việc ổn định tốc độ cao đặc tính tự nhiên ta phải cắt dần điện trở phụ Việc cắt dần điện trở phụ nhờ tiếp điểm 1K, 2K cơng tắc tơ

Q trình khởi động động làm việc loạt đường đặc tính nhân tạo có độ dốc giảm dần tương ứng với việc cắt dần điện trở phụ điểm g, e, c; cuối động tăng tốc độ đặc tính tự nhiên làm việc ổn định điểm A Ở dịng điện động dòng tải (I = Ic)

Để xác định trị số điện trở phụ khởi động ta sử dụng phương pháp đồ thị sau:

- Dựa vào thông số động vẽ đặc tính tự nhiên (hình 3.1) - Chọn hai giới hạn chuyển dòng điện khởi động động cơ:

(3 - 13)

(3 - 14)

Hình 1.9: Sơ đồ nối dây động chiều kích từ độc lập khởi động cấp.

Ikt

Ckt

Iư Rf2

K2 K1

Rf1

Rk t

U

ư

_ +

23 - Từ điểm a (I1) kẻ đường a0 cắt I2 = const b, từ b kẻ đường song song với trục hồnh cắt I1 = const c, nối c0 cắt I2 = const d, từ d kẻ đường song song với trục hồnh cắt I1 = const e,

Cứ gặp đường đặc tính tự nhiên điểm giao đường đặc tính tự nhiên I1 = const, ta có đặc tính khởi động abcde XL

- Xác định điện trở khởi động:

Dựa vào biểu thức độ sụt tốc độ ∆ω trên đặc tính vẽ ứng với dịng điện, ví dụ với I1:

;

Lập tỉ số: Từ rút ra:

Qua đồ thị ta có:

(3 - 15)

Tương tự vậy:

(3 - 16)

Điện trở tổng ứng với đặc tính cơ:

R1 = Rư + Rf(1) = Rư + (Rf1 + Rf2) (3-17) R2 = Rư + Rf(2) = Rư + (Rf2)

ω

0

Hình 1.10: Các đặc tính khởi động qua hai cấp điện trở

I1

Ic I2

h

e c

a

2 ω1

ω0

ω2

d

T N

b

24 3 Các trạng thái hãm động DC

Hãm trạng thái mà động sinh momen quay ngược chiều tốc độ quay Trong tất trạng thái hãm, động làm việc chế độ máy phát

Động điện chiều kích từ độc lập có ba trạng thái hãm: Hãm tái sinh, hãm ngược, hãm động

a)Hãm tái sinh (hãm trả lượng lưới)

Hãm tái sinh tốc độ quay động lớn tốc độ không tải lý tưởng Khi hãm tái sinh, sức điện động động lớn điện áp nguồn: Eư > Uư, động làm việc máy phát song song với lưới trả lượng nguồn, lúc dịng hãm mômen hãm đổi chiều so với chế độ động

Khi hãm tái sinh:

(3 - 18)

Mh = KΦIh <

Trị số hãm lớn dần lên cân với momen phụ tải cấu sản xuất hệ thống làm việc ổn định với tốc độ ω0đ > ω0

Vì sơ đồ đấu dây mạch động không thay đổi nên phương trình đặc tính tương tự (3 - 7) momen có giá trị âm

Đường đặc tính trạng thái hãm tái sinh nằm góc phần tư thứ hai thứ tư mặt phẳng tọa độ

Trong trạng thái hãm tái sinh, dòng điện hãm đổi chiều cơng suất trả lưới điện có giá trị P = (E - U)I Đây phương pháp hãm kinh tế động sinh điện hữu ích

Trong thực tế, cấu nâng hạ cần trục, nâng tải động đấu vào nguồn theo cực tính thuận làm việc đặc tính nằm góc phần tư thứ Khi muốn hạ tải ta phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động Lúc momen trọng tải gây lớn momen ma sát phận chuyển động cấu, động điện làm việc trạng thái hãm tái sinh

25 Trên hình 3.11 hạ tải, để hạn chế dịng khởi động ta đóng thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng Tốc độ động tăng dần lên, tốc độ gần đạt tới giá trị ω0 ta cắt điện trở phụ, động tăng tốc độ đường đặc tính tự nhiên Khi tốc độ vượt ω > ω0, momen điện từ động đổi dấu trở thành momen hãm đến điểm A, momen Mh = Mc, tải trọng hạ với tốc độ ổn định ω0đ, trạng thái hãm tái sinh

b)Hãm ngược: Hãm ngược mômen hãm động ngược chiều với tốc độ quay (M↑↓ω) Hãm ngược có hai trường hợp:

- Đưa điện trở phụ lớn vào mạch phần ứng:

Động làm việc điểm a, ta đưa thêm Rf lớn vào mạch phần ứng động chuyển sang điểm b

Tại điểm b momen động sinh nhỏ momen cản nên động giảm tốc độ, tải theo chiều nâng lên Đến điểm c, tốc độ momen động nhỏ momen tải nên tác động tải trọng, động quay theo chiều ngược lại Tải trọng hạ xuống với tốc độ tăng dần Đến điểm d momen động cân với momen cản nên hệ ổn định với tốc độ hạ không đổi ωođ, cd đoạn đặc tính hãm ngược Khi hãm ngược tốc độ đổi chiều, sức điện động đổi dấu nên:

(3 - 19)

(3 - 20)

Như vậy, đặc tính hãm ngược sức điện động tác dụng chiều với điện áp lưới Động làm việc máy phát nối tiếp với lưới điện biến điện nhận từ lưới trục thành nhiệt đốt nóng điện trở tổng mạch phần ứng, tổn thất lượng lớn

Vì sơ đồ nối dây động khơng thay đổi nên phương trình đặc tính phương trình đặc tính biến trở

- Hãm ngược cách đảo chiều điện áp phần ứng:

26 Động làm việc điểm A, ta đổi chiều điện áp phần ứng (vì dịng đảo chiều lớn nên phải thêm điện trở phụ vào để hạn chế) động chuyển sang điểm B, C làm việc xác lập D phụ tải ma sát

Đoạn BC đoạn hãm ngược, lúc dịng hãm mơmen hãm động cơ:

(3 - 21)

(3 - 22)

Biểu thức (3 - 21) biểu thị dịng điện Ih có chiều ngược với chiều làm việc ban đầu dịng điện hãm lúc lớn; điện trở phụ đưa vào phải có giá trị đủ lớn để hạn chế dịng điện hãm ban đầu Ihđ phạm vi cho phép: Ihđ ≤ (2 ÷ 2,5)Iđm

Phương trình đặc tính cơ:

(3 - 23)

c) Hãm động

Hãm động trạng thái động làm việc máy phát mà lượng học động tích lũy q trình làm việc trước biến thành điện tiêu tán mạch hãm dạng nhiệt

- Hãm động kích từ độc lập:

Động làm việc với lưới điện (điểm A), thực cắt phần ứng động khỏi lưới điện đóng vào điện trở hãm Rh, động tích luỹ động cơ, động quay làm việc máy phát biến thành nhiệt điện trở hãm điện trở phần ứng

Phương trình đặc tính hãm động năng:

Rf C kt R kt E Iư

Uư _

+ I kt a) b) M

c Mc M(I)

ω U I E HN ωođ

- ω0

ω0

D

B A

C

Hình 1.13: a) Sơ đồ hãm ngược cách đảo chiều Uư

27 (3 - 24)

Tại thời điểm hãm ban đầu, tốc độ hãm ban đầu ωhđ nên sức điện động ban đầu, dòng hãm ban đầu mômen hãm ban đầu:

(3 - 25)

(3 - 26)

(3 - 27)

Trên đồ thị đặc tính hãm động ta thấy mômen cản phản kháng động dừng hẳn (các đoạn B1O B2O), cịn mơmen cản tác dụng tải kéo động quay theo chiều ngược lại

( )

Hình 1.14: Hãm động kích từ độc lập

- Hãm động tự kích từ :

Nhược điểm hãm động kích từ độc lập điện lưới khơng thực hãm cuộn dây kích từ phải nối với nguồn Muốn khắc phuc nhược điểm người ta dùng phương pháp hãm động tự kích từ

Hãm động tự kích xảy động làm việc với lưới điện (điểm A), thực cắt phần ứng kích từ động khỏi lưới điện đóng vào điện trở hãm Rh, động tích luỹ động cơ, động quay làm việc máy phát tự kích biến thành nhiệt điện trở

Phương trình đặc tính hãm động tự kích từ:

(3 - 28)

Trên đồ thị đặc tính hãm động tự kích từ ta thấy q trình hãm, tốc độ giảm dần dịng kích từ giảm dần, từ thơng động giảm dần hàm tốc độ, đặc tính hãm động tự kích từ giống đặc tính khơng tải máy phát tự kích từ

28

So với phương pháp hãm ngược, hãm động có hiệu có tốc độ hãm ban đầu, tốn lượng

Hình 1.15: a) Sơ đồ hãm động tự kích

29 BÀI 2: ĐẶC TÍNH VÀ TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA

ĐỘNG CƠ KĐB PHA

Giới thiệu:

Động không đồng sử dụng rộng rãi thực tế Ưu điểm nỗi bật là: cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, vốn đầu tư ít, giá thành hạ, trọng lượng kích thước nhỏ công suất định mức so với động chiều Ngồi động khơng đồng dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều ba pha nên không cần trang bị thêm thiết bị biến đổi kèm theo

Nhược điểm động không đồng điều chỉnh tốc khắc phục biến tần

Xét mặt cấu tạo, người ta chia động không đồng làm hai loại: Động roto dây quấn động roto lồng sóc (cịn gọi động roto ngắn mạch)

Mục tiêu:

- Xây dựng đặc tính động KĐB pha

- Phân tích trạng thái làm việc động KĐB pha - Trình bày phương pháp khởi động động KĐB pha

- Trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động KĐB pha - Trình bày trạng thái hãm động KĐB pha

Nội dung:

1. Đặc tính động KĐB pha 1.1.Phương trình đặc tính

Để thành lập phương trình đặc tính động không đồng ta sử dụng sơ đồ thay Trên hình 2.1 sơ đồ thay pha động không đồng Khi nghiên cứu người ta đưa số giả thiết sau đây:

- Ba pha động đối xứng

- Các thông số mạch không thay đổi nghĩa không phụ thuộc nhiệt độ, tần số, mạch từ khơng bão hồ nên điện trở, điện kháng, không thay đổi - Tổng dẫn mạch vịng từ hố khơng thay đổi, dịng từ hố không phụ thuộc tải mà phụ thuộc điện áp đặt vào stator

30 Với giả thiết ta có sơ đồ thay pha động :

Trong đó:

Uf1 trị số hiệu dụng điện áp pha stator (V)

Iμ, I1, I’2 dòng từ hóa, stato dịng điện roto quy đổi stato

Xμ, X1, X’2 điện kháng mạch từ hóa, điện kháng tản stator điện kháng tản roto quy đổi stator

Rμ, R1, R’2 điện trở tác dụng mạch từ hóa cuộn dây stato roto quy đổi stato

R’2f điện trở phụ (nếu có) pha roto quy đổi stator s – độ trượt động

(3 - 42)

ω1 tốc độ từ trường quay, gọi tốc độ đồng

(3 - 43)

Trong đó: f1 tần số điện áp nguồn đặt vào stato p số đôi cực từ động

ω tốc độ góc động

Từ sơ đồ thay ta tính dịng điện stator:

(3 - 44)

R’2Σ = R’2 + R’2f điện trở tổng mạch roto Xnm = X1δ + X’2δ điện kháng ngắn mạch

Biểu thức (3 - 44) phương trình đặc tính dịng điện stator biểu diễn hình 3.28

R’2f/s

I’2

Uf1

I1

Iμ

Rμ

Xμ

R1 X’2

X1

R’2/s

31 Từ (3 - 44) ta thấy:

Khi ω = 0, s = I1 = I1nm Khi ω = ω1, s = ta có:

(3 - 45)

I1nm dòng điện ngắn mạch stator

Iμ dịng điện từ hóa có tác dụng tạo từ trường quay động quay với tốc độ đồng

Ta tính dịng điện roto quy đổi stato:

(3 - 46)

Khi ω = ω1, s = I’2 =

Khi ω = 0, s = (3 - 47)

Đặc tính dịng điện roto biểu diễn hình 2.3:

32

Để tìm phương trình đặc tính động ta dựa vào điều kiện cân công suất động cơ: Công suất điện từ chuyển từ stator sang roto:

P12 = Mđt.ω1

Mđt momen điện từ động

Nếu bỏ qua tổn thất phụ Mđt = Mcơ = M Cơng suất chia thành phần:

Pcơ: Công suất đưa trục động ∆P2: Công suất tổn hao đồng roto P12 = Pcơ + ∆P2

Hay M.ω1 = M.ω + ∆P2

Do đó: ∆P2 = M(ω1 - ω) = M ω1s (3 - 48) Mặt khác: (3 - 49) Nên: (3 - 50)

Thay giá trị I’2 tính vào (3 - 50) biến đổi ta có

(3 - 51)

Biểu thức (3 - 51) phương trình đặc tính động không đồng

Nếu biểu diễn đặc tính đồ thị đường cong hình 3.30 Đó đường cong có điểm cực trị, gọi điểm ‘tới hạn’ ứng với tọa độ:

Độ trượt tới hạn: (3 - 52)

Và momen tới hạn: (3 - 53)

1 ω s

Rf =0

I’2nm I’2

Rf ≠0

0

33 Trong biểu thức trên, dấu (+) ứng với trạng thái động cơ, dấu (-) ứng với trạng thái máy phát

Ngoài ra, nghiên cứu hệ truyền động điện với động không đồng người ta quan tâm nhiều đến trạng thái làm việc động nên đường đặc tính lúc thường biểu diễn khoảng tốc độ ≤ s ≤ sth

Đặc tính hình 2.5, tất nhiên lúc phương trình (3 - 53) ứng với dấu (+)

Phương trình đặc tính động khơng đồng biểu diễn thuận tiện cách thành lập tỷ số (3 - 52) (3 - 53), biến đổi phương trình đặc tính cơ:

(3 - 54)

Trong

Đối với động công suất lớn thường Rf nhỏ so với Xnm, lúc bỏ qua R1, nghĩa coi R1 = 0, asth = (3 - 54) có dạng gần đúng:

Hình 2.4: Đồ thị đặc tính động không đồng

34 (3 - 55)

Trong đó: (3 - 56)

(3 - 57)

Nhiều trường hợp cho phép ta sử dụng đặc tính gần cách tuyến tính hóa đặc tính đoạn làm việc Ví dụ vùng độ trượt nhỏ s << sth, tỷ số nhỏ, gần coi s/sth = Lúc đặc tính dạng đơn giản:

(3 - 58)

Nó đường tiếp tuyến với đường đặc tính điểm đồng ω1: Đường hình 2.5

Cũng tuyến tính hóa đoạn làm việc qua điểm định mức đường hình 2.5 Phương trình gần là:

(3 - 59)

Từ dạng đặc tính biểu diễn hình 2.5 ta thấy độ cứng đặc tính biến đổi trị số lẫn dấu tùy theo điểm làm việc:

(3 - 60)

Với đặc tính tuyến tính hóa đường hình 2.5:

Vậy: (3 - 61) Tương tự với đặc tính hình 2.5: (3 - 62)

Như đoạn làm việc đặc tính động khơng đồng β có giá trị âm gần không đổi

Đối với đoạn đặc tính s > sth s >> sth bỏ qua sth /s phương trình đặc tính là:

35 Và (3 - 64)

Trong đoạn độ cứng β dương giá trị biến đổi Động khơng đồng khơng làm việc đoạn đặc tính

1.2. Đặc tính tự nhiên

Đặc tính tự nhiên nhận từ phương trình (3 - 54), (3 - 55) thay số liệu định mức catalo để xác định đại lượng Mth, sth Nó tương ứng với trường hợp thay số liệu định mức nguồn Rf = vào phương trình (3-51), (3-52), (3-53)

Khi cho trước công suất định mức Pđm(KW), tốc độ nđm(vg/ph), hệ số momen cực đại (momen tới hạn) λ = Mth/Mđm biết tốc độ từ trường quay ω0, ta có:

; ;

Thay vào (3 - 55) giá trị M = Mđm; Mth = λMđm, ta rút biểu thức xác định độ trượt tới hạn đặc tính tự nhiên:

(3 - 65)

Cuối cùng, thay Mth, sth vào (3 - 55), ta phương trình đặc tính tự nhiên

Nếu tuyến tính hóa đoạn cơng tác đặc tính qua điểm khơng tải lý tưởng điểm định mức (đường hình 3.31) biểu thị đặc tính tự nhiên phương trình:

(3 – 66)

Như vậy, cách gần ta có độ cứng đặc tính đoạn cơng tác là: (3 - 67)

Và (3 - 68)

Nghĩa độ cứng đặc tính tự nhiên tỷ lệ nghịch với độ trượt định mức 1.3. Các đặc tính nhân tạo

Từ phương trình đặc tính động khơng đồng bộ, ta thấy tạo đặc tính nhân tạo cách thay đổi thông số sau:

- Thay đổi điện trở, điện kháng mạch stator (nối thêm R1f X1f vào mạch stator) - Thay đổi điện trở mạch roto (nối thêm R2f vào mạch roto đ/c roto dây quấn)

36 Ngoài việc thay đổi số đôi cực thay đổi tốc độ đồng làm thay đổi đặc tính (trường hợp xảy với động nhiều cấp tốc độ)

Ta nghiên cứu số họ đặc tính nhân tạo: 1.3.1. Họ đặc tính thay đổi điện áp lưới (Ul):

Khi điện áp lưới suy giảm, theo biểu thức (3-53) mơmen tới hạn Mth giảm bình phương lần độ suy giảm Ul Trong tốc độ đồng ω0 hệ số trượt tới hạn Sth không thay đổi, ta có dạng đặc tính Ul giảm hình 2.6

Qua đồ thị ta thấy: với mômen cản xác định (Mc) điện áp lưới giảm tốc độ xác lập nhỏ Mặt khác, mơmen khởi động Mkđ = Mnm mômen tới hạn Mth giảm theo điện áp, nên khả tải khởi động bị giảm dần Do đó, điện áp nhỏ (đường U2,…) hệ truyền động không khởi động không làm việc

1.3.2. Họ đặc tính thay đổi điện trở, điện kháng mạch stato

Khi điện trở điện kháng mạch stato bị thay đổi, thêm điện trở phụ (R1f), điện kháng phụ (X1f) vào mạch stato, ω0 = const, theo biểu thức (3-52), (3-53) mơmen Mth sth giảm, nên đặc tính có dạng hình 2.7

Qua đồ thị ta thấy: với mơmen Mkđ = Mnmf đoạn làm việc đặc tính có điện kháng phụ (X1f) cứng đặc tính có R1f Khi tăng X1f R1f Mth sth giảm Khi dùng X1f R1f để khởi động nhằm hạn chế dịng khởi động, dựa vào tam giác tổng trở ngắn mạch để xác định X1f R1f

ω0

U2 < U1

0

U1 < Uđm

Mc(ω)

sth

ω

Mth2

s

Mth1 Mth

M TN (Uđm)

Hình 2.6: Đặc tính động khơng đồng giảm điện áp lưới

X1f >0

Mnmf

ω0

ω

sth

s

R1f >0

TN Mc(ω)

Mnm Mth

M

37 1.3.3. Họ đặc tính thay đổi điện trở, điện kháng mạch rôto

Khi thêm điện trở phụ (R2f), điện kháng phụ (X2f) vào mạch rôto động cơ, ω0 = const, theo (3-52), (3-53) Mth = const; sth thay đổi, nên đặc tính có dạng hình 2.8

Qua đồ thị ta thấy: đặc tính có R2f, X2f lớn sth tăng, độ cứng đặc tính giảm, với phụ tải khơng đổi có R2f, X2f lớn tốc độ làm việc thấp, dòng điện khởi động giảm

1.3.4 Họ đặc tính thay đổi tần số lưới cung cấp cho động

Khi điện áp nguồn cung cấp cho động có tần số (fl) thay đổi tốc độ từ trường tốc độ động ω thay đổi theo

Vì , X = ω.L, nên ω0 ≡ fl X ≡ fl

- Khi tần số tăng (fl > f1đm) Mth giảm (với điện áp nguồn Ul = const), vậy:

(hình 2.9)

Khi tần số nguồn giảm fl < f1đm nhiều, giữ ngun điện áp Ul khơng đổi, dịng điện động tăng lớn Do vậy, giảm tần số cần giảm điện áp theo quy luật định cho động sinh momen chế độ định mức

X2f2 > X2f1

R2f1, X2f1 >

R2f2 > R2f1

TN Mc

M Mth

Hình 2.8: Họ đặc tính nhân tạo thay đổi điện trở, điện kháng mạch rôto

ω0

f13 > f1đm

Mth

ω04

ω03

ω01

ω02

ω

Mc (ω)

f11 < f1đm

f12 < f11

TN, f1đm

M f14 > f13

38 Ví dụ: Cho động khơng đồng rơto dây quấn (ĐKdq) có: Pđm = 850KW; Uđm = 6000V; nđm = 588vg/ph; λ = 2,15 ; E2đm = 1150V ; I2đm = 450A Tính vẽ đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo động khơng đồng rôto dây quấn với điện trở phụ pha rôto là: R2f = 0,75Ω

Giải:

Với động có cơng suất lớn, ta sử dụng phương trình gần (3 - 55) coi R1 nhỏ R2 tức a =

Độ trượt định mức:

Momen định mức:

M*đm =1

Momen tới hạn:

Điện trở định mức: Điện trở dây quấn roto:

Độ trượt tới hạn đặc tính tự nhiên xác định theo (3 - 65):

Phương trình đặc tính tự nhiên:

Momen ngắn mạch:

Theo ta vẽ đường đặc tính tự nhiên hình 3.36 qua điểm: điểm khơng tải [M = 0; s = 0]; điểm định mức [M*đm =1; sđm = 0,02]; điểm tới hạn TH [ M*th =2,15; s = 0,08]; điểm ngắn mạch [M*nm =0,35; sđm= 1]

39 Phương trình đặc tính nhân tạo là:

Và đặc tính vẽ đồ thị hình 3.36

2. Các trạng thái khởi động

Các yêu cầu khởi động phương pháp khởi động động không đồng nói chung khơng khác biệt với động chiều kích từ độc lập ta xét

Đối với động roto dây quấn để hạn chế dòng khởi động, tăng momen khởi động người ta đưa điện trở phụ vào mạch roto trình khởi động sau loại dần điện trở phụ theo cấp

Sơ đồ nguyên lý đặc tính khởi động biểu diễn hình 2.11

Để xác định trị số cấp điện trở khởi động ta sử dụng sơ đồ đặc tính tuyến tính hóa đoạn khởi động

Hình 2.10: Các đặc tính tự nhiên nhân tạo

Hình 2.11: Khởi động động không đồng roto dây quấn cách đưa điện trở phụ

40 Q trình tính tốn khởi động sau:

- Dựa vào thông số động vẽ đặc tính tự nhiên - Chọn trị số momen M1 ≤ 0,85 Mth

M2 ≥ (1,1 ÷ 1,3)Mđm

- Từ M1 M2 gióng song song với trục tung cắt đặc tính tự nhiên a b, đường cắt đường song song với trục hoành qua ω1 N Lấy N làm điểm đồng quy xuất phát đặc tính khởi động Phương pháp vẽ giống với động chiều kích từ độc lập

- Xác định điện trở khởi động: Ta biết:

Nên:

Từ đồ thị ta có:

2.2 Các trạng thái hãm: Động điện khơng đồng có ba trạng thái hãm: hãm tái sinh, hãm ngược hãm động

a) Hãm tái sinh:

Động không đồng hãm tái sinh: ω > ω0, có trả lượng lưới

b) a)

ĐK

R2f

̃

MSX

Hình 2.12:a) Sơ đồ nối dây động ĐK hãm tái sinh (HTS) b) Đặc tính hãm tái sinh ω > ω0

ω0

HTS

Mhts

A(đ/c) B(m/f)

M ω

Mc(ω)

41 Hãm tái sinh động không đồng thường xảy trường hợp như: có nguồn động lực quay rơto động với tốc độ ω > ω0 (như hình 2.12), hay giảm tốc độ động cách tăng số đôi cực (như hình 2.13), động truyền động cho tải có dạng lúc hạ tải với |ω| > |-ω0| cách đảo pha stato động (như hình 2.14)

b)Hãm ngược

Hãm ngược mômen hãm M động không đồng ngược chiều với tốc độ quay ω Hãm ngược có hai trường hợp:

- Hãm ngược cách đưa điện trở phụ đủ lớn vào mạch rôto:

Động làm việc điểm A, ta đóng thêm điện trở hãm lớn vào mạch rôto, lúc mômen động giảm (M < Mc) nên động bị giảm tốc độ sức cản tải Động chuyển sang điểm B, C tải động làm việc ổn định điểm D (ωD = ngược chiều với tốc độ điểm A) đặc tính có thêm điện trở hãm, đoạn CD đoạn hãm ngược với lưới điện (hình 2.15) động làm việc máy phát nối tiếp với lưới điện (hình 2.15)

a) ~

R2f

ĐK MSX

ω02

ω01

HTS

p1 < p2

C

B (m/f) A (đ/c)

Mhts Mc M

ω

b)

Hình 2.13: a) Sơ đồ nối dây ĐK hãm tái sinh cách tăng số đơi cực b) Đặc tính hãm tái sinh thay đôi số đôi cực: p2 > p1

G ~ a) ĐK R2f MSX b) HTS -ω0 ω0 ω Mc M

42

Động vừa tiêu thụ điện từ lưới vừa sử dụng lượng thừa từ tải để tạo mômen hãm

- Hãm ngược cách đảo chiều từ trường stato:

Động làm việc điểm A, ta đổi chiều từ trường stato (đảo pha stato động cơ, hay đảo thứ tự pha điện áp stato), hình 2.16

Khi đảo chiều dịng đảo chiều lớn nên phải thêm điện trở phụ vào để hạn chế khơng q dịng cho phép Iđch ≤ Icp, nên động chuyển sang điểm B, C làm việc xác lập D phụ tải phản kháng

Đoạn BC đoạn hãm ngược

c) Hãm động

Trạng thái hãm động xảy động quay ta cắt stator động khỏi nguồn điện xoay chiều, đóng vào nguồn chiều

Có hai trường hợp hãm động động không đồng bộ: Hãm động kích từ độc lập tự kích

Hãm động kích từ độc lập thực theo sơ đồ nguyên lý hình 3.43a với nguồn chiều lấy từ bên ngồi khơng liên quan đến lượng động tạo

Hình 2.15: a) Sơ đồ nối dây ĐK hãm ngược với R2f>.

b) Đặc tính hãm ngược (HN) có R2f>

~

R2f

ĐK

MSX

a) b)

1

Mc

-ω0

ω0đ

Mh.bđ

ω

\\\

D C

B A

M ω0

43

Đối với hãm động tự kích, nguồn chiều tạo từ lượng mà động tích lũy được, sơ đồ nguyên lý thể hình 2.17b

Phương trình đặc tính động khơng đồng hãm động kích từ độc lập:

(3 - 65)

Tốc độ tương đối:

Tốc độ tương đối tới hạn: (3 - 66)

Momen tới hạn: (3 - 67) Ta thấy thay đổi Rf R’2 thay đổi nên Mth = const Còn thay đổi

dòng điện I1 tức thay đổi dịng điện chiều momen tới hạn Mth thay đổi ω*th = const Các dạng đặc tính hãm động biểu diễn hình 3.44 Đường có điện trở R’2 có Mth2 > Mth1 Cịn đường có dịng chiều điện trở R’2 lại khác

~

CL

Rđch

H H

MSX ĐK

K

b) _

+ Rđch

R2f

ĐK

MSX H

~ K

a)

Hình 2.17: Sơ đồ nguyên lý hãm động động không đồng

44 CÂU HỎI ƠN TẬP

Câu 1: Cách vẽ đặc tính tự nhiên động chiều kích từ độc lập? Cách xác định đại lượng Mđm, ωđm, ω0, Inm, Mnm,… để vẽ đường đặc tính

Câu 2: Có thơng số ảnh hưởng đến dạng đặc tính động chiều kích từ độc lập? Họ đặc tính nhân tạo thay đổi thơng số Sơ đồ nối dây, phương trình đặc tính, dạng họ đặc tính nhân tạo, nhận xét ứng dụng chúng

Câu 3: Động điện chiều kích từ độc lập có phương pháp hãm? Điều kiện để xảy trạng thái hãm? Sơ đồ nối dây động để thực trạng thái hãm? Ứng dụng thực tế trạng thái hãm?

Câu 4: Sự khác động chiều kích từ nối tiếp với động chiều kích từ độc lập cấu tạo, từ thơng, dạng đặc tính cơ, phương pháp hãm? Có nhận xét đặc điểm khả ứng dụng động kích từ nối tiếp thực tế?

Câu 5: Có thể biểu thị phương trình đặc tính động khơng đồng biểu thức nào? Viết phương trình đó, giải thích đại lượng cách xác định đại lượng viết phương trình dựng đặc tính

Câu 6: Có thơng số ảnh hưởng đến dạng đặc tính động không đồng bộ? Cách nối dây động để tạo đặc tính nhân tạo thay đổi thơng số này? Dạng họ đặc tính nhân tạo ứng dụng thực tế chúng?

Câu 7: Động khơng đồng có trạng thái hãm? Cách nối dây động để thực trạng thái hãm điều kiện để xảy hãm? Ứng dụng thực tế trạng thái hãm

0 ω*

th2

ω* th1

ω0

ω* ω

(1) (2) (3)

Mth2 Mth1

A

M Mc(ω)

45 Bài 3: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN VỚI ĐỘNG CƠ

DC KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

Giới thiệu:

Để thay đổi tốc độ máy sản xuất người ta dung phương pháp điều chỉnh tỉ số truyền bánh răng, dây đai điều chỉnh tốc độ động Bài tìm hiểu điều chỉnh tốc độ truyền động điện, dùng phương pháp túy điện, tác động lên thân hệ thống truyền động điện (nguồn động điện) để thay đổi tốc độ quay trục động điện

Mục tiêu:

- Trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động DC kích từ độc lập - So sánh ưu, nhược điểm phương pháp điều chỉnh tốc độ

- Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ phù hợp với hệ truyền động điện thực tế

Nội dung:

1. Khái niệm hệ điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện 1.1 Khái niệm điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện

Ngày nay, đại đa số máy sản xuất từ nhỏ đến lớn, từ đơn lẻ đến dây chuyền sản xuất sử dụng truyền động điện Để đảm bảo yêu cầu công nghệ phức tạp khác nhau, nâng cao mức độ tự động suất, hệ truyền động điện thường phải điều chỉnh tốc độ, tức cần phải điều chỉnh tốc độ máy theo yêu cầu công nghệ Điều chỉnh tốc độ truyền động điện dùng phương pháp túy điện, tác động lên thân hệ thống truyền động điện (nguồn động điện) để thay đổi tốc độ quay trục động điện

Tốc độ làm việc truyền động điện công nghệ yêu cầu gọi tốc độ đặt, hay tốc độ mong muốn Trong trình làm việc, tốc độ động thường bị thay đổi biến thiên tải, nguồn gây sai lệch tốc độ thực so với tốc độ đặt

1.2 Các tiêu đánh giá chất lượng hệ truyền động

46 tính đến thiết kế chỉnh định hệ truyền động điện Bao gồm tiêu sau:

1.2.1.Sai số tốc độ

Sai số tĩnh tốc độ đại lượng đặc trưng cho độ xác trì tốc độ đặt thường tính theo phần trăm:

(4 - 1)

Trong đó: ωđ tốc độ đặt

ω tốc độ làm việc thực 1.2.2 Độ trơn điều chỉnh tốc độ

Độ trơn điều chỉnh tốc độ điều chỉnh biểu thị tỷ số giá trị tốc độ cấp dải điều chỉnh:

(4 - 2)

Trong đó: ωi - Tốc độ ổn định cấp i ωi+1 - Tốc độ ổn định cấp i+1

Trong dải điều chỉnh tốc độ, số cấp tốc độ lớn chênh lệch tốc độ cấp độ trơn tốt

Khi số cấp tốc độ lớn (k→∞) độ trơn điều chỉnh γ →1 Trường hợp hệ điều chỉnh gọi hệ điều chỉnh vô cấp có giá trị tốc độ tồn dải điều chỉnh

1.2.3. Dải điều chỉnh tốc độ

Dải điều chỉnh tốc độ (hay phạm vi điều chỉnh tốc độ) tỉ số giá trị tốc độ làm việc lớn nhỏ hệ truyền động điện ứng với momen tải cho:

(4 - 3)

Dải điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện lớn tốt

Mỗi máy sản xuất yêu cầu dải điều chỉnh định phương pháp điều chỉnh tốc độ đạt dải điều chỉnh

1.2.4. Sự phù hợp đặc tính điều chỉnh đặc tính tải

Với động điện chiều xoay chiều chế độ làm việc tối ưu thường chế độ định mức động Để sử dụng tốt động điều chỉnh tốc độ cần lưu ý đến tiêu như: dịng điện động khơng vượt q dịng điện định mức, đảm bảo khả tải momen (trong khoảng thời gian ngắn), đảm bảo yêu cầu ổn định tĩnh có nhiễu… tồn dải điều chỉnh

47 tải máy sản xuất Như hệ làm việc đảm bảo yêu cầu chất lượng, độ ổn định

1.2.5. Chỉ tiêu kinh tế

Chỉ tiêu kinh tế có ý nghĩa quan trọng, nhiều tiêu định cho việc chọn phương pháp điều chỉnh Chỉ tiêu kinh tế thể vốn đầu tư, chi phí vận hành hệ thống hiệu áp dụng phương pháp đem lại Trong chi phí vận hành tổn thất lượng biến đổi điều chỉnh đóng vai trị quan trọng, ngồi hệ số cơng suất cosφ hệ thống góp phần ảnh hưởng khơng nhỏ đến chi phí vận hành

1.2.6. Các tiêu khác

Ngoài tiêu chung nêu trên, trường hợp cụ thể dùng tiêu khác để đánh giá hệ truyền động điện Ví dụ: độ trơn điều chỉnh, khả tự động hóa hệ thống…Việc đánh giá chung hệ truyền động điện toán tối ưu đa mục tiêu, tùy trường hợp cụ thể ta chọn tiêu ưu tiên để định chọn lựa phương án điều chỉnh

2. Điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập 2.1.Điều chỉnh điện trở phụ mạch phần ứng

Đối với động điện chiều, cho điện trở phụ vào mạch phần ứng ta làm thay đổi độ cứng đặc tính cơ, thay đổi tốc độ động (tạo tốc độ làm việc thấp định mức: ωlv < ωđm) Nếu cho trước yêu cầu tốc độ làm việc ωlv ứng với momen phụ tải Mc đó, ta xác định giá trị điện trở phụ Rfư cần nối vào mạch

Đặc tính momen tải cho phép Mtcp = f(ω) điều chỉnh tốc độ điện trở phụ mạch phần ứng xác định từ biểu thức momen động cơ: M = KΦIư Nếu thay Iư = Iđm ta M = Mtcp (theo định nghĩa momen tải cho phép): Mtcp = KΦđmIđm = Mđm = const

Như phương pháp có momen tải cho phép động không đổi, không phụ thuộc tốc độ điều chỉnh (hình 3.1) Đặc tính phù hợp với loại tải cần trục Mc = const

Mt.cp

βtn

βmin

ω

ωmin

ωmax

0 M

48 Đặc điểm phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở mạch phần ứng:

- Điện trở mạch phần ứng tăng, độ dốc đặc tính lớn, đặc tính mềm độ ổn định tốc độ kém, sai số tốc độ lớn

- Phương pháp cho phép điều chỉnh thay đổi tốc độ phía giảm (do tăng thêm điện trở)

- Vì điều chỉnh tốc độ nhờ thêm điện trở vào mạch phần ứng tổn hao công suất dạng nhiệt điện trở lớn

- Dải điều chỉnh phụ thuộc vào trị số momen tải Tải nhỏ (M1) dải điều chỉnh nhỏ Nói chung, phương pháp cho dải điều chỉnh: D ≈ 5:1

2.2 Điều chỉnh phương pháp thay đổi từ thơng kích thích

Muốn thay đổi từ thơng động cơ, ta tiến hành thay đổi dịng điện kích từ động qua điện trở mắc nối tiếp mạch kích từ Rõ ràng phương pháp cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ, nghĩa giảm dịng điện kích từ (Ikt ≤ Iktđm) thay đổi phía giảm từ thơng Khi giảm từ thơng, đặc tính dốc có tốc độ khơng tải lớn Họ đặc tính giảm từ thơng hình 4.2

Phương pháp điều chỉnh tốc độ thay đổi từ thơng có đặc điểm sau: - Từ thơng giảm tốc độ khơng tải lý tưởng đặc tính tăng, tốc độ động lớn

- Độ cứng đặc tính giảm giảm từ thơng

- Có thể điều chỉnh trơn dải điều chỉnh: D ~ 3:1 - Chỉ điều chỉnh thay đổi tốc độ phía tăng

Iư _ + _ Rkt CKT Ikt E ω02 ω0đm ω01 ω I Inm

Hình 3.2: Điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập phương pháp thay đổi từ thơng kích thích

49 - Do độ dốc đặc tính tăng lên giảm từ thơng nên đặc tính cắt đó, với tải khơng lớn (M1) tốc độ tăng từ thơng giảm Cịn vùng tải lớn (M2) tốc độ tăng giảm tùy theo tải Thực tế, phương pháp sử dụng vùng tải không lớn so với định mức

- Phương pháp kinh tế việc điều chỉnh tốc độ thực mạch kích từ với dịng kích từ (1 ÷ 10)% dịng định mức phần ứng Tổn hao điều chỉnh thấp

2.3 Điều chỉnh phương pháp thay đổi điện áp phần ứng

Sơ đồ nguyên lý biểu diễn hình 3.3 Từ thơng động giữ khơng đổi Điện áp phần ứng cấp từ biến đổi

Khi thay đổi điện áp cấp cho cuộn dây phần ứng, ta có họ đặc tính ứng với tốc độ khơng tải khác nhau, song song có độ cứng Điện áp U thay đổi phía giảm (U<Uđm) nên phương pháp cho phép điều chỉnh giảm tốc độ

Hình 3.3: Tốc độ thay đổi thay đổi điện áp phần ứng Giả sử động làm việc điểm A đặc tính ứng với điện áp U1 phần ứng Khi giảm điện áp từ U1 xuống U2, động thay đổi điểm làm việc từ điểm A có tốc độ lớn ωA đường xuống điểm D có tốc độ nhỏ (ωD<ωA) đường (ứng với điện áp U2)

Trong giảm tốc độ theo cách giảm điện áp phần ứng, giảm mạnh điện áp, nghĩa chuyển nhanh từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp với q trình giảm tốc xảy trình hãm tái sinh Chẳng hạn, hình 4.4, động làm việc điểm A với tốc độ lớn ωA đặc tính ứng với điện áp U1 Ta

~ _ + _ + BBĐ ~ U2 ω ω0 TN U1 Uđm M Mđm

50 giảm mạnh điện áp phần ứng từ U1 xuống U3 Lúc động chuyển điểm làm việc từ điểm A đường sang điểm E đường (chuyển ngang với ωA=ωE) Vì ωE lớn tốc độ khơng tải lý tưởng ω03 đặc tính nên động làm việc trạng thái hãm tái sinh đoạn EC đặc tính

Quá trình hãm giúp động giảm tốc nhanh Khi tốc độ xuống thấp ω03 động lại làm việc trạng thái động Lúc momen MĐ = nên động tiếp tục giảm tốc điểm làm việc F, F momen động sinh cân với momen cản MC Động chạy ổn định F với tốc độ ωF<ωA

Khi tăng tốc, diễn biến q trình giải thích tương tự Giả sử động làm việc điểm I có tốc độ ωI nhỏ đặc tính 5, ứng với điện áp U5 phần ứng Tăng điện áp từ U5 lên U4, động chuyển điểm làm việc từ I đặc tính sang điểm G đặc tính Do momen MG lớn momen cản MC nên động tăng tốc theo đường (đoạn GH) Đồng thời với trình tăng tốc, momen động bị giảm trình tăng tốc chậm dần Tới điểm H momen động cân với momen tải MH = MC động làm việc ổn định điểm H với tốc độ ωH > ωI Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập biện pháp thay đổi điện áp phần ứng có đặc điểm sau:

- Điện áp phần ứng giảm, tốc độ động nhỏ - Điều chỉnh trơn toàn dải điều chỉnh

- Độ cứng đặc tính giữ khơng đổi tồn dải điều chỉnh

- Độ sụt tốc tuyệt đối toàn dải điều chỉnh ứng với momen Độ sụt tốc tương đối lớn đặc tính thấp dải điều chỉnh Do vậy, sai số tốc độ tương đối (sai số tĩnh) đặc tính thấp khơng vượt q sai số cho phép cho toàn dải điều chỉnh

- Dải điều chỉnh phương pháp có thể: D ~ 10:1

- Chỉ điều chỉnh tốc độ phía giảm (vì thay đổi với Uư ≤ Uđm) - Phương pháp điều chỉnh cần nguồn để thay đổi trơn điện áp

CÂU HỎI ÔN TẬP

Câu 1: Có tiêu chất lượng dùng để đánh giá phương pháp điều khiển động cơ? Nêu định nghĩa trình bày ý nghĩa tiêu Câu 2: Trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều cách thay đổi điện áp phần ứng

Câu 3: Nêu ứng dụng phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập cách thay đổi điện trở phụ phần ứng

51 BÀI 4: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TRUYỀN ĐỘNG VỚI

ĐỘNG CƠ KĐB PHA Giới thiệu:

Động điện xoay chiều dùng phổ biến dải cơng suất rộng có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành, nguồn điện sẵn (lưới điện xoay chiều) Tuy nhiên, hệ cần điều chỉnh tốc độ, đặc biệt với dải điều chỉnh rộng động xoay chiều sử dụng động chiều cịn gặp nhiều khó khăn Gần đây, nhờ phát triển kỹ thuật điện tử, bán dẫn, việc điều chỉnh tốc độ động xoay chiều khơng đồng có nhiều khả tốt

Mục tiêu:

- Trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động KĐB pha - So sánh ưu, nhược điểm phương pháp điều chỉnh tốc độ

- Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ phù hợp với hệ truyền động điện thực tế

Nội dung:

1. Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở phụ mạch roto

Phương pháp sử dụng với động rotor dây quấn ứng dụng rộng rãi tính đơn giản phương pháp Sơ đồ nguyên lý đặc tính thay đổi điện trở phần ứng hình 4.5

Nhận xét:

- Phương pháp cho phép điều chỉnh tốc độ phía giảm - Tốc độ giảm, đặc tính

càng mềm, tốc độ động ổn định trước lên xuống momen tải

- Dải điều chỉnh phụ thuộc trị số momen tải Momen tải nhỏ, dải điều chỉnh hẹp - Khi điều chỉnh sâu (tốc độ nhỏ)

thì độ trượt động tăng tổn hao lượng điều chỉnh lớn

52 - Phương pháp điều chỉnh trơn nhờ biến trở dòng phần ứng lớn

nên thường điều chỉnh theo cấp

2. Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi thông số điện áp đặt vào stator

Thực phương pháp với điều kiện giữ không đổi tần số Điện áp cấp cho động lấy từ biến đổi điện áp xoay chiều (BĐĐA) Bộ biến đổi điện áp máy biến áp tự ngẫu biến đổi điện áp bán dẫn Hình 4.6 trình bày sơ đồ nối dây đặc tính thay đổi điện áp phần cảm

Nhận xét:

- Thay đổi điện áp thực phía giảm giá trị định mức nên kéo theo momen tới hạn giảm nhanh theo bình phương điện áp

- Đặc tính tự nhiên động khơng đồng thường có độ trượt tới hạn nhỏ nên phương pháp điều chỉnh tốc độ cách giảm điện áp thường thực với việc tăng điện trở phụ mạch rotor để tăng độ trượt tới hạn tăng dải điều chỉnh lớn

- Khi điện áp đặt vào động giảm, momen tới hạn đặc tính giảm, tốc độ không tải lý tưởng (hay tốc độ đồng bộ) giữ nguyên nên giảm tốc độ độ cứng đặc tính giảm, độ ổn định tốc độ

3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi tần số nguồn xoay chiều

Thay đổi tần số nguồn cấp cho động thay đổi tốc độ không tải lý tưởng nên thay đổi đặc tính Tần số cao, tốc độ động lớn

Khi điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động thơng số liên quan đến tần số cảm kháng thay đổi, đó, dịng điện, từ thông, động bị thay đổi theo cuối đại lượng độ trượt tới hạn, momen tới hạn bị thay đổi Chính vậy, điều chỉnh tốc độ động khơng đồng phương pháp thay đổi tần số thường kéo theo điều chỉnh điện áp, dịng điện từ thơng mạch stator

53 Đặc tính thay đổi tần số nguồn biểu diễn hình 3.35 (Bài 3) Khi giảm tần số xuống tần số định mức, cảm kháng động giảm dòng điện động tăng lên Tần số giảm, dòng điện lớn, momen tới hạn lớn Để tránh cho động bị dòng, phải đồng thời tiến hành giảm điện áp cho

Đó luật điều chỉnh tần số - điện áp CÂU HỎI ÔN TẬP

Câu 1: Phương pháp điều khiển tốc độ động không đồng cách thay đổi số điện trở phụ mạch roto?

Câu 2: Nêu đặc điểm phương pháp điều khiển tốc độ động không đồng cách điều khiển điện áp lưới

Câu 3: Ưu, nhược điểm phương pháp điều khiển tần số động không đồng bộ?

54 BÀI 5: CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Giới thiệu:

Động phận quan trọng hệ truyền động, chọn cơng suất động động cho hệ truyền động quan tâm, chọn non công suất động dẫn tới động bị tải, chọn công suất động lớn yêu cầu máy sản xuất làm lãng phí kinh tế

Mục tiêu:

- Chọn công suất động cho truyền động có điều chỉnh không điều chỉnh tốc độ

- Kiểm nghiệm công suất động sau chọn cho phù hợp với máy sản xuất Nội dung:

1 Phương pháp chọn động truyền động cho tải theo nguyên lý phát nhiệt 1.1 Mục đích việc tính tốn cơng suất động

Nguồn động lực hệ thống truyền động điện động điện Các yêu cầu kỹ thuật, độ tin cậy q trình làm việc tính kinh tế hệ thống truyền động điện phụ thuộc vào lựa chọn động điện phương pháp điều khiển động

Chọn động điện cho hệ thống truyền động điện bao gồm nhiều tiêu chuẩn phải đáp ứng:

 Động phải có đủ cơng suất kéo

 Tốc độ phù hợp đáp ứng phạm vi điều chỉnh tốc độ với phương pháp điều chỉnh thích hợp

 Thỏa mãn yêu cầu mở máy hãm điện

 Phù hợp với nguồn điện sử dụng (loại dòng điện, cấp điện áp )

 Thích hợp với điều kiện làm việc (điều kiện thơng thống, nhiệt độ, độ ẩm, khí độc hại, bụi bặm, trời hay nhà )

55 Việc tính cơng suất động cho hệ truyền động điện phải dựa vào phát nóng phần tử động cơ, đặc biệt cuộn dây Muốn vậy, tính cơng suất động phải dựa vào đặc tính phụ tải quy luật phân bố phụ tải theo thời gian Động chọn cơng suất làm việc bình thường tải mức cho phép, nhiệt độ động không tăng trị số giới hạn cho phép τcp

1.2 Sự phát nóng nguội lạnh động điện

Khi máy điện làm việc, phát sinh tổn thất ∆P tổn thất lượng Tổn thất đốt nóng máy điện

Đối với vật thể đồng nhất, ta có quan hệ: ∆Pdt = Cdτ + Aτdt (7 - 1) Trong đó:

τ nhiệt sai máy điện môi trường (0C)

C nhiệt dung máy điện, nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ máy điện lên 10C (J/độ)

A hệ số tỏa nhiệt (W/độ) phụ thuộc vào tốc độ truyền nhiệt khơng khí làm mát máy điện (ở máy điện có quạt làm mát, hệ số A phụ thuộc vào tốc độ quay) Giải phương trình ta nhận được:

(7 - 2)

Trong đó:

τ nhiệt sai ban đầu động ứng với t = τođ nhiệt sai ổn định động ứng với t = ∞

(7 - 3)

Tn số thời gian phát nóng động

(7 - 4)

Như giả sử ban đầu động làm việc ổn định với phụ tải nhỏ Pc1, ứng với tổn thất công suất (nhỏ) ∆P1 nhiệt sai làm việc ổn định τ1 = ∆P1/A Nếu ta tăng phụ tải động lên giá trị Pc2 (Pc2 > Pc1) tổn thất cơng suất động tăng lên ∆P2, tương ứng với nhiệt sai làm việc ổn định τ2 = ∆P2/A Thay giá trị τbđ = τ1 τ0đ = τođ2 vào (7 - 2) ta biểu thức nhiệt sai τ = f(t) trình tăng nhiệt động cơ, theo ta vẽ

56

Ngược lại, giả sử động làm việc với tải Pc2, tương ứng với nhiệt sai τ2 = τ0đ2, ta giảm phụ tải xuống Pc1, nhiệt sai giảm từ giá trị ban đầu τbđ = τ2 = τ0đ2 xuống giá trị ổn định Thay τbđ = τ2 = τ0đ2 τ0đ = τ0đ1 vào biểu thức (7 - 2) ta nhận biểu thức tính nhiệt sai τ = f(t) trình giảm nhiệt động cơ, theo ta ‘đường cong nguội lạnh’ hình 7.1b

Biểu thức (7 - 2) cho thấy thời gian thay đổi nhiệt độ động phụ thuộc vào số thời gian phát nóng Tn Về lý thuyết, động đạt đến nhiệt sai ổn định τ0đ thịi gian tiến đến vơ (t→∞) Nhưng thực tế nhiệt sai đạt đến 95 % τ0đ người ta coi ổn định, tương ứng ta có thời gian phát nóng động là:

(7 -5)

Động lớn, Tn lớn tpn lâu Ngoài ra, Tn phụ thuộc vào điều kiện làm mát động kiểu vỏ bảo vệ Đối với loại động tự quạt mát, Tn phụ thuộc vào tốc độ làm việc Sau giá trị số loại động cơ:

 Động nhỏ, kiểu hở: Tn ≈ ÷ 20 phút

 Động cơng suất trung bình, kiểu hở, quạt gió ngồi: Tn ≈ 20 ÷ 40 phút  Động cơng suất lớn, kiểu hở, quạt gió ngồi: Tn ≈ 30 ÷ 50 phút

 Động kiểu kín, làm mát bề mặt: Tn ≈ 50 ÷ 120 phút 1.3 Các chế độ làm việc động

Căn vào đặc tính phát nóng nguội lạnh máy điện, người ta chia chế độ làm việc truyền động thành loại: Dài hạn, ngắn hạn ngắn hạn lặp lại a) Chế độ dài hạn: Do phụ tải trì thời gian dài, nhiệt độ động đủ thời gian đạt tới trị số ổn định

b) Chế độ ngắn hạn: Do phụ tải trì thời gian ngắn, thời gian nghỉ dài, nhiệt độ động chưa kịp đạt tới giá trị ổn định nhiệt độ động giảm giá trị ban đầu

c) Chế độ ngắn hạn lặp lại: Phụ tải làm việc có tính chất chu kỳ, thời gian làm việc thời gian nghỉ xen kẽ Nhiệt độ động chưa kịp tăng đến trị số ổn định

Hình 5.1: Đường cong phát nóng (a) nguội lạnh động (b)

57 giảm tải, nhiệt độ động suy giảm chưa kịp giá trị ban đầu lại tăng lên có tải Do người ta đưa khái niệm thời gian dùng điện tương đối:

(7 - 6)

Trong đó:

thời gian làm việc có tải

thời gian chu kỳ

2 Chọn công suất động cho truyền động không điều chỉnh tốc độ

Để chọn công suất động cơ, cần phải biết đồ thị phụ tải Mc(t) Pc(t) quy đổi trục động giá trị tốc độ yêu cầu

Từ biểu đồ phụ tải, ta tính chọn sơ động theo công suất; tra sổ tay tra cứu ta có đầy đủ tham số động Từ tiến hành xây dựng đồ thị phụ tải xác

Dựa vào đồ thị phụ tải xác, tiến hành kiểm nghiệm động chọn 2.1 Chọn công suất động làm việc dài hạn

Đối với phụ tải dài hạn có loại không đổi loại biến đổi a. Phụ tải dài hạn không đổi:

Động cần chọn phải có cơng suất định mức Pđm ≥ Pc ωđm phù hợp với tốc độ yêu cầu Thông thường Pđm = (1÷1,3)Pc Trong trường hợp việc kiểm nghiệm động đơn giản: Không cần kiểm nghiệm tải momen, cần phải kiểm nghiệm điều kiện khởi động phát nóng

b. Phụ tải dài hạn biến đổi:

Để chọn động phải xuất phát từ đồ thị phụ tải tính giá trị trung bình momen cơng suất

τ

t0 t

P Pc Pc Pc tlv tck τođ c) τ t P Pc tlv τođ b) t P Pc τ τođ a)

58

(7 - 7)

(7 - 8)

Động chọn phải có: Mđm = (1÷1,3)Mtb Pđm = (1÷1,3)Ptb

Điều kiện kiểm nghiệm: kiểm nghiệm phát nóng, tải momen khởi động

2.2 Chọn công suất động làm việc ngắn hạn

Trong chế độ làm việc ngắn hạn sử dụng động dài hạn sử dụng động chuyên dùng cho chế độ làm việc ngắn hạn

a. Chọn động dài hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn:

Trong trường hợp khơng có động chuyên dụng cho chế độ ngắn hạn, ta chọn động thông thường chạy dài hạn để làm việc chế độ ngắn hạn Nếu chọn động dài hạn theo phương pháp thơng thường có Pđm = (1÷1,3)Pc làm việc ngắn hạn khoảng thời gian tlv nhiệt độ động tăng tới nhiệt độ τ1 nghỉ làm việc sau hạ nhiệt độ đến nhiệt độ mơi trường τmt Rõ ràng việc gây lãng phí khơng tận dụng hết khả chịu nhiệt (tới nhiệt độ

) động

Vì dùng động dài hạn để làm việc chế độ ngắn hạn, cần chọn công suất động nhỏ để động phải làm việc tải thời gian dùng điện tlv Động tăng nhiệt độ nhanh kết thúc thời gian làm việc, nhiệt độ động không nhiệt độ τôđ cho phép

Nếu phụ tải biến đổi hình 7.3 giá trị momen tính cơng thức đẳng trị:

(7 - 9)

59 b. Chọn động ngắn hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn:

Động ngắn hạn chế tạo có thời gian làm việc tiêu chuẩn 15, 30, 60, 90 phút Như ta phải chọn tlv = tchuẩn công suất động Pđm chọn ≥ Plv hay Mđm chọn ≥ Mlv

Nếu tlv ≠ tchuẩn sơ chọn động có tchuẩn Pđm gần với giá trị tlv Plv Sau xác định tổn thất động ∆Pđm với công suất ∆Plv với Plv Quy tắc chọn động là:

Đồng thời tiến hành kiểm nghiệm động theo điều kiện tải momen momen khởi động điều kiện phát nóng

2.3 Chọn công suất động làm việc ngắn hạn lặp lại

Cũng tương tự trường hợp phụ tải ngắn hạn, ta chọn động dài hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại, chọn động chuyên dụng ngắn hạn lặp lại

Động ngắn hạn lặp lại, chế tạo chuyên dùng có độ bền khí cao, quán tính nhỏ (để đảm bảo chế độ khởi động hãm thường xuyên) khả tải lớn (từ 2,5÷3,5) Đồng thời chế tạo chuẩn với thời gian dùng điện ε% = 15%, 25%, 40% 60%

Động chọn cần đảm bảo tham số:  Pđm chọn ≥ Plv

 ε%đm chọn phù hợp với ε% làm việc

60 Trong trường hợp εlv% khơng phù hợp với ε%đm chọn cần hiệu chỉnh lại công suất định mức theo công thức:

Sau phải kiểm tra momen tải, momen khởi động phát nóng * Chọn động dài hạn làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại:

Trường hợp này, động chạy dài hạn chọn với công suất nhỏ để tận dụng khả chịu nhiệt Động chạy dài hạn coi có thời gian đùng điện tương đối 100% nên công suất động cần chọn là:

3 Tính chọn cơng suất động cho hệ điều chỉnh tốc độ

Để tính chọn cơng suất động trường hợp cần phải biết yêu cầu sau:

a) Đặc tính phụ tải Pyc(ω), Myc(ω) đồ thị phụ tải: Pc(t), Mc(t), ω(t); b) Phạm vi điều chỉnh tốc độ: ωmax ωmin

c) Loại động (một chiều xoay chiều) dự định chọn

d) Phương pháp điều chỉnh biến đổi hệ thống truyền động cần phải định hướng xác định trước

Hai yêu cầu nhằm xác định tham số Pycmax Mycmax Ví dụ phụ tải truyền động yêu cầu phạm vi điều chỉnh, P = số Ta có cơng suất yêu cầu cực đại Pmax = Pđm = const, momen yêu cầu cực đại lại phụ thuộc vào phạm vi điều chỉnh

Đối với phụ tải truyền động yêu cầu phạm vi điều chỉnh M = const Ta có cơng suất u cầu cực đại Pmax =Mđm.ωmax

Hai yêu cầu loại động loại truyền động có ý nghĩa đặc biệt quan trọng Nó xác định kích thước cơng suất lắp đặt truyền động, hai yêu cầu cho biết hiệu suất truyền động đặc tính điều chỉnh Pđc(ω), Mđc(ω) truyền động Thông thường đặc tính thường phù hợp với đặc tính phụ tải yêu cầu Pyc(ω), Myc(ω)

61 Ví dụ: Đối với tải P = const, sử dụng động chiều, phương pháp điều chỉnh thích hợp điều chỉnh từ thơng kích từ Nhưng ta dùng phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng tính chọn cơng suất động cần phải xét yêu cầu Mmax Như công suất động lúc khơng phải Pđm = Pyc mà là:

Như công suất đặt lớn D lần so với Pyc

Mặt khác việc tính chọn cơng suất động phụ thuộc vào phương pháp điều chỉnh tốc độ, ví dụ loại động động không đồng bộ, phương pháp điều chỉnh khác có đặc tính hiệu suất truyền động khác nhau, phương pháp điều chỉnh điện áp dùng Thyristor có hiệu suất thấp so với phương pháp điều chỉnh tần số dùng biến đổi Thyristor Vì tính chọn cơng suất động bắt buộc phải xét tới tổn thất công suất ∆P tiêu thụ công suất phản kháng Q suốt dải điều chỉnh

Do vậy, việc tính chọn cơng suất động cho truyền động có điều chỉnh tốc độ cần gắn với hệ truyền động điện cho trước để có đầy đủ yêu cầu cho việc tính chọn

4 Kiểm nghiệm cơng suất động

Việc tính chọn công suất động phần coi giai đoạn chọn sơ ban đầu Để khẳng định chắn việc tính chọn chấp nhận ta cần kiểm nghiệm lại việc tính chọn

Yêu cầu kiểm nghiệm việc tính chọn cơng suất động gồm có: - Kiểm nghiệm phát nóng: τmax ≤ τcf

- Kiểm nghiệm tải momen: Mđm.đcơ > Mcma - Kiểm nghiệm momen khởi động: Mkđ.đcơ ≥ Mc mở máy

Ta thấy việc kiểm nghiệm theo yêu cầu tải momen momen khởi động thực dễ dàng Riêng yêu cầu kiểm nghiệm phát nóng khó khăn, khơng thể tính tốn phát nóng động cách xác (vì tính tốn phát nóng động toán phức tạp)

Bài tập: Hãy xác định công suất động kéo máy sản xuất có đồ thị phụ tải sau: Hệ thống yêu cầu tốc độ 1450 vòng/ phút

t (s) 20 10 30 30

Mc (Nm) 40 90 40 70 120

Giải:

62

- Công suất phụ tải yêu cầu:

- Vậy ta chọn động có cơng suất: Pđm = 10 KW, nđm = 1420 vòng/ phút, λ = 2,2

→

- Vậy điều kiện phát nóng thỏa mãn: Mđm > Mđt - Kiểm tra khả tải:

- Từ đồ thị phụ tải ta có: Mmax = 120 Nm < 147,95 Nm

2 Cho đồ thị phụ tải tĩnh máy sản xuất có tham số sau:

t (s) 25 12 40 40 15

Mc (Nm) 55 100 50 80 140 70

- Hệ thống yêu cầu tốc độ 1800 vòng/ phút

- Động để kéo hệ thống có: Pđm = 13 KW, nđm =1600 vòng/ phút, λm = 2,2

- Hãy kiểm tra tính hợp lý động Giải:

- Momen đẳng trị tính theo cơng thức (6 - 9)

- Công suất phụ tải yêu cầu:

- Momen định mức động cơ:

- Kiểm tra điều kiện phát nóng so với momen đẳng trị: Ta thấy: Mđm > Mđt (77 > 74)

63

- Từ đồ thị phụ tải ta có: Mmax = 140 Nm < 169,4 Nm

→ Vậy khả tải động chọn thõa mãn - Kết luận: Động chọn thỏa mãn yêu cầu phụ tải đề

CÂU HỎI ÔN TẬP:

Câu Đối với động điện có máy chế độ làm việc? Đặc điểm làm việc động chế độ đó? Đồ thị phụ tải loại chế độ

Câu Các bước tính chọn công suất động chế độ dài hạn, chế độ ngắn hạn, chế độ ngắn hạn lặp lại

Câu Cho đồ thị phụ tải tĩnh máy sản xuất có tham số sau:

t (s) 15 20 10 15 40

Mc (Nm) 240 140 190 260 100

- Dùng cho động dài hạn có Pđm = 10 KW, nđm = 750 vòng/ phút, Uđm = 220/380 V kéo phụ tải chế độ định mức

- Hãy kiểm tra công suất động

Câu Hãy xác định công suất động nâng hàng cầu trục có đồ thị phụ tải sau: Tốc độ yêu cầu 720 vòng / phút, bỏ tổn hao khâu truyền lực

t (s) 12 20 10 25 15 40

64 Bài 6: BỘ BIẾN TẦN

Giới thiệu:

Biến tần thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều tần số thành dòng điện xoay chiều tần số khác điều chỉnh Ngày biến tần sử dụng rộng rãi lĩnh vực có yêu cầu cao điều chỉnh tốc độ

Mục tiêu:

Giải thích nguyên lý điều chỉnh tốc độ động phương pháp thay đổi tần số

- Nhận biết cổng vào, cổng biến tần - Kết nối mạch động lực cho biến tần

- Khởi động thực dừng mềm, đảo chiều quay cho động 1 Giới thiệu chung biến tần

1.1 Biến tần gì?

Biến tần thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều tần số thành dòng điện xoay chiều tần số khác điều chỉnh

1.2 Nguyên lý hoạt động

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 Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi hệ biến tần có giá trị khơng phụ thuộc vào tải có giá trị 0.96 Điện áp chiều biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều pha đối xứng Công đoạn thực thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM)

65 Hình 6-1 Sơ đồ nguyên lý biến tần

Hệ thống điện áp xoay chiều pha đầu thay đổi giá trị biên độ tần số vô cấp tuỳ theo điều khiển Theo lý thuyết, tần số điện áp có quy luật định tuỳ theo chế độ điều khiển Đối với tải có mơ 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 mơ 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 cơng 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

1.3 Mục đích ứng dụng biến tần

a) Bảo vệ động khỏi mài mịn khí:

Khi khởi động động trực tiếp từ lưới điện, vấn đề shock hao mịn khí khơng thể kiểm soát Biến tần giúp khởi động êm động cơ, trình khởi động-ngắt động diễn liên tục, hạn chế tối đa hao mịn khí

b) Tiết kiệm điện, bảo vệ thiết bị điện hệ thống:

Khi khởi động trực tiếp, dòng khởi động lớn gấp nhiều lần so với dòng định mức, làm cho lượng điện tiêu thụ tăng vọt Biến tần không giúp khởi động êm, mà làm cho dòng khởi động thấp dòng định mức, tiết kiệm lượng điệnở thời điểm Đồng thời, khơng gây sụt áp (thậm chí gây hư hỏng) cho thiết bị điện khác hệ thống

Ngoài tải bơm, quạt, máy nén khí…hoặc ứng dụng khác cần điều khiển lưu lượng/áp suất, biến tần giúp ngừng động chế độ khơng tải, từ tiết kiệm tối đa lượng điện tiêu thụ

c) Đáp ứng yêu cầu công nghệ:

66 nén…hoặc ứng dụng cẩu trục, thang máy…Việc sử dụngbiến tần điều tất yếu, đáp ứng yêu cầu công nghệ, cải thiện suất

d) Tăng suất sản xuất

Đối với nhiều ứng dụng, ngành dệt, nhuộm, nhựa…việc sử dụng biến tần làm suất tăng lên so với sử dụng nguồn trực tiếp, giúp loại bỏ số phụ kiện cồng kềnh, hiệu puli, motor rùa (motor phụ)…

3. Các phím chức năng, cổng vào – cách kết nối 3.1 Các phím chức

Hiển thị Tên Mổ tả chức

Hiển thị liệu

Hiển thị liệu liên quan, tần số chuẩn, tần số ra, giá trị đặt cho thông số

Núm chỉnh tần số Đặt tần số chuẩn khoảng từ 0Hz đến tần số tối đa

Đèn báo tần số FREF

Tần số chuẩn theo dõi hay đặt đèn sáng

Đèn báo tần số FOUT

Tần số biến tần theo dõi đèn sáng

Đèn báo dòng IOUT

Dịng điện biến tần theo dõi đèn sáng

Đèn báo MNTR Các giá trị đặt thông số

U01 đến U10 theo dõi đèn sáng

Đèn báo chế độ chỗ/từ xa LO/RE

Có thể lựa chọn hoạt động biến tần theo giao diện hay thông số thiết lập đèn sáng

Chú ý: Trạng thái đèn theo dõi biến tần hoạt động Bất kỳ đầu vào lệnh RUN bị bỏ qua đèn sáng

Đèn báo chiều quay thuận nghịch

Có thể lựa chọn chiều quay

67 F/R

Đèn báo chế độ PRGM

Các thông số từ n01 đến n79 theo dõi đèn sáng

Chú ý: Các thông số theo dõi số thay đổi biến tần hoạt động Bất kỳ đầu vào lệnh RUN bị bỏ

Nút chế độ MODE

Chuyển đèn thị mục lựa chọn theo thứ tự Thông số đặt bị bãi bỏ phím nhấn trước nhập thông số

Nút tăng Tăng số theo dõi thông số, số thông số giá trị đặt

Nút giảm Giảm số theo dõi thông số, số thông số giá trị đặt

Nút Enter Chấp nhận số theo dõi thông số, số thông số giá trị bên sau chúng đặt hay thay đổi

Nút chạy RUN Chạy biến tần biến tần hoạt động với giao diện

Nút Stop/Reset Dừng biến tần trừ thông số n06 đặt để cấm nút Stop Cũng làm chức phím reset có lỗi với biến tần

Chú ý: Vì lý an tồn, việc reset khơng hoạt động lệnh RUN (quay thuận hay nghịch) có hiệu lực Hãy chờ đến lệnh RUN OFF trước reset biến tần

2.2 Các cổng vào/ra cách kết nối

Ký hiệu Tên Chức Mức tín hiệu

Input (đầu vào)

S1 Quay

thuận/Dừng

Quay thuận ON, dừng OFF

Photocoupler mA 24 V DC Chú ý: NPN thiết lập mặc định nối chúng cách tạo đất chung Không cần

nguồn Để cung cấp nguồn nối đầu nối qua dây dương chung, đặt SW7 PNP nguồn cấp

24 V DC ±10% S2 Đầu vào đa

chức (S2)

S3 Đầu vào đa chức (S3)

68 (S5)

S6 Đầu vào đa chức (S6)

S7 Đầu vào đa chức (S7)

SC Đầu vào chung logic trình tự

Chung cho S1 đến S9

FS Nguồn cấp cho tần số chuẩn

Nguồn cấp DC cho tần số chuẩn

20 mA 12 V DC FR Đầu vào tần số

chuẩn

Đầu vào tần số chuẩn

0 to 10 V DC

(trở kháng vào: 20 kΩ) FC

Đầu nối chung cho đầu vào tần số chuẩn

Đầu nối chung cho đầu vào tần số chuẩn

RP Đầu vào xung

Tần số đáp ứng: 0-36KHz (30%-70% ED)

H: 3,5-13.2V L: 0,8V Max (trở kháng đầu vào 2,24 (kΩ)

CN2

1 Đầu vào áp

analog đa chức Điện áp vào (giữa đầu 3): 0-10VDC

Dòng điện vào (giữa đầu 3): 4-20mA

2 Đầu vào dòng analog đa chức Đầu vào analog

đa chức

Output (đầu ra)

MA Đầu tiếp điểm đa chức

Đầu rơle

1 A max 30 V DC A max 250 V AC MB Đầu tiếp

điểm đa chức

MC Đầu chung tiếp điểm đa chức

Chung cho MA MB

P1 Đầu

photocoupler (lõi)

Đầu hở collector 50mA max 48VDC

P2 Đầu

photocoupler (lõi)

PC Đầu

photocoupler

69 R-

S+ Phía gửi S-

AM Đầu theo dõi analog

Đầu analog: mA max Ở - 10 V DC

Đầu xung (điện áp max: 12VDC) AC Đầu chung

theo dõi analog

Chung cho AM

70 3 Cài đặt thông số biến tần

a) Thiết lập ban đầu:

Lựa chọn cấm ghi thông số/đặt giá trị khởi đầu thông số (n01): đặt n01 = cho thơng số n01 đến n179 đặt hay hiển thị

Lựa chọn chế độ điều khiển (n002): chọn chế độ V/f hay vector

Đặt n01 = cho thông số n01 đến n179 đặt hay hiển thị N01 Lựa chọn cấm ghi thông số/khởi đầu giá trị

thông số Thay đổi đang chạy Khoảng

giá trị đặt

0 đến 11 Đơn vị đặt Giá trị mặc định

Chú ý: Thông số làm cho cấm ghi thơng số, thay đổi thông số đặt hay khoảng hiển thị, đặt giá trị khởi đầu cho tất thông số giá trị mặc định

Giá trị Mô Tả

0 Chỉ n01 hiển thị đặt n02 đến n79 hiển thị N01 đến n49 đặt hiển thị (các thiết lập nhóm 1) N01 đến n79 đặt hiển thị (các thiết lập nhóm 2) N01 đến n119 đặt hiển thị (các thiết lập nhóm đến 3) N01 đến n179 đặt hiển thị (các thiết lập nhóm đến 4) Xoá ghi lỗi

8 Khởi đầu tất thông số theo logic dây để thông số quay giá trị mặc định

9 Khởi đầu tất thông số theo logic dây 10 Dùng cho logic dây Mỹ

11 Dùng cho logic dây Mỹ b) Đặt chế độ điều khiển (n02):

3G3MV hoạt động chế độ điều khiển V/f hay vector tuỳ theo ứng dụng Các chế độ có đặc tính sau:

 Chế độ điều khiển vector:

71 V/f cho phép triệt tiêu dao động tốc độ tình trạng tải Thông thường nên đặt chế độ

Để hoạt động biến tần chế độ vector, ý đặt thơng số sau: n036 (dịng định mức motor), n106 (hệ số trượt định mức motor ), n107 (điện trở dây motor ) n110 (dịng khơng tải motor)

 Chế độ điều khiển V/f:

Chế độ thuận tiện thay biến tần thông thường 3G3MV biến tần hoạt động mà không cần biết thông số motor Hơn nữa, phải đặt biến tần chế độ biến tần tần phải nối với nhiều motor hay motor dặc biệt motor tốc độ cao

N02 Đặt chế độ điều khiển Thay đổi

đang chạy

0

Khoảng giá trị

đặt

0,1 Đơn vị đặt Giá trị mặc định

Giá trị Mô tả

0 Chế độ V/f

1 Chế độ vector

Chú ý:

1 Thông số không đặt giá trị khởi đầu cách đặt n001 giá trị 8, 9, 10 hay 11 Hãy thay đổi thông số n002 trước thay đổi chế độ điều khiển

2 Một thông số sau đặt giá trị khởi đầu theo chế độ điều khiển đặt thông số Giá trị mặc định thay đổi theo chế độ điều khiển Do vậy, đảm bảo đặt thông số sau sau đặt chế độ điều khiển n02

Thông số Tên

Giá trị đặt V/f

(Giá trị đặt: 0)

Vector control (Giá trị đặt: 1)

N014 FB 1.5HZ 3HZ

N015 VC 12.0 V (24.0 V)

(Xem ý 2.)

11.0 V (22.0 V)

N016 FMIN 1.5HZ 1.0HZ

N017 VMIN 12.0 V (24.0 V)

(Xem ý 2.)

4.3 V (8.6 V)

N104 Hằng số thời gian

trễ cấp1 bù mômen 0.3s 0.2s

N111 Hệ số bù trượt 0.0 1.0

72 trễ cấp bù trượt

Chú ý:

1 Các giá trị ngoặc cho loại 400V

2 Với loại biến tần 5,5 7,5KW, giá trị đặt 10V cho loại 200V 20V cho loại 400V

 Dòng định mức motor (n36):

Đặt dòng định mức motor (n36) để tránh làm cho motor cháy tải Thông số dùng cho chức bảo vệ nhiệt điện tử để phát tải motor (OL1) Bằng cách đặt thông số, motor bị tải bảo vệ khơng bị cháy

N36 Dịng định mức motor Thay đổi

đang chạy Khoảng

đặt

0.0% - 150% (A) dòng

ra định mức biến Đơn vị đặt 0.1A Giá trị mặc định Chú ý:

3 Dòng định mức tiêu chuẩn motor lớn cho phép dùng làm dòng định mức mặc định

4 Chức phát tải motor (OL1) cấm cách đặt thông số 0.0 c) Đặt đường cong V/f (n11 đến n17):

Đặt đường cong V/f cho momen đầu motor điều chỉnh đến mức momen tải yêu cầu

3G3MV có sẵn chức tăng momen tự động Do mức tối đa 150% momen bình thường đưa đầu tần số 3Hz mà không cần thay đổi thông số mặc định Hãy kiểm tra hoạt động thẻ giữ nguyên thông số mặc định không cần phải thay đổi đặc tính momen

N11 Tần số max (FMAX) Thay đổi

đang chạy Khoảng

đặt

50.0 - 400 (Hz)

Đơn vị đặt 0.1 Hz (Chú ý 1.) Giá trị mặc định 60.0

N12 Điện áp max (VMAX) Thay đổi

đang chạy Khoảng

đặt

1 - 255 (V)

(Chú ý 2.) Đơn vị đặt 1V

Giá trị mặc

định (400) 200

N13 Tần số điện áp max (FA) Thay đổi

73 Khoảng

đặt

0.2 - 400 (Hz)

Đơn vị đặt 0.1Hz Giá trị mặc định 60.0

N14 Tần số (FB) Thay đổi

đang chạy Khoảng

đặt

0.1 – 399,9 (Hz)

Đơn vị đặt (Chú ý 1.) 0.1 Hz Giá trị mặc định 1.5

N15 Điện áp tần số (VC) Thay đổi

đang chạy Khoảng

đặt

1 – 255 (V) [0.1 -

510.0] (Chú ý 2.) Đơn vị đặt 1V

Giá trị mặc định

12

N16 Tần số (FMIN) Thay đổi

đang chạy Khoảng

đặt

0.1 - 10.0 (Hz)

Đơn vị đặt 0.1Hz Giá trị mặc định 1.5

N17 Điện áp tần số (VMIN) Thay đổi

đang chạy Khoảng

đặt

1 - 50 (V) [0.1 -

100.0](Chú ý 2.) Đơn vị đặt 1V

Giá trị mặc

định 12

Chú ý:

1 Các giá trị đặt theo đơn vị tăng 0,1Hz tần số nhỏ hơn100Hz 1Hz tần số lớn 100Hz

2 Với loại biến tần

400Hz, giá trị cho giới hạn dải đặt giá trị mặc định lần giá trị cho bảng số ngoặc

3 Với loại 5.5 7.5kW, giá

trị đặt 10.0 V cho loại 200V 20.0 V cho loại 400V

- Đặt thông số cho thoả mãn điều kiện sau: n016 ≤ n14 < n13 ≤ n11 - Giá trị đặt n15 bị bỏ qua thông số n14 n16

74 Nếu không đủ momen tốc độ thấp, tăng điện áp dải tốc độ thấp khoảng 1V, với điều kiện khơng có qua tải (OL1 hay OL2) phát Nếu phát thấy có tải, giảm giá trị đặt hay xem xét đến loại biến tần có cơng suất cao

Mômen yêu cầu điều khiển quạt hay máy bơm tăng theo tỷ lệ bình phương vận tốc Bằng cách đặt đường cong V/f bậc để tăng điện áp dải tốc độ thấp, công suất tiêu thụ hệ thống tăng lên

c) Đặt chế độ chỗ/từ xa:

3G3MV hoạt động chế độ chỗ từ xa Mô tả sau cung cấp thông tin chế độ cách lựa chọn chúng

 Khái niệm bản:

Chế độ làm việc Hoạt động Mô tả Tại chổ Biến tần hoạt

động theo tín hiệu điều khiển từ điều khiển chủ

Lệnh hoạt động: Lựa chọn từ loại đặt n03

Tần số chuẩn: Lựa chọn từ 10 loại đặt n04

Từ xa Biến tần hoạt động độc lập kiểm tra độc lập

Lệnh hoạt động:

khởi động với nút RUN dừng với nút Stop/Reset

Tần số chuẩn: Đặt với giao diện hay núm FREQ Đặt với lựa chọn tần số chuẩn chế độ chỗ n07

 Phương pháp lựa chọn chế độ chỗ/từ xa:

Trong lệnh điều khiển hoạt động đưa vào biến tần, biến tần đặt chế độ chỗ từ chế độ từ xa ngược lại

Chọn chế độ với phím LO/RE giao diện

Hoặc đặt số đầu vào đa chức đến (n50 đến n56) 17 để chuyển biến tần chế độ chỗ với đầu vào điều khiển bật lên ON

Chú ý: Nếu thiết lập thực hiện, lựa chọn chế độ thực với đầu vào đa chức năng, với giao diện hiển thị

Biến tần luôn chuyển sang chế độ từ xa nguồn bật lên ON Do đó, để điều khiển hoạt động biến tần sau bật điện, tạo lệnh RUN d) Lựa chọn lệnh hoạt động:

Mô tả sau cung ấp thông tin hướng dẫn cách nhập lệnh hoạt động để khởi động dừng biến tần hay đổi chiều quay biến tần Có phương pháp để đưa vào lệnh Hãy lựa chọn phương pháp phù hợp với ứng dụng

75 Lựa chọn phương pháp cho đầu vào chế độ hoạt động để khởi động dừng biến tần

Phương pháp sau cho phép chế độ từ xa Lệnh đưa vào qua nút giao diện

N03 Lựa chọn chế độ hoạt động Thay đổi

đang chạy Khoảng

đặt 0-3 Đơn vị đặt

Giá trị mặc

định 12

Giá trị Mô tả

0 Khởi động với nút RUN dừng với nút Stop/Reset

1 Đầu vào đa chức logic dây qua đầu mạch điều khiển cho phép

2 Dùng RS422/485

3 Đầu vào từ card tuỳ chọn (Compobus/D) e) Đặt tần số chuẩn:

Mô tả sau cung ấp thông tin hướng dẫn cách đặt tần số chuẩn biến tần Hãy lựa chọn phương pháp tuỳ theo chế độ hoạt động biến tần

Chế độ từ xa: Lựa chọn đặt 10 tần số chuẩn n04 Chế độ chỗ: Lựa chọn đặt tần số chuẩn n08  Lựa chọn tần số chuẩn (n04) chế độ từ xa:

Lựa chọn phương thức đầu vào tần số chuẩn chế độ từ xa Có tần số chuẩn chế độ từ xa Chọn số tần số tuỳ theo ứng dụng:

N04 Lựa chọn tần số chuẩn Thay đổi chạy không Khoảng

giá trị đặt 0-9 Đơn vị đặt

0

Giá trị Mô tả

0 Cho phép núm chỉnh FREQ (Chú ý 1) Cho phép tần số chuẩn (n24)

76 Tần số chuẩn (002Hex) truyền tin RS485

7 Cho phép đầu vào áp analog (0-10V) Thiết lập không thiết phải đặt trừ cần có đầu vào analog điều khiển PID

8 Cho phép đầu vào dòng analog (4-20mA) Thiết lập không thiết phải đặt trừ cần có đầu vào analog điều khiển PID Cho phép đầu vào tần số chuẩn từ card Compobus/D

Chú ý:

1 Tần số lớn (FMAX) đặt núm chỉnh FREQ đặt MAX Tần số lớn (FMAX) đặt với đầu vào 10V

3 Tần số lớn (FMAX) đặt với đầu vào 20mA, với điều kiện SW8 mạch điều khiển đặt từ V sang I

4 Đặt n149 cho thang đầu vào xung tương đương với tần số max (FMAX) Tần số chuẩn đặt n04 làm việc tần số chuẩn biến tần hoạt động tốc độ nhiều cấp Các già trị đặt n25 đến n31 từ n120 đến n127 cho tần số chuẩn đến 16 cho phép

 Điều chỉnh đầu vào FR cho tần số chuẩn:

Đặt đặc tính đầu vào analog tần số chuẩn n60 (cho độ lớn tần số chuẩn) n61 (cho độ lệch tần số chuẩn)

Đặt tần số đầu vào analog lớn (10V hay 20mA) n60 theo phần trăm với tần số lớn 100%

Đặt tần số đầu vào analog nhỏ (0V, 0mA hay 4mA) n61 theo phân trăm với tần số lớn 100%

N60 Độ lớn tần số chuẩn Thay đổi

đang chạy có Khoảng

đặt - 255% Đơn vị đặt 1%

Giá trị mặc

định 12

N61 Độ lệch tần số chuẩn Thay đổi

đang chạy có Khoảng

đặt -99 - 99% Đơn vị đặt 1%

Giá trị mặc

77 TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Hoàng Hữu Thận, Kỹ thuật điện đại cương, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà

Nội, 1976