Thực hành truyền động điện

MỤC LỤC Bài 1: Bàn thực hành truyền động động chiều Mục đích Cơ sở lý thuyết 3 Sơ đồ nguyên lý bàn thí nghiệm Các thiết bị sử dụng bàn thí nghiệm Các bước tiến hành thí nghiệm Bài 2: Bàn thực hành truyền động động điện pha không đồng 14 Mục đích 15 Cơ sở lý thuyết: 16 Các thiết bị thí nghiệm 20 Trình tự thí nghiệm 21 Bài : Bàn thực hành điều khiển tốc độ động điện chiều 25 Mục đích: 25 Giới thiệu thiết bị : 25 Các thiết bị thí nghiệm 29 Các bước tiến hành thí nghiệm Error! Bookmark not defined Thực hành cài đặt hệ ổn định tốc độ phản hồi âm điện áp tốc độ 31 Bài : Bàn thực hành điều khiển tốc độ động điện không đồng ba pha 62 Mục đích: 62 Các thiết bị bàn thực hành 62 Các bước tiến hành thực hành: Bài : Bàn thực hành điều khiển tốc độ động điện đồng ba pha 84 Mục đích: 84 Các thiết bị bàn thực hành: 84 Thực hành vận hành biến tần A1000 87 BÀI BÀN THỰC HÀNH TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 1.1 MỤC ĐÍCH - Hiểu nguyên lý thiết bị phục vụ khởi động, dừng hãm động chiều Lắp đặt vận hành động chiều chế độ khởi động, dừng hãm Thực hành xác định thông số động để xây dựng đặc tính tự nhiên Thực hành xác định thông số động để xây dựng đặc tính thay đổi điện áp nguồn cấp Thực hành xác định thông số động để xây dựng đặc tính thay đổi điện trở phần ứng Thực hành xác định thông số động để xây dựng đặc tính thay đổi từ thơng kích từ Thực hành xác định thông số động để xây dựng đặc tính hãm 1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bài thí nghiệm tìm hiểu động điện chiều thơng qua việc xây dựng phương trình đặc tính cơ: tự nhiên, đặc tính thay đổi tham số đầu vào thực hành chế độ hãm Phương trình đặc tính của động chiều:  U u Ru  R f  M K  ( K )2 (1.1) Để vẽ được đặc tính của động chiều ta cần tham số tốc độ momen (ω, M) Có chế độ hãm: Hãm tái sinh: Động nhận từ nhà máy sản xuất biến đổi lượng thành điện phát vào lưới Hãm ngược: trạng thái động điện nhận điện tạo mô men hãm Mh có chiều ngược với chiều quay Hãm động năng: trạng thái động làm việc máy phát biến lượng học tích lũy được q trình làm việc trước thành điện tiêu tán mạch hãm dạng nhiệt Ở bàn thí nghiệm thực hành chế độ hãm : hãm tái sinh hãm động Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động điện chiều: Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ, điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động Tùy vào cơng nghệ thực tế địi hỏi tớc độ động mà ta có ngun lý điều chỉnh hình 1.1 Vùng điều chỉnh điện áp: Uư từ ÷ Uđm, từ thông được giữ không đổi giá trị định mức Khả sinh moment của động không đổi, cơng suất tăng tuyến tính tớc độ  dm Vùng điều chỉnh từ thông  từ dm  min : Khi điều chỉnh điện áp U=Uđm, tốc độ động   dm , người ta giảm từ thông động từ dm đến min (tương ứng với max ) Công suất truyền động không đổi, moment động suy giảm tỉ lệ nghịch với tốc độ M  Điều chỉnh  Điều chỉnh Uư P*  u*  m*  * 1 Hình 1.1 Đặc tính điều chỉnh tốc độ hai vùng *  dm max * 1.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ BÀN THÍ NGHIỆM Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý mạch lực bàn thí nghiệm Hình 1.3 Sơ đồ ngun lý mạch điều khiển bàn thí nghiệm (phần 1) Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển bàn thí nghiệm ( phần 2) Bàn thí nghiệm bao gồm động thí nghiệm phụ tải động được ghép nối Bộ phụ tải động: bao gồm máy phát điện chiều G1 G2 được nối sơ đồ, hai máy phát nối cứng trục với động động thí nghiệm M2 (ĐCMC) nối với máy phát G2 động M1 (KĐB) dùng để kéo máy phát G1 có tớc độ khơng đổi Tổ máy M1– G1 có tớc độ khơng đổi śt q trình nên được gọi “ tổ máy có tớc độ khơng đổi” Để xác định trị số khác của tốc độ tương ứng với giá trị sớ của dịng điện mạch phần ứng mô men trục động cơ, ta không thể dùng phanh hãm điện từ hay phanh khí gắn vào trục động thí nghiệm, khơng thể dùng máy phát điện chiều có phần ứng nối với điện trở phụ để làm tải tĩnh được mà ta phải dùng hệ thống phụ tải động tức hệ thống gồm máy phát điện chiều nối theo sơ đồ máy phát – động M-G sơ đồ nguyên lý Khi động M2 được khởi động G2 quay theo (vì G2 được nới cứng trục với động M2) Khi cấp kích từ cho G2 G2 phát điện áp (ký hiệu V4) theo biểu thức: E  K  Giải thích tương tự đới với V3 Khi đóng SW1 ta có mạch điện kín hình 1.4b RưG1 + RưG2 It RưG1 + RưG2 A7 EG1 V3 EG2 A7 V4 SW1 SW1 a, It b, Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý mạch lực rút gọn Tăng giá trị biến trở VR1, từ thơng của máy phát G1 giảm, sức điện động của máy phát G2 giảm, dòng điện mạch phần ứng của máy phát G1-G2: It  EG  EG1 0 Ru1  Ru lúc hệ M1-G1 phụ tải của hệ M2-G2 Trong trường hợp máy phát G2 hoạt động chế độ máy phát, máy phát G1 hoạt động chế độ động cơ, dòng điện mạch phần ứng có chiều từ G2 sang G1 Bỏ qua tổn hao momen đầu trục động ta có thể coi momen của động thí nghiệm M2 bằng momen của máy phát F2 : MM2 = MF2 = K∅I Trong : - I dòng điện chạy mạch phần ứng máy phát G1, G2 (hiển thị A7) - K∅ tính từ phương trình đặc tính động chiều (1.1) - Bằng cách ta có thể đo momen đầu trục động thí nghiệm M2 trường hợp thí nghiệm - Ứng với mỡi giá trị It (qua A7) ta đo giá trị tốc độ đầu trục động 1.4 CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRÊN BÀN THÍ NGHIỆM STT Tên thiết bị Ký hiệu Đặc điểm CB1 100A CB2 32A Ghi Aptomat CB3 CB4 32A CB5 MC1 MC4 32A Contactor MC3 MC2 Overload Bộ nguồn chiều OL SO1 SO2 50A 32A 220VDC/50A R1, R2, R3 Biến trở điện trở R4 7Ω/50W R5 6Ω/50W Phục vụ điều chỉnh kích từ hãm A1 Đồng hồ ampe kế xoay chiều A2 50A A3 A4 A5 Đồng hồ ampe kế chiều 50A A6 A7 10A A8 A9 -30A → 30A V1 Đồng hồ Vôn kế chiều V2 V3 300VDC V4 Biến áp tự ngẫu Tr1 5.5kVA 10 Động KĐB M1 P = 2,2kW Uđm = 220/380V 11 Máy phát điện chiều G1 P = 2,2kW G2 Uđm = 220V P = 2,2kW 12 Đơng thí nghiệm M Uđm = 220V n =1750 v/p Iđm =11,5A START1 START2 START3 START4 13 Nút ấn STOP1 Ø22 STOP2 STOP3 STOP4 EMS Đ1 14 Đèn báo Đ2 Ø22 Báo nguồn Đ3 1.5 CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM a Chuẩn bị: - - Để tiến hành thí nghiệm cần phải tìm hiểu kỹ thiết bị sơ đồ nguyên lý bàn thí nghiệm Kiểm tra thiết bị bàn đưa trạng thái cắt, kết nối biến trở đưa biến trở giá trị nhỏ Riêng Aptomat CB5 trạng thái đóng (ln cấp kích từ cho động M2) Điều chỉnh biến áp pha mức theo yêu cầu thí nghiệm Ví dụ mức 140VAC Đóng Aptomat CB1 cấp nguồn cho bàn thực hành: Các đèn báo pha sáng đồng hồ V2 báo 220VDC (điện áp kích từ) b Khởi động tổ hợp máy - - Mở tổ máy động thí nghiệm máy phát M2- G2: Để VR3 thang nhỏ nhấn nút nhấn START để khởi động động M2 Đóng chuyển mạch SW2 để loại điện trở khởi động Rs khỏi mạch phần ứng động thí nghiệm M2 Để VR2 thang nhỏ đóng atomat CB4 cấp điện kích từ cho máy phát G2 Mở tổ máy có tớc độ khơng đổi M1-G1: Đóng Aptomat CB2 để khởi động động KĐB M1 Để VR1 thang nhỏ đóng atomat CB3 cấp điện kích từ cho máy phát G2 c Hòa đồng tải động - Hịa đồng tổ máy: điều chỉnh kích từ VR1 V3>V4 điều chỉnh VR2 V3>V4 để cho điện áp vôn kế V3 V4 bằng Đóng chủn mạch SW1 để hịa đồng tổ máy Tinh chỉnh VR1 VR2 để sớ ampe kế A7 bằng Dịng điện mạch phần ứng của máy phát G1-G2: It  - EG  EG1 0 Ru1  Ru (1.2) Lúc hệ thống làm việc chế độ khơng tải Kết thúc q trình hịa đồng c Tiến hành thí nghiệm: - Ấn START cấp nguồn cho tồn hệ thớng hoạt động Khởi động tổ hợp máy trình bày Tiến hành hịa đồng tổ máy trình bày  Xây dựng đặc tính tự nhiên Đặc tính tự nhiên của động đặc tính động được vận hành chế độ định mức (điện áp, từ thông định mức không nối thêm điện trở phụ vào động cơ) Các bước xây dựng  Bước 1: Tiến hành mở máy hòa đồng (lúc dòng It=0)  Bước 2: Sử dụng đồng hồ đo tốc độ đo trục động cơ, ta thu được tốc độ không tải lý tưởng → thu được điểm tọa độ thứ  Bước 3: Tăng biến trở VR1 lên giá trị, quan sát đồng hồ A7 ta có được dịng điện tải tiến hành đo tốc độ động → thu được điểm tọa độ thứ  Bước 4: Tăng biến trở VR1 lên giá trị để tăng dòng điện tải đo tốc độ → thu được điểm tọa độ thứ Cứ vậy tiến hành lấy khoảng tọa độ Kết thu được ghi lại thành bảng dưới: It(A) n (vòng/phút) 10 Cài đặt biến tần chạy chế độ U/f: Cài đặt tham số: Chức Tham số Giá trị 00-10 Chế độ điều khiển 0: điều khiển tốc độ 00-11 Chế độ điều khiển tớc độ 0: VF 0: bàn phím hình điều khiển biến tần 00-20 2: thơng qua cổng AI Nơi đặt giá trị tần số 7: thông qua núm vặn màn hình điều khiển 0: bàn phím 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần (Run/Stop) 01-00 Tần số max 50 01-01 Tần số đầu biến tần đặt vào động 50 01-07 Tần số điện áp đặt vào động Cài đặt biến tần chạy chế độ sensorless vector: 77 1: đầu vào DI : FWD REV Sơ đồ điều khiển sensorless vector Cài đặt tham số: Tham số Chức Giá trị 00-11 Chế độ điều khiển tốc độ 2: IM Sensorless vector control 00-20 Nơi đặt giá trị tần sớ 0: Bàn phím hình điều khiển biến tần 2: Thông qua cổng AI 7: Thông qua núm vặn hình điều khiển 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần (Run/Stop) 0: bàn phím 1: đầu vào DI : FWD REV 01-00 Tần số max 50 01-01 Tần số đầu biến tần đặt vào động 50 01-07 Tần số điện áp đặt vào động 78 5.2 Thực hành lắp đặt và vận hành hệ truyền động chế độ điều khiển tốc độ không dùng cảm biến đo tốc độ, đặt giá trị đầu vào từ đầu vào AI (analog input) +2 +1/DC+ DC- B1 B2 R/L1 U/T1 S/L2 V/T2 T/L3 W/T3 E RA1 +24V RB1 COM RC1 FWD RA2 REV RC2 MI1 MI2 DFM1 MI3 MI4 DFM2 MI5 DCM MI6 MI7 MI8 AFM1 DCM ACM +10V/20mA AVI 0~10V/ 0~20mA ACI 0/4~20mA/ 0~10V AUI ACM AFM2 SG+ -10 ~ +10V Analog Signal Common SG- VFD - C200 Chế độ ta không nhập trực tiếp tần sớ đặt từ bàn phím của biến tần mà nhập thông qua đầu vào AI (analog input) của biến tần bằng biến trở Ta nới biến tần hình vẽ Tham số 00-11 Chức Giá trị Chế độ điều khiển tốc độ 0: VF (IM V/f control) 2: SVC(IM sensorless vector control) 00-20 Nơi đặt giá trị tần số 2: thông đầu vào AI 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần 0: bàn phím (Run/Stop) 1: đầu vào DI : FWD REV 79 00-23 Hướng điều khiển 01-00 Tần số max 50 01-01 Tần số đầu biến tần đặt vào động 50 01-02 Điện áp đặt vào động 380 01-07 Tần số điện áp đặt vào động 03-00 Cài đặt tham số cho đầu vào tương tự (AI) 0: quay thuận quay ngược 1: cài đặt tần số 5.3 Thực hành lắp đặt và vận hành hệ truyền động chế độ điều khiển tốc độ dùng cảm biến đo tốc độ (encoder) 380 VAC R/L1 U/T1 S/L2 V/T2 T/L3 W/T3 U V W IM E +24V COM S1 S2 FWD REV MI7 DCM MI8 B A Z VFD - C200 Sơ đồ nguyên lý - Điều khiển động quay thuận quay ngược bằng contact nối với đầu vào DI biến tần : FWD REV - Tốc độ động điều chỉnh bằng núm vặn hình điều khiển biến tần - Tốc độ phản hồi từ encoder qua đầu vào DI MI7 & MI8 Cài đặt biến tần chạy chế độ “V/F + encoder” 80 Bộ “tính tốn dịng điện” (current resolver) có nhiệm vụ tính tốn từ thơng dịng sinh momen động Bộ điều chỉnh dòng điện thay cho giới hạn dòng điện giúp việc điều khiển trở nên xác Bộ điều khiển cần tín hiệu phản hồi tớc độ từ động vậy địi hỏi phải lắp thêm encoder đồng thời phải nắm rõ thông tin động Điều khiến hệ điều khiển trở nên phức tạp khó áp dụng với nhiều loại động Phương pháp điều khiển cải thiện đáp ứng động của biến tần nâng cao chất lượng điều khiển tốc độ momen của động Chức Tham số Giá trị 00-11 Chế độ điều khiển tốc độ 1: VFPG 00-20 Nơi đặt giá trị tần số 7: Thông qua núm vặn hình điều khiển 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần 0: bàn phím (Run/Stop) 1: đầu vào DI : FWD REV 01-00 Tần số max 50 01-01 Tần số đầu biến tần đặt vào động 50 01-02 Điện áp đặt vào động 380 01-07 Tần số điện áp đặt vào động 10-01 Cài đặt số xung encoder 10-02 Thiết lập đầu vào cho encoder (MI7=A, MI8=B) 360 81 Cài đặt biến tần chạy chế độ “FOC vector control+ encoder” Chức Tham số Giá trị 00-11 Chế độ điều khiển tốc độ 3: FOCPG (IM FOC vector control+ encoder) 00-20 Nơi đặt giá trị tần số 0: Bàn phím hình điều khiển biến tần 2: Thơng qua cổng AI 7: Thông qua núm vặn hình điều khiển 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần 0: bàn phím (Run/Stop) 1: đầu vào DI : FWD REV 01-00 Tần số max 50 01-01 Tần số đầu biến tần đặt vào động 50 82 01-07 Tần số điện áp đặt vào động 5.4 Thực hành lắp đặt và vận hành hệ biến tần điều khiển với các cấp tần số cố định Chức Tham số Giá trị 00-11 Chế độ điều khiển tốc độ 0: V/F 00-20 Nơi đặt giá trị tần số 0: Digital keypad 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần 1: đầu vào DI : FWD (Run/Stop) REV 01-00 Tần số max 50 01-01 Tần số đầu biến tần đặt vào động 50 01-07 Tần số điện áp đặt vào động 04-00 đến 04-14 Cấp tần số thứ 01 đến cấp tần số 15 Tiến hành vận hành hình 83 BÀI BÀN THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN ĐỒNG BỘ BA PHA Mục đích: - Giúp sinh viên hiểu được: - Cách đấu nối hệ thống truyền động biến tần – động đồng pha - Cài đặt tham số biến tần điều khiển động đồng trường hợp có không có cảm biến Các thiết bị bàn thực hành: STT Tên thiết bị Kí hiệu Đặc tính Aptomat CB 3pha 50A Contactor MC 22A Rơ le nhiệt RN 22A Biến dòng CT1 50/5A CT2 CT3 Đèn báo Đ1 Chỉ thị nguồn Đ2 Đ3 Đồng hồ thị số EM383 Hiện thị U, I, cosϕ Động đồng M Công suất 3kW, tốc độ định mức 3000v/ph, điện áp 380V Nút bấm START Ø22 STOP EMS 84 +2 +1/DC+ DC- B1 B2 R/L1 U/T1 S/L2 V/T2 T/L3 W/T3 RA1 +24V RB1 COM RC1 FWD RA2 REV RC2 MI1 MI2 DFM1 MI3 MI4 DFM2 MI5 DCM MI6 MI7 MI8 AFM1 DCM ACM +10V/20mA AVI ACI AUI ACM AFM2 0~10V/ 0~20mA 0/4~20mA/ 0~10V SG+ -10 ~ +10V Analog Signal Common SG- VFD - C2000 Hình Sơ đồ nguyên lý bàn thực hành 85 E 86 Thực hành vận hành biến tần đồng a Chuẩn bị : - Kiểm tra trạng thái thiết bị : CB, Đ, EMS - Đóng CB cấp điện cho bàn thí nghiệm, đồng hồ MFM383A - Ấn nút Start, đèn Đ sáng, cấp nguồn cho biến tần (quạt quay, hình điều khiển biến tần sáng) - Xác định thông số động  Nhận dạng động cách dùng chế độ turning mode [Parameter 05-xx ] B1: reset tất tham số cài đặt của biến tần chế độ cài đặt ban đầu của nhà máy (factory setting) [ 00-02 : – all parameters are reset to factory settings ] B2: cài đặt tham số động : + Loại động (05-33) : 1: động đồng +Công suất (05-35) ( chọn ) + Dòng điện định mức (05-34) (chọn 4.5) + Tốc độ định mức (05-36) (chọn 3000) + Số cực (05-37) (chọn 8) B3: nhận dạng động (turning) (parameter 05-00 chọn 5) sau nhận dạng xong, tắt nguồn cấp cho biến tần 87 B4: nhận dạng góc ban đầu của encoder (offset angle) + nhập tham số của encoder : 10 -00 (loại encoder) :2 , 10 - 01 (số xung encoder): 2500, 10 -03(thiết lập đầu vào encoder) : + chọn 05 -00: : xác định góc ban đầu của encoder Cài đặt vận hành biến tần:  Vận hành biến tần điều khiển động không cảm biến tốc độ (sensorless): Cấu trúc điều khiển của biến tần chế độ sensorless Tham số cài đặt Chức Giá trị 00-00 Xác định loại biến tần 11: 460v, 3.7kw 00-03 Tham sớ hiển thị hình điều khiển lúc khởi động 0: F (tần số đặt) 00-10 Chế độ điều khiển 0: điều khiển tốc độ 00-11 Chế độ điều khiển tốc độ 6:PM sensorless 00-16 Tải 0: tải thường 00-20 Nơi đặt giá trị tần sớ 0: bàn phím 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần (Run/Stop) 88 0: bàn phím 1: đầu vào DI : FWD REV 00-23 Hướng điều khiển 0: quay thuận quay ngược 01-00 Tần số max 200 01-01 Tần số đầu biến tần đặt vào động 200 01-02 Điện áp đặt vào động 380 01-07 Tần số điện áp đặt vào động 07-24 Tham số lọc thời gian của đáp ứng momen 0.001~10 07-26 Hệ số bù momen 0~10  Vận hành biến tần điều khiển động có cảm biến: Hình Cấu trúc điều khiển biến tần chế độ có encoder Tham số cài đặt Chức Giá trị 00-00 Xác định loại biến tần 11: 460v, 3.7kw 00-03 Tham sớ hiển thị hình điều khiển lúc khởi động 0: F (tần số đặt) 00-10 Chế độ điều khiển 0: điều khiển tốc độ 00-11 Chế độ điều khiển tốc độ 4:FOCPG 00-16 Tải 0: tải thường 89 00-20 Nơi đặt giá trị tần số 0: bàn phím 00-21 Chọn nơi điều khiển hoạt động của biến tần (Run/Stop) 00-23 Hướng điều khiển 0: quay thuận quay ngược 01-00 Tần số max 200 01-01 Tần số đầu biến tần đặt vào động 200 01-02 Điện áp đặt vào động 380 01-07 Tần số điện áp đặt vào động 07-24 Tham số lọc thời gian của đáp ứng momen 0.001~10 07-26 Hệ số bù momen 0~10 0: bàn phím 1: đầu vào DI : FWD REV BÀI NGHIÊN CỨU HỆ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 90 91 ... BÀI BÀN THỰC HÀNH TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 1.1 MỤC ĐÍCH - Hiểu nguyên lý thiết bị phục vụ khởi động, dừng hãm động chiều Lắp đặt vận hành động chiều chế độ khởi động, dừng hãm Thực hành xác... đặc tính điện BÀI BÀN THỰC HÀNH TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ 2.1 Mục đích - Hiểu nguyên lý thiết bị phục vụ khởi động, dừng hãm động không đồng ba pha 15 - Lắp đặt vận hành động không... chế độ khởi động, dừng hãm - Thực hành xác định thông số động để xây dựng đặc tính tự nhiên - Thực hành xác định thông số động để xây dựng đặc tính thay đổi điện áp nguồn cấp - Thực hành xác định