- Thử tại phòng thí nghiệm: Sử dụng động cơ ba pha công suất nhỏ. So sánh sản phẩm của đề tài với sản phẩm tương đương của một hãng nước ngoài.
- Thử tại hiện trường: Sử dụng động cơ ba pha công suất 30-40kW.
- Tạo các tình huống thật để kiểm tra các tính năng cảnh báo của sản phẩm.
5.3 Chuẩn bị.
- Thiết bị thử: Chuẩn bị hai mẫu sản phẩm của đề tài là mẫu HS2P-200 và HS3P-200.
- Thiết bị thử đối chứng: Với mẫu đơn giản là Start Master SM44 IP20 và mẫu thông minh XFE132 của FairFord.
- Các tài liệu hướng dẫn sử dụng của các sản phẩm trên.
- Thiết bị phục vụ thử:
ü Hai máy đo Fluke 187 loại Real RMS: một máy đo dòng hiệu dụng, một máy đo điện áp hiệu dụng.
ü Một máy đo U/I RMS-HTC do trung tâm công nghệ cao thiết kế và chế tạo (xem phần phụ CHƯƠNG 5.3).
- Các thiết bị trên được đấu nối theo sơ đồ:
Hình 4.1: Sơđồđấu nối thử nghiệm. 5.4 Thực hiện và kết quả.
5.4.1 Trong phòng thí nghiệm.
Cùng một sơ đồ đấu nối, trên cùng một loại tải và cùng một bộ tham số như nhau thực hiện trên mẫu thử và mẫu đối chứng kết quả như sau:
5.4.1.1 Mẫu đơn giản HS2P-200:
v Thử chức năng cảnh báo lỗi:
Lưu ý khi thử với chức năng này: Sau mỗi lần thử, cần phải ngắt bộ HS2P-200 ra khỏi nguồn cấp ba pha trước khi đấu nối và thử chức năng mới.
§ Mất pha phía nguồn cấp:
- Thực hiện: Ngắt một pha bất kì kết nối từ bộ HS2P-200 với phía nguồn cấp. Ngắn mạch S0-S1(thông qua công tắc Start-Stop) để khởi động động cơ.
- Kết quả: Động cơ không được khởi động, đèn báo lỗi sáng.
- Thực hiện: Ngắt một pha bất kì kết nối từ bộ HS2P-200 với động cơ. Ngắn mạch S0-S1 để khởi động động cơ.
- Kết quả: Động cơ không được khởi động, đèn báo lỗi sáng.
§ Quá dòng khi khởi động:
- Thực hiện:
ü Như đã được đề cập trong mục Bảo vệ quá dòng ở mục 3.2.2.5 của chương 3 về các chức năng bảo vệ. Các điện trở R1, R2 có chức năng tạo ra điện áp sau biến dòng. Bằng cách thay đổi giá trị của R1 và R2 mà ngưỡng bảo vệ quá dòng cũng thay đổi. Đối với bộ HS2P-200, động cơ thử nghiệm có công suất là 1.1kW, dòng làm việc khoảng 1.7A, dùng biến dòng có tỉ lệ 2000/1 nên đầu ra biến dòng là 1.7 0.85
2000 ≈ mA. Để có thể đo và cảnh báo quá dòng gấp 2 lần dòng định mức (= 2*0.85 = 1.7mA) thì điện trở cần chọn là 5 300
1.7
V
mA≈ Ω. Chọn R1 = R2 = 150Ω để lắp vào mạch.
ü Kết nối lại bộ HS2P-200 với lưới ba pha, chọn tải khởi động là Standard. Ngắn mạch S0-S1 để khởi động động cơ
- Kết quả: Động cơ đang khởi động thì tự động chuyển sang dừng mềm và đèn báo lỗi sáng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
§ Quá nhiệt.
- Thực hiện: Tháo sensor tản nhiệt ra khỏi bộ tản nhiệt. Chuẩn bị một thiết bị phát nhiệt (đèn sợi đốt chẳng hạn). Cấp điện lưới ba pha cho bộ HS2P-200. Chọn loại tải khởi động là Standard. Ngắn mạch S0-S1 để khởi động động cơ. Sau khi động cơ khởi động xong, đưa đầu sensor nhiệt lại gần bóng đèn.
- Kết quả: Động cơ sẽ tự động dừng mềm, đèn báo lỗi sáng.
§ Chức năng khởi động và dừng mềm:
- Thực hiện: Chức năng này được thực hiện trên cả hai bộ là bộ HS2P-200 và bộ thử mẫu SM44 IP20 với việc chọn cùng một loại tải khởi động là Standard có thời gian khởi động là 5s và thời gian dừng là 10s, điện áp khởi động là 30%, điện áp dừng là 10%.
Hình 4.2: Đồ thịđiện áp và dòng với bộ HS2P-200
5.4.1.2 Mẫu thông minh HS3P-200
v Chức năng thiết lập các tham số hệ thống.
o Thực hiện: Việc lựa chọn loại tải khởi động hoặc việc thay đổi thời gian cũng như điện áp khởi động và dừng… được thực hiện thông qua các phím bấm và được quan sát trên LCD.
o Kết quả: Đạt yêu cầu.
v Chức năng cảnh báo và xử lí lỗi.
Các chức năng này được thực hiện giống như thử nghiệm với bộ HS2P- 200. Kết quả ngoài việc thể hiện giống như bộ HS2P-200 còn thể hiện thông báo trên màn hình LCD với các mã lỗi được đề cập trong mục 5.2 của chương 6.
v Chức năng khởi động và dừng mềm.
- Thực hiện: Chức năng này được thực hiện trên cả hai bộ là HS3P-200 với bộ tương đương XFE 132 của FairFord với việc cùng chọn một chế độ khởi động là Default với các tham số: thời gian khởi động là 10s, thời gian dừng là 10s, điện áp khởi động là 10%, điện áp dừng là 10%.
- Kết quả:
Hình 4.5: Đồ thị áp và dòng với bộđối chứng XFE132 của FairFord.
5.4.2 Thử nghiệm thực tế.
v Địa điểm thử nghiệm: Nhà máy cơ khí công trình 199 Minh Khai – Hai Bà Trưng – Hà nội.
v Thiết bị cần thử nghiệm: Hai bộ sản phẩm của đề tài bao gồm bộ đơn giản HS2P-200 và bộ thông minh HS3P-200.
v Thiết bị phục vụ thử nghiệm:
o Động cơ không đồng bộ ba pha 45kW chạy với tải là quạt hút cho trạm trộn Asphalt.
o Một máy đo điện áp và dòng hiệu dụng U/I RMS – HTC do trung tâm công nghệ cao chế tạo.
o Một máy tính dùng để kết nối với bộ U/I RMS – HTC phục vụ việc giám sát và lưu trữ.
Các tính năng cảnh báo đã được thử nghiệm tại phòng thí nghiệm nên việc thử nghiệm thực tế là không thực sự cần thiết. Vì vậy đề tài tập trung chủ yếu vào việc thử nghiệm tính năng khởi động và dừng mềm.
v Một số hình ảnh thử nghiệm:
Hình 4.8: Máy tính phục vụ việc lưu trữ và đồ thị hóa.
v Kết quả thử nghiệm:
Việc thử nghiệm được thực hiện trên cả hai bộ sản phẩm của đề tài với việc chọn các loại tải khởi động khác nhau thông qua núm vặn(với bộ HS2P-200) hoặc thông qua giao diện phím bấm và màn hình LCD(với bộ HS3P-200). So với phương pháp khởi động đổi nối sao tam giác(được thiết kế sẵn cho động cơ này), rõ ràng phương pháp khởi động mềm dùng Thyristor ưu việt hơn hẳn.
o Phương pháp đổi nối sao tam giác: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Với rơle thời gian được đặt ở ngưỡng 10s, toàn bộ điện áp và dòng khởi động được thể hiện trên hình 4.9. Phương pháp này không có chức năng dừng mềm.
o Khởi động mềm với bộ HS2P-200: Chọn tải khởi động là Standard: - Thời gian khởi động: 5s.
- Thời gian dừng: 10s.
- Điện áp khởi động: 30%.
- Điện áp dừng: 10%.
Tải khởi động là High inertia Fan: - Thời gian khởi động: 15s.
- Thời gian dừng: 0s.
- Điện áp khởi động: 30%.
- Điện áp dừng: 0%.
Hình 4.11 : Đồ thị áp và dòng với bộ HS2P-200 chế độ High inertia Fan.
Chức năng khởi động có kick: - Ukick = 75%.
- Thời gian kick: 25 chu kì lưới điện (= 0.5s).
- Thời gian khởi động: 5s.
- Thời gian dừng: 15s.
- Điện áp khởi động: 530%.
- Điện áp dừng: 10%.
o Khởi động mềm với bộ HS3P-200:
Chọn loại tải khởi động là Default với thời gian khởi động là 10s, thời gian dừng là 10s, điện áp khởi động là 10%, điện áp dừng là 10%. Việc khởi động là có kick. Điện áp và dòng được thể hiện trên hình 4.13. và hình 4.14 bản phóng to quá trình khởi động của bộ ba pha.
PHỤ LỤC 5.1 Các sơđồđấu nối của bộ khởi động mềm
Hình 5.2: Sơđồđấu nối với bộ HS3P-200 5.2 Một số lưu ý khi vận hành thiết bị
5.2.1 Bộ HS2P-200
Trong quá trình vận hành, một số lỗi có thể xảy ra trong quá trình khởi động và vận hành động cơ và các phương án xử lí:
Có thể nguyên nhân là do mất pha hệ thống. Cần kiểm tra kết nối từ bộ HS2P-200 tới nguồn cung cấp và tới động cơ. Cũng cần kiểm tra kết nối giữa 2 chân S0 và S1. Lưu ý là cần reset lại toàn bộ hệ thống khi mọi thứ đã kiểm tra xong.
b. Khởi động nhưng sau đó lại dừng.
Có thể quá dòng khởi động. Có thể giải quyết bằng cách chọn một tải có thời gian khởi động dài hơn. Nếu vẫn xảy ra vấn đề này thì dải làm việc của dòng qua Thyristor nhỏ hơn của động cơ. Cần chọn bộ HS2P-200 có dải làm việc của dòng lớn hơn.
c. Khởi động và chạy một thời gian sau đó lại dừng.
Có thể hầu hết các nguyên nhân là do mất pha hoặc động cơ quá tải động cơ khi chạy ở chế độ normal.
5.2.2 Bộ HS3P-200
Như đã đề cập trong mục chi tiết các tính năng, bộ HS3P-200 có khả năng phát hiện, tự xử lí và thông báo lỗi thông qua màn hình LCD. Mỗi khi có lỗi xảy ra, người vận hành cần xem loại lỗi và khắc phục lỗi. Dưới đây là bảng các loại lỗi:
Mã lỗi Chú thích (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1 Phase los Mất pha bên đầu vào khi bắt đầu khởi động, trong quá trình khởi động, khi chạy normal.
2 Too hot Nhiệt độ cao hơn mức cho phép 3 SCR firing Hỏng Thyristor khi chạy normal.
4 SCR signal Hỏng Thyristor hoặc mất pha bên động cơ trong quá trình khởi động hoặc khi chạy normal.
5 SCR signal Mất pha bên đầu vào khi chạy normal hoặc mất pha bên động cơ trong quá trình khởi động hoặc khi chạy normal.
6 Sensing signal Hỏng Thyristor, nhiễu ngoài hoặc mất pha bên động cơ trong quá trình khởi động hoặc khi chạy normal.
7 Motor, SCR los Hỏng Thyristor hoặc mất pha bên động cơ khi bắt đầu khởi động.
8 Sensing signal Hỏng Thyristor trong quá trình khởi động hoặc khi chạy normal.
9 SCR shorted Hỏng Thyristor hoặc mất pha bên motor trong quá trình khởi động.
10 Low current Dòng ở dưới mức cho phép chỉ trong chế độ normal.
11 C/L time out Dòng trong quá trình khởi động lớn hơn dòng cho phép vượt quá thời gian cho phép. Ex: 3.5 FLC đc phép duy trì trong 5s. 12 Overload Quá tải trong tất cả các trạng thái hoạt động.
13 Thermistor Hỏng sensor nhiệt
14 Bypass fault Contactor bypass không đóng
Hình 5.3: Bảng các loại lỗi của bộ HS3P-200 5.3 Giới thiệu về thiết bịđo dòng và áp hiệu dụng U/I RMS-HTC
v Sơđồ khối và nguyên lí làm việc:
Hình 5.4: Sơđồ khối thiết bị U/I RMS-HTC.
Ø Mạch biến đổi điện áp cách li: Điện áp được lấy nguyên dạng với điện áp
đầu vào nhưng có giá trị nhỏ hơn thông qua một IC chuyên dụng trước khi đưa vào chân ADC của vi xử lí.
Ø Mạch biến đổi dòng cách li: Dòng được lấy nguyên dạng với dòng đầu vào thông qua biến dòng sau đó được chuẩn hóa trước khi đưa vào chân ADC của vi xử lí.
Ø Vi xử lí: Đọc các kết quả chuyển đổi ADC về, tính toán và gửi kết quả điện áp, dòng hiệu dụng và trung bình lên máy tính qua cổng RS-232.
v Giao diện của phần mềm kết nối với máy tính:
Dùng một máy tính với phần mềm kết nối với thiết bị U/I RMS-HTC. Máy tính liên tục đọc về giá trị từ vi xử lí gửi lên phục vụ việc đồ thị hóa và lưu trữ.
Hình 5.5: Giao diện của phần mềm trên máy tính.
5.4 Tìm hiểu các vấn đề liên quan đến bộ khởi động mềm trung thế.
Bộ khởi động mềm trung thế có sơ đồ khối như hình 5.7. với nguyên lý làm việc không có gì khác nhiều so với bộ KĐM hạ thế nhưng do điện áp nguồn cấp của bộ khởi động mềm trung thế từ 2,3kV đến trên 10kV nên có một số các vấn đề kỹ thuật đặc thù cần được giải quyết, bao gồm các vấn đề sau
Hình 5.7: Sơđồ khối bộ khởi động trung thế.
- Về mặt cấu trúc cần tách biệt giữa phần hạ thế với trung thế nên bộ KĐM trung thế chia làm 2 buồng riêng biệt với điện áp cách ly lớn:
ü Buồng hạ thế: Bao gồm board mạch chính CPU, các module giao tiếp và truyền thông
ü Buồng trung thế: Bao gồm các module tạo xung kích mở Thyristor, mạch lực đấu nối Thyristor (Gate Drive), mạch đo nhiệt độ/dòng điện (TM/TC), các máy biến áp cách ly
- Chống nhiễu: Bộ khởi động trung thế phải làm việc trong môi trường có điện áp cao nên nhiễu điện trường rất lớn. Do đó giao tiếp giữa buồng hạ thế và buồng trung thế bao gồm toàn bộ các tín hiệu đi từ board mạch chính đến các module điều khiển (xung điều khiển kích mở Thyristor, xung điều khiển Relay… ) hoặc các tín hiệu phản hồi về board mạch chính (Nhiệt độ Thyristor, nhiệt độ động cơ, dòng qua động cơ…) bắt buộc phải qua cáp quang để chống nhiễu và cách ly điện áp. Các mạch tạo xung kích mở các Thyristor và các mạch đo nhiệt độ/dòng điện cũng phải tính toán đến vấn đề nhiễu này.
- Nguồn nuôi cho các mạch trong buồng hạ thế cũng như các bo mạch trong buồng trung thế đều được cấp từ nguồn điện trung thế thông qua các biến áp cách ly điện áp cao hàng chục kV (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Mạch lực Thyristor: Hiện nay có thể dùng mỗi pha một cặp Thyristor cho điện áp lên cỡ 2.3kV. Đối với điện áp cao hơn thì phải tăng tương ứng số cặp Thyristor đấu nối tiếp với nhau. Khi đó phải có biện pháp phù hợp để phân áp một cách đồng đều trên các Thyristor trong cả quá trình làm việc. Nếu phân áp không đều sẽ dẫn tới việc điện áp tập trung quá cao vào một Thyristor nào đó dẫn tới quá áp và làm hỏng Thyristor đó
Hình 5.8 Ghép nối các Thyristor.
- Các động cơ trung thế có công suất tới hàng MW nên cần phải giám sát nhiệt độ tại nhiều điểm đo. Khối CPU cần phải được thiết kế để đáp ứng được yêu cầu này.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Trên cơ sở những nội dung và kết quả cụ thể mà đề tài đã thực hiện, căn cứ vào các nội dung đã đăng ký có thể đánh giá về đề tài như sau:
• Đề tài đã thực hiện đầy đủ các nội dung đăng ký. Các sản phẩm đầy đủ về số lượng và tính năng, đều đã được thử nghiệm và sẵn sàng để triển khai ứng dụng . • Đề tài đã làm chủ các vấn đề kỹ thuật khá phức tạp liên quan tới việc điều áp đối
với động cơ không đồng bộ ba pha trong các quá trình khởi động mềm, chạy tiết kiệm năng lượng và dừng mềm
• Thiết bị đo áp/dòng hiệu dụng do Đề tài thiết kế chế tạo để phục vụ đo lường và đánh giá thử nghiệm cũng là một sáng tạo của đề tài, phục vụ rất hiệu quả cho đề tài trong cả quá trình phát triển sản phẩm và thử nghiệm, và có thể sử dụng cho nhiều ứng dụng khác cần giám sát U/I hiệu dụng.
Kiến nghị các vấn đề cần nghiên cứu tiếp: