Báo cáo thực tập tốt nghiệp
Sơ đồ tổng quát của mạch điều khiển
Để điều khiển sự đồng tốc của động cơ thì ngời ta dùng mạch điều khiển nh
hình vẽ dới đây (xem trang sau) trong đó :
Bộ điều chỉnh MCASB chính là bộ điều chỉnh tổng ở bộ điều chỉnh này sẽ
đặt tốc độ đầu vào cho dây chuyền. Để đặt tốc độ cho cả dây chuyền ta đặt thông qua
một chiết áp tổng, lắp cùng với bộ MCASB nh hình vẽ. Trên thực tế thì tốc độ vào
của dây chuyền bao giờ cũng lớn hơn tốc độ ra một chút. Bộ MCASB dùng để điều
khiển động cơ đầu vào hay động cơ thứ nhất, nó dùng bộ phản hồi tốc độ ở dạng phát
xung. Tín hiệu ra của bộ điều khiển MCASB sẽ đa vào điều khiển biến tần thứ
nhất. ở mỗi một biến tần thì đều đợc cài đặt một tần số định trớc.
Bộ MCASB còn đa một tín hiệu ra làm tín hiệu đặt trớc Setpoint cho bộ
điều khiển MCAWB 1 có mức điện áp từ 0
ữ
10V. Từ các bộ điều khiển MCA
WB 1 trở đi bộ phận phản hồi tốc độ là các biến trở căng chùng với 3 vị trí tiếp điểm
có thể phản hồi mức điện áp âm hoặc dơng trong khoảng từ 15Vđến 15V. Các mức
điện áp ứng với khi vải căng hoặc chùng.
Đầu ra của bộ điều khiển MCAWB 1 sẽ đa vào biến tần thứ hai để điều
khiển động cơ thứ hai. Đồng thời MCAWB 1 còn có một đầu ra nữa có điện áp từ 0
ữ
10V đa vào bộ MCAWB2 làm giá trị Setpoint cho bộ điều khiển này.
Các bộ điều khiển tiếp đó tính từ bộ điều khiển MCAWB2 đến MCA
WB7 có cấu trúc tơng tự nh bộ MCAWB 1
5
Báo cáo thực tập tốt nghiệp
Hình 1: Sơ đồ khối mạch điều khiển đồng tốc
6
Biến tần
Động
cơ
Tải
Cài đặt tần số
đk
đk
Biến
trở
căng
trùng
đk
Biến tần
Tải
Động
cơ
đk
Biến tần
Tải
Động
cơ
đk
Biến tần
Tải
Động
cơ
đk
Biến tần
Tải
Động
cơ
đk
Biến tần
Tải
Động
cơ
đk
Biến tần
Tải
Động
cơ
đk
Biến tần
Tải
Động
cơ
Báo cáo thực tập tốt nghiệp
a. Các bộ biến tần.
Chức năng của biến tần là để điều khiển tốc độ quay của động cơ bằng cách
thay đổi điện áp cấp cho nó. Trong biến tần có hai khối biến đổi: Một dùng để biến
dòng xoay chiều 3 pha thành dòng một chiều (khối này cũng làm nhiệm vụ của khối
nghịch lu khi động cơ ở chế độ hãm tái sinh; chế độ này động cơ làm việc nh một
máy phát bởi vậy khối nghịch lu có nhiệm vụ biến đổi ngợc dòng xoay chiều sinh ra
thành dòng một chiều tống trả về lới điện để tiết kiệm điện năng). Khối còn lại dùng
để biến dòng một chiều thành dòng xoay chiều 3 pha có tần số thay đổi để cấp vào
động cơ, do tần số điện áp thay đổi nên giá trị trung bình của điện áp trong một đơn
vị thời gian sẽ thay đổi từ đó tốc độ của động cơ sẽ thay đổi theo.
Bộ CPU tích hợp sẵn trong biến tần sẽ dựa trên các tín hiệu đầu vào mmà tính
toán đa ra thời gian đóng (cắt) các van công suất để thay đổi tần số điện áp cấp cho
động cơ.
Sơ đồ điện tổng quát của một bộ biến tần nh sau (xem trang 8):
Nhìn vào sơ đồ ta thấy mỗi biến tần đợc tích hợp một bộ vi xử lý (CPU) có nhiệm
vụ dựa trên các tín hiệu đầu vào để tính toán đa ra thời gian đóng mở các van công
suất (transitor) từ đó thay đổi giá trị điện áp cấp cho động cơ, đồng thời sau khi xử lý
CPU cũng đa ra tốc độ quay của động cơ trên màn hình hiển thị.
Vì CPU làm việc với các tín hiệu số nên tại các cổng vào có bộ biến đổi A/D và
tại các cổng ra có bộ biến đổi D/A để biến tín hiệu tơng tự thành tín hiệu số và ngợc
lại.
Sơ đồ nguyên
lý bộ biến đổi điện
áp xoay chiều
thành điện áp một
chiều và ngợc lại
nh hình bên:
U, V, W là điện áp xoay chiều 3 pha đa vào
7
Báo cáo thực tập tốt nghiệp
D
1
, D
2
, D
3
, D
4
, D
5
, D
6
là các diode làm nhiệm vụ chỉnh lu
D
7
, D
8
, D
9
, D
10
, D
11
, D
12
là các diode làm nhiệm vụ dẫn dòng khi động cơ hãm tái
sinh.
Tín hiệu điều khiển từ CPU đợc đa vào cực bazơ để mở các transitor.
8 động cơ của dây chuyền đợc điều khiển bằng 8 biến tần trong đó có 6 biến
tần Starvert của GODLSTAR và hai biến tần mới đợc thay thế loại mới Micromaster
420 của SIEMEN.
Các bộ biến tần này đều có thể lập trình đợc và chạy đợc rất nhiều chơng trình
ứng dụng có sẵn trong bộ nhớ của nó, hoặc có thể lập trình đợc bằng máy tính bên
ngoài.
Sự khác nhau cơ bản của hai hệ biến tần Starvert và Micromaster 420 là biến
tần loại Startvert không có bộ điều khiển riêng biệt còn biến tần loại Micromaster 420
mỗi bộ đều có bộ điều chỉnh theo luật PI với các tham số có thể thay đổi đợc nhờ ch-
ơng trình. Chính vì thế nên ta mới phải dùng 8 bộ điều chỉnh, tổng hợp tín hiệu
MCAWB dùng để điều khiển các biến tần. ở đây ta chỉ giới thiệu về biến tần loại
Micromaster 420 của SIEMEN.
*Biến tần Micromaster 420
Các bộ biến tần Micromaster 420 của SIEMEN đợc sử dụng rất rộng rãi
trong công nghiệp hiện nay. Là thiết bị hoàn hảo phù hợp với nhiều ứng dụng, đáp
ứng đợc yêu cầu công nghệ hiện đại. Nhờ thiết kế theo kiểu Module nên việc nâng
cấp Micromaster 420 rất dễ dàng. Sử dụng biến tần loại này đã có sẵn các chơng trình
ứng dụng nh khả năng quá tải, bảo vệ quá áp và sụt dới áp,
Biến tần loại này có thể dùng để điều khiển các động cơ một pha hay ba pha.
Với hơn 2000 chơng trình có sẵn trong bộ nhớ, biến tần Micromaster có thể chạy đợc
tất cả những ứng dụng của một hệ truyền động hiện đại. Bộ biến tần Micromaster 420
phù hợp với các ứng dụng cho các bộ truyền động thay đổi tốc độ,
8
Báo cáo thực tập tốt nghiệp
bao gồm: máy bơm, quạt và các hệ thống băng truyền. Dải điện áp cấp nguồn
của biến tần rộng do đó có thể sử dụng khắp nơi trên thế giới.
Hình 2: Mạch điện tổng quát của biến tần Micromaster 420
9
AC
DC
AC
DC
PE
220 đến 240V 1/3AC
380 đến 480V 3AC
Mặt điều khiển(tuỳ chọn)
giao
diện
theo loạt
RS-485
Điện áp nguồn và
ngõ vào Analog
Báo cáo thực tập tốt nghiệp
Từ cấu trúc mạch điện tổng quát của biến tần ta có thể tóm tắt hoạt động của
biến tần Micromaster 420 nh sau :
Điện áp nguồn có thể là nguồn xoay chiều một pha hoặc nguồn xoay chiều ba
pha đối với động cơ một pha hay ba pha đợc chỉnh lu thành nguồn một chiều nhờ
thiết bị chỉnh lu. Dải điện áp vào của nguồn xoay chiều là tơng đối rộng : 200 đến
240V đối với nguồn một pha và 380
ữ
480V đối với nguồn xoay chiều ba pha. Sau
thiết bị chỉnh lu là bộ nghịch lu có nhiệm vụ biến đổi điện áp một chiều thành điện áp
xoay chiều để đa tới động cơ. Bộ nghịch lu này lấy tín hiệu từ CPU của biến tần, điện
áp ra sẽ có giá trị phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển số của CPU để đóng mở các van
bán dẫn của bộ nghịch lu.
Biến tần Micromaster 420 có một cổng vào Analog có dải điện áp từ 0
ữ
10V
có thể sử dụng nh cổng vào số thứ tự cho tín hiệu số. Cổng vào Analog này làm
nhiệm vụ đa tín hiệu từ bộ điều chỉnh PI là các bộ MCAWB điện áp của các bộ
điều chỉnh này cũng nằm trong khoảng 0
ữ
10V
Ba cổng vào số cách ly có thể lập trình đợc, các cổng này đợc nuôi bởi nguồn
điện một chiều 24V. Có một cổng ra Analog có dải dòng điện từ 0
ữ
20 mA . Có một
cổng ra rơle tiếp xúc điện áp 250V AC, dòng điện tối đa 2A (tải có tính cảm là 30V
DC, dòng điện tối đa là 5A) dùng để nối với rơle để bảo vệ biến tần.
Để ghép nối bộ biến tần có giao diện theo loạt RS 485 dùng để ghép nối bộ
biến tần vào mạng. Biến tần Micromaster 420 có một CPU riêng và có bộ nhớ riêng
nh một máy tính hoàn chỉnh. CPU đảm nhiệm toàn bộ công việc thu thập tính toán số
liệu từ các cổng đa về sau đó đa tín hiệu số ra điều khiển bộ nghịch lu bằng việc đóng
mở các van bán dẫn.
Biến tần có một màn hình gọi là mặt điều khiển (tuỳ chọn). Mặt điều khiển
này sẽ hiển thị phần trăm tốc độ đặt của động cơ trong lúc đang vận hành hoặc thông
báo các lỗi trong quá trình vận hành hoặc dùng để đặt các thông số.
Bảng điều khiển có thể vận hành ở hai chế độ:
+ Bảng điều khiển vận hành căn bản (BOP): Có thể cài đặt các thông số
riêng biệt khi dùng BOP. Các giá trị và đơn vị đợc biểu diễn bằng 5 chữ số. Một bảng
10
Báo cáo thực tập tốt nghiệp
điều khiển căn bản có thể đợc dùng với nhiều biến tần. Bảng điều khiển vận hành căn
bản này có thể gắn thẳng lên bộ biến tần hoặc tủ điều khiển bằng cách dùng phụ kiện
lắp đặt.
+ Bảng điều khiển vận hành nâng cao (AOP): Bảng điều khiển vận hành
nâng cao cho phép đọc các thông số từ bộ biến tần hoặc ghi các thông số vào bộ biến
tần. Có thể lu đến 10 bộ thông số khác nhau trong AOP. Từ bảng điều khiển vận hành
nâng cao có thể điều khiển đến 31 bộ biến tần thông qua giao thức USS.
Các đặc tính kỹ thuật của Micromaster 420.
+ Điện thế tiêu thụ và dãy công suất :
200 V đến 240V 1 pha AC 10% 0,12 kW đến 3 kW
200 V đến 240V 3 pha AC 10% 0,12 kW đến 5,5 kW
380 V đến 480V 3 pha AC % 0,37 kW đến 11 kW
+ Tần số đầu vào : 47 Hz đến 63 Hz
+ Tấn số đầu ra : 0 Hz đến 650 Hz
+ Hệ số công suất : > 0,7
+ Hiệu suất của biến tần : 96% đến 97%
+ Khả năng chịu quá tải: 1,5x dòng danh định trong vòng một phút
+ Dòng xung kích : thấp hơn dòng danh định
+ Phơng pháp điều khiển : Điều khiển tuyến tính V/f, bậc hai V/f, có thể lập
trình V/f, điều khiển dòng từ thông
+ Tần số PWM : 2 kHz đến 16 kHz (mỗi bớc là 2 kHz)
+ Các tần số cố định : 7 , có thể lập trình đợc
+ Giải tần số bỏ qua : 4, có thể lập trình đợc
+ Độ phân giải điểm cài đặt : 0.01 Hz kỹ thuật số
0,01 Hz dạng chuỗi
10 bit dạng Analog
+ Các cổng vào kỹ thuật số : Có 3 cổng vào số riêng biệt cho phép lập trình
chuyển đổi qua lại PNP, NPN
11
Báo cáo thực tập tốt nghiệp
+ Cổng vào Analog : 1 cho điểm cài đặt hoặc cổng vào PI (0)
có thể định tỉ lệ hoặc sử dụng nh cổng vào số thứ tự
+ Cổng ra bằng rơle: Có thể định cấu hình 30VDC/5A (tải trở), 250/2A
(tải cảm)
+ Các giao diện dạng chuỗi : RS 232, RS 485
+ Khả năng tơng thích điện
từ trờng: Tuỳ chọn các bộ lọc EMC đến EN 55 011
Nhóm A hoặc nhóm B
+ Hãm : Hãm bằng DC hoặc thắng hỗn hợp
+ Cấp bảo vệ : IP 20
+ Khoảng nhiệt độ làm việc : -10
0
C
ữ
+50
0
C
+ Độ ẩm: 95%RH- không đông đặc
+ Tính năng bảo vệ : *dới áp
*quá tải, quá áp
*sự cố chạm đất
*sự cố ngắn mạch
*chống dừng đột ngột
*rôto bị kẹt
*quá nhiệt động cơ theo I
2
t, PTC
*quá nhiệt độ biến tần
*bảo vệ tham số PIN
+ Trọng lợng và kích thớc (không có tấm đế để lắp):
Cỡ vỏ W x H x D(mm) Trọng lợng
A: 73x173x149 1.0 kg
B: 149x202x172 3.3 kg
C: 185x245x195 5.0 kg
Các tính năng làm việc
12
Báo cáo thực tập tốt nghiệp
Công nghệ IGBT hiện đại nhất
Điều khiển bằng kỹ thuật vi xử lý
Điều khiển dòng từ thông, nhằm cải thiện đáp ứng động, tối u hoá việc
điều khiển động cơ.
Điều khiển theo luật V/f tuyến tính hoặc theo hàm bậc hai
Đặc tính V/f lập trình đợc
Khởi động lại kiểu bám
Bù độ trợt
Khả năng tự khởi động lại sau khi bị mất nguồn nuôi hay do sự cố
Hồi tiếp kiểu PI cho các quá trình đơn giản
Gia tốc và giảm tốc đều có thể lập trình đợc từ 0s đến 650s
Độ dốc tăng tốc độ êm
Khả năng hạn dòng nhanh, bảo đảm thiết bị làm việc không bị cắt
Thời gian đáp ứng của cổng vào số ngắn (tức là thời gian tính toán của vi
xử lý là nhỏ)
Điều chỉnh tốc độ trơn vì sử dụng cổng vào analog với độ phân giải cao
Hãm kiểu hỗn hợp đảm bảo thắng nhanh có điều khiển
4 bớc nhảy tần số
Tụ điện nối Y tháo ráp đợc, dùng khi lắp đặt nguồn cấp loại trung tính
cách ly
*Các hệ lệnh trong bộ biến tần Micromaster 420
Hệ lệnh trong Micromaster 420 rất phong phú và đa dạng. Những câu lệnh
tích hợp sẵn trong bộ nhớ của bộ biến tần Micromaster có thể đáp ứng mọi kiểu và
yêu cầu của một hệ truyền động hiện đại. Cấu trúc lệnh của Micromaster đợc chia ra
làm hai hệ lệnh chính đó là kiểu thông số và mã sự cố.
Nếu các câu lệnh không đợc ngời lập trình sử dụng thì nó sẽ làm việc với các
thông số mặc định của biến tần.
13
Báo cáo thực tập tốt nghiệp
Các thông số quan trọng cần khai báo.
+ Các thông số về động cơ :
P0304 Điện áp định mức của động cơ
P0305 Dòng điện định mức của động cơ
P0307 Công suất định mức của động cơ
P0308 Hệ số cos
định mức của động cơ
P0309 Hiệu suất định mức của động cơ
P0310 Tần số định mức của động cơ
P0311 Tốc độ định mức của động cơ
R0313 Số đôi cực của động cơ
P0335 Làm mát động cơ
P0340 Tính toán các thông số của động cơ
P0350 Điện trở pha pha của dây quấn stato
P0611 Hằng số thời gian
tI
2
của động cơ
P0614 Mức độ cảnh báo quá tải
tI
2
của động cơ
P0640 Hệ số quá tải của động cơ
P1910 Chọn dữ liệu của động cơ
R1912 Điện trở Stato Đợc xác định
+ Các thông số về ngõ vào tơng tự khi P004 = 8
P003 Cấp truy nhập của ngời sử dụng
P0010 Đa vào sử dụng nhanh
R0752 Điện áp cổng vào tơng tự
R0754 Điện áp cổng vào Analog đợc làm trơn
P0756 Quan sát cổng vào Analog
P0761 Độ rộng của dải biên
P0771 Chức năng của ngõ vào Analog
+ Các mã về sự cố và cảnh báo
F0001 Quá dòng
F0002 Quá điện áp
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét