Đề tài Tìm hiểu hệ thống máy nâng ở giếng chính mỏ than Mông dương

Chương I Giới thiệu chung về mỏ than Mông Dương Chương II Hệ thống truyền động điện của trục tải giếng chính mỏ than Mông Dương Chương III Ứng dụng PLC vào hệ thống điều khiển máy nâng ở giếng chính mỏ than Mông Dương Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Công Hoà ChươngI Giới thiệu chung về mỏ than mông dương 1.1. Điều kiện kinh tế xã hội 1.1.1. Vị trí địa lý Mỏ Mông Dương thuộc địa phận thị xã Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh, cách trung tâm thị xã khoảng 10km về hướng Bắc. Phía Bắc, Đông Bắc giáp với sông Mông Dương và biển.Phía Nam giáp với mỏ than Bắc Quảng Lợi và Bắc Cọc Sáu. Phía Tây giáp với mỏ Khe Chàm. 1.1.2 Ranh giới mỏ. Công ty than Mông Dương được Tổng Công ty Than Việt Nam (TVN) giao quản lý, bảo vệ thăm dò và khai thác 2 khu: Mỏ Mông Dương hiện tại và khu Đông Bắc Mông Dương từ Công ty than Quang Hanh chuyển sang năm 2004. 1.1.3. Địa hình - sông suối - Khí hậu. Mỏ than Mông Dương nằm trong vùng núi thấp đến trung bình, cao nhất là đỉnh +165m (Khu trung tâm); thấp nhất là lòng sông Mông Dương chịu ảnh hưởng trực tiếp của chế độ thuỷ triều. Mực nước thuỷ triều dao động từ 3.50 4.20m. Đây là yếu tố rất thuận tiện cho giao thông đường thuỷ và xây dựng các cảng than nội địa. Trong khu mỏ có hai suối lớn bắt nguồn từ Cọc Sáu, Quảng Lợi chảy qua và tập trung nước vào sông Mông Dương. Hai suối này thường có nước quanh năm, lưu lượng nước thay đổi từ: 10 đến 20 l/s (mùa khô) đến trên 150 l/s (mùa mưa). Chưa có số liệu thống kê lưu lượng khi đang có mưa lớn và lũ. Sông Mông Dương: Bắt nguồn từ Khe Chàm chảy ra biển, lòng sông rộng 40 ữ 50m. Mức nước sông lên cao nhất +6.7m (năm 1979, 1986 đã gây ngập lụt mỏ), thấp nhất là +0.4m (vào mùa khô). Khí hậu khu vực chia làm hai mùa rõ rệt. Mùa khô: từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau, nhiệt độ trung bình 10 ữ170C. Mùa mưa: từ tháng 5 đến tháng 9 nhiệt độ trung bình 27 ữ 300C, lượng

pdf52 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 14/06/2013 | Lượt xem: 1530 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Tìm hiểu hệ thống máy nâng ở giếng chính mỏ than Mông dương, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
n tö - K48 7 + N¨m chÕ t¹o: 2003. + Träng l−îng: 444Kg. *B×nh chøa khÝ: + M· hiÖu: B-1,6. + Sè chÕ t¹o: 650503. + ¸p lùc lín nhÊt: 6,5 KG/cm2 + Dung tÝch: 1,6 m3. + NhiÖt ®é: 800C. 21- HÖ thèng b«i tr¬n: + M· hiÖu: БΓ 11-24 AT. + Sè chÕ t¹o: + C«ng suÊt ®Þnh møc: 50 lÝt/phót. + Tèc ®é quay: 1450 vßng/phót. + §éng c¬ ®iÖn m· hiÖu: A 42- 4T. + C«ng suÊt ®Þnh møc: 2,8 KW + §iÖn ¸p ®Þnh møc: 380V. + Tèc ®é ®Þnh møc: 1420 vßng/phót. + Dßng ®iÖn ®Þnh møc: 6,5 A. + N¨m chÕ t¹o: 1965. 22- HÖ thèng ®iÒu khiÓn: + Sè cÊp ®iÖn trë m¹ch roto: 8 cÊp. + M· hiÖu ®iÖn trë khëi ®éng: ЯC-4Y3; R=2.95Ω; I=38 A. + R¬le t¨ng tèc: PЗB- 817T & PЗB- 884T. + Tñ ®¶o chiÒu m· hiÖu: Ш6701-4672БT3. 23- HÖ thèng tÝn hiÖu + Chu«ng ®iÖn tõ kiÓu: ШY-1-T-CTY-79-17. + §iÖn ¸p ®Þnh møc: 127 V. 24- Puly th¸p giÕng: + KiÓu: ШK-4. + §−êng kÝnh: 3950mm. + ChiÒu s©u r·nh: 90mm. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 8 + N¨m chÕ t¹o: 1964. 25- Thïng n©ng: + KiÓu: Thïng kÝp më ®¾ng. + Dung tÝch: 6,0 m3. + N¨m chÕ t¹o: 8/2003. 26- C¬ cÊu treo: Rßng räc lÖch t©m. 27- HÖ thèng b¶o vÖ: + R¬le qu¸ tèc lo¹i c¬ khÝ: PMH-7011. +C¬ cÊu h¹n chÕ tèc ®é: POC-5914. + Kho¸ ng¾t mßn m¸ phanh: BИK-311A. + Kho¸ ng¨t chïng c¸p kiÓu: BOK. + Kho¸ ng¾t qu¸ hµnh tr×nh kiÓu: BK-51. + Kho¸ b¶o vÖ hµnh tr×nh piston phanh an toµn kiÓu: KY-501. + R¬le b¶o vÖ ¸p lùc dÇu: C57-51. + R¬le b¶o vÖ ¸p lùc khÝ nÐn: AK-11Б. + R¬le b¶o vÖ nhiÖt: TP-200. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 9 ch−¬ngii hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn cña trôc t¶i giÕng chÝnh má than m«ng d−¬ng 2.1. Giíi thiÖu c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn tèc ®é §CK§B. 2.1.1. CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña §CK§B. a. CÊu t¹o. M¸y ®iªn kh«ng ®ång bé gåm hai bé phËn chÝnh lµ Stato vµ Roto. Ngoµi ra, nã cßn cã vá m¸y, trôc m¸y. • CÊu t¹o phÇn tÜnh (Stato). Stato gåm cã c¸c bé phËn chÝnh lµ: Vá m¸y lâi thÐp vµ d©y quÊn. + Vá m¸y: Th−êng lµm b»ng gang. §èi víi m¸y c«ng suÊt lín (1000 KW), th−êng dïng thÐp tÊm hµn l¹i thµnh vá. Vá m¸y cã t¸c dông cè ®Þnh vµ kh«ng dïng ®Ó dÉn tõ. + Lâi s¾t: §−îc lµm b»ng l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn dµy 0,35 mm ®Õn 0,5 mm ghÐp l¹i. Lâi s¾t lµ phÇn tö dÉn tõ. V× tõ tr−êng ®i qua lâi s¾t lµ tõ tr−êng xoay chiÒu, nh»m gi¶m tæn hao do dßng ®iÖn xo¸y g©y nªn, mçi l¸ thÐp kü thu©t ®iÖn ®Òu cã phñ s¬n c¸ch ®iÖn. MÆt trong cña lâi thÐp cã xÎ r·nh ®Ó ®Æt d©y quÊn. + D©y quÊn: D©y quÊn ®−îc ®Æt vµo trong c¸c r·nh cña lâi s¾t vµ c¸ch ®iÖn tèt víi lâi s¾t. D©y quÊn Stato gåm cã 3 cuén d©y ®Æt lÖch nhau 1200 ®iÖn. • CÊu t¹o phÇn quay (Roto). + Trôc: Lµm b»ng thÐp dïng ®Ó ®ì lâi s¾t Roto. + Lâi s¾t: Gåm cã c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn gièng nh− ë Stato. Lâi s¾t ®−îc Ðp trùc tiÕp lªn trôc. Bªn ngoµi cã xÎ r·nh ®Ó quÊn d©y. + D©y quÊn Roto: Gåm hai lo¹i : lo¹i Roto d©y quÊn vµ kiÓu Roto lång sãc. Lo¹i Roto d©y quÊn: D©y quÊn Roto gièng d©y quÊn ë Stato vµ cã sè cùc b»ng sè cùc Stato. C¸c ®éng c¬ c«ng suÊt trung trë lªn th−¬ng dïng d©y quÊn kiÓu sãng hai líp ®Ó gi¶m ®−îc ®Çu nèi d©y vµ kÕt cÊu d©y quÊn Roto chÆt chÏ §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 10 h¬n. C¸c ®éng c¬ c«ng suÊt nhá th−êng dïng d©y quÊn ®ång t©m mét líp. D©y quÊn ba pha cña Roto th−êng ®Êu h×nh sao. Ba pha kia nèi vµo vßng tr−ît b»ng ®ång ®Æt cè ®Þnh ë ®Çu trôc ®éng c¬. Th«ng qua chæi than vµ vßng tr−ît, ®−a ®iÖn trë phô vµo m¹ch Roto nh»m c¶i thiÖn tÝnh n¨ng më m¸y vµ ®Òu chØnh tèc ®é. Lo¹i Roto kiÓu lång sãc: Lo¹i d©y quÊn nµy kh¸c víi d©y quÊn Stato. Mçi r¶nh cña lâi s¾t ®−îc ®Æt mét thanh dÉn b»ng ®ång hoÆc b»ng nh«m vµ ®−îc nèi t¾t ë hai ®Çu b»ng hai vßng ng¾n m¹ch b»ng ®ång hoÆc b»ng nh«m, lµm thµnh mét c¸i lång, ng−êi ta gäi lµ lång sãc. D©y quÊn Roto kiÓu lång sãc kh«ng cÇn c¸ch ®iÖn víi lâi s¾t. • Khe hë: Khe hë trong ®éng c¬ kh«ng ®ång bé rÊt nhá (0,2 mm ÷ 1 mm). Do Roto lµ mét khèi trßn nªn Roto rÊt ®Òu. b. Nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. Khi nèi d©y quÊn Stato vµo l−íi ®iÖn xoay chiÒu ba pha, sÏ t¹o nªn tõ tr−êng quay. P ®«i cùc quay víi tèc ®é n1 quay. Tõ tr−êng nµy quÐt c¸c thanh dÉn Roto, lµm c¶m øng trªn d©y quÊn Roto mét søc ®iÖn ®éng E2 sÏ sinh ra dßng ®iÖn I2 ch¹y trong d©y quÊn. Lùc t¸c ®éng t−¬ng hç gi−a tõ tr−ßng quay vµ c¸c thanh dÉn Roto mang dßng ®iÖn t¹o nªn m«men quay lµm r«to quay v¬i tèc ®é n ChiÒu dßng ®iÖn ®−îc x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay ph¶i. ChiÒu cña lùc t¸c ®éng t−¬ng hç ®−îc x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay tr¸i. KÕt qu¶ lµ chiÒu quay cña Roto ®éng c¬ trïng víi chiÒu quay cña tõ tr−êng quay n1. Tèc ®é n Roto lu«n ph¶i nhá h¬n tèc ®é tõ tr−êng quay n1 v× nÕu cïng b»ng nhau th× kh«ng cã sù chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi gi−a thanh dÉn vµ tõ tr−êng quay vµ do ®ã kh«ng cã dßng ®iÖn Roto ®−îc. §é chªnh lÖch gi−a tèc ®é tõ trõ¬ng quay vµ tèc ®é Roto gäi lµ tèc ®é tr−ît n2. VËy: nnn −= 12 HÖ sè tr−ît cña tèc ®é lµ: §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 11 1 1 1 2 n nn n n s −== Khi Roto ®øng yªn (n=0) th× hÖ sè tr−ît s=1. HÖ sè tr−ît ®Þnh møc s®m= 0,02 ÷0,06. Tèc ®é quay cña ®éng c¬: )1(1 snn −= . 2.1.2. C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. 1. S¬ ®å thay thÕ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. §Ó lËp ®−îc ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña §CK§B ta ®−a ra mét sè gi¶ thiÕt sau: - Ba pha cña ®éng c¬ lµ ®èi xøng. - M¹ch tõ cña ®éng c¬ kh«ng b·o hoµ. - Tæng dÉn tõ kh«ng ®æi - C¸c th«ng sè ®iÖn trë kh«ng thay ®æi theo nhiÖt ®é, theo tÇn sè. - Bá qua c¸c tæn thÊt trong thÐp vµ tæn thÊt do ma s¸t. - §iÖn ¸p l−íi hoµn toµn sin vµ ®èi xøng. Víi nh÷ng gi¶ thiÕt trªn ta cã thÓ sö dông s¬ ®å thay thÕ mét pha cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé nh− h×nh 2-1. U1 x0I0 R0 x1 R1 x'2 R'2/s R'f SE'2 I1 I'2 H×nh2-1 C¸c ký hiÖu sö dông trong h×nh 2-1 nh− sau: • R1: §iÖn trë stato. • R2’/s : §iÖn trë r«to quy ®æi vÒ ®iÖn ¸p vµ tÇn sè stato. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 12 • Rf’/s: §iÖn trë phô ®Êu vµo mét pha r«to ®· quy ®æi vÒ ®iÖn ¸p vµ tÇn sè stato. • Xo: §iÖn kh¸ng m¹ch tõ ho¸. • X1: §iÖn kh¸ng pha stato. • X2’: §iÖn kh¸ng pha r«to quy ®æi vÒ stato. • I0: Dßng tõ ho¸. • I1: Dßng stato. • I’2: Dßng r«to quy ®æi vÒ stato. • U1: TrÞ hiÖu dông ®iÖn ¸p pha stato. • s: HÖ sè trù¬t cña ®éng c¬. 0 0 ω ϖω −=s • 0ω : Tèc ®é gãc cña tõ tr−êng quay, cßn gäi lµ tèc ®é ®ång bé. • ω : Tèc ®é gãc cña ®éng c¬. P f1 0 2πω = • f1: TÇn sè cña ®iÖn ¸p nguån ®Æt vµo stato. • p: Sè ®«i cùc cña ®éng c¬. Tõ s¬ ®å thay thÕ ta tÝnh ®−îc dßng ®iÖn stato: ⎥⎥ ⎥⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢⎢ ⎢⎢ ⎢ ⎣ ⎡ +⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + + + = 2 ' 2 1 2 0 2 0 1 11 1 nmXS RR XR UI [ ]12 − Trong ®ã: Xnm= X1+ X2 ’: §iÖn kh¸ng ng¾n m¹ch.. Cßn dßng r«to quy ®æi vÒ stato: 2 ' 2 1 1' 2 nmXs R R U I +⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + = [ ]22 − §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 13 C¸c c«ng thøc [ ]12 − vµ [ ]22 − lµ ®Æc tÝnh dßng stato I1=f(s) vµ dßng r«to I2 ’=f(s) cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. C¸c ®Æc tÝnh cã d¹ng nh− h×nh 2-2 1 0 S I0 MF I1nm I1 Rf Rf =0 ĐC 0 1 I'2nm I'2 0 S MF ĐC Rf =00Rf H×nh 2-2 C¸c dßng ®iÖn ë tr¹ng th¸i m¸y ph¸t lín h¬n tr¹ng th¸i ®éng c¬. §Ó t×m ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ta dùa vµo ®iÒu kiÖn c©n b»ng c«ng suÊt trong ®éng c¬. C«ng suÊt ®iÖn tõ chuyÓn tõ stato sang r«to: P®t=M®t. 0ω [ ]32 − Trong ®ã: M®t: M«men ®iÖn tõ cña ®éng c¬. Mét c¸ch gÇn ®óng ta bá qua tæn thÊt c¬ trªn trôc ®éng c¬, coi M®t = M = Mc¬. C«ng suÊt ®iÖn tõ chuyÓn tõ stato sang r«to ®−îc chia thµnh hai phÇn: P®t= P2+Δ P2 [ ]42 − Trong ®ã: P2: C«ng suÊt ®−a ra trªn trôc. ΔP2: Tæn hao ®ång trong r«to. Tõ [ ]32 − vµ [ ]42 − cã: M. 0ω = M.ω +ΔP2 Do ®ã: ΔP2 = M( ωω −0 ) = M. 0ω .s [ ]52 − MÆt kh¸c: ΔP2= 3I2 ’ 2 R2 ’ [ ]62 − Nªn: M= 0 ' 22' 2 .3 ω s R I [ ]72 − Thay gÝa trÞ I2 ’ ë [ ]22 − vµo [ ]72 − cã: §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 14 M = [ ]22'210 ' 2 2 1 ).().( ..3 sXRsR sRU nm++ω [ ]82 − BiÓu thøc [ ]82 − võa t×m ®−îc chÝnh lµ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña §CK§B v× nã lµ quan hÖ gi−a m«men vµ hÖ sè tr−ît. Còng lµ quan hÖ gi÷a m«men vµ tèc ®é. M«men ®iÖn tõ cña §CK§B lµ hµm cña hÖ sè tr−ît s v× vËy muèn t×m cùc trÞ cña hµm nµy chóng ta lÊy ®¹o hµm cña M theo S vµ cho b»ng kh«ng: 0 )(. . 3 2 2 ' 2 1 2 2' 222 1 0 ' 2 2 1 = ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ++ ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛+−− = nm nm X s R Rs s R XR RU ds dM ω Gi¶i ph−¬ng tr×nh trªn sÏ t×m ®−îc gi¸ trÞ cña s ®Ó cho M cùc trÞ. Gi¸ trÞ cùc trÞ ®ã ký hiÖu lµ Mth, sth. 22 1 ' 2 n th XR R s + ±= [ ]92 − Thay [ ]92 − vµo [ ]82 − ®Ó t×m Mth: ( )22110 2 1 ..2 3 nm th XRR UM +± = ω [ ]102 − DÊu (+) trong c«ng thøc [ ]92 − vµ [ ]102 − dïng cho tr¹ng th¸i ®éng c¬, cßn dÊu (-) dïng cho tr¹ng th¸i m¸y ph¸t. Mth ë chÕ ®é m¸y ph¸t lín h¬n chÕ ®é ®éng c¬. Khi s =1(ω 0= ), m«men cña ®éng c¬ lóc ®ã lµ m«men khëi ®éng. ( )[ ]22'210 ' 2 2 13 nm kd XRR RUM ++= ω (N.m) [ ]112 − C¸c biÓu thøc võa chøng minh ë trªn cho phÐp ta dùng ®−êng ®Æc tÝnh c¬ cña §CK§B theo hÖ sè tr−ît. NÕu chó ý r»ng )1(0 S−= ωω ta cã thÓ dùng ®−êng ®Æc tÝnh c¬ theo tèc ®é gãc ω cña r«to ®éng c¬. Trªn h×nh 2-3 cho h×nh d¸ng ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to d©y quÊn theo )(Mf=ω vµ )(ωϕ=M . Trªn ®ã còng cho ®iÓm ®Þnh møc A vµ ®iÓm tíi h¹n T. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 15 PhÇn ®Æc tÝnh c¬ cã s=0 ®Õn s=sth ®−îc gäi lµ phÇn c«ng t¸c, ®éng c¬ lµm viÖc æn ®Þnh trªn ®äan ®Æc tÝnh nµy. PhÇn tÝnh tõ Sth tíi 1 gäi lµ phÇn kh«ng lµm viÖc v× ®¹i ®a sè c¸c tr−êng hîp m«mem c¶n trong th−c tÕ ®«ng c¬ lµm viÖc kh«ng æn ®Þnh ë ®o¹n nµy. 1 0 Mdm Mkd Mth T Aω0 ω 0 Sth M dm ω H×nh 2-3 2. ¶nh h−ëng cña th«ng sè ®Õn ®Æc tÝnh c¬. a. ¶nh h−ëng cña suy gi¶m ¸p U1. NÕu gi¶m U1 ®Æt vµo ®éng c¬ ( U1 < U®m) cßn R2 ’ =0 theo [ ]92 − vµ [ ]102 − suy ra r»ng hÖ sè tr−ît tíi h¹n kh«ng ®æi cßm m«men tíi h¹n thay ®æi tØ lÖ víi b×nh ph−¬ng ®iÖn ¸p. ThËt vËy nÕu ®iÖn ¸p nguån lµ U1®m, m«men ®éng c¬ lµ M, cßn ®iÖn ¸p ®Æt vµo stato cña ®éng c¬ lóc nµy lµ U1 ( U1 < U1®m ), m«men lµ M ’. Ta cã: 2 1 1 ' ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= dmU U M M [ ]122 − C¸c ®Æc tÝnh c¬ khi gi¶m ®iÖn ¸p cho ë h×nh 2-4. ®Æc tÝnh nµy thÝch hîp víi phô t¶i b¬m. Vµ qu¹t giã, kh«ng thÝch hîp víi lo¹i t¶i cã m«men kh«ng ®æi. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 16 Ngoµi ra víi ®éng c¬ c«ng suÊt lín: phô t¶i b¬m, qu¹t giã, ng−êi ta dïng ph−¬ng ph¸p t¨ng dÇn ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ ®Ó gi¶m dßng khëi ®éng. Trong thùc tÕ ®Ó gi¶m ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ ng−êi ta dïng biÕn ¸p tù ngÉu ®Êu vµo stato cña ®éng c¬, viÖc ®−a biÕn ¸p tù ngÉu vµo m¹ch stato sÏ t¨ng ®iÖn trë, ®iÖn c¶m cña m¹ch stato do ®ã sÏ lµm cho hÖ sè tr−ît tíi h¹n gi¶m, m«men gi¶m. Hä ®−êng ®Æc tÝnh c¬ cho ë h×nh 2-5. I20 Udm U1 U2 tn Mc I2 Sth S Udm>U1>U2 I2 Udm>U1>U2 Sth S'th 0 S 0 Udm U1U2 U3 a) b) Hinh2-4 H×nh 2-5 b. ¶nh h−ëng cña ®iÖn trë m¹ch stato Khi nèi thªm ®iÖn trë R1f vµo m¹ch stato sÏ lµ cho hÖ sè tr−ît tíi h¹n gi¶m, m«men tíi h¹n gi¶m, s¬ ®å ®Êu vµ hä ®Æc tÝnh cho ë h×nh 2-6. Tõ h×nh vÏ thÊy b»ng ph−¬ng ph¸p nµy còng gi¶m ®−îc dßng khëi ®éng. ViÖc x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ®iÖn trë phô ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau: nmnm nm f RX ZR −−⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= 2 2 1 α [ ]132 − Trong ®ã: α : Béi sè dßng khëi ®éng '21 RRRnm += 22'21 )( nmnm XRRZ ++= §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 17 Rf1 tn Mc ω0 Sthtn 0 M R1f R1f1M1f2 ω a) b) H×nh 2-6 c. ¶nh h−ëng cña ®iÖn kh¸ng m¹ch stato Khi nèi thªm ®iÖn kh¸ng vµo m¹ch stato §CK§B chóng ta còng cã kÕt qu¶ t−¬ng tù nh− khi ®Êu thªm ®iÖn trë phô vµo m¹ch stato. S¬ ®å ®Êu vµ hä ®Æc tÝnh cho ë h×nh 2-7. §iÓm cÇn chó ý lµ khi cÇn t¹o ra ®−êng ®Æc tÝnh c¬ cã m«men khëi ®éng lµ Mnm th× ®Æc tÝnh c¬ cã X1f sÏ cã ®Æc tÝnh cøng h¬n ®Æc tÝnh cã R1f. X¸c ®Þnh gi¸ trÞ X1f cÇn ®Êu vµo stato theo biÓu thøc: nmnm nm f XR ZX −−⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= 2 2 1 α [ ]142− C¸c tham sè trong [ ]142− ®−îc chó thÝch ë [ ]132 − . §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 18 X1f Sthtn 0 S 1 Mthtn M X1f X1f H×nh2-7 d. ¶nh h−ëng cña thay ®æi tÇn sè f1 Tõ biÓu thøc p f1 0 2πω = ta thÊy r»ng khi tÇn sè f1 thay ®æi sÏ lµm cho tèc ®é 0ω vµ ω thay ®æi. §©y lµ ph−¬ng ph¸p ®ang ®−îc ph¸t triÓn rÊt m¹nh vµ ®· ®−îc ¸p dông réng r·i ®Ó thay cho c¸c T§§ mét chiÒu. B©y giê chóng ta xÐt ¶nh h−ëng cña tÇn sè f1 ®Õn ®Æc tÝnh c¬ cña §CK§B. * NÕu bá qua gi¸ng ¸p ΔU1 trªn cuén d©y stato: ΔU1= 021211 =+ XRI th× lóc ®ã : U1 ≈ E1 =Kφ f1 T− ®ã thÊy r»ng nÕu thay ®æi tÇn sè f1 mµ gi÷ nguyªn ®iÖn ¸p U1 th× tõ th«ng φ cña ®éng c¬ ph¶i thay ®æi. NÕu gi¶m f1 so víi ®Þnh møc th× tõ th«ng φ ph¶i t¨ng lªn, m¹ch tõ bÞ b·o hoµ, dßng ®iÖn I0 qu¸ lín, c¸c chØ tiªu n¨ng l−îng cña ®éng c¬ bÞ xÊu ®i vµ nhiÒu khi ®éng c¬ sÏ ph¸t nãng qu¸ møc. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 19 NÕu t¨ng tÇn sè f1 th× tõ th«ng ω sÏ gi¶m xuèng. Lóc ®ã m¹ch tõ kh«ng b·o hoµ, cßn dßng I2 cã thÓ t¨ng lªn nÕu m«men ®éng c¬ kh«ng ®æi ( ϕφ cos2IKM = ).VËy cuén d©y ë tr−êng hîp nµy cuén d©y bÞ nãng cßn lâi thÐp bÞ non t¶i. Còng v× nh÷ng lý do trªn mµ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña ®éng c¬ bÞ gi¶m xuèng. §Ó tËn dông ®éng c¬ mét c¸ch tèt nhÊt khi thay ®æi tÇn sè f1 ta ph¶i lµm sao ®Ó tõ th«ng cña ®éng c¬ kh«ng thay ®æi vµ b»ng tõ th«ng ®Þnh møc cña ®éng c¬ ( dmφφ = ). Muèn ®¹t ®−îc ®iÒu ®ã th× khi ®iÒu chØnh f1 ph¶i thay ®æi U1. VÊn ®Ò ®Æt ra lµ luËt ®iÒu chØnh cña U1. * LuËt biÕn thiªn U1 khi coi ΔU1 =0: Khi t×m luËt biÕn thiªn cña U1 theo sù biÕn thiªn cña f1 ng−êi ta th−êng xuÊt ph¸t tõ ®iÒu kiÖn ®¶m b¶o cho kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña §CK§B kh«ng thay ®æi. t M M c th cos==λ M«men tíi h¹n cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé: ( )2210 2 1 2 3 nm th XRR U M +± = ω V× cã gi¶ thiÕt coi ΔU1 =0, còng cã nghÜa coi R1=0, do ®ã m«men tíi h¹n cña ®éng c¬ lµ: nm th X UM 0 2 1 2 3 ω= MÆt kh¸c ta l¹i cã: p f1 0 2πω = nmnm LfX 12π= Tõ ®ã cã: 2 1 2 1 f CUMth = [ ]152 − Trong ®ã: nmL PC 28 3 π= §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 20 Tõ [ ]152 − ta thÊy nÕu bá qua ΔU1 th× m«men tíi h¹n tØ lÖ thuËn víi b×nh ph−¬ng ®iÖn ¸p U1 vµ tØ lÖ nghÞch víi b×nh ph−¬ng tÇn sè dßng stato f1. øng víi tÇn sè f1i nµo ®ã, ®éng c¬ sÏ quay víi vËn tèc iω t−¬ng øng vµ hÖ sè qu¸ t¶i sÏ lµ: ( ) ( )ici i ic thi i Mf UC M M ωωλ 21 2 1.== [ ]162 − Trong ®ã: U1i: §iÖn ¸p pha øng víi tÇn sè f1i. Mc( iω ): M«men c¶n khi P f i i 12πω = øng víi tr¹ng th¸i ®Þnh møc f1= f1®m ta cã hÖ sè qu¸ t¶i lµ: ( ) ( )dmcdm dm dmc th dm Mf UC M M ωωλ 21 2 1== [ ]172 − §Ó gi÷ cho hÖ sè qu¸ t¶i cña ®éng c¬ lu«n kh«ng ®æi khi tÇn sè f1 thay ®æi ta cã ®iÒu kiÖn sau: =iλ ( ) ( )dmcdm dm ici i dm Mf U Mf U ωωλ 21 2 1 2 1 2 1 =→ Hay: ( ) ( )dmc ic dm i dm i M M f f U U ω ω== 2 1 2 1 2 1 2 1 [ ]182 − Tõ [ ]182 − ta t×m ®−îc luËt biÕn ®æi cña ®iÖn ¸p theo luËt biÕn thiªn cña tÇn sè. ®Ó gi÷ cho kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña ®éng c¬ kh«ng ®æi: ( ) cdm c dmdm M M f f U U ω 1 1 1 1 = [ ]192 − Trong ®ã: U1, ( )ωcM : lµ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p vµ m«men c¶m øng víi tÇn sè f1 ®· ®−îc ®iÒu chØnh. U1®m, cdmM : lµ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p vµ m«men c¶m øng víi tÇn sè f1®m cña l−íi ®iÖn ®Êu vµo ®éng c¬. BiÓu thøc [ ]192 − cã thÓ viÕt d−íi d¹ng t−¬ng ®èi: **1 * 1 cMfU = [ ]202 − Chóng ta ®· biÕt m«men c¶n cña m¸y s¶n xuÊt ®−îc biÓu diÔn b»ng c«ng thøc thùc nghiÖm: §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 21 ( ) acodmcoc MMMM ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛−+= ω ω Hay ë hÖ t−¬ng ®èi: ( ) acococ fMMM *1*** 1−+= [ ]212 − ThÕ [ ]212 − vµo [ ]202− ta cã: ( ) acoco fMMfU *1***1*1 1−+= [ ]222− Tõ c«ng thøc [ ]222− lµ luËt biÕn thiªn cña ®iÖn ¸p theo tÇn sè d¹ng tæng qu¸t. Tuú thuéc vµo luËt biÕn thiªn cña f1 vµ luËt biÕn thiªn cña m«men c¶n mµ cã ®−îc luËt biÕn thiªn cña ®iÖn ¸p. Trong lý thuyÕt truyÒn ®éng ®iÖn ta th−êng kh¶o s¸t ba lo¹i m«men hay gÆp. * Tr−êng hîp 1: khi m«men c¶n kh«ng phô thuéc vµo tèc ®é ( Mc=const ). Lóc ®ã a=0, Mc=M®m=const. Quy luËt ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p: *1 * 1 fU = Hay: const f U = 1 1 [ ]232 − VËy khi thay ®æi tÇn sè ph¶i thay ®æi ®iÖn ¸p tØ lÖ thuËn víi tÇn sè. H×nh d¸ng ®Æc tÝnh c¬ lóc nµy cho ë h×nh 2-8. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 22 f 11 f 1dm f 12 ω ω1 ω ω2 0 dm Mth MMc H×nh 2-8 *Tr−êng hîp 2: khi ®iÒu chØnh tèc ®é quay, c«ng suÊt trªn trôc ®éng c¬ kh«ng ®æi: constPc = → ω ω ω dmdmc c MP M == , ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ = * 1 * 1 1 f M , a=-1, M0=0. Theo [ ]192− ta x¸c ®Þnh ®−îc luËt biÕn thiªn cña ®iÖn ¸p U1: *1 * 1 fU = [ ]242 − Hay: const f U = 1 1 §iÒu ®ã cã nghÜa lµ khi c«ng suÊt t¶i kh«ng ®æi ta tiÕn hµnh ®iÒu chØnh tÇn sè f1 th× U1 ph¶i thay ®æi tØ lÖ thuËn víi c¨n bËc hai cña tÇn sè. §Æc tÝnh c¬ cã d¹ng nh− h×nh 2-9. * §Æc tÝnh m«men c¶n cã d¹ng qu¹t giã lý t−ëng: Mc=0, a=2, 2 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ω ω dmc MM , 2* 1 * fM c = . §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 23 Theo [ ]222− ta x¸c ®Þnh ®−îc luËt ®iÒu chØnh ¸p lµ: 2*1 * 1 fU = hay constf U =2 1 1 [ ]252 − ®iÒu ®ã cã nghÜa lµ khi t¶i qu¹t giã thi thay ®æi tÇn sè f1 ®iÖn ¸p nguån ph¶i thay ®æi tû lÖ b×nh ph−¬ng víi tÇn sè. ®Æc tÝnh c¬ cã d¹ng nh− h×nh 2-10. Mc f 11 f 1dm f 12 ω ω1 ω ω1 0 dm dmω ω1 ω ω2 Mc f 11 f 1dm f 12 M M 0 H×nh 2-9 H×nh 2-10 CÇn l−u ý quy luËt [ ]252 − nhËn ®−îc khi ta bá qua ΔU1 tøc lµ coi R1=0 do ®ã c«ng thøc t×m ®−îc chØ ®óng cho ®éng c¬ c«ng suÊt lín, khi ®iÒu chØnh d−íi tèc ®é c¬ së vµ ph¹m vi ®iÒu chØnh nhá (tõ 2-2,5). e. Khi thay ®æi sè ®«i cùc P: Ph−¬ng ph¸p thay ®æi sè ®«i cùc P th−êng ®−îc dïng ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ lång sãc. Thay ®æi sè ®«i cùc ®−îc hiÓu b»ng c¸nh ®æi nèi d©y quÊn stato, cßn sè ®«i cùc r«to sÏ tù ®éng biÕn ®æi theo. Khi thay ®æi sè ®«i cùc th× tèc ®é ®ång bé còng thay ®æi theo. Trong thùc tÕ th−êng ®æi nèi tõ sao sang sao kÐp cã thÓ coi gÇn ®óng lµ c«ng suÊt ®éng c¬ kh«ng ®æi, do ®ã ph−¬ng ph¸p nµy dïng ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é víi c«ng suÊt kh«ng ®æi. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 24 Khi chuyÓn nèi tõ sao sang sao kÐp vµ ng−îc l¹i tèc ®é ®éng c¬ thay ®æi hai lÇn cßn m«men cho phÐp c¶ hai tr−¬ng hîp kh«ng ®æi. Ph−¬ng ph¸p nay chØ nªn sö dông khi m«men c¶n kh«ng ®æi. 1K 1K 1K2K 2K 2K 2K 1K 1K 1K2K 2K 2K 2K 2K ω0 ω0 yy ω0 ω0yy Mc ω0 0 M M0 a) b) c) b) d) H×nh 2-12 a)S¬ ®å nguyªn lý khi ®Êu h×nh sao chuyÓn sang sao kÐp. b)§Æc tÝnh c¬ khi ®Êu sao vµ sao kÐp c)S¬ ®å ®Êu tam gi¸c chuyÓn sang sao kÐp. d) §Æc tÝnh c¬ khi ®Êu sao vµ tam gi¸c. f. ¶nh h−ëng cña ®iÖn trë trong mach r«to. §èi víi §CK§B r«to d©y quÊn, ng−êi ta th−êng ®Êu thªm ®iÖn trë phô vµo m¹ch r«to ®Ó h¹n chÕ dßng khëi ®éng vµ ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é quay cña nã. S¬ ®å nguyªn lý nh− h×nh 2-13a. Khi ®−a ®iÖn trë phô vµo m¹ch r«to ta sÏ ®−îc ®−êng ®Æc tÝnh nh©n t¹o cßn gäi lµ ®Æc tÝnh biÕn trë. HÖ sè tr−ît tíi h¹n cña ®Æc tÝnh biÕn trë: 22 1 '' 2 nm f thnt XR RR S + += [ ]262 − §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 25 Tõ ®ã thÊy hÖ sè tr−ît tíi h¹n phô thuéc vµo ®iÖn trë phô cña m¹ch r«to, ®iÖn trë phô cµng lín hÖ sè tr−ît giíi h¹n cµng lín. Cßn m«mem tíi h¹n x¸c ®Þnh bëi biÓu thøc [ ]102 − . Tõ biÓu thøc ®ã cho thÊy m«men tíi h¹n kh«ng phô thuéc vµo ®iÖn trë m¹ch r«to, nã lu«n lµ h»ng sè khi tiÕn hµnh thay ®æi Rf. Ta xÐt hai ®−êng ®Æc tÝnh c¬ lµ ®Æc tÝnh tù nhiªn vµ ®Æc tÝnh biÕn trë bÊt kú nµo ®ã. Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn: thtn tn tn thtn th S S S S MM + = 2 Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o: thnt tn tn thnt th S S S S MM + = 2 NÕu xÐt t¹i mét gi¸ trÞ M bÊt kú nµo ®ã ta cã: thtn tn tn thnt thnt nt nt thtn S S S S S S S S +=+ Ph−¬ng tr×nh trªn chØ ®óng khi: tn thnt nt thtn S S S S = Hay: thtn thnt tn nt S S S S = Hay: thtn thnt tnnt S S SS .= MÆt kh¸c cã: 2 2 ' 2 '' 2 R RR R RR S S ff thtn thnt +=+= [ ]272 − Tõ ®ã suy ra trªn cïng mét gi¸ trÞ m«men cã: 2 2. R RR SS ftnnt += [ ]282 − §iÒu ®ã chøng tá r»ng cµng t¨ng trë m¹ch r«to phÇn c«ng t¸c ®Æc tÝnh c¬ cµng dèc ( ®Æc tÝnh cµng mÒm ) ( h×nh 2-4b). §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 26 VÒ dßng ®iÖn r«to ®−îc x¸c ®Þnh theo [ ]42 − cßn biÓu thøc tÝnh dßng khëi ®éng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch cho s=1 vµo [ ]42 − , cã: ( ) 22'2'1 1 2 ' 2 nmf mnkd XRRR UII +++ == [ ]292 − Tõ [ ]292 − thÊy cµng t¨ng Rf’ vµo m¹ch r«to dßng khëi ®éng cµng gi¶m (h×nh 2-13c). - Rf ω ω0 1 2 3 4 M Mth0 1 Tn Rn Rf4 Rf3 Rf2 0 0 I2 ω0 ω tn 1 2 3 4 a) b) c) H×nh 2-13 2.1.3. Lùa chän ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn m¸y ®iÖn. a. §Æc ®iÓm cña ®éng c¬. + §éng c¬ sö dông lµ lo¹i ®éng c¬ kh«ng ®ång bé Roto d©y quÊn. + §iÖn ¸p ®Þnh møc sö dông lµ 6kV. + C«ng suÊt ®éng c¬ lín 400kW. + M«men c¶n lu«n kh«ng ®æi. b. §¸nh gi¸ c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ®éng c¬. + Thay ®æi sè ®«i cùc p: th× th−êng ®−îc sö dông víi ®éng c¬ kh«ng ®ång bé Roto lång sãc. C«ng t¸c quÊn d©y rÊt phøc t¹p gi¸ thµnh cao. + Thay ®æi ®iÖn ¸p U1: Do ®Æc tÝnh t¶i cña ®éng c¬ lµ Mc= const, do vËy m«men khëi ®éng lín. Khi thay ®æi ®iÖn ¸p U1 th× m«men khëi ®éng còng thay ®æi theo. VËy ph−¬ng ¸n thay ®æi U1 còng kh«ng phï hîp. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 27 + Thay ®æi tÇn sè: §©y lµ ph−¬ng ph¸p rÊt tèt, nh−ng do ®éng c¬ sö dông ®iÖn ¸p lín, c«ng suÊt ®éng c¬ lín, m«men c¶n lín. V× vËy, biÕn tÇn lo¹i nµy rÊt ®¾t tiÒn. Do chi phÝ ®Çu t− lín, ph−¬ng ph¸p nµy còng kh«ng phï hîp. + Thay ®æi ®iÖn trë m¹ch Roto: §èi víi ®éng c¬ r«to d©y quÊn ®Ó h¹n chÕ dßng khëi ®éng vµ t¨ng m«men khëi ®éng ng−êi ta ®−a thªm ®iÖn trë phô vµo m¹ch r«to trong qu¸ tr×nh khëi ®éng, sau ®ã lo¹i dÇn tõng cÊp ®iÖn trë phô khëi ®éng. S¬ ®å nguyªn lý vµ hä ®−êng ®Æc tÝnh c¬ cho ë h×nh 2-14 Rf1 Rf2 Rf3 3G 2G 1G R2ω0 ω O' 76 4 5 32 1 BA S=1 S=0 Mc M2 M1 M H×nh 2-14 NÕu thiÕt kÕ ®óng qu¸ tr×nh khëi ®éng diÔn ra nh− sau: Khi b¾t ®Çu khëi ®éng, c¸c tiÕp ®iÓm 1G, 2G, 3G ®ang më, ®éng c¬ khëi ®éng víi toµn bé ®iÖn trë phô trong m¹ch r«to: R1=Rf1+Rf2+R2. §éng c¬ b¾t ®Çu §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 28 khëi ®éng ë ®iÓm 1. Tèc ®é ®éng c¬ t¨ng ®Õn ®iÓm 2 ng−êi ta c¾t ®iÖn trë ®Çu tiªn ra. §iÖn trë cßn l¹i lµ R1=Rf2+Rf3+R2… Qu¸ tr×nh t−¬ng tù, ®Õn ®iÓm 4 cÊp ®iÖn trë tiÕp theo ®−îc c¾t ra. §iÖn trë cßn l¹i: R1=Rf3+R2. §Õn ®iÓm 6 cÊp ®iÖn trë cuèi cïng còng ®−îc c¾t ra, ®éng c¬ chuyÓn sang khëi ®éng trªn ®Æc tÝnh tù nhiªn mµ t¹i M1( ®iÓm 7 ). Sau ®ã vÒ lµm viÖc æn ®Þnh ë ®iÓm A. Tr¹ng th¸i h·m ®éng n¨ng x¶y ra khi ®éng c¬ quay ta c¾t ®éng c¬ ra khái l−íi ®iÖn xoay chiÒu råi ®ãng vµo nguån mét chiÒu. H·m ®éng n¨ng cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé cã thÓ thùc hiÖn theo hai c¸ch: h·m ®éng n¨ng tù kÝch vµ h·m ®éng n¨ng kÝch tõ ®éc lËp. c. H·m ®éng n¨ng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. Rf + - K H H×nh 2-15 Khi stato cña ®éng c¬ ®−îc c¾t ra khái nguån xoay chiÒu ( më K ) råi ®ãng vµo nguån mét chiÒu ( ®ãng H ), lóc ®ã dßng mét chiÒu ch¹y qua cuén d©y stato sÏ sinh ra mét tõ tr−êng ®øng yªn so ví r«to. R«to cña ®éng c¬ vÉn quay theo chiÒu cò do qu¸n tÝnh hoÆc do t¶i. M¹ch r«to ®−îc ®Êu ng¾n m¹ch qua ®iÖn trë h·m. C¸c thanh dÉn cña r«to c¾t tõ tr−êng ®øng yªn nªn xuÊt hiÖn mét søc ®iÖn ®éng c¶m øng e2, tÇn sè cña S.®.® e2 tØ lÖ víi tèc ®é gãc cña r«to: §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 29 '0 0 02 Sfff == ω ω [ ]302 − Trong ®ã: S’ lµ hÖ sè tr−ît ë tr¹ng th¸i h·m ®éng n¨ng. Søc ®iÖn ®éng c¶m øng trong m¹ch r«to sÏ sinh ra dßng ®iÖn xoay chiÒu i2 ch¹y trong m¹ch r«to. T−¬ng t¸c gi÷a dßng ®iÖn i2 vµ tõ tr−êng ®øng yªn t¹o ra lùc h·m F. Lùc F sinh ra m«men h·m cã chiÒu ng−îc víi chiÒu quay cña r«to. §éng c¬ chuyÓn vµo tr¹ng th¸i h·m ®éng n¨ng. VËy khi h·m ®éng n¨ng §CK§B lµm viÖc nh− m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc tõ Èn lµm viÖc ë chÕ ®é ng¾n m¹ch cã tèc ®é vµ tÇn sè thay ®æi phô thuéc vµo t¶i. T¶i cña m¸y ph¸t nµy lµ ®iÖn trë m¹ch r«to, c¬ n¨ng trªn trôc ®éng c¬ biÕn thµnh ®iÖn n¨ng. §iÖn n¨ng nµy biÕn thµnh nhiÖt n¨ng trong m¹ch r«to. Dßng ng¾n m¹ch r«to: 2 2 2 2 2 XR EInm + = [ ]312 − Søc ®iÖn ®éng vµ ®iÖn c¶m cña m¹ch r«to phô thuéc vµo tèc ®é quay: ω.12 KE = ; ω22 KX = Trong ®ã: K1vµ K2 lµ hÖ sè tØ lÖ. 2.2. CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn hiÖn t¹i. 2.2.1. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch lùc. 2.2.2. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña trôc t¶i giÕng ®øng 2Ц-3,5 x 1,7. + §ãng ®iÖn 6KV cho m¸y ng¾t dÇu KPY-2 vµ ®ãng c¸c ¸pt«m¸t trong tñ dÉn ®éng phô. + Khëi ®éng m¸y nÐn khÝ. + Khëi ®éng m¸y b¬m dÇu. + §ãng ®iÖn ®iÒu khiÓn. + N¹p TП ( n¹p phanh an toµn). + Thö phanh an toµn vµ phanh c«ng t¸c. + Nghe tÝn hiÖu tr−íc khi thao t¸c tay sè. + §Èy tay sè (bªn tay ph¶i) theo chiÒu tiÕn ( hoÆc lïi) tõ sè 1 ®Õn sè 4, ®ång thêi ®Èy tay phanh (bªn tay tr¸i) vÒ phÝa tr−íc mÆt ®Ó ®éng c¬ chÝnh lµm §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 30 viÖc, phï hîp víi biÓu ®å tèc ®é, ®· quy ®Þnh víi tõng lo¹i ®èi t−îng vËn chuyÓn qua giÕng ®øng. + Theo dâi kim ®ång hå chØ ®é s©u trªn bµn l¸i ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é n©ng, hoÆc h¹ t¶i cho phï hîp víi biÓu ®å tèc ®é vµ ®èi t−îng vËn chuyÓn trong hµnh tr×nh c«ng t¸c cña trôc t¶i. + Khi thao t¸c dõng m¸y, thî m¸y vËn hµnh ph¶i thùc hiÖn theo quy tr×nh nh− sau: ®−a dÇn tay sè tõ sè 4 vÒ sè 0, ®ång thêi kÐo chÆt tay phanh vµo lßng ®Ó h·m chÆt tang c¸p t¶i theo yªu cÇu cña thî ph¸t tÝn hiÖu. 2.2.3. CÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch b¶o vÖ TП 1. CÊu t¹o §Ó vËn hµnh an toµn vµ cã thÓ ng¨n ngõa ®−îc c¸c sù cè m¸y n©ng.Tr¹m m¸y n©ng ®· ®−îc trang bÞ c¸c thiÕt bÞ an toµn vµ c¸c m¹ch b¶o vÖ sau: C¸c m¹ch b¶o vÖ qu¸ n©ng, qu¸ h¹, qu¸ dßng, qu¸ ¸p, qu¸ tèc, trïng c¸p, mµn m¸ phanh, b¶o vÖ liªn ®éng, hÖ thèng khÝ nÐn ng−êi ta ®−a vµo m¹ch TП c¸c tiÕp ®iÓm cña r¬le vµ c¸c kho¸ ng¾t b¶o vÖ nh−: TП: Cuén d©y cña phanh an toµn. PTP: R¬le ®ãng cho nam ch©m phanh an toµn MTП. AK-1, AK-2: Kho¸ sù cè trªn bµn ®iÒu khiÓn. K3T: Nót n¹p TП. PMДT: R¬le cùc ®¹i cña phanh ®éng lùc. POC: R¬le h¹n chÕ qu¸ tèc. PKД: R¬le kiÓm ¸p lùc khÝ nÐn. PKB: R¬le kiÓm tra m¹ch kÝch thÝch m¸y ph¸t tèc. PЦ: R¬le ly t©m. 1KД -2 KД: TiÕp diÓm phanh an toµn. BM: TiÕp ®iÓm cÇu dao dÇu. SA1 : Kho¸ t¸ch tang. 1BK-4BK: Kho¸ qu¸ n©ng trªn A3K ( thïng ph¶i, thïng tr¸i ). PПK(npab) – PПK(ЛEB): Kho¸ trïng c¸p thïng ph¶i, thïng tr¸i. 1BИK-2 BИK : Kho¸ mßn m¸ phanh. 2. Nguyªn lý m¹ch n¹p TП cña m¸y n©ng. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 31 + §ãng m¸y ng¾t dÇu BM tiÕp ®iÓm th−êng më BM trªn m¹ch TП sÏ ®ãng l¹i. + Khëi ®éng m¸y nÐn khÝ + §ãng apt«m¸t ®iÒu khiÓn cung cÊp dßng ®iÖn cho c¸c r¬le. + R¬ le PA cã ®iÖn sÏ ®ãng tiÕp ®iÓm th−êng më PA trªn m¹ch TП. + R¬le PЦ qua tiÕp ®iÓm tay phanh, tay sè cã ®iÖn sÏ ®ãng tiÕp ®iÓm th−êng më PЦ trªn m¹ch TП. + Khi Ên nót ®iÒu khiÓn n¹p TП (K3T) trªn bµn l¸i cuén 1 TП trong m¹ch r¬le PTP, cuén d©yPTP cã ®iÖn ®i theo m¹ch sau: 101(+)→ 4BK (kho¸ qu¸ n©ng thïng tr¸i)→ PΠK (kho¸ trïng c¸p thïng tr¸i) → 3BK → 2BИK (kho¸ mßn m¸ phanh tr¸i) →1 BИK (kho¸ mßn m¸ phanh ph¶i) → 2BK → PПK(npab) (kho¸ trïng c¸p thïng tr¸i) → 1BK(kho¸ qu¸ n©ng thïng ph¶i)→ SA1 (kho¸ t¸ch tang) → BM (tiÕp ®iÓm cÇu dao dÇu)→ 2KД (tiÕp ®iÓm phanh an toµn tr¸i) →1KД (tiÕp ®iÓm phanh an toµn ph¶i) → PЦ (tiÕp ®iÓm r¬le ly t©m) → PKB (r¬le kiÓm tra m¹ch kÝch thÝch m¸y ph¸t tèc)→ PKД (r¬le kiÓm tra ¸p lùc khÝ nÐn)→ PKЦ (kho¸ kiÓm tra chÕ ®é) → POC (r¬ le h¹n chÕ tèc ®é) → PA → PMДT (r¬le cùc ®¹i phanh ®éng lùc)→ K3T (nót n¹p TП) → P11 → TП (cuén d©y phanh an toµn)→ AK-1 (kho¸ sù cè trªn bµn ®iÒu khiÓn)→ AK-2 (kho¸ sù cè trªn bµn ®iÒu khiÓn) → 102 (-). Cuén TП b©y giê cã ®iÖn, ®ãng ®ång thêi tiÕp ®iÓm TП trong m¹ch r¬le PTP, cuén d©y PTP cã ®iÖn, ®ãng tiÕp ®iÓm m¹ch lùc ®Ó cung cÊp ®iÖn cho nam ch©m phanh an toµn lµm viÖc: 1TП cã ®iÖn sÏ ®ãng tiÕp ®iÓm TП cho m¹ch ®¶o chiÒu. §ãng TП trong m¹ch ®iÒu chØnh ¸p lùc. §ãng TП cÊp ®iÖn cho nam ch©m phanh an toµn lµm viÖc. §ång thêi r¬le PTP cã ®iÖn ®Ó ®ãng PTP ®Ó duy tr× TП, khi di chuyÓn tay sè sang SA-7. Khi ®ã ta cã thÓ di chuyÓn tay sè vµ nh¶ tay phanh ®Ó vËn hµnh m¸y. Khi c¸c kho¸ b¶o vÖ do cã sù cè ®Òu ng¾t m¹ch phanh an toµn, khi ®ã phanh an toµn sÏ t¸c ®éng, xi lanh phanh an toµn tôt xuèng ®−a m¸y n©ng vÒ tr¹ng th¸i phanh cøng. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 32 2.2.3. CÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch ®iÒu khiÓn ®i sè 1. CÊu t¹o §Ó cã thÓ ®iÒu khiÓn m¸y n©ng ho¹t ®«ng hÕt c«ng suÊt, ng−êi ta dùa vµo. Tñ ®¶o chiÒu 6KV. Tñ ®éng c¬ n©ng 6KV. Tñ ®iÖn dÉn ®éng chÝnh gåm c¸c r¬le. Tñ gia tèc gån cã 8 c«ng t¾c t¬ ®i sè øng víi 8 cÊp ®iÖn trë. §éng c¬ n©ng cña tr¹m m¸y lµ lo¹i ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé 3 pha r«to d©y quÊn cã c«ng suÊt P=400KW, cã giµn ®iÖn trë 8 cÊp ®Ó lo¹i dÇn c¸c cÊp ®iÖn trë m¾c vµo m¹ch r«to. Tñ ®¶o chiÒu cao thÕ PB-2M-100-1Y cã U®m= 6000V Dïng ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬ tõ xa gåm cã 3 bé c«ng t¾c t¬ H, B, ДT ®−îc bè trÝ trong tñ thÐp, c¸c tiÕp ®iÓm m¹ch lùc n»m trong hép dËp hå quang, hép dËp hå quang ®−îc chia ng¨n thµnh nhiÒu ng¨n chia hå quang thµnh nh÷ng phÇn tö nhá. Hai bé c«ng t¾c t¬ B, H dïng ®Ó ®¶o chiÒu ®éng c¬.C¸c c«ng t¾c t¬ H, B, ДT trªn s¬ ®å cã bè trÝ c¸c tiÕp ®iÓm ®ãng lång vµo m¹ch cña nhau ®Ó khèng chÕ thêi gian tiÕn hay lïi, hay sö dông phanh ®éng lùc. B: Cuén d©y c«ng t¨c t¬ chiÒu lªn. H: Cuén d©y c«ng t¨c t¬ chiÒu xuèng. ДT: Cuén d©y c«ng t¾c t¬ phanh ®éng lùc. PДT: R¬le phanh ®éng lùc. KДT: Nót Ên phanh ®éng lùc. PДT: (709-707) TiÕp ®iÓm th−êng më cña r¬le phanh ®éng lùc. PKT: R¬ le kiÓm tra dßng phanh ®éng lùc. PB 2 : R¬le duy tr× m¹ch phanh an toµn. P 2 : R¬le trung gian. PB 1 : R¬le thêi gian ®ãng cho m¹ch chu«ng lµm chËm. P 11 : R¬le kiÓm tra tay phanh ë vÞ trÝ ®ãng, tay sè ë vÞ trÝ gi÷a. P 13 : R¬le trung gian. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 33 BБTP-1: Tay phanh ë vÞ trÝ ®ãng sè 1. BБTP-2: Tay phanh ë vÞ trÝ sè 2. PTY: R¬le dßng qu¸ t¶i. 2. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch ®iÒu khiÓn. §Ó ®iÒu khiÓn cho tñ ®¶o chiÒu ®ãng theo chiÒu lªn hoÆc xuèng cña m¸y n©ng qua tay sè cña bµn ®iÒu khiÓn. Khi dßng ®iÖn tñ dÉn ®éng phô th× r¬le PДT cã ®iÖn, ®ãng tiÕp ®iÓm th−êng më. PДT (r¬ le phanh ®éng lùc): (709-707) trong m¹ch 220V cña tñ ®¶o chiÒu, khi r¬le P2 (r¬ le trung gian) lµm viÖc ®ãng tiÕp ®iÓm th−êng më P2(729- 709). Gi¶ sö ®ãng tay sè SA7 theo chiÒu xuèng, dßng ®iÖn ®i tõ ®Çu 101 (+) qua tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng PДБ (r¬ le m¹ch ®i sè) – qua tiÕp ®iÓm th−êng më P2- (r¬ le trung gian) – qua tiÕp ®iÓm th−êng më PДT (r¬ le phanh ®éng lùc) – qua tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng PKT (r¬ le kiÓm tra dßng phanh ®éng lùc) – qua tay sè ë vÞ trÝ chiÒu xuèng – qua kho¸ phôc håi qu¸ n©ng SA4 – qua tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng B (723-721) – qua tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng H – qua cuén d©y chiÒu xuèng H – qua tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng ДT (cuén d©y c«ng t¾c t¬ phanh ®éng lùc) - qua tiÕp ®iÓm th−êng më PTP (r¬ le ®ãng cho nam ch©m phanh an toµn MTП) ( lóc nµy PTP ®· ®ãng ë m¹ch TП) – vÒ 102 (-) Khi cuén c«ng t¾c t¬ cã H ®iÖn, më tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng H dßng ®iÖn ®i qua R duy tr× vµ tiÕp ®iÓm th−êng më H duy tr×, cã ®iÖn vµo ®éng c¬, biÕn dßng 1TT, 2TT lµm viÖc. R¬le PДБ Cã ®iÖn, ®ãng tiÕp ®iÓm th−êng më PДБ( 257-274) ®Ó duy tr× r¬le PB2, vµ lóc nµy tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng H ®· më, ®ång thêi më tiÕp tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng H (713-711) vµ tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng H (737-735). §Ó ®éng c¬ ®i sè ( t¨ng tèc ®é ®éng c¬) M¹ch ®iÒu khiÓn lµm viÖc Khi di chuyÓn tay sè SA7 sang vÞ trÝ xuèng. Lóc nµy cuén c«ng t¾c t¬ H cã ®iÖn ®ång thêi ®ãng tiÕp ®iÓm th−êng më H (101-709) ®Ó duy tr× cho m¹ch ®i sè. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 34 Dßng ®iÖn ®i qua tay sè SA7 – qua tiÕp ®iÓm th−êng më H, qua tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng KM48, qua cuén d©y KM41 (r¬ le lo¹i cÊp ®iÖn trë ®Çu tiªn), qua R1 qua tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng K42(r¬ le lo¹i cÊp ®iÖn trë thø 2), →R¬le 1PY→ tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng 2PY → V93 qua tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng PTY (r¬ le dßng qu¸ t¶i) → 102 (-). §ång thêi tiÕp ®iÓm m¹ch lùc K41 trªn m¹ch r«to vµ nh− vËy ®éng c¬ ®· lo¹i dÇn ®−îc mét cÊp ®iÖn trë. T−¬ng tù ®i tiÕp sè : ChuyÓn SA7 sang vÞ trÝ 2. Dßng ®iÖn 101(+) → tay sè SA7 qua tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng K41 ®Õn cuén d©y KM42 → qua R2 → tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng K43 → r¬le 2PY → tiÕp ®iÓm th−êng më 1PY → V94 → qua r¬le dßng qu¸ t¶i PTY → 102, cuén d©y K42 cã ®iÖn, ®ãng tiÕp ®iÓm K42 ë m¹ch r«to, ®ång thê ®éng c¬ l¹i lo¹i thªm mét cÊp ®iÖn trë 2.2.3.3. Phanh ®éng lùc: Ên nót ®iÒu khiÓn b»ng c¸ch ®¹p ch©n nªn nót KДT lóc nµy lµm r¬le PДT mÊt ®iÖn, ®ång thêi tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng 709-737 ®ãng l¹i vµ 709-707 më ra → cÊp ®iÖn 6KV vµo stato cña ®éng c¬ vµ ®−a nguån mét chiÒu vµo 2 pha cña ®éng c¬ t¹o ra m«men quay ng−îc, h·m ng−îc chiÒu ®éng c¬. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 35 Ch−¬ng iii: øng dông plc vµo hÖ thèng ®iÒu khiÓn m¸y n©ng ë giÕng chÝnh má than m«ng d−¬ng. 3.1. Tæng qu¸t vÒ PLC. 3.1.1. Giíi thiÖu nguyªn lý PLC. PLC viÕt t¾t cña programmable logic controller, lµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic lËp tr×nh ®−îc (kh¶ tr×nh) cho phÐp thùc hiÖn linh ho¹t c¸c thuËt to¸n ®iÒu khiÓn logic. Th«ng qua ng«n ng÷ lËp tr×nh, ng−êi sö dông cã thÓ lËp tr×nh ®Ó thùc hiÖn mét lo¹t c¸c sù kiÖn. C¸c sù kiÖn nµy ®−îc kÝch ho¹t bëi t¸c nh©n kÝch thÝch (®Çu vµo) t¸c ®éng tíi PLC hoÆc th«ng qua c¸c c¸c t¸c ®éng cã trÔ nh− c¸c bé ®Þnh thêi gian hay c¸c sù kiÖn ®−îc ®Õm. Khi mét sù kiÖn ®−îc kÝch ho¹t, nã t¸c ®éng bËt (on) hay (off) phÇn tö ®iÒu khiÓn ngoµi ®−îc gäi lµ thiÕt bÞ vËt lý. Bé ®iÒu khiÓn logic lËp tr×nh sÏ liªn tôc “lÆp” ch−¬ng tr×nh ®−îc n¹p vµo bé nhí vµ chê tÝn hiÖu ®Çu vµo ®Ó quyÕt ®Þnh tÝn hiÖu ë ®Çu ra t¹i thêi ®iÓm ®· lËp tr×nh tr−íc. Sù ra ®êi cña PLC nhê tiÕn bé cña c«ng nghÖ vi m¹ch vµ vi xö lý, nh»m kh¾c phôc nh÷ng nh−îc ®iÓm cña bé thiÕt bÞ tr−íc ®ã (c¸c hÖ ®iÒu khiÓn logic thùc hiÖn b»ng r¬ le). −u ®iÓm cña PLC cã thÓ liÖt kª: §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 36 LËp tr×nh dÔ dµng, ng«n ng÷ lËp tr×nh ®¬n gi¶n, linh ho¹t trong khai th¸c vµ vËn hµnh. - ThiÕt bÞ nhá ngän, s¬ ®å hÖ thèng ®¬n gi¶n, dÔ b¶o qu¶n, söa ch÷a. - Dung l−îng bé nhí lín ®Ó cã thÓ chøa ®−îc ch−¬ng tr×nh phøc t¹p. - Hoµn toµn tin cËy trong m«i tr−êng c«ng nghiÖp. - Giao tiÕp ®−îc víi c¸c thiÕt bÞ th«ng minh kh¸c nh−: m¸y tÝnh, m¹ng m¸y tÝnh, c¸c khèi më réng, m¹ng PLC. - TÝnh kinh tÕ cao PLC ®−îc tÝch hîp c¸c chøc n¨ng tÝnh to¸n nh− trªn PC… Sù ph¸t triÓn c«ng nghÖ vi xö lý ®¶m b¶o PLC ngµy cµng hoµn thiÖn víi dung l−îng nhí lín, sè l−îng cæng vµo/ ra (I/O) ngµy cµng nhiÒu, tèc ®é tÝnh to¸n còng nh− kh¶ n¨ng tÝnh to¸n ®¸p øng ®−îc c¸c hÖ thèng tù ®éng ho¸ lín. Trong PLC, phÇn cøng vµ ch−¬ng tr×nh lµ ®¬n vÞ c¬ b¶n cho qua tr×nh ®iÒu khiÓn hoÆc xö lý hÖ thèng. Chøc n¨ng mµ bé ®iÒu khiÓn logic cÇn th−îc hiÖn sÏ ®−îc x¸c ®Þnh bëi mét ch−¬ng tr×nh ®−îc n¹p s½n vµo bé nhí. PLC sÏ thùc hiÖn theo ch−¬ng tr×nh n¹p s½n nµy. Nh− vËy, khi muèn thay ®æi hay më réng chøc n¨ng cña quy tr×nh c«ng nghÖ, ta cÇn thay ®æi ch−¬ng tr×nh bªn trong bé nhí cña PLC. ViÖc thay ®æi hay më réng chøc n¨ng sÏ ®−îc thùc hiÖn mét c¸ch dÔ dµng mµ hÇu nh− kh«ng cÇn can thiÖp vËt lý. ®©y chÝnh lµ mét trong nh÷ng ®iÒu kh¸c nhau c¬ b¶n so víi c¸c s¬ ®å r¬ le, 3.1.2. CÊu tróc vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña PLC. a. CÊu tróc TÊt c¶ c¸c PLC th−êng cã c¸c thµnh phÇn chÝnh sau ®©y. Bé nhí ch−¬ng tr×nh RAM bªn trong (cã thÓ më réng thªm mét sè bé nhí bªn ngoµi). Mét bé vi xö lý cã cæng giao tiÕp dïng cho viÖc ghÐp nèi víi PLC. C¸c khèi vµo ra. Thªm vµo ®ã, mét bé PLC hoµn chØnh cßn ®i kÌm thªm ®¬n vÞ lËp tr×nh b»ng bµn phÝm, m¸y lËp tr×nh hay m¸y tÝnh. HÇu hÕt c¸c ®¬n vÞ lËp tr×nh ®¬n gi¶n ®Òu cã ®ñ RAM ®Ó chøa ®ùng ch−¬ng tr×nh d−íi d¹ng hoµn thiÖn hay bæ sung. §èi víi c¸c PLC lín th−êng lËp tr×nh trªn m¸y lËp tr×nh chuyªn dông hoÆc §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 37 m¸y tÝnh nh»m hç trî cho viÖc viÕt, ®äc, kiÓm tra ch−¬ng tr×nh dÔ dµng. C¸c ®¬n vÞ lËp tr×nh ghÐp nèi víi PLC qua cæng RS232, RS485, RS422…. b. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña PLC ®¬n vÞ xö lý trung t©m CPU thùc hiÖn chøc n¨ng ®iÒu khiÓn c¸c ho¹t ®éng bªn trong PLC. Bé vi xö lý sÏ ®äc vµ kiÓm tra ch−¬ng tr×nh ®−îc chøa trong bé nhí, sau ®ã sÏ thùc hiÖn thø tù tõng lÖnh trong ch−¬ng tr×nh, chuyÓn t¸c ®éng hay ng¾t c¸c ®Çu ra. C¸c tr¹ng th¸i ®Çu ra ®ã ®−îc ®−a tíi c¸c thiÕt bÞ thõa hµnh. Toµn bé c¸c ho¹t ®éng thùc thi ®ã ®Òu phô thuéc vµo ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn lËp tr×nh s½n, l−u tr÷ trong bé nhí. HÖ thèng Bus HÖ thèng Bus lµ hÖ thèng ®−êng d©y th«ng tin ®Ó truyÒn tÝn hiÖu, hÖ thèng gåm nhiÒu ®−êng tÝn hiÖu song song. Adress Bus: Bus ®Þa chØ dïng ®Ó truyÒn ®Þa chØ tíi c¸c M« ®uyn kh¸c nhau. Data Bus: Bus dïng ®Ó truyÒn d÷ liÖu. Control Bus: Bus ®iÒu khiÓn dïng ®Ó truyÒn c¸c tÝn hiÖu ®Þnh thêivµ ®iÒu khiÓn ®ång bé c¸c ho¹t ®éng trong PLC. Trong PLC c¸c sè liÖu ®−îc trao ®æi gi÷a bé vi xö lý vµ c¸c M« dun vµo/ra th«ng qua Data Bus. Bus ®Þa chØ vµ Bus d÷ liÖu gåm 8 ®−êng, ë cïng thêi ®iÓm cho phÐp truyÒn 8 bÝt cña 1 byte mét c¸ch ®ång thêi hay song song. NÕu mét m« ®un ®Çu vµo nhËn ®−îc ®Þa chØ cña nã trªn Bus ®Þa chØ, nã sÏ chuyÓn tÊt c¶ tr¹ng th¸i ®Çu vµo cña nã ®Õn Bus d÷ liÖu. NÕu mét ®Þa chØ byte cña 8 ®Çu ra xuÊt hiÖn trªn Bus ®Þa chØ, m« ®un ®Çu ra t−¬ng øng sÏ nhËn ®−îc d÷ liÖu tõ Bus d÷ liÖu. Bus ®iªu khiÓn sÏ chuyÓn c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tíi phÇn trong PLC. C¸c sè liÖu vµ ®Þa chØ ®−îc chuyÓn lªn c¸c Bus t−¬ng øng trong thêi gian nhÊt ®Þnh. + HÖ thèng Bus sÏ lµm nhiÖm vô trao ®æi th«ng tin gi−a CPU, bé nhí vµ I/O. Bªn c¹nh ®ã CPU ®−îc cung cÊp mét xung ®ång hå cã tÇn sè tõ 1 8 MHz. Xung nµy quyÕt ®Þnh hoat ®éng cña PLC vµ cung cÊp yÕu tè vÒ ®Þnh thêi, ®ång hå cña hÖ thèng. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 38 + Bé nhí Bé nhí PLC dïng ®Ó l−u gi÷ ch−¬ng tr×nh vµ gi÷ liÖu trong kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh. Mçi lÖnh cña ch−¬ng tr×nh cã mét vÞ trÝ riªng trong bé nhí, tÊt c¶ mäi vÞ trÝ trong bé nhí ®Òu ®−îc ®Þa chØ ho¸. Bé nhí bªn trong PLC ®−îc t¹o bëi c¸c vi m¹ch b¸n dÉn, mçi vi m¹ch cã kh¶ n¨ng chøa 2.000  16000 dßng lÖnh tuú theo lo¹i vi m¹ch. Trong PLC c¸c bé nhí RAM, EPROM ®Òu ®−îc sö dông. RAM (Random Access Memory) cã thÓ n¹p ch−¬ng tr×nh, thay ®æi hay xo¸ bá néi dung bÊt kú lóc nµo. Néi dung RAM sÏ bÞ mÊt nÕu nguån ®iÖn nu«i bÞ mÊt. ®Ó tr¸nh t×nh tr¹ng nµy c¸c PLC ®−îc trang bÞ mét pin kh«, cã kh¶ n¨ng cung cÊp n¨ng l−îng dù tr÷ cho RAM tõ vµi th¸ng tíi mét n¨m. Trong thùc tÕ RAM dïng ®Ó khëi t¹o vµ kiÓm tra ch−¬ng tr×nh. Khuynh h−íng hiÖn nay dïng CMOSRAM nhê kh¶ n¨ng tiªu thô thÊp vµ tuæi thä lín. EPROM (Electrically programable read only memory) lµ bé nhí mµ ng−êi sö dông b×nh th−êng chØ cã thÓ ®äc chø kh«ng ghi néi dung vµo ®−îc néi dung cña EPROM kh«ng bÞ mÊt khi mÊt nguån, nã ®−îc g¾n s½n trong m¸y, ®· ®−îc nhµ s¶n xuÊt n¹p vµ chøa s½n hÖ ®iÒu hµnh. NÕu ng−êi sö dông kh«ng muèn më réng bé nhí ngoµi th× cã thÓ sö dông thªm EPROM g¾n bªn trong PLC. Trªn PG (programer) cã s½n ghi xo¸ EPROM. M«i tr−êng ghi d÷ liÖu thø ba lµ ®Üa cøng ho¨c ®Üa mÒm, ®−îc sö dông trong m¸y lËp tr×nh, ®Üa cøng hoÆc ®Üa mÒm cã dung l−îng lín lªn th−êng dïng ®Ó l−u c¸c ch−¬ng tr×nh lín trong thêi gian l©u dµi. KÝch th−íc bé nhí: C¸c PLC lo¹i nhá cã thÓ chøa 300  1.000 dßng lÖnh tuú vµo c«ng nghÖ chÕ t¹o. C¸c PLC lín cã kÝch th−íc tõ 1K  1K, cã kh¶ n¨ng chøa 2.000  16.000 dßng lÖnh. Ngoµi ra, c¸c PLC th«ng th−êng ®Òu cho phÐp g¾n thªm bé nhí më réng nh− RAM, EPROM. C¸c cæng vµo ra (I/O) §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 39 C¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tõ bé c¶m biÕn hoÆc phÝm ®iÒu khiÓn th−êng ®−îc ghÐp nèi víi c¸c cæng vµo ( c¸c m«®un ®Çu vµo), c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh ®−îc ghÐp nèi víi cæng ra (c¸c m« ®un ®Çu ra) cña PLC. HÇu hÕt c¸c PLC cã ®iÖn ¸p ho¹t ®éng bªn trong lµ 5Vdc, tÝn hiÖu xö lý lµ12/24 Vdc hoÆc 110/240 VAC. Mçi cæng vµo/ ra (I/O) cã duy nhÊt mét ®Þa chØ, tr¹ng th¸i cña c¸c kªnh vµo ra (I/O) ®−îc hiÓn thÞ bëi c¸c ®Ìn LED, ®iÒu nµy lµm cho viÖc kiÓm tra ho¹t ®éng xuÊt nhËp trë lªn dÔ dµng vµ ®¬n gi¶n. Bé xö lý ®äc vµ x¸c ®Þnh c¸c tr¹ng th¸i ®Çu vµo (on/off) ®Ó thùc hiÖn ®ãng hay ng¾t m¹ch ë ®Çu ra theo ch−¬ng tr×nh ®Þnh s½n. 3.1.3. C¸c ho¹t ®éng xö lý bªn trong PLC 1. Xö lý ch−¬ng tr×nh Khi mét ch−¬ng tr×nh ®−îc n¹p vµo PLC c¸c lÖnh ®−îc ®Þa chØ ho¸ trong bé nhí PLC cã bé ®Õm ®Þa chØ ë bªn trong bé vi xö lý thùc hiÖn mét c¸ch tuÇn tù tõng lÖnh mét, tõ ®Çu ®Õn cuèi ch−¬ng tr×nh. Mçi lÇn thùc hiÖn tõ ®Çu ®Õn cuèi ®−îc gäi lµ mét chu kú thùc hiÖn. Thêi gian thùc hiÖn mét ch−¬ng tr×nh tuú thuéc vµo tèc ®é xö lý cña CPU vµ ®é lín ch−¬ng tr×nh. Mét ch−¬ng tr×nh thùc hiÖn gåm 3 giai ®o¹n nèi tiÕp nhau: §Çu tiªn bé vi xö lý ®äc tÊt c¶ tr¹ng th¸i ®Çu vµo, phÇn ch−¬ng tr×nh phôc vô c«ng viÖc nµy cã s½n trong PLC vµ ®−îc gäi lµ hÖ ®iÒu hµnh. TiÕp theo, bé vi xö lý sÏ ®äc vµ xö lý tuÇn tù tõng lÖnh mét trong ch−¬ng tr×nh. Trong ghi ®äc vµ xö lý c¸c lÖnh bé vi xö lý sÏ ®äc tr¹ng th¸i ®Çu vµo thùc. Cuèi cïng bé vi xö lý sÏ g¾n c¸c tr¹ng th¸i míi cho c¸c ®Çu ra t¹i c¸c m« ®un ®Çu ra. 2. Bé xö lý xuÊt nhËp CËp nhËt liªn tôc §iÒu nµy ®ßi hái CPU quÐt c¸c lÖnh cæng vµo (mµ chóng xuÊt hiÖn trong ch−¬ng tr×nh), kho¶ng thêi gian trÔ ®−îc x©y dùng bªn trong ®Ó ch¾c ch¾n r»ng chØ cã tÝn hiÖu hîp lý ®−îc ®äc vµo bªn trong bé vi xö lý, c¸c lÖnh cæng ra th−êng t¸c ®éng trùc tiÕp tíi c¸c c¬ cÊu th−a hµnh. Theo ho¹t ®éng logic cña §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 40 ch−¬ng tr×nh. Khi lÖnh ®−a tÝn hiÖu ra ®−îc thùc hiÖn th× cæng ra sÏ nhËn gi¸ trÞ míi, v× thÕ nã sÏ vÉn gi÷ ®−îc tr¹ng th¸i cho tíi khi lÇn cËp nhËt kÕ tiÕp. Chôp ¶nh qu¸ tr×nh vµo ra HÇu hÕt PLC cì lín cã vµi tr¨m cæng vµo/ra (I/O), v× thÕ CPU chØ cã thÓ xö lý mét lÖnh ë mét thêi ®iÓm. Trong suèt qu¸ tr×nh thùc thi, tr¹ng th¸i mçi ®Çu nhËp ph¶i ®−îc kiÓm tra riªng nh»m dß t×m c¸c t¸c ®éng cña nã tíi ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. Nh− vËy, mçi ®Çu vµo ®ßi hái mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh th× tæng thêi gian cho hÖ thèng lÊy mÉu liªn tôc trë nªn qu¸ dµi. Sè ®Çu vµo cµng t¨ng th× thêi gian quÐt c¸c cæng ®Çu vµo cµng lín. §Ó t¨ng tèc ®é thùc thi ch−¬ng tr×nh, c¸c cæng vµo/ra (I/O) ®−îc cËp nhËt tíi vïng ®Æc biÖt trong ch−¬ng tr×nh. ë ®©y vïng RAM ®Æc biÖt nµy ®ù¬c dïng nh− mét bé ®Õm l−u tr¹ng th¸i logic ®iÒu khiÓn vµ tr¹ng th¸i cæng vµo/ra (I/O) mçi ®Çu vµo ra ®Òu cã mét ®Þa chØ vµo/ra (I/O) trong bé nhí ®Öm nµy. Qu¸ tr×nh nµy x¶y ra ë mçi chu kú quÐt cña ch−¬ng tr×nh. Thêi gian cËp nhËt tÊt c¶ c¸c ®Çu vµo phô thuéc vµo tæng sè I/O ®−îc chôp ¶nh ( sao chÐp) ®ång thêi nªn thêi gian nµy sÏ gi¶m nhiÒu. Thêi gian thùc thi ch−¬ng tr×nh sÏ chØ phô thuéc vµo ®é lín ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn t−¬ng øng (mçi lÖnh thùc hiÖn trong kho¶ng thêi gian 1  10 μs). 3.2. So s¸nh hÖ thèng ®iÒu khiÓn dïng PLC víi c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn kh¸c. CHÆ TIEÂU SO SAÙNH RÔLE PLC - Giaù thaønh töøng chöùc naêng Khaù thaáp Thaáp - Kích thöôùc vaät lyù Coàng keành Raát goïn - Toác ñoä ñieàu khieån Chaäm Nhanh - Khaû naêng choáng nhieãu Khaù toát Toát - Laép ñaët Maát thôøi gian thieát keá vaø laép ñaët Laäp trình vaø laép §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 41 ñaët ñôn giaûn - Khaû naêng ñieàu khieån taùc vuï phöùc taïp Khoâng Coù - Deã thay ñoåi ñieàu khieån Raát khoù Khaù ñôn giaûn - Coâng taùc baûo trì Khã kh¨n coù nhieàu coâng taéc Toát caùc module ñöôïc tieâu chuaån hoùa 3.3.øng dông PLC SIMATIC S7-200 vµo hÖ thèng b¶o vÖ vµ ®iÒu khiÓn trôc t¶i ë giÕng chÝnh má than M«ng D−¬ng. 3.3.1. C¸c th«ng sè kü thuËt cña mét sè PLC SIMATIC S7-200. Tªn miÒn CPU212 CPU214 CPU224 & CPU226 MiÒn V V0.0-V1023.7 V0.0-V4095.7 V0.0-V5119.7 Vïng ®Öm vµo I (®äc/ghi) I0.x(x=0-7) ®Õn I17.x(x=0-7) I0.x(x=0-7) ®Õn I17.x(x=0-7) I0.x(x=0-7) ®Õn I15.x(x=0-7) Vïng ®Öm ra Q (®äc/ghi) Q0.x(x=0-7) ®Õn Q7.x(x=1-7) Q0.x(x=0-7) ®Õn Q7.x(x=1-7) Q0.x(x=0-7) ®Õn Q15.x(x=1-7) Vïng nhí trong M (®äc/ghi) M0.x(x=0-7) ®Õn M15.x(x=0-7) M0.x(x=0-7) ®Õn M31.x(x=0-7) M0.x(x=0-7) ®Õn M31.x(x=0-7) Vïng nhí ®Æc biÖt SM (chØ ®äc) SM0.x(x=0-7) ®Õn SM29.x(x=0- 7) SM0.x(x=0-7) ®Õn SM29.x(x=0-7) SM0.x(x=0-7) ®Õn SM549.x(x=0-7) Vïng nhí ®Æc biÖt SM (®äc/ghi) SM30.x(x=0-7) ®Õn SM45.x(x=0- 7) SM30.x(x=0-7) ®Õn SM85.x(x=0-7) SM0.x(x=0-7) ®Õn SM31.x(x=0-7) §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 42 3.3.2. Lùa chän PLC SIMATIC S7-200 CPU214. Chän PLC SIMATIC S7-200 ®Ó lËp tr×nh cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn bëi v×: + PLC ®−îc sö dông phæ biÕn ë ViÖt Nam. + DÔ vËn hµnh, söa ch÷a vµ thay thÕ. + TÝnh kinh tÕ cao, ho¹t ®éng æn ®Þnh trong m«i tr−êng c«ng nghiÖp. Chän CPU214 v×: Sè cæng vµo ra I/O phï hîp víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn. 3.4. LËp tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng ®iÒu khiÓn m¸y n©ng giÕng chÝnh má than M«ng D−¬ng. 3.4.1. C¸c cæng vµo ra. +Cæng ®Çu vµo: I0.0: TÝn hiÖu dõng khÈn cÊp. I0.1: TÝn hiÖu b¸o ¸p lùc khÝ nÐn. I0.2: TÝn hiÖu b¸o ¸p lùc dÇu. I0.3: TÝn hiÖu b¸o qu¸ n©ng thïng ph¶i. I0.4: TÝn hiÖu b¸o qu¸ n©ng thïng tr¸i. I0.5:TÝn hiÖu qu¸ t¶i ®éng c¬. I0.6: TÝn hiÖu mßn m¸ phanh ph¶i. I0.7: TÝn hiÖu mßn m¸ phanh tr¸i. I1.0: TÝn hiÖu b¸o trïng c¸p trªn. I1.1: TÝn hiÖu b¸o trïng c¸p d−íi. I1.2: TÝn hiÖu ®Ó ®éng c¬ quay thuËn. I13: TÝn hiÖu ®Ó ®éng c¬ quay nghÞch. I1.4: TÝn hiÖu dõng ®éng c¬. I1.5: TÝn hiÖu nhËp tang. +Cæng ®Çu ra. Q0.0: TÝn hiÖu më van ®−a phanh vµo ho¹t ®éng. Q0.1: TÝn hiÖu ®−a vµo hoÆc lo¹i cÊp ®iÖn trë 1 ë m¹ch Roto. Q0.2: TÝn hiÖu ®−a vµo hoÆc lo¹i cÊp ®iÖn trë 2 ë m¹ch Roto. Q0.3: TÝn hiÖu ®−a vµo hoÆc lo¹i cÊp ®iÖn trë 3 ë m¹ch Roto. Q0.4: TÝn hiÖu ®−a vµo hoÆc lo¹i cÊp ®iÖn trë 4 ë m¹ch Roto. Q0.5: TÝn hiÖu ®−a vµo hoÆc lo¹i cÊp ®iÖn trë 5 ë m¹ch Roto. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 43 Q0.6: TÝn hiÖu ®−a vµo hoÆc lo¹i cÊp ®iÖn trë 6 ë m¹ch Roto. Q0.7: TÝn hiÖu ®−a vµo hoÆc lo¹i cÊp ®iÖn trë 7 ë m¹ch Roto. Q1.0: TÝn hiÖu ®−a vµo hoÆc lo¹i cÊp ®iÖn trë 8 ë m¹ch Roto. Q1.1: Khëi ®éng §éng C¬ quay ng−îc. Q2.1: Khëi ®éng §éng C¬ quay thuËn. Q2.2: NhËp, t¸ch tang quay. Q3.0: §−a §éng C¬ vµo tr¹ng th¸i h·m ®éng n¨ng. + C¸c biÕn nhí. M0.1: BiÕn sù cè. M2.3: BiÕn thêi gian ®îi. M2.0: Kho¸ liªn ®éng. M1.1: B¸o ®éng c¬ ®ang quay thuËn. M2.1: Cho phÐp ®éng c¬ quay ng−îc. M1.2: B¸o ®éng c¬ ®ang quay ng−îc. M2.2: Cho phÐp ®éng c¬ quay thuËn. M2.4: B¸o ®éng c¬ ho¹t ®éng. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 44 3.4.2. L−u ®å thuËt to¸n ®iÒu khiÓn. a. Ch−¬ng tr×nh thùc hiÖn cho ®éng c¬ quay nghÞch. + Ên nót ®iÒu khiÓn ®éng c¬ quay nghÞch. Cho phÐp ho¹t ®éng Xö lý sù cè Thùc hiÖn Quay ng−îc Sù cè Cho phÐp quay ng−îc Thùc hiÖn quay thuËn Cho phÐp quay thuËn Mend Dõng ®éng c¬ yes No No yes yes yes yes No §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 45 + KiÓm tra tr¹ng th¸i cña c¸c tÝn hiÖu b¶o vÖ. + NÕu x¶y ra sù cè dõng toµn bé hÖ thèng l¹i vµ chê xö lý sù cè. + NÕu kh«ng x¶y ra sù cè th× cho phÐp ®éng c¬ khëi ®éng theo chiÒu nghÞch. Ngåm cã nh÷ng giai ®o¹n sau: §ãng c«ng t¾c t¬ quay thuËn. NhËp tang quay. Lo¹i dÇn c¸c cÊp ®iÓn trë ë m¹ch r«to (2s lo¹i mét cÊp ®iÖn trë). + Sau khi tíi vÞ trÝ cÇn n©ng, thùc hiÖn dõng ®éng c¬ theo tr×nh tù nh− sau. §−a ®éng c¬ vµo chÕ ®é phanh ®éng lùc. §−a tÊt c¶ ®iÖn trë vµo m¹ch roto. T¸ch tang quay. b. Ch−¬ng tr×nh thùc hiÖn cho ®éng c¬ quay thuËn. + Ên nót ®iÒu khiÓn ®éng c¬ quay. + KiÓm tra tr¹ng th¸i cña c¸c tÝn hiÖu b¶o vÖ. + NÕu x¶y ra sù cè dõng toµn bé hÖ thèng l¹i vµ chê xö lý sù cè. + NÕu kh«ng x¶y ra sù cè th× cho phÐp ®éng c¬ khëi ®éng theo chiÒu thuËn. Ngåm cã nh÷ng giai ®o¹n sau: §ãng c«ng t¾c t¬ quay thuËn. NhËp tang quay. Lo¹i dÇn c¸c cÊp ®iÓn trë ë m¹ch r«to (2s lo¹i mét cÊp ®iÖn trë). + Sau khi tíi vÞ trÝ cÇn n©ng, thùc hiÖn dõng ®éng c¬ theo tr×nh tù nh− sau. §−a ®éng c¬ vµo chÕ ®é phanh ®éng lùc. §−a tÊt c¶ ®iÖn trë vµo m¹ch roto. T¸ch tang quay. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 46 3.4.3. LËp tr×nh ch−¬ng tr×nh. §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 47 §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 48 §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 49 §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 50 §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 51 §å ¸n tèt nghiÖp SV: §Æng ThÕ Dòng Líp: §iÖn - §iÖn tö - K48 52

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfTìm hiểu hệ thống máy nâng ở giếng chính mỏ than Mông dương.pdf