Chuyên đề 2: Biến tần và động cơ không đồng bộ 3 pha

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘIKHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HOÁ CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Chuyên đề 2: BIẾN TẦN VÀ ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đăng Khang Nhóm thực hiện: Nhóm 2 - Lê Xuân Tuấn - Nghiêm Xuân Hiếu - Nguyễn Minh Nghĩa - Phạm Thị Xoa - Hoàng Thị Mến MỤC LỤC PHẦN1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA PHẦN 2: GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN PHẦN 3: GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN 3G3MV PHẦN 4: ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP 1 - GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA 1. KHÁI NIỆM. Động cơ không đồng bộ 3 pha là máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ của rotor khác với tốc độ từ trường quay trong máy. 1 - GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA 2. CẤU TẠO. Gồm 2 phần chính: Phần tĩnh(Stato): gồm vỏ máy, lõi sắt và dây quấn. Phần quay(Roto): gồm trục, lõi sắt và dây quấn roto Ngoài ra khe hở trong ĐCKĐB rất nhỏ nên roto trong ĐCKĐB rất tròn và đều 1 - GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA 3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG - Khi có dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì trong khe hở không khí xuất hiện từ trường quay với tốc độ n1 = 60f1/p (f1 là tần số lưới điện ; p là số cặp cực ; n1 là tốc độ từ trường quay ) - Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch nên trong dây quấn rotor có dòng diện I2 chạy qua . Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp với từ thông của stator tạo thành từ thông tổng ở khe hở - Dòng điện trong dây quấn rotor tác dụng với từ thông khe hở sinh ra moment. Tác dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n của rotor . Trong những phạm vi tồc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau. 1 - GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA 4. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐCKĐB 4.1 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP. 4.2 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI TẦN SỐ. 4.3 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH ĐIỀU CHỈNH XUNG ĐIỆN TRỞ ROTO. 4.4 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH NỐI CẤP TRẢ NĂNG LƯỢNG VỀ NGUỒN. 1 - GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA 4.1 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP. 1 - GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA 4.2 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI TẦN SỐ. 1 - GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA 4.3 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH ĐIỀU CHỈNH XUNG ĐIỆN TRỞ ROTO. 1 - GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA 4.4 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH NỐI CẤP TRẢ NĂNG LƯỢNG VỀ NGUỒN. 2 - GIỚI THIỆU BIẾN TẦN KHÁI NIỆM:. Bộ biến tần là thiết bị biến đổi năng lượng điện từ tần số công nghiệp 50Hz hoặc 60Hz sang nguồn có tần số thay đổi cung cấp cho động cơ điện xoay chiều PHÂN LOẠI BIẾN TẦN a. Loại nhỏ (0,1-7,5kW) : Biến tần 3G3JX - Dùng cho động cơ bơm, quạt với chức năng tiết kiệm năng lượng- 5 đầu vào số và 1 đầu vào analog điều khiển hoạt động biến tần- 2 đầu ra số và 1 đầu ra analog thông báo tình trạng biến tần- Có chiết áp chỉnh tốc độ dễ dàng, chức năng ngắt khẩn cấp- Chức năng điều khiển PID, chống xung áp tức thời, chống quá tải- Có lọc chống nhiễu, có thể lắp đặt sát nhau- Tự khởi động sau mất điện tức thời- Truyền thông Modbus-RTU 2 - GIỚI THIỆU BIẾN TẦN b. Loại trung (0,1-7,5kW) : Biến tần 3G3MV / 3G3MX - Dùng cho các băng chuyền.- Nhỏ gọn, êm; mô men khởi động lớn: 200% tại 1Hz- Điều khiển dùng vector control- Có sẵn chiết áp điều chỉnh tốc độ, chức năng PID - Có bảo vệ nhiệt cho động cơ, chống xung áp tức thời, chống quá tải - Truyền thông Modbus-RTU, 9 I/O số và 2 I/O tương tự - Tự khởi động sau mất điện tức thời 2 - GIỚI THIỆU BIẾN TẦN c. Loại lớn (0,4-400kW) : Biến tần 3G3RX - Điều khiển vector vòng kín với mô đun PG cắm thêm. - Mô men khởi động lớn, cho phép 200% ở tần số 0.3Hz - Có chức năng điều khiển PID - Chức năng dừng khẩn cấp (tác động nhanh) - Tích hợp mô đun phanh với loại 22kW trở xuống - Chức năng truyền thông RS-485 (chuẩn MODBUS) - Khối đấu nối dây tín hiệu có thể tháo rời được - Chức năng lọc nhiễu và lọc sóng hài nguồn đầu vào - Tương thích với các tiêu chuẩn RoHS, CE, UL/cUL 2 - GIỚI THIỆU BIẾN TẦN 1. CẤU TRÚC CHUNG CỦA BIẾN TẦN 2 - GIỚI THIỆU BIẾN TẦN 2. Sơ đồ nguyên lý 2 - GIỚI THIỆU BIẾN TẦN Khâu chỉnh lưu: Biến đổi nguồn xoay chiều về 1 chiều Khâu lọc: Tụ C lọc các thành phần điện áp xoay chiều Khâu nghịch lưu độc lập nguồn áp cầu 3 pha: Biến đổi nguồn 1 chiều thành nguồn xoay chiều 3 pha có tần số, điện áp có thể thay đổi . Các van T1,T2...T6 có thể là tranzitor công suất, mosfet, GTO, thyristor, hoặc IGBT Khâu điều khiển: Tạo xung điều khiển các van 2 - GIỚI THIỆU BIẾN TẦN 3. Dạng sóng điện áp và dòng điện đầu ra biến tần Điện áp ra (PWM) Dòng điện động cơ + VDC bus 513 V - VDC bus 0 V 2 - GIỚI THIỆU BIẾN TẦN 4. Luật điều khiển của biến tần Tốc độ động cơ theo tần số: n = 60*f*(1 - s) / p Mômen sinh ra tỷ lệ với từ thông và dòng điện: M = K.Φ.I.cosφ Muốn điều khiển mômen: Φ = constant M = f(I) 4.1. Luật điều khiển U/f Duy trì tỷ số U/f không đổi Duy trì từ thông không đổi 2 - GIỚI THIỆU BIẾN TẦN 4.2. Điều khiển véc tơ từ thông Nguyên lý: chuyển đổi hệ phương trình máy điện, chuyển các đại lượng vô hướng (điện áp, dòng điện, từ thông) thành các véc tơ tương ứng. Trên hệ quy chiếu với véc tơ từ thông, thành lập được hệ phương trình: Từ thông Φr = K1.Id Mômen M = K2.Φs.Iq Id, Iq là các thành phân dọc trục và ngang trục của véc tơ dòng điện 2 - GIỚI THIỆU BIẾN TẦN 4.2. Điều khiển véc tơ từ thông Nguyên lý: chuyển đổi hệ phương trình máy điện, chuyển các đại lượng vô hướng (điện áp, dòng điện, từ thông) thành các véc tơ tương ứng. Trên hệ quy chiếu với véc tơ từ thông, thành lập được hệ phương trình: Từ thông Φr = K1.Id Mômen M = K2.Φs.Iq Id véc tơ dòng điện dọc trục Iq véc tơ dòng điện ngang trục Id Iq Từ thông Mômen Фs Động cơ không đồng bộ 2 - GIỚI THIỆU BIẾN TẦN CÁC ƯU ĐIỂM KHI SỬ DỤNG BIẾN TẦN 1 2 3 4 5 Giảm tổn thất điện năng Cho phép mở rộng dải điều chỉnh tốc độ nâng cao chất lượng động lực học hệ thống Dễ lắp đặt, vận hành đơn giản, không gian lắp đặt nhỏ Có các chế độ điều khiển thông minh và cập nhật thông số đảm bảo các chế độ vận hành, bảo vệ tốt Đáp ứng được nhiều ứng dụng khác nhau trong công nghiệp 3 - GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN 3G3MV Omron 1. Biến tần 3G3MV là biến tần đa chức năng và hỗ trợ mạng. Dễ sử dụng với các chức năng tiên tiến và điều khiển linh hoạt. - Loại điện áp : Cổng 2 : Điện áp 1 pha hoặc 3 pha 200VAC Cổng 4 : Điện áp 3 pha 400VAC - Điều khiển vector không dùng sensor. - Có lắp bộ chỉnh tần số - Các chức năng bảo vệ chống quá dòng và dòng xung. - Có khả năng kết nốiCompoBus/D (DeviceNet),Ngõ ra RS485 - Tiết kiệm năng lượng - Điều khiển 16 tốc độ - Bảo vệ ngắn mạch ngõ ra 3 - GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN 3G3MV Omron 2. Thông số kỹ thuật 3 - GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN 3G3MV Omron 3 - GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN 3G3MV Omron 3. Sơ đồ đấu dây 3 - GIỚI THIỆU BIẾN TẦN 3G3MV Omron 4.Cài đặt các thông số Bộ giao diện hiển thị số Đèn báo đang chạy RUN Đèn cảnh báo lỗi Nắp trước Nắp đậy Ốc lắp bảng trước Nắp khôi đâu dây 4 khe lắp 3 - GIỚI THIỆU BIẾN TẦN 3G3MV Omron Màn hình giao diện Núm chỉnh tần số Màn hiển thị Các đèn chỉ thị 3 - GIỚI THIỆU BIẾN TẦN 3G3MV Omron 4.Cài đặt các thông số 3 - GIỚI THIỆU BIẾN TẦN 3G3MV Omron 4.Cài đặt các thông số 4 - CÁC ỨNG DỤNG - Ngành Giấy – Bao bì (Máy Xén Giấy, Máy Cắt…) - Ngành Xi Măng – Thép – Hóa Chất - Thang máy – Cần trục - Ngành Nước và Nước thải - Ngành nhựa ( máy ép, máy thổi, máy đùn,….) - Ngành Gỗ 4 - CÁC ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU NÂNG HẠ 4 - CÁC ỨNG DỤNG BĂNG TẢI SẢN XUẤT 4 - CÁC ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MÁY BƠM NƯỚC CHÚNG EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN