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

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