Báo cáo điều khiển động cơ dùng biến tần

BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
DÙNG BIẾN TẦN
Đánh giá mạch điện đã được đấu dây và chương trình thiết lập trên biến tần:
 Không chạy
 Chạy không hoàn chỉnh
 Chạy tốt
 Ý kiến khác:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………
………………………………………………………………………………………
………
Danh sách thành viên nhóm 3:
Ngày thực hành / thí nghiệm:.26/10/2015

Nhóm 3

1


1. Sơ lược đặc tính thiết bị:
a. Biến tần:
Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay
chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được.
Nguyên lý hoạt động của biến tần
Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, nguồn điện
xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công
đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất
cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện
áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công
đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách

ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý
và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu
âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.
Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô
cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định
tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp - tần số là không
đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của
tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của
tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.
Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán
dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ
bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.
Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp
hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID và thích hợp
với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong
hệ thống SCADA.
Biến tần với chức năng điều khiển vô cấp tốc độ động cơ cho phép người sử dụng điều
chỉnh tốc độ động cơ theo nhu cầu và mục đích sử dụng. Chức năng điều khiển tốc độ động
cơ lên tới 16 cấp với khả năng kiểm soát thời gian gia tốc / giảm tốc, nhiều mức công suất
phù hợp với nhiều loại động cơ. Có chức năng bảo vệ: Quá tải, quá áp, thấp áp, quá dòng,
thấp dòng, quá nhiệt động cơ, nối đất… nó giúp người vận hành yên tâm không phải lo lắng
về vấn đề mất kiểm soát trong quá trình vận hành
Biến tần giúp các dây chuyên hoạt động tối ưu: Tiết kiệm điện năng, động bộ các thiết
bị (động cơ), hoạt động trơn tru, thân thiện với người sử dụng và giảm thiểu chi phái bảo
trì – bảo dưỡng.
Biến tần Fr-D700:

Nhóm 3

2

b. Các khối chức năng và sơ đồ kết nối:

Nhóm 3

3


2. Thiết lập các thống số trên biến tần.
a. Pr 1
Thiết lập tần số lớn nhất ở đầu ra, đều này có nghĩa, tần số đầu ra sẽ bị giới hạn
đến giá trị này và không thể tăng lên nữa.
Ở biến tần FR D700, tần số lớn nhất mặc định là 120Hz, chúng ta cần chú ý, động
cơ của mình mà thiết lập 1 tần số lớn nhất cho hợp lý.
Qui trình thiết lập :

Nhóm 3

4


b. Pr 2
Thiết lập tần số nhỏ nhất ở đầu ra, thông thường chọn là 0. Tuy nhiên theo mục
đích mà ta có thể thiết lập các giá trị minimum ở một con số cụ thể khác 0. Điều này có
nghĩa khi động cơ đã hoạt động, ta hạ tần số xuống thì giá trị nhỏ nhất đạt là giá trị đã
thiết lập ở Pr2.
Qui trình thiết lập Pr 2: Hoàn toàn tương tự nhưng ta thiết lập cho Pr.1 giá trị là 0
c. Pr4; Pr5 ; Pr6
Thiết lập tần số tương ứng ở các chân RH ; RM; RL. Các chân RH, RM, RL sẽ được giới

thiệt chi tiết ở phần sau.
Qui trình thiết lập:

Nhóm 3

5


Hoàn toàn tương tự nhưng ta thiết lập cho Pr.1 giá trị là tương ứng là Pr 4 giá trị là 60hz,
Pr5 giá trị là 40Hz; Pr 6 giá trị là 20Hz.
d. Pr 7; Pr8; Pr20
 Pr.7 là thông số thiết lập thời gian tăng tốc. Khoảng thời gian cho phép là 03600s
 Pr.8 là thông số thiết lập thời gian giảm tốc. Khoảng thời gian cho phép là 03600s
 Pr. 20 là thông số thiết lập tần số tham chiếu khi tăng tốc và giảm tốc. Giá trị
ban đầu là 50 Hz. Khoảng giá trị cho phép là 1-400Hz.

Quy trình thiết lập tăng tốc

Nhóm 3

6


Quy trình thiết lập giảm tốc
Hoàn toàn tương tự nhưng ta thiết lập cho Pr.8 giá trị là 10s
Quy trình thiết lập tần số tham chiếu
Hoàn toàn tương tự nhưng ta thiết lập cho Pr.20 giá trị là 200Hz
d. Thiết lập các chế độ vận hành
Khi sử dụng biến tần chúng ta cần quan sát dây đấu vào chân PC hay SD, nếu đầu
vào chân PC là cách đấu theo kiểu sour, còn đầu vào chân SD là đấu theo kiểu Sink.

Biến tần kích chạy động cơ khi chúng ta tác dụng đầy đủ 2 chức năng Start
Command và Frequency Command.
Để chọn các chế độ chạy ta vào Pr 79, trong Pr 79 có cách giá trị sau:
 Giá trị 0: PU hoặc EXT
 Giá trị 1: đây là chế độ PU

Nhóm 3

-

Start Command : RUN / STOP

-

Frequency Command: núm vẹn trên biến tần.
7


Ở chế độ Pr79 _1 khi muốn đổi tần số, ta xoay núm vẹn đến giá trị tần số mong
muộn, thi ta dừng xoay, giá trị tần số sẽ nhấp nháy chế độ chờ set, lúc đó ta ấn SET
thì biến tần sẽ nhận tần số ta vừa nhập
 Giá trị 2: đây là chế độ EXT
-

Start Command : STF ( STR)-SD

-

Frequency Command: RH (Pr4) ; RM (Pr5) ; RL (Pr6)

 Giá trị 3: combine PU+ EXT
-

Start Command : STF ( STR)-SD

-

Frequency Command: RH (Pr4) ; RM (Pr5) ; RL (Pr6) hoặc biến
trở ngoài. Khi biến tần hoạt động, sẽ ưu tiên các chế độ của RH
(Pr4) ; RM (Pr5) ; RL (Pr6) khi đồng thời kích hoạt chúng và biến
trở.

 Giá trị 4: đây là chế độ external /PU
-

Start Command : RUN / STOP

-

Frequency Command: biến trở biên ngoài.

3. Sơ đồ mạch điện.

Sau khi đấu mạch theo sơ đồ, ta tiến hành chạy lần lượt theo các chế độ set trong Pr 79
2.1 Thành phần:


Nhóm 3

Biến tần Mitsubishi Fr-D700

8




1 bộ tuộc-nơ-vit.



3 công tắt

Nhóm 3

9




1 biến trở



Dây điện kết nối

Nhóm 3

10



Động cơ không đồng bộ

Nhóm 3

11


2.2 Sơ lược đặc tính thiết bị:
a. Biến tần: (xem bai biến tần 1)
Nguyên tắt đấu mạch điều khiển tốc độ theo cấp từ bên ngoài cho biến tần

Pr.79 được set bằng 4
Dùng nút Run của biến tần để khởi động và nút Stop để dừng
Nguyên tắt đấu mạch điều khiển tốc độ vô cấp từ bên ngoài cho biến tần

Nhóm 3

12


Pr.79 được set bằng 4
Dùng nút Run của biến tần để khởi động và nút Stop để dừng
b. Động cơ xoay chiều 3 pha: (xem bài biến tần 1)
3. Nội dung thực hành/thí nghiệm
3.1 Thời lượng: 4 tiết cho mỗi nhóm sinh viên.
3.2 Đặt vấn đề:
Trong các hệ thống tự động trong công nghiệp, việc lien kết điều khiển vận tốc động cơ từ bên
ngoài hết sức cần thiết và quan trọng. Điều khiển từ bên ngoài có thể được thực hiện đơn giản

dùng công tắt, biến trợ hoặc dùng PLC hay các bộ điều khiển khác.
Quy trình thiết lập điều khiển vô cấp từ bên ngoài

Nhóm 3

13


Yêu cầu:
Hãy thiết lập cho biến tần và đấu nối biến tần động cơ, biến tần và nút nhấn, biến tần và
biến trở để thực hiện chức năng điều khiển vận tốc theo cấp và vô cấp.
3.3 Nội dung thực hiện:
1. Đấu mạch điều khiển tốc độ theo cấp từ bên ngoài cho biến tầnKiểm traVận hành.
2. Đấu mạch điều khiển tốc độ vô cấp từ bên ngoài cho biến tầnKiểm traVận hành.

Động cơ xoay chiều 3 pha:

Nhóm 3

14


3. Nội dung thực hành/thí nghiệm
3.1 Thời lượng: 4 tiết cho mỗi nhóm sinh viên.
3.2 Đặt vấn đề:
Trong các hệ tự động hóa, các dây chuyền sản xuất thì việc điều khiển vận tốc động cơ
lúc khởi động và lúc dừng khá quan trọng. Khi đóng điện trực tiếp vô động cơ KĐB để mở máy
thì do lúc đầu rotor chưa quay, độ trượt lớn (s=1) nên s.đ.đ cảm ứng và dòng điện cảm ứng lớn.

Dòng điện này có trị số đặc biệt lớn ở các động cơ công suất trung bình và lớn, tạo ra

nhiệt đốt nóng động cơ và gây xung lực có hại cho động cơ.
Tuy dòng điện lớn nhưng mômen mở máy lại nhỏ:

Đặc tính động cơ KĐB khi mở máy trực tiếp.

Nhóm 3

15


Do vậy cần phải có biện pháp mở máy. Trường hợp động cơ có công suất nhỏ thì có thể
mở máy trực tiếp. Động cơ mở máy theo đặc tính tự nhiên với mômen mở máy nhỏ. Trong các
phương pháp mở máy thì biến tần là một lựa chọn hoàn hảo để điều khiển vận tốc khởi động của
động cơ theo mong muốn.

Nhóm 3

16