Đề tài Nghiên cứu trang bị điện - Điện tử sản xuất giấy của công ty giấy Đức Dương

bộ khép kín từ stato sang rôto qua khe hở không khí. Khe hở không khí càng lớn thì dòng từ hoá gây ra từ thông cho máy càng lớn hệ số công suất càng lớn . Như vậy với cấu tạo đơn giản, được đấu trực tiếp vào lưới điện 3 pha, giá thành rẻ nên động cơ không đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong các hệ thống hiện nay. Với cấu tạo đơn giản nên rất thuận tiện trong việc sửa chữa, bảo dưỡng và lắp ráp sau này. 2.1.2. Các phƣơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ Trong công nghiệp những phương án thường sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ: - Điều chỉnh điện trở mạch rôto - Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ - Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ không đồng bộ . a, Điều chỉnh điện trở mạch Roto Có thể điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng cách điều chỉnh điện trở mạch rôto bằng bộ biến đổi xung tristo, ta sẽ khảo sát việc điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto bằng các van bán dẫn . 24 Ưu điểm: dễ tự động việc điều chỉnh Điện trở trong mạch rôto động cơ không đồng bộ [ Tr287 – tài liệu 1 ]: Rr = Rrd + Rf. ( 2.1 ) Trong đó : Rrd : điện trở dây quấn rôto . Rf :điện trở ngoài mắc thêm vào mạch rôto . Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch rôto thì mômen tới hạn của động cơ không thay đổi và độ trượt tới hạn tỷ lệ bậc nhất với điện trở. Nếu coi đoạn đặc tính làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha, tức là đoạn có độ trượt từ s = 0 đến s = sth là thẳng khi điều chỉnh điện trở ta có thể viết [ Tr 288- tài liệu 1 ]: s = si R R rd r , M = const , ( 2.2 ) s : độ trượt khi điện trở mạch rôto là Rf . si : độ trượt khi điện trở mạch rôto là Rrd . Mặt khác ta có [ Tr 288 – tài liệu 1 ]: M = s RI rr 1 2 3 ( 2.3 ) biểu thức tính mômen : M = s RI i rdr 1 2 3 ( 2.4 ) Nếu giữ dòng điện không đổi thì mômen cũng không đổi và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Vì thế mà có thể ứng dụng phương pháp điều chỉnh điện trở mạch rôto cho truyền động có mômen tải không đổi . 25 a) b) c) Hình 2.4. a) Điều chỉnh xung điện trở rôto sơ đồ nguyên lý b) phương pháp điều chỉnh c) Các đặc tính Trên (hình 2.4a) trình bày sơ đồ nguyên lý điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto bằng phương pháp xung. Điện áp Ur được chỉnh lưu bởi cầu điôt CL ( chỉnh lưu), qua điện kháng lọc L được cấp vào mạch điều chỉnh gồm điện trở R0 nối song song với khoá bán dẫn T1. Khoá T1 sẽ được đóng ngắt 26 một cách chu kỳ để điều chỉnh giá trị trung bình của điện trở toàn mạch [ Tr289 – tài liệu 1 ]. Thời gian ngắt: tn = T – tđ . ( 2.5 ) Nếu điều chỉnh trơn tỷ số giữa thời gian đóng tđ và thời gian ngắt tn ta điều chỉnh trơn được giá trị điện trở trong mạch rôto [ Tr 289 – tài liệu 1 ]. Re = R0 tt t nd d + R0 T td = R0 (2.6 ) Điện trở tương đương Re trong mạch một chiều được tính đổi về mạch xoay chiều ba pha ở rôto theo quy tắc bảo toàn công suất. Tổn hao trong mạch rôto nối theo sơ đồ trên là [ Tr 290 – tài liệu 1]: P = Td 2 (2Rrd + Re ) ( 2.7 ) và tổn hao khi mạch rôto nối theo sơ đồ trên là [ Tr 290 – tài liệu 1 ]: P = 3Ir 2 (Rrd + Rf ) ( 2.8 ) Cơ sở để tính đổi tổn hao công suất như nhau nên [ Tr 290 – tài liệu 1]: 3I 2 (Rrd + Rf ) = Id 2 (2Rrd + Re ) ( 2.9 ) với sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha thì Id 2 = 1,5Ir 2 nên [ Tr 290 – tài liệu 1]: Rf = 2 1 Re = 2 0R ( 2.10 ) Để mở rộng phạm vi điều chỉnh mômen có thể mắc nối tiếp với điện trở R0 một tụ điện dung đủ lớn. Việc xây dựng các mạch phản hồi điều chỉnh tốc độ và dòng điện rôto được tiến hành tương tự như hệ điều chỉnh điện áp. b, Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ ( dùng bộ biến đổi Tristo ) Mômen động cơ không đồng bộ tỷ lệ với bình phương điện áp stato, do đó có thể điều chỉnh được mômen và tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng cách điều chỉnh giá trị điện áp stato trong khi giữ nguyên tần số. 27 a) b) Hình 2.5. Điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ a) sơ đồ khối nguyên lý . b) đặc tính cơ điều chỉnh . Để điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ ba pha phải dùng các bộ biến đổi điện áp xoay chiều. Nếu coi điện áp xoay chiều là nguồn áp lý tưởng (Zb = 0 ) thì căn cứ vào biểu thức mômen tới hạn, có quan hệ sau[ Tr 283 – tài liệu 1 ]: 2 . U U M M dm b th uth , hay Mth * = ub *2 ( 2.11 ) Công thức trên đúng với mọi giá trị điện áp và mômen . Nếu tốc độ quay của động cơ là không đổi [ Tr 283 – tài liệu 1 ]: Mth * = ub *2 , = const , M M M gh u u ( 2.12 ) Trong đó : Uđm : điện áp định mức của động cơ . ub : điện áp đầu ra của điện áp xoay chiều . 28 Mth : mômen tới hạn khi điện áp là định mức . Mu : mômen động cơ ứng với điện áp điều chỉnh . Mth : mômen khi điện áp là định mức , điện trở phụ Rf . Vì giá trị độ trượt tới hạn sth của đặc tính cơ tự nhiên là nhỏ, nên nói chung không áp dụng điều chỉnh điện áp cho động cơ rôt lồng sóc. Khi điều chỉnh điện áp cho động cơ rôto dây quấn cần nối thêm diện trở phụ vào mạch rôto để mở rộng dải điều chỉnh tốc độ và momen. Trên hình vẽ 2.5b ta thấy, tốc độ động cơ được điều chỉnh bằng cách giảm độ cứng đặc tính cơ, trong khi đó tốc độ không tải lý tưởng của mọi đặc tính như nhau và bằng tốc độ từ trường quay.Tổn thất khi điều chỉnh là [ Tr 284- tài liệu 1]: Pr = Mc 1 - = Pcơ s s 1 ( 2.13 ) Nếu đặc tính cơ của phụ tải có dạng gần đúng [ Tr 284 – tài liệu 1 ]: Mc = Mcđm x dm = Mcđm x 1 ( 2.14 ) Thì tổn thất trong mạch rôto khi điều chỉnh điện áp là [ Tr 284 – tài liệu 1 ]: Pr = Mcđm x 1 . 1( 1 - 1 ) ( 2.15 ) Tổn thất là cực đại khi = 0 [ Tr 284- tài liệu 1 ]: Prmax = Mcđm. = Pđm. ( 2.16 ) Như vậy tổn thất tương đối trong mạch là [ Tr 284 – tài liệu 1 ]: 1 Pr = x 1 . ( 1 - 1 ) ( 2.17 ) Pr * = ( * ) X .(1 - * ). ( 2.18 ) Quan hệ này được mô tả bởi đồ thị dưới ứng với từng loại phụ tải cơ có tính chất khác nhau . 29 Hình 2.6. Sự phụ thuộc giữa rôto và tốc độ điều chỉnh c, Điều chỉnh tần số nguồn cấp Luật điều chỉnh tần số điện áp theo khả năng quá tải. Khi điều chỉnh tần số thì trở kháng, từ thông, dòng điện…của động cơ thay đổi, để đảm bảo một số chỉ tiêu điều chỉnh mà không làm động cơ bị quá dòng cần phải điều chỉnh cả điện áp. Đối với hệ thống biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ cho khả năng quá tải về mômen là không đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc độ. Mômen cực đại mà động cơ sinh ra được chính là mômen tới hạn Mth, khả năng quá tải về mômen được quy định bằng hệ số quá tải mômen M: M = M M th ( 2.19 ) Mth : moment tới hạn M : hệ số quá tải moment Hình 2.7 . Xác định khả năng quá tải về mômen 30 Nếu bỏ qua điện trở của dây cuốn stato Rs = 0 thì từ [ Tr 294 – tài liệu 1 ] M = sF RLU s rms 2 2 2 0 2 1 ( 2.20 ) Mth = LL LU rS ms 2 2 2 0 2 2 = K( 0 U s ) 2 . (2.21) Điều kiện để giữ hệ số quá tải không đổi là: M = M M th = M M dm thdm (2.22) Thay (2.21 ) vào (2.22 ) và rút gọn ta được [ Tr 295 – tài liệu 1 ]: 0 U s = dm sdmU 0 M M thdm ( 2.23 ) Đặc tính cơ gần đúng của các máy sản xuất ( phụ tải ) có thể viết như sau [Tr 295- tài liệu 1 ]: Mc = Mđm x dm0 0 ( 2.24 ) Từ (2.22) và (2.24) rút ra được luật điều chỉnh tần số điện áp để có hệ số quá tải về mômen là không đổi [ Tr 295- tài liệu 1 ]: U U sdm s = 21 0 0 x dm = 2 1 x sdm s f f với x = 0 ; 1 ; 2 ( 2.25 ) Như vậy, muốn điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi tần số ta phải có một bộ nguồn xoay chiều có thể điều chỉnh điện áp đồng thời theo quy luật sau: const f U 1 1 ; const f U 2 1 1 ; const f U 1 2 1 ( 2.26 ) Như vậy với các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ nêu trên, viêc ứng dụng các phương pháp đó vào các dây chuyền sản xuất công nghiệp là hoàn toàn phụ thuộc vào yêu cầu phụ tải: 31  Đối với dây chuyền sản xuất các vật liệu thay đổi hoặc bề dày vật liệu thay đổi dẫn đến yêu cầu thay đổi tốc độ làm việc  Một số dây chuyền yêu cầu chất lượng sản phẩm cao như độ đồng đều vật liệu cao , sai số ít như công nghệ Xeo giấy … thì hệ truyền đông phải đảm bảo có độ chính xác điều chỉnh cao .  Một số vật liệu sản xuất trong dây chuyền liên tục có yêu cầu về chủng loại , tính chất đặt ra yêu cầu phải giữ sức căng không đổi. Vì vậy yêu cầu phải điều chỉnh cả tốc độ và cả lực kéo . 2.2. CẤU TRÚC VÀ MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN Các bộ biến tần gián tiếp có sơ đồ cấu trúc như hình vẽ 2.8. Bộ biến tần gồm các khâu: chỉnh lưu ( CL ), mạch lọc ( L ) và nghịch lưu độc lập ( NLĐL ). Như vậy, để biến đổi tần số cần thông qua khâu trung gian một chiều, do đó nó có tên là biến tần gián tiếp. Trong biến tần này,điện áp xoay chiều đầu tiên được chuyển thành điện áp một chiều nhờ mạch chỉnh lưu sau đó qua một bộ lọc rồi mới được biến đổi trở lại thành điện áp xoay chiều với tần số f2.Việc biến đổi năng lượng hai lần này làm giảm hiệu suất biến tần. Nhưng bù lại loại biến tần này cho phép thay đổi dễ dàng tần số của f2 không phụ thuộc vào f1 trong một dải rộng cả trên và dưới f1 vì tần số ra chỉ phụ thuộc vào mạch điều khiển Hình 2.8. Sơ đồ cấu trúc bộ biến tần gián tiếp Trong các bộ tần công suất lớn, người ta dùng chỉnh lưu bán điều khiển với chức năng làm nhiệm vụ bảo vệ cho toàn hệ thống khi quá tải . Nghịch lưu độc lập là thiết bị để biến dòng điện một chiều thành dòng 32 điện xoay chiều có tần số cố định hoặc biến thiên Nhược điểm cơ bản của biến tần gián tiếp là hiệu suất thấp ( vì qua hai lần biến đổi ). Công suất cũng như kích thước của bộ biến đổi lớn. Nếu dùng van tiristo vẫn có một số khó khăn nhất định khi giải quyết vấn đề khoá van. 220v ® c u rh t1 ®1 t3 ®3 t5 ®5 ®2 t2 ®6 t6 ®4 t4 t7 ®c Hình 2.9. Sơ đồ mạch lực biến tần có đầu vào 1 pha , đầu ra 3 pha Đ : diot ; Rh : điện trở hãm ; T(1÷7) : tristo; C : Tụ lọc san phẳng 2.2.2. Một số phƣơng pháp điều khiển biến tần Được sử dụng hầu hết trong các biến tần ngày nay. Tốc độ ĐCKĐB tỉ lệ trực tiếp với tần số nguồn cung cấp. Do đó, nếu thay đổi tần số của nguồn cung cấp cho động cơ thì cũng sẽ thay đổi được tốc độ đồng bộ và tương ứng là tốc độ động cơ. Tuy nhiên, nếu chỉ thay đổi tần số mà vẫn giữ nguyên biên độ nguồn áp cấp cho động cơ sẽ làm cho mạch từ của động cơ bị bão hòa. Điều này dẫn đến dòng từ hóa tăng, méo dạng điện áp và dòng điện cung cấp cho động cơ gây ra tổn hao lõi từ, tổn hao đồng trong dây quấn Stato. Ngược lại, nếu từ thông giảm dưới định mức sẽ làm giảm khả năng mang tải của động cơ. a, Phƣơng pháp – Ta có công thức sau : ( 2.27 ) Với : f : tần số làm việc của động cơ 33 fđm : tần số định mức của động cơ Giả sử động cơ hoạt động dưới tần số định mức ( a < 1 ) , Từ thông động cơ được giữ ở giá trị không đổi. Do từ thông của động cơ phụ thuộc vào dòng từ hóa của động cơ, nên từ thông được giữ không đổi khi dòng từ hóa được giữ không đổi tại mọi thời điểm làm việc của động cơ. Ta có phương trình tính dòng từ hóa tại thời điểm làm việc định mức như sau: ( 2.28 ) Lm : điện cảm mạch từ hóa Tại tần số làm việc f : ( 2.29 ) Từ 2 phương trình trên suy ra điều kiện dòng điện từ hóa không đổi: ( 2.30 ) 2.31 ) Như vậy từ thông động cơ được giữ nguyên không đổi khi E/f được giữ không đổi – Trong thực tế, việc giữ từ thông không đổi đòi hỏi mạch điều khiển rất phức tạp. Nếu bỏ qua sụt áp trên điện trở và điện kháng mạch Stato, ta có thể xem như U ≈ E. Khi đó nguyên tắc điều khiển E/f = const thay bằng phương pháp V/f = const . Trong phương pháp V/f, như đã trình bày ở trên thì tỉ số V/f được giữ không đổi và bằng giá trị tỉ số này ở định mức. Khi Moment tải tăng, dòng động cơ tăng làm gia tăng sụt áp trên điện trở Stato dẫn đến E giảm, có nghĩa là từ thông động cơ giảm. Do đó động cơ không hoàn toàn làm việc ở chế độ từ thông không đổi . 34 c, Phƣơng pháp điều rộng xung Để tạo ra một điện áp xoay chiều bằng phương pháp SINPWM, ta sử dụng một tín hiệu xung tam giác tần số cao đem so sánh với một điện áp sin chuẩn có tần số f. Nếu đem xung điều khiển này cấp cho một bộ biến tần một pha thì ngõ ra sẽ thu được một dạng điện áp dạng điều rộng xung có tần số bằng với tần số nguồn sin mẫu và biên độ hài bậc nhất phụ thuộc vào nguồn điện một chiều cung cấp và tỉ số giữa biên độ sóng sin mẫu và sóng mang. Tần số sóng mang phải lớn hơn tần số của sóng sin mẫu. Sau đây là hình vẽ miêu tả nguyên lí của phương pháp điều rộng sin 1 pha : Hình 2.10. Nguyên lí phương pháp điều rộng sin Khi : V control > V tri thì VAO = Vdc / 2 V control < V tri thì VAO = -Vdc / 2 Như vây, để tạo ra nguồn điện 3 pha dạng điều rộng xung, ta cần có nguồn sin 3 pha mẫu và giản đồ điện áp của 3 pha sẽ được biểu diện như hình vẽ sau: 35 Hình 2.11. Sơ đồ dạng điện áp trên các pha Vì vậy, khi giảm tần số nguồn cung cấp cho động cơ nhỏ hơn tần số định mức thường đòi hỏi phải giảm điện áp V cung cấp cho động cơ sao cho từ thông trong khe hở không khí được giữ không đổi. Khi động cơ làm việc với tần số cung cấp lớn hơn tần số định mức, thường giữ điện áp cung cấp không đổi và bằng định mức, do giới hạn về cách điện Stato hoặc điện áp nguồn . . . 36 2.12 z ωmz ωm. ψ sx ) sz ωsi is ( CL ) thông qua s d . Mô hình ABC M TG CL GNP LR UST'F' UST'P' FP T-1 a;ß PI PI PI p GPN ωsi 37 sz ωsi s z sxz . -1 . GF T-1 ? r ? si TN 1 rr m0 ? m is GF-1Tr T mz rr hình 2.13 wm isiszisxz – 38 2.14 đư 2.15 ωr ψr r . M CL FP UST'P' TG T-1 GP UST'B'GPN LR PI PI động làm việc theo nhóm Trong trường hợp nhiều động cơ cùng làm việc, cùng điều chỉnh tốc độ người ta cấp điện cho chúng bằng bộ biến tần có điều chỉnh điện áp ở mạch trung gian. Hình 2.16 là sơ đồ chức năng của hệ thống điều khiển ngoài truyền động điện nhóm cấp điện từ bộ biến tần gián tiếp có điều chỉnh điện áp ở khâu trung gian. 39 Hình 2.16. Sơ đồ chức năng của hệ thống điều khiển ngoài truyền động điện nhóm cấp điện từ bộ biến tần gián tiếp có điều khiển điện áp ở khâu trung gian Hệ thống TĐĐ không đổi chiều quay được điều khiển bởi đặc tính điện áp – tần số. Tần số cho trước fsz xác định tần số công tác của bộ biến tần điện áp có chuyển mạch cưỡng bức các tristo fn . Tần số này quyết định tốc độ quay của động cơ. Căn cứ vào độ chính xác điều chỉnh mà sử dụng cảm biến tốc độ số hay tương tự. Ở các hệ thống dùng cảm biến số, sai số tần số do nhiệt độ giảm xuống còn 0,1%/100C . Hệ thống trên hình 2.16 dùng cảm biến tương tự nên sai số cỡ 0,5%/100C . Tần số cho trước fs được đưa tới bộ biến đổi điện áp – tần số 6, bộ biến đổi này sẽ tạo ra xung hình chữ nhật, xung này được chia ở bộ chia xung 7, được khuếch đại ở khâu 8 và đưa tới các nhóm tirito của bộ biến tần . Bộ điều chỉnh 3 so sánh điện áp cho trước us với điện áp thực tế đo được từ khâu 9, để điều chỉnh giữ cho điện áp ổn định. Tín hiệu ra của bộ điều chỉnh 4 của bộ chỉnh lưu làm nhiệm vụ điều chỉnh điện áp ở mạch trung gian, cũng có nghĩa là điều chỉnh điện áp đưa vào động cơ. Động cơ và biến tần được mắc song song với bộ điều chỉnh điện áp và điều chỉnh dòng điện 5 nhằm bảo vệ động cơ khỏi quá tải. Khi bị quá tải bộ điều chỉnh sẽ hạn chế góc mở của các tirito. Bộ phát hàm số 2 tạo giá trị điện áp us cho thiet bi do u f 6 7 8 2 3 4 1 imax PI PIUs f sf sz id M M M CL NL A B C 40 trước theo hàm tần số fs . Tính chất động của hệ thống khi khởi động được hình thành bởi bộ tích phân hoặc quán tính trong khâu phát 1. Ở các hệ thống truyền động nhóm, khi tần số ra bộ biến đổi không lớn lắm ( 200 Hz ) người ta cũng sử dụng các bộ biến tần có khâu trung gian không điều chỉnh điện áp và bộ biến tần điều chỉnh độ rộng xung . 2.3.3. Sơ đồ cấu trúc chung của hệ thống điều khiển truyền động điện động cơ không đồng bộ cấp điện từ bộ biến tần nguồn áp Hệ thống không khác nhiều với hệ thống cấp điện từ bộ biến tần nguồn dòng hình 2.12 . Ở bộ biến tần nguồn áp PWM có đại lượng điều khiển là điện áp cho trước usz và tần số ωsu , những đại lượng này đưa tới hệ thống điều khiển HĐK để tạo các trạng thái mở của các van SA, SB , SC (hình 2.17). Nhiệm vụ của người thiết kế hệ thống là phải xác định thành phần isxz của dòng stato và đại lượng điều khiển biến tần: usz và ωsu trên cơ sở của moment cho trước Mz. Có hai phương pháp khác nhau để thiết kế cấu trúc hệ thống điều khiển  Loại thứ nhất là tạo các tín hiệu điều khiển ( usz , ωsu ) từ tín hiệu cho trước ( Mz , ψz ) và gọi là điều khiển điện áp  Loại thứ hai là dùng các bộ điều chỉnh dòng stato lúc này việc thiết kế cấu trúc của hệ thống giống như trường hợp cấp điện từ biến tần dòng điện, nhưng cần chú ý nhận dạng chế độ làm việc của bộ biến tần PWM. Khi bộ chỉnh lưu điện áp lưới có trang bị thêm bộ chỉnh lưu có điều khiển làm việc ở chế độ ngược PS, thì dòng id ở mạch trung gian có thể thay đổi hướng, nên khi hướng của ud không đổi năng lượng vẫn có thể chạy 2 chiều, truyền động làm việc được với hãm trả năng lượng về nguồn . 41 MPT Mô hình ABC HÐK BT C CL PS T-1 iA iB UA UB Hình 2.17. Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền động cấp điện từ BBT nguồn áp PWM 2.3.4. Hệ thống truyền động điện có điều khiển ngoài đƣợc cấp điện từ bộ biến tần nguồn áp Trên hình 2.18 biểu diễn một hệ thống truyền động điện cấp từ bộ biến tần gián tiếp nguồn áp. Bộ biến tần gián tiếp gồm bộ chỉnh lưu không điều khiển, làm nhiệm vụ chỉnh lưu điện áp lưới thành điện áp một chiều ud1. Bộ ngắt mạch dòng một chiều PO có diot ngược D biến điện áp một chiều thành điện áp xung điều chỉnh được ud2 . Tụ C trong mạch trung gian giữ vai trò bộ lọc và cách li 2 bộ biến đổi PO và NL. Bộ nghịch lưu NL làm nhiệm vụ biến điện áp một chiều thành xoay chiều cấp cho tải. Trong cuộn dây stato sẽ có dòng xoay chiều 3 pha chay qua hệ thống, dòng 3 pha này tạo ra từ trường quay. Tốc độ quay đồng bộ ( cũng là tốc độ quay của các cơ cấu tải mà động cơ lai ) tỉ lệ với tần số của bộ biến tần fs . Ở chế độ động cơ điện áp us1 , us2 có chiều ngược nhau. Dòng id2 tỉ lệ với thành phần tác dụng dòng stato . Bộ tích phân 1 giới hạn sự thay đổi đại lượng cho trước. Khâu 2 xác định biên độ và hướng (L/P) của điện áp cho trước trong mạch trung gian ud2 . Bộ điều chỉnh 3 so sánh udz2 với ud2 rồi điều khiển hệ thống mở tiristo 4 ngắt 42 PO sao cho ud2 ở mạch trung gian giữ ở mức đã cho. Bộ phát chức năng 5, bộ biến đổi 6 và bộ chia xung 7 ( bộ đếm vòng ) điều khiển giá trị udz2 bằng tần số đồng bộ của bộ biến tần điện áp fn , sao cho từ thông của máy không đổi và không phụ thuộc vào tải. Khi tần số nhỏ hơn 3 Hz thì việc đo chính xác điện áp gặp nhiều khó khăn, nên trong phạm vi này người ta chỉ cho trước một giá trị điện áp tương đối nhỏ, cho phép khởi động máy. Thay đổi tốc độ quay được thực hiện bằng thay đổi điện áp trong mạch trung gian theo tần số stato fs . Dấu của tín hiệu L/P sẽ quyết định bộ đếm 7 sẽ tạo nên hệ thống tín hiệu 3 pha làm cho đối tượng quay trái hoặc quay phải, như vậy động cơ có thể làm việc theo 2 chiều. Khi bị quá tải ( tức là khi dòng trong khâu trung gian đạt giá trị imax ) thì điện áp và tần số được giảm dưới tác dụng của bộ điều chỉnh 8 ( giới hạn dòng ). Quá trình điều chỉnh điện áp và tần số kéo dài cho tới khi động cơ đạy được chế độ ổn định mới nằm trong phạm vi cho phép của is và tốc độ của động cơ trở lại giá trị cho trước. Dòng ismax đươc chọn sao cho quá trình tải xảy ra ngắn mạch ( khoảng 5 – 10s ) với giá trị dòng (1,1- 2 )iđm . Khi tải thay đổi trong phạm vi nhỏ hơn dòng định mức có thể khử được quá trình thay đổi tốc độ động cơ bằng thay đổi thích hợp tần số của khâu khử độ trượt 9. Hệ thống chỉ làm việc ở góc phần tư thứ nhất và thứ ba của hệ tọa độ ( động cơ quay thuận và quay ngược ). Trong hệ thống này không có chế độ hãm trả năng lượng về nguồn. 43 CL PO D1 2 8 9 3 4 NL M L/P 5 6 7 Rn Hình 2.18. Hệ thống truyền động điện có điều khiển ngoài được cấp điện từ bộ biến tần nguồn áp 2.4 . BIẾN TẦN SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT GIẤY CỦA CÔNG TY Bộ biến tần sử dụng trong dây chuyền sản xuất giấy là bộ biến tần DELTA – họ B: VFD750B43A, VFD300B43A, VFD220B43A, VFD150B43A. 2.4.1.Đặc điểm chung của bộ biến tần DELTA -họ B  Ngõ ra PWM điều khiển vi xử lí 16 bit  Tự động bù trượt  Dải tần số từ 0,1 Hz – 400Hz  Điều khiển tốc độ 16 bước và tốc độ preset 15 bước  Điều khiển phản hồi PID và phát xung PG  Bốn chế độ đặt thời gian tăng giảm tốc và 2 lựa chọn đường cong  Xử lí tín hiệu : -10 ~ 10 VDC , 0 ~ 10VDC , 4 ~ 20 mA  Cổng giao tiếp RS – 485 44  Trượt tới khi có lệnh dừng  Có thể điều chỉnh độ dốc V/f và tự điều áp  Tự động điều chỉnh chế độ thời gian tăng giảm tốc  Tự động chỉnh và điều khiển vector không cảm ứng  Bảo vệ : Quá tải, quá dòng, thấp áp, quá tải Motor, dòng rò, quá nhiệt, ngắn mạch IGBT 2.4.2.Bảng thông số của biến tần VFD họ B a, Các thông số cơ bản Thông số Giải thích Cài đặt Mặc định 01-00 Tần số đầu ra lớn nhất 50 Hz – 400Hz 60 Hz 01-01 Tần số điện áp lớn nhất 0,1 Hz – 400Hz 60 Hz 01-02 Điện áp đầu ra lớn nhất 0,1V – 510 V 440 V 01-03 Điểm tần số trung bình 0,1 Hz – 400Hz 0,5 Hz 01-04 Điện áp đầu ra nhỏ nhất 0,1V – 510 V 3,4 V 01-05 Tần số đầu ra nhỏ nhất 0,1 Hz – 400Hz 0,5 Hz 01-06 Điện áp đầu ra nhỏ nhất 0,1V – 510 V 3,4 V 01-07 Giới hạn tần số trên 1 – 120 % 100% 01-08 Giới hạn tần số dưới 00 – 100 % 00 01-09 Thời gian tăng tốc 1 0,01 – 3600 s 10 s 01-10 Thời gian giảm tốc 1 0,01 – 3600s 10s 01-11 Thời gian tăng tốc 2 0,01 – 3600s 10s 01-12 Thời gian giảm tốc 2 0,01 – 3600s 10s 01-13 Thời gian tăng tốc nhấn chạy thử 0,01 – 3600s 1s 01-14 Tần số chạy thử 0,1 Hz – 400Hz 6 Hz 01-15 Tăng tốc / giảm tốc tự động Tăng tốc/ giảm tốc theo đường thẳng 01-16 Tăng tốc theo đặc tính hình chữ S 00 tới 07 01-17 Giảm tốc theo đặc tính hình chữ S 00 tới 07 45 01-18 Thời gian tăng tốc 1 0,01 tới 3600 s 01-19 Thời gian giảm tốc 1 0,01 tới 3600 s 01-20 Thời gian tăng tốc 2 0,01 tới 3600 s 01-21 Thời gian giảm tốc 2 0,01 tới 3600 s 01-22 Thời gian giảm tốc nhấn chạy thử 0,01 tới 3600 s 01-23 Đơn vị cho thời gian tăng giảm tốc 00: 1s 01: 0,1s b, Thông số phƣơng pháp hoạt động Thông số Giải thích Cài đặt Mặc định 02-00 phương pháp điều khiển tần số 00: điều khiển bằng phím trên bàn phím, hoặc lên /xuống ngoài đầu vào của phím đa chức năng 01: điều khiển bằng đầu vào điện áp 0 – 10 V ( AVI ) 02: điều khiển bằng đầu vào dòng điện 4- 20 mA ( ACI ) 03: điều khiển bằng bộ phân áp - 10V – 10V 04: điều khiển bằng giao diện truyền thông RS -485 05: Điều khiển bằng giao diện truyền thông không ghi lai tần số 06: kết hợp bằng điều khiển tần số chính và phụ 02-01 Phương pháp hoạt động 00: điều khiển bằng bàn phím 01: điều khiển bằng nút ấn ngoài có thể dừng bằng STOP 02: điều khiển bằng nút ấn ngoài 46 không thể dừng bằng Stop 03: điềukhiển bằng giao diện truyền thông Rs485, có thể dừng bằn Stop 04: điều khiển bằng giao diện truyền thông RS485 không thể dừng bằng Stop 02-02 Phương pháp dừng 00: Hãm dừng , E.F dừng tự do 01: dừng tự do , E.F dừng tự do 02: Hãm dừng ,E.F hãm dừng 03: dừng tự do , E.F hãm dừng 02-03 Tần số mang PWM 1~5HP : 01-15KHz 7.5HP : 01-15KHz 30~60HP : 01-09KHz 75-100HP : 01-09KHz 02-04 Điều khiển chiều quay motor 00: có thể quay thuận / ngược 01: không thể quay thuận 02: không thể quay ngược 02-05 Chế độ điều khiển 2dây/3 dây 00: thuận/ dừng , ngược dừng 01:thuận / ngược , chạy /dừng 02: hoạt động 3 dây 02-06 Khóa chức năng tự khởi động 00: có thể tự khởi động 01:không thể tự khởi động 02-07 Mất tín hiệu ACI 00: giảm về 0Hz 01: dừng tức thì và hiển thị EF 02: tiếp tục hoạt động bằng tần số sau 02-08 Chế độ phím lên / xuống 00: cơ bản trên thời gian tăng / giảm tốc 47 01: tốc độ hằng số 00-09 Tốc độ tăng / giảm tốc của phím lên / xuống với tốc độ hằng số 0,01 – 1 Hz/s 00-10 Phương pháp điều chỉnh tần số chính 00: bằng bàn phím 01: bằng điện áp 0-10V từ AVI 02: 4- 20 mA bằng ACI 03: bằng bộ phân áp -10 – 10 VDC từ AUI 04: bằng giao diện truyền thông RS485 48 2.4.3.Sơ đồ đấu dây của biến tần 49 CHƢƠNG 3: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MÁY XEO GIẤY 3.1. YÊU CẦU CHUNG Công đoạn xeo giấy là công đoạn hình thành nên tờ giấy cuộn từ bột giấy. Với chiều dài hơn 100 m, công đoạn xeo giấy được thiết kế đảm bảo tờ giấy hình thành được liên tục từ đầu đến cuối một cách thông suốt, hạn chế giấy bị đứt, bị nhăn trong quá trình làm việc. Do đó yêu cầu hệ truyền động cho từng động cơ và cả hệ thống là sự đồng bộ tốc độ đảm bảo theo đặc trưng của quá trình công nghệ. Trong quá trình x