Đồ án Thiết kế hệ thống điện - Điều khiển cho thang máy năm tầng

rở lại khi gặp vật cản và tự đóng trở lại. - Tế bào quang 2 tia tăng cường độ an toàn cửa - Đèn chiếu sáng 30 phút khi mất điện và ác quy sẽ tự động nạp trở lại khi có điện. - Bộ báo và bảo vệ khi quá tải trọng - Công tắc điều khiển kiểm tra trên nóc buồng thang - Tự động điều chỉnh thời gian đóng mở cửa - Giữ mở cửa lâu hơn thời gian quy định bằng điều khiển. Hoặc nút ấn điều khiển gọi tầng tại cửa tầng. - Huỷ bỏ tín hiệu gọi thang khi thang đi lên hoặc đi xuống đến nơi kết thúc là cửa tầng gọi . Hệ thống này sẽ tự động xoá sự gọi lại từ bộ nhớ. - Làm việc độc lập - Được trang bị kết nối nguồn dự phòng - Dừng tầng an toàn. chương III Thiết kế Hệ truyền động trong thang máy nhà cao tầng Iii.1. khái quát: Đối với hệ truyền động thang máy vấn đề quan trọng được đặt ra đối với người thiết kế không phải là tốc độ cao mà là những vấn đề công nghệ đòi hỏi. Phụ tải của thang máy mang tính thế năng cơ bản gồm 2 thành phần chính. Tải trọng và trọng lượng bản thân. Yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm. Trong thiết kế phải chú ý hạn chế gia tốc nhằm giảm độ giật của thang tránh cảm giác khó chịu cho hành khách và sự va đập của hàng hoá ở giai đoạn khởi động và dừng tầng. Các tham số chính đặc trưng cho chế độ làm việc của thang máy là : - Tốc độ di chuyển : V (m/s) - Gia tốc: a (m/s2) - Độ giật r (m/s3) Với công nghệ điện tử bán dẫn phát triển, sự ra đời của các vị mạch đã thúc đẩy hệ truyền động điện nói chung và hệ truyền động điện thang máy nói riêng ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn. III.2. hệ truyền động dùng trong thang máy: III.2.2.1. Hệ truyền động động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hai cấp tốc độ: Thường được dùng cho thang máy có tốc độ trung bình. Hệ này động cơ gồm 2 tổ đấu dây làm việc độc lập. Một tổ cho tốc độ cao (nối sao). một tổ cho tốc độ thấp (nối tam giác). H.III.3.Sơ đồ nguyên lý mạch động lực Sơ đồ nguyên lý mạch động lực được giới thiệu trên H.3.3. Nguồn cung cấp cho hệ bằng cầu dao CD và Aptomat Ap. Cuộn dây Stator của động cơ được nôí vào nguồn cấp qua các tiếp điểm của công tắc tơ nâng N hoặc công tắc tơ hạ H và các tiếp điểm của công tắc tơ tốc độ cao C hoặc công tắc tơ tốc độ thấp T. Hệ này đảm bảo dừng chính xác cao thực hiện bằng cách chuyển tốc độ của động cơ xuống thấp trước khi buồng thang sắp đến sàn tầng. Nhưng do thay đổi đột ngột theo từng cấp nên gây độ giật lớn. III.2.2.2. Hệ truyền động biến tần - Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc: Hệ truyền động biến tần - động cơ không đồng bộ roto lồng sóc kết hợp với bộ điều khiển khả trình PLC ngày nay được sử dụng rộng rãi. Các bộ biến tần thường dùng là bộ biến tần nguồn áp . Hình III.4. Cấu trúc bộ biến tần nguồn áp Nguyên lý của bộ biến tần nguồn áp bao gồm: Một mạch chỉnh lưu CL, chỉnh lưu điện áp xoay chiều tạo thành điện áp một chiều, điện áp này thông qua mạch lọc trung gian L, sau đó được đưa qua bộ nghịch lưu tạo thành một điện áp xoay chiều 3 pha có tần số và biên độ khác với điện áp lưới. Biên độ và điện áp ở đầu ra của bộ biến tần có thể thay đổi được nhờ sự thay đổi góc mở các thyristor mạch chỉnh lưu. Tần số điện áp đầu ra của biến tần có thể điều chỉnh bằng cách điều khiển tần số đóng mở các thyristor mạch nghịch lưu. Tất cả sự điều chỉnh này nhờ vào tín hiệu từ khối điều khiển KĐK. Các bộ phận biến tần hiện nay được các hãng chế tạo trọn bộ. Các bộ biến tầng thông thường được điều chỉnh thông qua Thyristor hoặc Transistor. Một trung tâm điều khiển CPU ứng dụng công nghệ one-chip. Bộ điều khiển này làm nhiệm vụ đóng mở các van bán dẫn mạch lực, có khả năng giao tiếp với bên ngoài và truyền thông với các thiết bị khác. Ngoài ra trong bộ biến tần còn có các bộ phận bảo vệ cho các van bán dẫn. Ưu điểm: Có thể thay đổi tần số điện áp đầu ra thông qua việc lập trình cho bộ điều khiển biến tần. Có khả năng thay đổi thời gian khởi động, thời gian hãm một cách mềm mại để giảm độ giật cho buồng thang. Điều khiển tốc độ mềm hoàn toàn. Có khả năng điều khiển sâu tốc độ, chất lượng điều khiển cao. Có khả năng giữ độ cứng cơ của động cơ tốt dễ dàng cho vận hành, bảo dưỡng và thay thế. Nhược điểm: Dạng điện áp đầu ra của biến tần có chứa nhiều sóng hài nên dễ gây nhiễu cho lưới điện 3 pha và lưới thông tin ở gần vị trí đặt biến tần. Đối với những bộ biến tần công suất lớn, khả năng gây nhiễu là rất lớn. Do vậy các bộ biến tần công suất lớn thường được chế tạo kèm theo một bộ lọc nhiễu. Luật điều chỉnh tần số điện áp theo khả năng quá tải: Khi điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ các thông số điện liên quan đến tần số như: Cảm kháng, dòng điện, từ thông... của động cơ đều bị thay đổi theo và cuối cùng các đại lượng như: độ trượt tới hạn, momen tới hạn cũng thay đổi. Chính vì vậy, điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng phương pháp thay đổi tần số thường kéo theo điều chỉnh điện áp. - Đối với hệ thống biến tần nguồn áp thường có yêu cầu cho khả năng quá tải về momen không đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc độ. - Muốn cho hệ số quá tải về momen là không đổi thì tần số và điện áp phải điều chỉnh theo phương trình sau: Trong đó: uS: Điện áp định mức đặt vào Stator uSdm: Điện áp Stator định mức wo: Tốc độ không tải của đặc tính cơ ứng với tốc độ điều chỉnh wodm: Tốc độ không tải định mức fS: Tần số nào đó trong dải điều chỉnh fSdm: Chỉ số ứng với các đặc tính cơ của máy xuất. Với truyền động thang máy mômen cản là dạng thế năng, không đổi. Với loại đặc tính có này ta có : x = 0 Vậy khi tốc độ tăng thì ta phải tăng điện áp và ngược lại. III.3. Tính chọn công suất của động cơ truyền động Việc tính chọn công suất động cơ truyền động là hết sức quan trọng. Nếu như ta chọn công suất nhỏ hơn trị số cần thiết thì động cơ sẽ phải làm việc quá tải, tuổi thọ của động cơ giảm, có đôi khi còn làm cháy động cơ. Nếu ta chọn công suất động cơ lớn hơn trị số yêu cầu thì động cơ làm việc non tải gây lãng phí về vốn đầu tư. Nếu chọn kiểu động cơ không phù hợp với yêu cầu phụ tải, thì động cơ sẽ không thể đáp ứng được yêu cầu truyền động cho phụ tải ngoài ra còn gây hại cho động cơ. Thang máy là một phụ tải thế năng làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, có điều chỉnh tốc độ. Với những thang máy có tốc độ trung bình tốt nhất chọn động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha rôto lồng sóc. III.3.1. Các thông số kỹ thuật của thang: Để tính chọn được công suất động cơ cần có các điều kiện về tham số như: Sơ đồ động học thang máy, tốc độ và gia tốc của thang máy, tải trọng, trọng lượng buồng thang Theo yêu cầu của đề bài thì ta chọn các thông số sau: Tải trọng : 500kg Khối lượng buồng thang : 1000kg Tốc độ thang : v = 0.9 m/s Gia tốc thang : a = 0.9 m/s2 Độ giật khi khởi động và hãm : r = 0.9 m/s3 Tốc độ thang khi sắp dừng tầng : v1 = 0.04 m/s Thời gian thang chạy tốc độ thấp: t = 2s III.3.2. Xác định phụ tải tĩnh: Các loại thang máy chở người ngày nay thường dùng kiểu cáp nối 2 đầu có đối trọng như hình IV.1. Kiểu cáp nối sẽ giữ cho buồng thang chuyển động ổn định, giảm rung lắc cho cabin. Khi thang có đối trọng, công suất động cơ truyền động sẽ nhỏ đi rất nhiều so với khi thang không sử dụng đối trọng. + Trọng lượng của đối trọng: Gđt=Gcb +a ´Gđm Trong đó: - Gđt :trọng lượng đối trọng - Gcb : trọng lượng Cabin - Gđm : Trọng lượng định mức - a là hệ số cân bằng: a = 0,3 á 0,6 Gđt = 1000 + 1,5 ´ 500 = 1225 (Kg) + Tính lực kéo đặt lên Puly khi nâng tải: Fn = ( Gcb + Gđm - Gđt )´ k´g Trong đó: - k là hệ số ma sát giữa đối trọng buồng thang với thanh dẫn hướng, chọn k=1,15 - g: là gia tốc trọng trường lấy g = 9,81m/s2 Fn=(500 + 1000 - 1225)´1,15´9,81= 3102,4 (N) + Momen ứng với lực kéo khi nâng tải: Trong đó: - R: là bán kính Puly: chọn R=0,3 m - i: tỷ số truyền cơ cấu, chọn i=29 - h: là hiệu suất cơ cấu :chọn h =0,8 + Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải: Pn = Mn ´ w Trong đó: - w: là vận tốc góc của trục động cơ - Pn Công suất trên trục động cơ khi nâng tải - Mn Momen cơ trên trục động cơ khi nâng tải Vận tốc góc quan hệ với tốc độ quay của roto theo công thức: Tốc độ quay quan hệ với vận tốc dài của cabin theo công thức: Từ hai công thức trên ta có: Suy ra công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải Giả thiết khi hạ thang làm việc ở chế độ năng nề nhất tức là hạ không tải: + Tính lực kéo đặt lên Puly khi hạ không tải: Fh = [Gđt - (Gđm + Gcb)]´k´g (N) Với giả thiết hạ không tải nên Gđm = 0, thay số ta được: Fh = (1125 - 1000)´1,15´9,81 = 2538,38 (N) + Tính momen tương ứng với lực kéo khi hạ tải: Ph = Mh ´ w = 36,6´87 = 3184,2 (W) III.3.3. Xác định đồ thị phụ tải và hệ số đóng điện tương đối: Để vẽ được đồ thị phụ tải và tính được hệ số đóng điện tương đối ta phải xác định thời gian khởi động, thời gian hãm để đảm bảo gia tốc và độ giật của cabin theo yêu cầu. Đồng thời phải tính được các khoảng thời gian làm việc và nghỉ trong một chu kỳ hoạt động của thang. Để tính toán ta giả thiết thang làm việc ở chế độ nặng nề nhất: - Khi thang đi lên luôn đầy tải: với tải trọng định mức = 500kg. Giả thiết tương ứng với 8 người. Khi thang dừng ở tầng 1 sẽ có 8 hành khách vào buồng thang, thang đi lên đến mỗi tầng thì dừng lại để 1 khách ra và 1 khách vào - Khi thang đi xuống luôn không tải. III.3.4. Tính các khoảng thời gian mở máy và đóng máy: Hình III.6 Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường S, tốc độ V, gia tốc a, độ giật r theo thời gian Ta có: (1) (2) v= at + v0 (3) Từ (2), (3) đ S’= at + v0 đ S = 1/2at2 + v0t +s0 (4) (1), (2) đ v’= rt+a0 đ Từ (3) đ s’= v đ (5) - áp dụng công thức (4) tính quãng đường đi được trong thời gian từ t1 đến t2. áp dụng công thức (5) tính quãng đường đi được trong thời gian từ to đến t1 và từ t2 đến t3: t3 - t2= 0,1s v2= v1 + a´(t2 - t1) (6) v3= 0,9m/s v2 = 0,765 (m/s) Thay vào (6) ta được: v2 = v1+ a´(t - t1) 0,765 = 0,045 + 0,9´(t2- t1) đ t2- t1 = 0,8 (s) Thời gian mở máy: tmở máy = t3 = t1 + t2- t1+ t3 - t2 = 1(s) Quãng đường đi được trong khoảng thời gian t1á t2: Quãng đường đi được trong khoảng thời gian từ t2 á t3 là: Quãng đường đi được trong thời gian mở máy: Smở máy= 0,0015 + 0,324 + 0,091 = 0,4165 (m) Giả sử thời gian mở máy và thời gian hãm máy là bằng nhau: ị Quãng đường hãm xuống tốc độ thấp là: Sht = 0,4165 (m) Thời gian thang chạy tốc độ thấp bằng 2s. ị Quãng đường thang chạy tốc độ thấp là: S = 0,04.2 = 0,08(m) Tổng thời gian khởi động, hãm, chạy tốc độ thấp và hãm dừng: tS =1+1+2 = 4(s) Tổng quãng đường khởi động, hãm, chạy tốc độ thấp và hãm dừng: SS= 0,4165+0,4165+0,08 = 0,913 (m) *Thời gian thang chạy từ tầng 1 lên tầng 2 : Quãng đường thang chạy tốc độ cao : SH1=H1-SS = 3,5-0,913 = 2,587 (m) Thời gian thang chạy tốc độ cao : -Thời gian thang chạy từ tầng 2 đ 3; 3 đ 4; 4 đ 5: Cũng tương tự như thang chạy từ tầng 1 lên tầng 2: tS1 = 2,87 + 4 = 6,87 (s) Thời gian thang chạy không tải từ tầng 5 đ 1 Quãng đường 5 tầng là: S5,1 = 3,5´4 = 14 (m) Quãng đường thang di chuyển tốc độ cao : SH5,1=S5,1 - SS = 14 - 0,913 = 13,087 (m) Thời gian thang chạy tốc độ cao: Thời gian thang chạy từ tầng 5 đ 1 : tS5,1 = 14,54 + 4 = 18,54 (s) Thang chạy từ tầng 1 đ 2 mất 6,87 (s) Chọn thời gian đóng mở cửa ở mỗi tầng là 6(s) đ Thời gian thay nghỉ tầng 5 là: 8 (s). (thời gian đóng mở cửa + thời gian người ra) Hình III.7. Đồ thị phụ tải Hệ số đóng điện : TĐ % tilv: thời gian làm việc ting : thời gian nghỉ Thời gian làm việc cho một chu kỳ thang máy bao gồm cả đi lên và đi xuống: TĐ% Mômen đẳng trị và mômen trung bình: Công suất động cơ chọn theo mômen đẳng trị: Pđt = Mđt´ Wđ = 29 ´ 87 = 2523 (W) = 2,523 (KW) Quy đổi về hệ số tiếp điện tiêu chuẩn : TĐ%=25% dùng cho thang máy: P = Pđt´=2,523´1,414 = 3,57 (KW) Vậy công suất động cơ cần chọn là: Pđm ³ 3,57 (KW) Tra bảng ta có động cơ: Kiểu MTKT III-6 do Liên Xô cũ chế tạo với các thông số - Pđm = 4,1kW - nđm = 850V/ph - Iđm = 10,9A - rst = 2,1W - Cosj = 0,74 III.4.1. Điều chỉnh tốc độ của ĐCKĐB 1. 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 . a) b) Hình III-8 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 : , hay Mth* = ub*2 Công thức trên đúng với mọi giá trị điện áp và mômen . Nếu tốc độ quay của động cơ là không đổi : Mth* = ub*2 , w = const , Trong đó : Uđm : điện áp định mức của động cơ . ub : điện áp đầu ra của điện áp xoay chiều . 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 b 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 : DPr = Mc(w1 - w) = Pcơ Nếu đặc tính cơ của phụ tải có dạng gần đúng : Mc = Mcđm = Mcđm Thì tổn thất trong mạch rôto khi điều chỉnh điện áp là : DPr = Mcđm .w1( 1 - ) Tổn thất là cực đại khi w = 0 : DPrmax = Mcđm. w = Pđm. Như vậy tổn thất tương đối trong mạch là : = . ( 1 - ) DPr* = (w* )X .(1 - w* ). Quan hệ này được mô tả bởi đồ thị dưới ứng với từng loại phụ tải cơ có tính chất khác nhau . Hình III-9. Sự phụ thuộc giữa rôto và tốc độ điều chỉnh . Nhận xét Phương pháp điều chỉnh điện áp chỉ thích hợp với truyền động mà mômen tải là hàm tăng theo tốc độ như : quạt gió , bơm ly tâm .Có thể dùng biến áp tự ngẫu ,điện kháng hoặc bộ biến đổi bán dẫn làm điện áp xoay chiều . Trong đó vì lý do kỹ thuật và kinh tế mà bộ điều áp kiểu van bán dẫn là phổ biến hơn cả . 2. Điều chỉnh điện trở mạch rôto * điều chỉnh điện trở mạch rôto 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 . Ưu điểm : dễ tự động việc điều chỉnh . Điện trở trong mạch rôto động cơ không đồng bộ : Rr = Rrd + Rf. 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: s = si , M = const , s : độ trượt khi điện trở mạch rôto là Rf . si : độ trượt khi điện trở mạch rôto là Rrd . mặt khác ta có : M = ị biểu thức tính mômen : M = 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 . a) b) c) Hình III-10. a) Điều chỉnh xung điện trở rôto sơ đồ nguyên lý b) phương pháp điều chỉnh c) cácđặc tính Trên hình vẽ a) 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 , 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 một cách chu kỳ để điều chỉnh giá trị trung bình của điện trở toàn mạch . Hoạt động của khoá bán dẫn tương tự như trong mạch điều chỉnh xung áp một chiều . Khoá T1 đóng , điện trở R0 bị loại ra khỏi mạch , dòng điện rôto tăng lên . Khoá T1 ngắt điện trở R0 lại được đưa vào mạch , dòng điện rôto giảm .Với tần số đóng ngắt nhất định , nhờ có điện cảm L mà dòng điện rôto coi như không đổi và ta có giá trị điện trở tương đương Re trong mạch .Thời gian ngắt : tn = T – tđ . 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 . Re = R0 + R0 = R0r 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 : DP = Td2 (2Rrd + Re ) và tổn hao khi mạch rôto nối theo sơ đồ trên là : DP = 3Ir2 (Rrd + Rf ) Cơ sở để tính đổi tổn hao công suất như nhau nên : 3I2 (Rrd + Rf ) = Id2 (2Rrd + Re ) với sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha thì Id2 = 1,5Ir2 nên Rf = Re = r Khi đã có điện trở tính đổi ta sẽ dựng được đặc tính cơ theo phương pháp thông thường , họ các đường đặc tính cơ này quét kín phần mặt phẳng giới hạn bởi đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ có điện trở phụ . 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 . * nhận xét và ứng dụng Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng cách thay đổi điện trở phụ có những ưu điểm sau: Có tốc độ phấn cấp Tốc độ điều chỉnh nhỏ hơn tốc độ cơ bản Tự động hoá trong điều chỉnh được dễ dàng Hạn chế được dòng mở máy Làm tăng khả năng mở máy của động cơ khi đưa điện trở phụ vào mạch rôto Các thao tác điều chỉnh đơn giản Giá thành vận hành , sửa chữa thấp Mặc dù có các ưu điểm trên nhưng vẫn còn các nhược điểm: Tổn thất năng lượng lớn Tốc độ ổn định kém ứng dụng : Đây là phương pháp sử dụng rộng rãi, mặc dù không kinh tế lắm . Thường được sử dụng trong các hệ thống làm việc ngắn hạn hay ngắn hạn lặp lại và dùng trong các hệ thống có yêu cầu tốc độ không cao như cầu trục,cơ cấu nâng, cần trục , thang máy và máy xúc... 3. 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 lM : lM = Hình III-11. Xác định khả năng quá tải về mômen Nếu bỏ qua điện trở của dây cuốn stato Rs = 0 thì từ M = ị Mth = = K( )2 . (1) Điều kiện để giữ hệ số quá tải không đổi là : lM = = (2) Thay (1 ) vào (2 ) và rút gọn ta được : = Đặc tính cơ gần đúng của các máy sản xuất ( phụ tải ) có thể viết như sau : Mc = Mđm (3) Từ (2) và (3) rút ra được luật điều chỉnh tần số điện áp để có hệ số quá tải về mômen là không đổi : = = với x = 0 ;1 ; 2 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 ; ; * Kết luận : Trong ba phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ nêu trên ta thấy phương án điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ không đồng bộ là phương án tối ưu có nhiều ưu điểm là : 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 nên ta chọn phương án ba này. III.5. Biến tần III.5.1. Giới thiệu chung . Khái niệm : Biến tần là thiết bị biến đổi dòng xoay chiều với tần số của lưới điện thành dòng xoay chiều có tần số khác với tần số của lưới . Phân loại : Biến tần thường được chia thành hai loại : Biến tần trực tiếp ( ta không nghiên cứu ). Biến tần gián tiếp . III.5.2.Sơ đồ cấu trúc Các bộ biến tần gián tiếp có sơ đồ cấu trúc như hình vẽ .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 3-1. Sơ đồ cấu trúc của 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 điện xoay chiều có tần số cố định hoặc biến thiên Ngày nay, biến tần gián tiếp được sử dụng khá phổ biến vì có thể điều chỉnh tần số và điện áp ra trong phạm vi khá rộng .Hơn nữa với sự ứng dụng điều khiển số nhờ kỹ thuật vi xử lý và dùng van lực là các loại trasisto đã cho phép phát huy tối đa các ưu điểm của biến tần loại này .Vì vậy đa số các biến tần hiện nay là biến tần có khâu trung gian một chiều . 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 . Hình 3-2.Sơ đồ mạch lực biến tần có đầu vào 3 pha và đầu ra 3 pha Đ : điôt Rh : điện trở hãm T : Transistor C : Tụ lọc san phẳng ( nơi chứa năng lượng từ động cơ khi động cơ hãm tái sinh ). III.5.3.Ta chọn biến tần ACS550-1-08A8-4 Có các thông số sau = 8,8 A = 4 KW = 5 HP III.5.4. Các tham số cài đặt máy biến tần III.5.4.1 Quá trình điều khiển của biến tần Mô tả quá trình điều khiển : Khi có lệnh khởi động vào chân 7 thì động cơ bắt đầu làm việc. Các tín hiệu khởi động chạy nhắp chọn chiều quay cho động cơ được đưa vào khâu logic có tham số được chỉnh định thông qua tham số OP21 DGI 02.Giá trị đặt tốc độ có thể được lựa chọn là tín hiệu nguồn dòng thông qua cổng AIN 2 được chỉnh định bởi tham số IP 23 AIN 2 TYPE hoặc là nguồn áp thông qua cổng AIN 1 được chỉnh định bởi tham số IP13 AIN 1TYPE . Sau đó được đưa qua bộ giới hạn tín hiệu đặt về tốc độ nhỏ nhất được chỉnh bởi tham số P3 tốc độ lớn nhất được chỉnh bởi tham số P2. Sau đó được đưa vào khâu lựa chọn chế độ làm việc liên tục (mặc định) hoặc lựa chọn chế độ chạy nhắp thông qua tham số P8 có đầu vào từ bộ điều khiển logic. Sau đó tín hiệu đầu ra của khâu lựa chọn tín hiệu đặt sẽ được đưa vào khâu lựa chọn chiều quay động cơ được điều khiển từ bộ điều khiển tín hiệu logic. Tín hiệu đầu ra của bộ lựa chọn chiều quay cho động cơ sẽ được đưa vào khâu cài đặt Ramp để qui định thời gian tăng tốc chỉnh bởi tham số P4, và thời gian giảm tốc chỉnh định bởi tham số P5. Sau đó tín hiệu đặt được đưa vào khâu điều khiển U/f. ở đây ta có thể lựa chọn được hình dạng của khâu U/f thông qua tham số P11, lựa chọn được tần số cơ bản thông qua tham số P7 và lựa chọn được điện áp khởi động thông qua tham số P13. Đầu ra của khâu điều khiển U/f là tần số điện áp đặt đưa vào khâu hạn chế dòng điện để phát xung mở cho bộ nghịch lưu. III.5.4.2 Bàn phím và giao diện điều khiển 1 Bàn phím Bàn phím để điều khiển cục bộ cho thiết bị còn màn hình hiện thị các ứng dụng cho điều khiển và cài đặt. Phím điều khiểnPhím chương trình Phím điều cục bộ khiển cục bộ Hình 4.10. Bàn phím và màn hình điều khiển Chức năng của các phím Phím Công dụng Mô tả chức năng Escape Di chuyển – hiển thị bảng trước đó. Tham số – trở lại danh sách tham số . Hiển thị ngắt – dừng hoặc báo lỗi đường truyền tới màn hình hiển thị cho phép kiểm tra tham số . Menu Di chuyển – hiển thị bảng tiếp theo hoặc tham số đầu tiên của bảng hiện tại. Tham số – di chuyển con trỏ sang trái khi muốn điều chỉnh . Increment Di chuyển – di chuyển lên đến hết bảng hệ thống . Tham số – tăng giá trị của tham số . Kiểu cục bộ – tăng giá trị của điểm đặt cục bộ . Decrement Di chuyển – di chuyển xuống đến hết bảng hệ thống . Tham số – giảm giá trị của tham số . Kiểu cục bộ – giảm giá trị của điểm đặt cục bộ . Run Kiểu cục bộ - điều khiển chạy . Khởi động lại – cho phép khởi động lại tình trạng điều khiển đến khi hoạt động trở lại . Stop Kiểu cục bộ – dừng quá trình điều khiển . Di chuyển – ấn và giữ phím đến khi thay đổi giữa hai kiểu Local và Remote Control. Khởi động lại – cho phép khởi động lại tình trạng điều khiển bị lỗi ,đến khi bộ biến tần quay về trạng thái làm việc . 2 Màn hì