Tìm hiểu về dây truyền kiềm bóng PK_M1

g: Vải được đưa vào xe để vải đặt trên mâm để vải (1) ,đưa vải qua trục dẫn vải (2) (3) (4) được kéo tới trục gấp vải (6). ở đây vải được nhúng vào dung dịch các chất làm mềm vải ,bởi cần chặn vải (7) và sau đó được đưa qua thước mở khổ (8) để lấy khổ vải ,tiếp tục qua lo cán vải để làm phẳng và bớt nước ngấm trong vải kết thúc quá trình vải đI qua trục gấp vải để vào xe chứa vải .Vải xẽ được đưa sang công đoạn sử lý khác. 4. Công nghệ nhuộm vải (Máy nhuộm FUKUOKA): 4.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Hình 11: Sơ đồ công nghệ máy nhuộm. * Cấu tạo máy nhuộm gồm những thiết bị sau: 1. Hai tăng dùng để chứa vải khi tẩy cũng như khi nhuộm, chúng được chế tạo hình dạng như một chữ U, nó cho phép vải chạy theo một vòng tròn để nhiệt cũng như các hợp chất hoá học khác sẽ ngấm đều,đồng thời hạn chế sự mất nhiệt một cách tối đa và đảm bảo nhiệt độ sẽ tăng một cách từ từ khi ta muốn ra nhiệt . 2. Một máy bơm chính công suất 15W, đùng để bơm tuần hoàn dòng nước trong các tăng chứa vải khi chúng ta muốn ra nhiệt,nó có tác dụng làm tăng dòng nhiệt một cách từ từ và hạn chế sự mất nhiệt. 3.Hai động cơ công suất 1.5 KW dùng để cuốn vải vào trong hai tăng khi thực hiện thao tác vào vải ,đồng thời được dùng để cuốn vải vào trong hai tăng khi nhuộm và tẩy . 4.Một động cơ 0.4 KW dùng để quay guồng là để tránh bị rối vải . 5. Một bơm công suất 0.4KW dùng để bơm cấp hoá chất khi tẩy và khi nhuộm . 6. Một sensor đo mức nước không dùng phao cơ học 61F-GPN -AC 200V Của hãng OMRON, dùng để đo các mức nước trong các tăng , sensor này cung cấp cho chúng ta 5 mức nước tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ nhuộm của từng loại vải . - Một bộ điều khiển nhiệt độ có thể lập trình được PC_800 của hãng SHINKO, có đầu vào là các tín hiệu của các sensor đo nhiệt (RTD:điện trở nhiệt ) và đầu ra là các xung theo thời gian và là đầu vào của PLC - Một PLC của hãng OMRON dạng CQM1, dùng điều khiển các bơm, các động cơ, và các van dùng để cấp xả nước cho các tăng . Bình ngưng. - Nhiệt điện trở RTD ,dùng để đo nhiệt độ của các tăng và là đầu vào của PC - 800. - Ngoài ra còn có 5 van điện khí nén dùng để cấp xả nước hoặc cấp khí nén cho hai tăng trong quá trình tẩy cũng như nhuộm: SV1: dùng để cấp khí nóng khi ra nhiệt. SV2: dùng để cấp nước nguội khi cần hạ nhiệt độ. SV3: đùng để xả nước của bình ngưng trong quá trình hạ nhiệt. SV4: dùng để xả nước khi nhuộm cũng như khi tẩy xong . SV5: dùng để cấp nước nhuộm như lúc đầu .Nguyên lý hoạt động của các van này như sau : Mỗi van đều có một xilanh khí nén và một cuộn dây hút . Khi cuộn dây không có điện, thì khí nén sẽ làm cho các pittông của xilanh chuyển động ngược lại đồng thời mở các van .tuỳ thuộc vào các cách bố trí mà sự hoạt động của các van có thể thay đổi . b - Nguyên lý hoạt động của máy nhuộm: - Trước hết ta cần phải biết máy nhuộm này là một hệ thống bán tự động, chính vì vậy cho nên vẫn tồn tại các quá trình cần phải điều khiển bằng tay. - Máy nhuộm được tự động hoàn toàn quá trình cấp xả nước và quá trình nhiệt độ, tất cả các quá trình tự động này được điều khiển bằng một bộ điều khiển khả trình PLC - CQM1 và bộ điều khiển nhiệt độPC - 835%. Trong đó PC_835 là bộ điều khiển cho PLC_CQM1. Bước một: Bấm nút REEL - ON (RIGHT) và REEL- ON (LEFT)để cuốn vải vào hai tăng, sau khi vào vải xong thì chuyển sang bước hai . Bước hai: Bấm nút AUTO để bắt đầu cấp nguồn cho PC - 835, từ PC -835 sẽ có tín hiệu điều chỉnh quá trình cấp nước cho hai tăng, khi nước đă vào đầy thì sensor đo mức nước (6) sẽ có tín hiệu báo ngừng cấp nước cho PLC. Sau khi nước được cấp xong ta bấm nút PTNđể lựa chọn trương trình điều khiển nhiệt độ sau đó bấm nút RUN trên bàn phím điều khiển của PC -835, để bắt đầu cho quá trình cấp nhiệt tự động, ở đây tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ mà ta lựa chọn trương trình cho phù hợp bằng phím PTN của PC - 835, chúng ta có thể lựa chọn bước bắt đầu hoạt độngcủa mỗi trương trình, chứ không phải bắt buộc mỗi trương trình là phải bắt đầu từ bước số 1. Bước 3: Bước náy không phải tự động mà là do người công nhân tự điều chỉnh cấp háo chất theo yêu cầu công nghệ .sau khi đã cấp hết hoá chất cần thiết cho một quá trình thì mọi hoạt động của máy nhuộm sẽ hoạt động của máy nhuộm sẽ hoạt động một cách tự động theo chương trình đã được lập sẵn trên PC - 835 sẽ đưa ra tín hiệu cho công nhân vận hành biết đã xong quá trình nhuộm hay tẩy. Bước 4: Ra vải sau khi có tín hiệu kết thúc trương trình, thì người công nhân bấm nút PLATDOWN - ON trên tủ điều khiển để ra vải, khi guồng ra vải sẽ hoạt động để đưa vải ra. 5. Công nghệ cán sấy vải (máy COMPTEX): 5.1 Giới thiệu về công nghệ cán sấy: Vải sau khi được làm bóng, làm mềm và nhuộm màu thì không còn giữ được các tiêu chuẩn như mong muốn về khổ vải và độ bền .sau đó vảI còn được gấp lại thàh từng xúc để thuận tiện cho việc kiểm tra và vận chuyển.chính vì những lý do trên máy cán xấy vải đã ra đời . Hình 12: Sơ đồ công nghệ máy COMTEX 6.Kết luận: Trong chương 1 chúng ta đã tìm hiểu chi tiết về các yêu cầu công nghệ của máy kiềm bóng PK - M1, đó là sự tác động của nồng độ và nhiệt độ xút tới tính chất cúa vật liệu sợi dệt, do đó nó ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng vải. Đồng thời trong chương này ta chia máy kiềm thành các hệ thành phần nhỏ hơn để tiện cho việc tìm hiệu nguyên lý hoạt động của máy. Đó là cách điều chỉnh nồng độ, nhiệt độ của hệ lạnh - pha xút; nguyên lý hoạt động của hệ khí nén - nước - hơi; nguyên lý hoạt động của hệ cơ điện. Từ các yêu cầu về công nghệ, vai trò của từng thành phần ta tiếp tục nghiên cứu bộ điều khiển và nguyên lý điều khiển của hệ cơ điện được trình bày ở chương 2. Chương II Bộ điều khiển MCA và nguyên lý điều khiển 1. Yêu cầu công nghệ đối với hệ truyền động nhiều động cơ Truyền động điện nhiều động cơ thường được sử dụng trong dây chuyền sản xuất liên tục , trong đó vật liệu đồng thời chạy qua nhiều phầôn truyền động của thiết bị công nghệ , mỗi một chuyênr động cần phải làm việc với tốc độ thích hợp hoặc với tốc độ không đổi gắn với yêu cầu chung của cả hệ . Tuỳ thuộc vào sản phẩm, kích thước, vật liệu cũng như yêu cầu chất lượng đòi hỏi cấu trúc của hệ truyền động đơn giản hay phức tạp. Trong sản phẩm công nghiệp, chúng ta thường gặp các máy cán liên tục máy xéo giấy, trong công nghiệp dệt và sản xuất thuỷ tinh ...vv Đặc tính của truyền động nhiều động cơ cho thấy các dây chuyền công nghệ sản xuất liên tục gồm các yêu cầu cơ bản: Tất cả các truyền động thành phần đều phải giữ tỷ lệ tốc độ không đổi trong cả chế độ tĩnh và chế độ động, ta gọi là yêu cầu đồng bộ hoá tốc độ . Đối với dây chuyền sản xuất các vật liệu thay đổi, hoặc bề dày vật liệu thay đổi dẫn đến yêu cầu về tốc độ làm việc, thường tỷ lệ này thay đổi không lớn , vùng điều chỉnh tốc độ O(2:1 đến 6:1) Một số dây chuyền yêu cầu chất lượng sản phẩm cao như độ đồng đều vật liệu cao sai số ít. Như vậy hệ truyền động phải đảm bảo có độ chính xác cao. Một số vật liệu được 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 hệ truyền động điều chỉnh cả tốc độ và cả lực kéo. * Đối với hệ đồng bộ hóa tốc độ việc điều chỉnh hệ phụ thuộc vào loại liên kết cơ giữa các động cơ thành phần Các động cơ liên kết cơ cứng qua hộp giảm tốc yêu đặc tính cơ của từng động cơ phải tuyệt đối cứng . Các động cơ liên kết mềm với nhau qua băng vật liệu có liên kết lớn, lực cân bằng truyền qua vật liệu cứng như vậy việc đồng bộ cơ thể dùng đặc tính cơ các truyền động thành phần mềm. ở các vật liệu băng của nó không truyền được lực kéo. Như vậy truyền động chính trong hệ sẽ điều chỉnh tốc độ và phát tín hiệu đặt tốc độ cho tất cả các trưyền động cơ còn lại, các truuyền động này có nhiệm vụ điều chỉnh giữ mômen không đổi. Tốc độ của tất cả truyền động chạy theo băng còn lực căng giữa các cơ cấu truyền động do các mạch điều chỉnh xác định. Nếu như không đo được trực tiếp lực kéo, người ta phải tạo mạch vòng nhân tạo trong dây chuyền bằng tín hiệu tỷ lệ với chiều dài, mạch vòng có thể hiệu chỉnh tốc độ của từng động cơ trong hệ truyền động. ở dây chuyền sản xuất vật liệu mỏng dễ dứt như giấy , vật liệu tổng hợp ... vv thì tất cả các truyền động thành phần phải dược giữ tốc độ không đổi .ở đây ta dùng phương pháp đồng bộ bám tức là điều chỉnh tất cả các truyền động có tỷ lệ tốc độ không đổi theo chiều chuyển động của vật liệu . Đối với vật liệu không đổi truyền động có cuộn cuốn và cuộn nhả yêu cầu tốc độ truyền động phải thay đổi phụ thuộc vào đường kính các cuộn vật liệu , hay nói cách khác là giữ tốc độ dài băng vật . Đối với dây chuyền kiềm bóng PK - M1, do vải chạy liên tục và yêu cầu vải có độ căng vừa phải nên ta dùng phương pháp đồng bộ bám tức là điều chỉnh tất cả các truyền động có tỷ lệ không đổi theo chiều chuyển của vật liệu và có mạch vòng điều chỉnh. 2. Cấu taọ bộ điều khiển MCA Bộ điều khiển MCA là bộ điều khiển chính của dây chuyền, chúng có nhiệm vụ điều chỉnh đồng tốc các động cơ. Có hai loại MCA là MCA - Sb và MCA-Wb. Trong đó bộ MCA-Sb là một bộ khuếch đại, bộ MCA - Wb là bộ điều khiển PI tương tự. 2.1 Bộ điều khiển MCA - Sb Bộ điều khiển MCA-Sb là một bộ điều chỉnh tín hiệu có các công dụng sau: Điều chỉnh tốc độ chính Điều chỉnh tỷ lệ Thay đổi điện áp, dòng điện Thay đổi bộ cảm nhận Trong dây chuyền kiềm bóng bộ MCA- Sb có nhiệm vụ chính là đặt tốc độ chủ đạo cho tất cả các động cơ còn lại. Sơ đồ chân nối: K1,K2 : Lực vào I1 : Lực vào điều chỉnh tiêu chuẩn I2 : Nối đất C : Lực vào nguồn điện X : Lực vào bổ trợ khi có lực vào dòng điện UV : Điện áp nguồn E : Nguồn điện trực tiếp an toàn O1O2,O3O2 : Lực ra Các ngõ Giá trị Ein (I1- I2) DC ~ 10V Zin (I1-I2) 10KW Ein (I1-I2) 0 ~ ±10V Zin (K1-I2) 10 KW Ein (K2-I2) 0 ~ ± 10V Zin (k2-I2) 10 KW Iin (C-I2) 4 ~ 20mA 2 ~ 10mA 10 ~ 50mA Hình 13: Cấu tạo bên trong MCA-Sb Eout = A*Ein (I1- I2) +K1*Ein (K1- K2) – K2*Ein (I1-I2) 2.2. Bộ điều khiển MCA-Wb Bộ điều khiển MCA-Wb là bộ điều khiển PI có nhiệm vụ ddieeuf chỉnh tốc độ các động cơ thứ 2 đến động cơ thứ 8bám theo tốc độ đặt trươcs và tự chỉnh tốc độ khi có tín hiệu sai lệch phản hồi về. Hình 14: Cấu tạo bên trong MCA-Wb Quan hệ giữa lực vào và lực ra Các ngõ Giá trị Điện áp nguồn 200/220V 50/60 Hz Ein (I1- I2) DC 0 ~ ± 10V Zin (I1-I2) 20KW Ein (D2-I2) DC 0 ~ ± 10V Zin (D2-I2) 3.5 KW Eout =A*Ein (I1- I2) –(K1+t/T)*Ein(D2-I2) T= 5 ~ 70sec Hình 15 : Mạch nguyên lý MCA-Wb 3.Nguyên lý điều khiển 3.1 Chế độ chạy tự động Chuyển đổi ĐC8 Biến tần8 Chuyển đổi đôỉe ĐC3 Biến tần3 Chuyển đổi ĐC2 Biến tần 2 ĐC1 Biến tần 1 MCA-Sb MCA-Wb MCA-Wb MCA-Wb Hình 16 : Sơ đồ điều khiển chế độ tự động Trước khi đóng nguồn điện của dây chuyền, ta chỉnh chiết áp tổng R ở tủ điều khiển. Tín hiệu từ chiết áp tới đầu vào I1 của bộ MCA-Sb, có nhiệm vụ đặt tốc độ cho động cơ 1 để động cơ 1 luôn chạy với tốc độ không đổi theo giá trị đặt. Đồng thời giá trị đặt đó cũng được đưa tới đầu vào I1 của 7 bộ MCA-Wb để điều khiển các động cơ còn lại bám theo tốc độ của động cơ1. Khi đóng nguồn điện, động cơ 1 sẽ chạy với tốc độ cố định , các động cơ còn lại sẽ bám theo tốc độ của động cơ 1 đồng thời các bộ MCA-Wb sẽ điều khiển để các động cơ có tốc độ hợp lý sao cho tốc độ vải ở các vị trí khác nhau là bằng nhau . Các bộ MCA-Wb sẽ điều khiển như sau : Hình 17 : Sơ đồ nguyên lý phản hồi tín hiệu Vậy câu hỏi đặt ra là trong quá trình quá độ, khi có bất kỳ một động cơ nào đó vượt quá hoặc không đạt tới tốc độ đặt thì các bộ MCA sẽ phản ứng như thế nào để hệ thống ổn định theo yêu cầu công nghệ. Ta sẽ xét hệ ba động cơ sát nhau như hình vẽ. Trông đó cơ cấu phản hồi tín hiệu lực căng rồi chuyển thành tín hiệu điện là hệ đòn gánh rulô, quả cân , điểm tựa O và điện trở căng chùng R. Vải được quấn qua các rulô , khi hệ thống không hoạt động thì quả cân hạ xuống .Khi hệ thống hoạt động , lực căng của vải sẽ kéo rulô xuống và nâng quả cân lên .Tuỳ theo lực căng của vải mà quả cân được nâng cao hay nâng thấp . Tương ứng với vị trí quả cân là tín hiệu điện áp được phản hồi về từ điện trở căng chùng thông qua cảm biến vị trí. Khi động cơ 2 tăng tốc độ còn động cơ 1và động cơ 3 có tốc độ không đổi tì tốc độ vải phía sau rulô2 tăng lên còn tốc độ vải phía trước rulô 2 không đổi .Do đó tại rulô 2 vải bị căng chùng nên lực kéo lên rulô 2 giảm , quả cân 2 hạ xuống .Biến trở căng chùng hồi tiếp điện áp dương về bộ MCA-Wb qua chân D2 , tín hiệu này qua bộ khuếch đại đảo A3 làm giảm tín hiệu ra O1 điều khiển động cơ 2 chạy chậm lại . Đồng thời lúc đó, tốc độ vải ở phía trưởculo1 cũng tăng lên , cò tốc độ ở phía sau rulô1 không đổi . Do đó tại đây vải sẽ kéo rulô1 xuống , quả cân 1 nâng lên . Biến trở căng chùng R1 hồi tiếp điện áp âm về bộ MCA-Wb qua chân D2 tín hiệu này qua bộ khuếch đại đảo A3 làm tăng tín hiệu ra O1 điều khiển động cơ chạy nhanh lên để bắt kịp tốc độ của động cơ 2 . Như vậy tạimột thời điểm cả hai động cơ 1 và động cơ 2cùng được thay đổi tốc độ tuỳ thuộc vào lực căng của vải tại các điểm khác nhau để đảm bảo cho tốc độ vải tại hai vị trí là gần như nhau . Khi hệ thống hoạt động thì tất cả các động cơ (trừ động cơ1) đều được điều chỉnh theo nguyên lý đó , và khi tốc độ vải tại tất các vị trí đều gần như nhau thì hệ sẽ ổn định . Từ những phân tích trên đây ta thấy hệ thống này đã sử dụng bộ điều khiển PI để điều khiển đối tượng SISO theo nguyên lý hồi tiếp . Vậy ta có thể xây dựng sơ đò khối của hệ thống như sau : Đối tượng điều khiển PI W(t) e(t) u(t) y(t) Hình18 : Sơ đồ khối điều khiển Đối tượng điều khiển là biến tần và động cơ , bộ điều khiển PI là các bộ MCA-Wb , w(t) tín hiệu chủ đạo , e(t) sai lệch , y(t) tín hiệu ra . Tất cả đều chuyển đổi về tín hiệu điện áp Động cơ Biến tần 3.2 Chế độ chạy bằng tay Tải R Hình 19 : Sơ đồ điều khiển chế độ chạy bằng tay Trước khi cấp nguồn cho dây chuyền , ta đặt tần số thích hợp cho mỗi biến tần bằng cách điều chỉnh các chiết áp của chế độ hoạt động bằng tay . Khi điều chỉnh chiết áp sẽ có đồng hồ hiển thị tần số theo yêu cầu nên ta dễ dàng đặt tần số mong muốn . Với giá trị đặt này biến tần sẽ điều chê tần số theo yâu cầu điều khiển tốc độ động cơ . Điều quan trọng nhất là khi đặt tần số cho 8 biến tần để điều khiển 8 động cơ ta phải đặt giá trị các tần số như thế nào để các động cơ có thể chạy đồng tốc với nhau ? Vì trong chế độ chạy có thể đặt được giá trị tân số thích hợp như vậy đòi hỏi người vận hành phải có kinh nghiệm thực tế , bởi vì tốc độ của các động cơ không bằng nhau mà chỉ tỷ lệ với nhau . ở chế độ chạy bằng tay việc điều chỉnh đồng tốc của các động cơ là không chính xác . Do việc đặt tỷ lệ tần số giữa các biến tần là dựa theo kinh nghiệm nên tốc độ chạy vải ở các vị trí khác nhau thì sẽ có sai lệch lớn , dẫn đến vải bị căng kéo gây ảnh hưởng đến chất lượng của vải . Vì vậy chế đọ chạy bằng tay chỉ dùng trong một số trường hợp đặc biệt , như chạy thử , khi vào dây mồi , chế độ tự động bị hỏng ...chế độ bằng tay không có sự tham gia của bộ điều chỉnh MCA , tất cả các động cơ đều chạy với tốc độ cố định tương ứng với giá trị tần số đã đặt lúc đầu . 4. Kết luận Trong chương 2 chúng ta đã tìm hiểu về các bộ điều khiển của hệ cơ điện Đó là bộ khuếch đại MCA-Sb có nhiệm vụ đặt tốc độ ,bộ điều khỉên PI tương tự MCA-Wb có nhiệm vụ ổn định tốc độ động cơ . Đồng thời ta tìm hiểu được nguyuên lý điều khiển chính của hệ : sử dụng bộ điều khiển PI tương tự để điều khiển đối tượng SISO ( động cơ xoay chiều ba pha roto lồng sóc ) theo nguyên lý hồi tiếp . Qua chương 1 và chương 2 chúng ta đã hiểu rõ về các yêu cầu công nghệ , nguyên lý hoạt động , nguyên lý điều khiển của máy kiềm từ đó ta có thể phân tích các ưu nhược điểm của bộ điều khiển PI tương tự để đưa ra các hướng phát triển , cải tiến hệ thống được trình bày ở chương 3và chương 4. Chương III Bộ điều khiển PI của biến tần MICROMASTER 420 Bộ điều khiển của dây chuyền là bộ điều khiển PI tương tự, được lắp đặt từ năm 1991, hiện nay dây chuyền vẫn hoạt động tốt nhưng nó cũng có một số nhược điểm: Việc tìm tham số của bộ điều khiển như hằng số thời gian tích phân Ti và hệ số khuyếch đại k là rất khó khăn và không được chính xác lắm. Để tìm các tham số này ta phải điều chỉnh các biến trở của bộ điều khiển bằng phương pháp dò tìm. Mà các biến trở này có độ chính xác không cao nên khó dò tìm được tham số mong muốn. Vì vậy mỗi lần tìm lại tham số cho bộ điều khiển mất rất nhiều thời gian. Thêm nữa là bộ điều khiển PI tương tự có độ ổn định không cao, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố chẳng hạn như nhiệt độ của môi trường. Vì những lý do trên nên ta có thể thay thế bộ điều khiển PI tương tự bằng bộ điều khiển PI số bởi vì đối với bộ điều khiển PI số thì việc số hoá các tham số cần tìm dễ dàng hơn với độ chính xác cao hơn so với bộ điều khiển PI tương tự và chúng ta còn có thể áp dụng các phương pháp mô phỏng hệ thống để rút ngắn thời gian xác định các tham số tối ưu. Sau khi tìm hiểu một số bộ điều khiển PI số của các biến tần. Em quyết định chọn bộ điều khiển PI của Biến tần MICROMASTER 420 của SIEMENS. Bởi vì so với các biến tần khác biến tần MICROMASTER 420 có nhiều tính năng ưu việt hơn và giá cả cũng phù hợp với người tiêu dùng. Sau đây en xin giới thiệu về bộ biến tần MICROMASTER 420 của SIEMENS. 1. Giới thiệu chung về biến tần: - Biến tần là biến đổi từ tần số này sang tần số khác. Biến đổi tần số là phép biến đổi điện năng một chiều hoặc xoay chiều có tần số cố định thành những dòng điện xoay chiều có tần số điều khiển được nhờ các khoá điện tử. Nếu tần số được tạo ra bằng cách đóng cắt từng đoạn thích hợp một dòng xoay chiều có tần số cao hơn, ta có bộ biến tần trực tiếp. Trong trường hợp dòng điện xoay chiều có tần số điều khiển nhờ đóng cắt nguồn một chiều ta có bộ biến tần gián tiếp (bộ ngịch lưu). 1.1 Biến tần trực tiếp Qua biến tần trực tiếp điện áp xoay chiều U1 tần số f1 được chuyển đổi thành điện áp xoay chiều U2 tần số f2 bằng mạch van. Mạch van U(f1)~ U(f2)~ Sơ đồ khối biến tần trực tiếp Biến tần trực tiếp có hiệu suất cao. Trong thực tế đo số lượng van lớn (nhất là với mạch 3 pha). Việc thay đổi tần số ra f2 khó khăn và phụ thuộc vào tần số f1. Vì vậy hiện nay chủ yếu chỉ có loại biến tần với phạm vi tần số f2Ê f1. Mặc dù về nguyên tắc có thể lập biến tần với f2>f1 song mức độ khó khăn sẽ tăng lên nhiều. * Các tính chất chung của biến tần trực tiếp: Trong biến tần trực tiếp đường cong điện áp đầu ra là đường ghép nối các đoạn hình sin của điện áp nguồn bằng cách nối tải vào các pha của nguồn một cách luân phiên nhờ các van bán dẫn. Các van bán dẫn trông biến tần trực tiếp được chuyển mạch tự nhiên. Biến tần trực tiếp có hiệu suất cao do chỉ có 1 lần biến đổi điện năng và cho phép thực hiện hãm tái sinh năng lượng mà không cần có mạch điện phụ. Ta cũng có thể dễ dàng thực hiện điều chỉnh điện áp và tần số đầu ra của biến tần trực tiếp với dạng điện áp gần hình sin. Tuy nhiên hệ số công suất thấp, số lượng van bán dẫn ở mạch lực khá nhiều và tần số điều chỉnh bị giới hạn trên bởi tần số nguồn cung cấp và điều khiền chuyển mạch tự nhiên của các van bán dẫn. Biến tần trực tiếp hay được dùng cho truyền động điện công suất lớn, tốc độ làm việc thấp (ví dụ để cung cấp cho các động cơ roto lồng sóc, các điện cơ roto dây quấn cấp bởi 2 nguồn, các động cơ đồng bộ...) 2. Biến tần gián tiếp Chỉnh lưu Bộ lọc Nghịch lưu độc lập U(f1)~ ~U(f2) Sơ đồ khối cấu trúc biến tần gián tiếp Điện áp xoay chiều tần số f1 đầu tiên được chuyển thành một chiều nhờ mạch chỉnh lưu sau đó qua đồng bộ lọc rồi mới được biến trở lại điện áp xoay chiều với tần số f2 nhờ bộ ngịch lưu. Do phải biến đổi điện áp 2 lần, nên hiệu suất kém hơn so với biến tần trực tiếp. Nhưng biến tần gián tiếp đổi thành tần số ra f2 một cách dễ dàng mà không phụ thuộc vào tần số f1 vì tần số ra f2 chỉ phụ thuộc vào mạch điều khiển. Hơn nữa với sự ứng dụng của hệ điều khiển số nhờ kỹ thuật vi xử lý và dùng các loại van Tranzitor đã cho phép phát huy tối đa các ưu điểm của loại biến tần này. 2. Bộ biến tần MICROMASTER 420 của SIEMENS. 2.1 Giới thiệu tổng quát: Biến tần MICROMASTER 420 của SIEMENS là thiết bị hoàn hảo phù hợp với nhiều ứng dụng, đáp ứng các yêu cầu của nền công nghiệp hiện đại. Nhờ được thiết kế theo kiểu đơn vị module nên việc nâng cấp MICROMASTER 420 dễ dàng. Khi cần thêm các tuỳ chọn, người sử dụng chỉ cần cắm vào hoặc kết hợp thêm các module phụ thif tất cả đều sẵn sàng. Không còn bận tâm đến khả năng quá tải, bảo vệ quá áp và sụt dưới áp... vì các sản phẩm này đã bao hàm đầy đủ các tính năng bảo vệ trên theo các chứng nhận quốc tế tương ứng. MICROMASTER 42 dễ dàng có thể làm việc thích hợp trong các môi trường truyền thông thông thường. Bộ biến tần này hoàn toàn phù hợp với kỹ thuật tự động tích hợp hoàn toàn. Chỉ việc cắm module truyền thông tương thích vào là xong. Có thể sử dụng bộ biến tần này ở bất kỳ khu vực nào, từ vùng rừng nhiệt đới nhiều mưa, đến các vịnh hẹp tại Nauy. Và có thể làm việc trong môi trường nhiệt độ từ –100c – 500c, với độ ẩm tương đối lên đến 95% mà tính năng làm việc không hề suy giảm. Bộ thiết bị này còn phù hợp với tất cả các tiêu chuẩn chỉnh thông dụng trên thế giới. MICROMASTER 420 hoàn hảo do có các tỉnh năng chính yếu sau: + Chế độ thắng hỗn hợp dùng cho việc thắng có điều khiển, không cần dùng đến các điện trở thắng. + Các bộ điều khiển tự động loại PI tự chỉnh định dùng cho việc điều khiển quá trình đơn giản trong chế độ điều khiển. + Khả năng thích nghi tự động đối với các thời gian gia tốc hay giảm tốc đội khi dòng hay áp đạt được giới hạn, nhằm tránh việc phải ngừng máy khi có sự cố. + Chức năng tự động khởi lực khi mất điện nguồn hay do sự cố. Bộ biến tần MICROMASTER 420 phù hợp với các ứng dụng cho các bộ truyền động tốc độ thay đổi bao gồm máy bơm; quạt và các hệ thống băng truyền. Dải điện áp từ 200V đến 480V với công suất từ 1/6H – 15HP. 2.2 Các đặc điểm và các tính năng * Các đặc điểm chính Đưa vào vận hành dễ dàng; Kết cấu kiểu module cho phép cấu hình linh hoạt đến mức tối đa; Có ba đầu vào số được lập trình độc lập: Có một đầu vào cho tín hiệu tương tự (0V – 10V) có thể được sử dụng như đầu vào số thứ tư cho tín hiệu số: Có một đầu ra tương tự lập trình được (0mA – 20mA) Có một đầu ra rơle lập trình được : 30V DC/5A: tải tính trở 250V DC/2A: tải khang Động cơ chạy êm nhờ sử dụng tần số chuyển mạch cao; Bảo vệ đầy đủ cho động cơ và bộ biến tần. * Các tính năng về cơ khí Kiểu module Nhiệt độ làm việc từ -100c đến 500c Có thể lắp sát nhau, giảm không gian chiếm chỗ trong tủ điện Việc nối cáp đơn giản, các dây nối đến động cơ và nguồn điện được cách ly nhằm đạt tối ưu khả năng tương thích điện từ; Bảng điều khiển tháo rời được; Các đầu nối dây kiểu không dùng đầu vít dùng vít * Các tính năng làm việc Công nghệ IGBT hiện đại nhất; Điều khiển bằng kỹ thuật vi xử lý; Điều khiển dòng từ thông (FCC) nhằm cải thiện đáp ứng đông, tối ưu hoá việc điều khiển động cơ; Có khả năng lập trình nhiều điểm Viff; điều khiển theo luật V/f tuyến tính; điều khiển V/f theo hàm bậc 2. Khởi động lại kiểu bám Bù độ trượt Hồi tiếp kiểu P= cho việc điều khiển quá trình đơn giản Gia tốc và giảm tốc đều lập trình được từ 0s – 650s; Độ dóc tăng tốc độ êm; Khả năng hạn dòng nhanh, bảo đảm thiết bị làm việc không bị cắt. Thời gian đáp ứng của đầu vào số ngắn; Điều chỉnh tốc độ trộn vì sử dụng ngõ vào analog 10bit với độ phân giải cao; Thắng kiểu hỗn hợp bảo đảm thắng nhanh có điều khiểu; 4 bước nhảy tần số; Tụ điện nối Y tháo ráp được, dùng khi lắp đặt trên nguồn cấp loại trung tính cách ly; Có giao diện nối tiếp RS 232 hoặc RS 485. 2.3 Các thông số cơ bản của biến tần a. Quick Commissioning (thực hiện nhanh) P0010 = 1 P0100: Làm việc tại châu Âu/ Bắc Mỹ P0300: Chọn kiểu môtơ P0304: Điện áp định mức của động cơ P0305: Dòng định mức P0307: Công suất định mức của động cơ P0308: Hệ số cosy (định mức của động cơ0 P0309: Hiệu suất định mức của động cơ) P3010: Tần số định mức của động cơ P0311: Tốc độ định mức của động cơ P0335: Làm mát động cơ P0640: Hệ số quá tải của động cơ (%) P0700: Chọn lệnh nguồn P1000: Chọn điểm cài đặt tần số P1080: Tần số tối thiểu P1120: Thời gian tăng tốc P1121: Thời gian giảm tốc P1135: Thời gian OFF3 giảm tốc P1300: Chế độ điều khiển VIS và FCC P3900: Các tính toán khởi động b.Inverter Unit P0004 = 2 P0003: Cấp truy cập của người sử dụng P0010: Đưa vào hoạt động nhanh r0018: Version của hệ điều hành (firmware) r0026: Điện áp (Dc – Link) r0039: Điện năng tiêu thụ (Kwh) P0040: resset điện năng tiêu thụ r0206: Công suất định mức của bộ biến tần r0207: Dòng điện định mức của bộ biến tần r0208: Điện áp đầu vào định mức P1800: Tần số xung P1820: Đảo thứ tự pha đầu ra c.Motor Data (Dữ liệu của động cơ) P0004 = 3 P0003: Cấp truy cập của người sử dụng P0010: Đưa vào thực hiện nhanh r0034: Bảo vệ nhiệt độ cho động cơ (I2t) P0300: Chọn kiểu motor P0304: Điện áp định mức của động cơ P0305: Dòng điện định mức của động cơ P0307: Công suất định mức của động cơ P0308: Hệ sos cosy (định mức của động cơ) P0309: