Báo cáo bài tập lớn trang bị điện điện tử HUST

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CÁC MÁY CÔNG NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Mạnh Linh Sinh viên thực hiện Đinh Văn Sỹ – 20181737 Đinh Ngọc Cảnh – 20181345 HÀ.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÀI TẬP LỚN

TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CÁC MÁY

CÔNG NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn : TS.Nguyễn Mạnh Linh

Sinh viên thực hiện : Đinh Văn Sỹ – 20181737

Đinh Ngọc Cảnh – 20181345

HÀ NỘI, 07/2021

BÀI TẬP 3: REVIEW BIẾN TẦN CỦA CÁC HÃNG 7

3.1 Biến tần Siemens Sinamics V20 7

3.1.1 Sơ lược biến tần 7

3.1.2 Nhãn của biến tần 9

3.1.3 Lắp đặt cơ khí 10

3.1.4 Lắp đặt phần điện 12

3.1.5 Cài đặt thông số 14

3.2 Biến tần Siemens Sinamics G110 17

3.2.1 Sơ lược biến tần 17

3.2.2 Đặc điểm của biến tần 18

3.2.3 Thông số kỹ thuật 18

3.3 Biến tần Siemens Sinamics G120 19

3.3.1 Sơ lược biến tần 19

3.3.2 Đặc điểm 19

3.3.3 Thông số kỹ thuật 19

3.3.4 Sơ đồ đấu nối 20

3.4 Biến tần Siemens Sinamics G120C 21

3.4.1 Sơ lược biến tần 21

3.4.2 Các loại biến tần G120C 21

3.4.3 Các công cụ vận hành 21

3.4.4 Lắp đặt cơ khí 23

3.4.5 Sơ đồ đấu nối 23

3.4.6 Giao diện phần cứng 25

3.5 Biến tần Siemens Micromaster 420 26

3.5.1 Sơ lược biến tần 26

3.5.2 Đặc điểm 26

3.5.3 Lắp đặt phần điện 27

3.5.4 Sơ đồ đấu nối 28

3.5.5 Cài đặt biến tần 30

3.6 Biến tần Siemens Micromaster 430 31

3.6.1 Sơ lược biến tần 31

3.6.2 Đặc điểm 31

3.6.3 Các module dòng MM430 32

3.6.4 Sơ đồ đấu nối 33

3.6.5 Cài đặt biến tần 33

3.7 Biến tần Siemens Micromaster 440 34

3.7.1 Sơ lược biến tần 34

3.7.2 Đặc điểm 35

3.7.3 Lắp đặt phần điện 35

3.7.4 Sơ đồ đấu nối 36

3.7.5 Cài đặt biến tần 38

3.8 Cấu tạo biến tần Schneider………40

3.8.1 Nguyễn lý hoạt động……… 41

3.8.2 Cài đặt biến tần………

41 1 Cài đặt mặc định của biến tần……… 41,42 2 Nhập thông số động cơ………

42 3 Chọn luật điều khiển……… 42

4 Cài đặt thống số làm việc………

43 5 Cài đặt rơ le bảo vệ trạng thái của biến tần……….44

6 Cài thông số hiển thị khi run……… 44

KẾT LUẬN 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

Hình 3.1 Biến tần Siemens Sinamics V20 7

Hình 3.2 Thông số loại 1 8

Hình 3.3 Thông số loại 2 9

Hình 3.4 Nhãn biến tần 9

Hình 3.5 Kích thước biến tần 10

Hình 3.6 Vị trí lắp đặt đúng 10

Hình 3.7 Kiểu lắp loại 1 11

Hình 3.8 Kiểu lắp loại 1 11

Hình 3.9 Kiểu lắp loại 2 12

Hình 3.10 Kiểu lắp loại 2 12

Hình 3.11 Sơ đồ kết nối hệ thống biến tần 13

Hình 3.12 Sơ đồ đấu dây 13

Hình 3.13 Các chân điều khiển 14

Hình 3.14 Thôn tin các chân điều khiển 14

Hình 3.15 Màn hình điều khiển BOP 14

Hình 3.16 Chức năng các phím 15

Hình 3.17 Biểu tượng, trạng thái 15

Hình 3.18 Đèn Led 15

Hình 3.19 Màn hinh hiển thị 16

Hình 3.20 Menu 17

Hình 3.21 Biến tần Siemens Sinamics G110 18

Hình 3.22 Sơ đồ khối đấu nối 20

Hình 3.23 Sơ đồ đấu dây 20

Hình 3.24 Các dòng biến tần 21

Hình 3.25 Các công cụ 22

Hình 3.26 Đặc điểm công cụ 22

Hình 3.27 Lắp đặt cơ khí 23

Hình 3.28 Sơ đồ đấu nối nguồn 24

Hình 3.29 Sơ đồ nối dây 24

Hình 3.30 Cấu trúc phần cứng 25

Hình 3.31 Biến tần MM420 26

Hình 3.32 Thông số kĩ thuật 27

Hình 3.33 Thông số kĩ thuật 27

Hình 3.34 Thông số kĩ thuật 27

Hình 3.35 Tháo phần mặt trước vỏ máy 28

Hình 3.36 Các đầu mạch lực 28

Hình 3.37 Sơ đồ đấu dây 29

Hình 3.38 Các đầu dây điều khiển 29

Hình 3.39 Các đầu vào số và tương tự 30

Hình 3.40 Các thông số mặc định: 30

Hình 3.41 Biến tần MM430 31

Hình 3.42 Các module 32

Hình 3.43 Sơ đồ đấu nối 33

Hình 3.44 Biến tần MM440 35

Hình 3.45 Các đầu nối 36

Hình 3.46 Sơ đồ đấu dây 37

Hình 3.47 Các đầu dây điều khiển 38

Hình 3.48 Các đầu vào số và tương tự 38

Hình 3.49 Các thông số mặc định 39

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật biến tần 19

ÀI TẬP 3

BÀI TẬP 3: REVIEW BIẾN TẦN CỦA CÁC HÃNG

1 Biến tần Siemens Sinamics V20

1.1 Sơ lược biến tần

Biến tần Siemens Sinamics V20 có kích thước nhỏ gọn, công suất từ 0.12 kW đến 15kW,

hỗ trợ điện lưới 1 pha 220V và 3pha 380V

Biến tần có màn hình tích hợp giúp dễ dàng giao tiếp với người dùng

Biến tần có thể điều khiển động cơ theo chuẩn USS và Modbus RTU nên dễ dàng tíchhợp và hệ thống điều khiển một cách linh hoạt

Hình 3.1 Biến tần Siemens Sinamics V20

Biến tần Siemens Sinamics V20 gồm 2 loại, tương ứng sử dụng với 2 nguồn khác nhau:

- Loại 1: Dùng nguồn 3 pha 380 VAC, hỗ trợ công suất từ 0.37kW đến 15kW

Hình 3.2 Thông số loại 1

- Loại 2: Dùng nguồn điện 1 pha 220VAC, hỗ trợ công suất từ 0.12kW đến 3kW

Hình 3.3 Thông số loại 2

1.2 Nhãn của biến tần

Hình 3.4 Nhãn biến tần

Biến tần Siemens Sinamics V20 hỗ trợ 2 kiểu lắp cơ khí :

- Loại 1: Lắp biến tần có phần tản nhiệt nằm trong tủ:

Hình 3.7 Kiểu lắp loại 1

Hình 3.8 Kiểu lắp loại 1

- Loại 2: Lắp biến tần với phần tản nhiệt nằm ngoài tủ

Hình 3.11 Sơ đồ kết nối hệ thống biến tần

Sơ đồ đấu dây chi tiết:

Hình 3.12 Sơ đồ đấu dây

Thông tin kỹ thuật các chân điều khiển:

Hình 3.13 Các chân điều khiển

Hình 3.14 Thôn tin các chân điều khiển

1.5 Cài đặt thông số

Màn hình điều khiển BOP:

Hình 3.15 Màn hình điều khiển BOP

Chức năng các phím:

Hình 3.16 Chức năng các phím

Ý nghĩa các biểu tượng, trạng thái:

Hình 3.17 Biểu tượng, trạng thái

Ý nghĩa các đèn LED:

Hình 3.18 Đèn Led

- Display menu: hiển thị các giá trị trạng thái của động cơ như tần số ngõ ra, điện ápngõ ra, dòng điện ngõ ra, điện áp DC, setpoint.

- Parameter Menu: Dùng để cài đặt và xem tất cả các thông số của biến tần kể cảnhững thông số mà Setup Menu không hỗ trợ

Hình 3.20 Menu

2 Biến tần Siemens Sinamics G110

2.1 Sơ lược biến tần

Biến tần Siemens Sinamics G110 là bộ biến tần đa năng với công suất từ 0.12kW đến3kW phù hợp cho mọi ứng dụng điều khiển vô cấp tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha từnguồn lưới 1 pha 200VAC đến 240VAC Có đến 4 đầu vào số cùng với kết cấu nhỏ gọn

và dễ dàng lắp ráp, cài đặt

Hình 3.21 Biến tần Siemens Sinamics G110

2.2 Đặc điểm của biến tần

Thiết kế kiểu contactor cho phép lắp ráp đơn giản và chống nhiễu EMC tốt

Kết cấu nhỏ gọn, chỉ có 3 cỡ vỏ A, B, C

Bộ lọc nhiễu radio tích hợp sẵn phù hợp cho ứng dụng trong công nghiệp và dân dụng.Làm mát không cần quạt để giảm tiếng ồn và mòn hỏng (cho cỡ A)

Cài đặt rất nhanh nhờ có bảng điều khiển OP hoặc phần mềm chạy trên PC

Chẩn đoán lỗi rất hiệu quả nhờ bảng điều khiển OP

Có sẵn chức năng bảo vệ quá nhiệt động cơ và biến tần (I2t)

Đáp ứng tốt nhất yêu cầu về các giải pháp tối ưu cho khách hàng

2.3 Thông số kỹ thuật

Điện áp vào và Công suất : 200V đến 240V 1 pha AC ± 10% 0,12 đến 3kW

Dãy Công suất : 0,12 đến 3kW

Tần số điện vào : 47 đến 63Hz

Tần số điện ra : 0 đến 650Hz

Dải nhiệt độ làm việc : -10 đến 40 độc C

Phương pháp điều khiển : V/f tuyến tính; V/f đa điểm

Các đầu vào số : 3 đầu vào số: Điều khiển tốc độ bằng đầu vào tương tự; Điều khiển tốc

độ bằng cổng RS232

Các đầu ra : 1 đầu ra số cách ly quang 24VDC

Kết nối với hệ thống tự động hoá : Loại điều khiển tốc độ thông qua cổng RS232

3 Biến tần Siemens Sinamics G120

3.1 Sơ lược biến tần

Biến tần Siemens Sinamics G120 có thiết kế dạng modul gồm 2 phần là module điềukhiển (Control Unit – CU) và modul công suất (Power module – PM) Đây là dòng biếntần có kích thước nhỏ gọn giúp tiết kiệm không gian lắp đặt, dải công suất mở rộng giúptối ưu hoá việc lựa chọn, đáp ứng từng yêu cầu riêng biệt về ứng dụng, truyền thông vàcông suất

Biến tần có giải công suất từ 0,37 đến 250 kW với điện áp lưới 400V và 690V, phù hợpcho hầu hết các ứng dụng về truyền động dùng biến tần trong cấp vỏ IP20

3.2 Đặc điểm

Bộ biến tần có 3 bộ phận chính là

- Module công suất (PM)

- Module điều khiển (CU)

- Bàn phím hiển thị và cài đăt thông số (BOP)

Khối điều khiển (CU) có nhiều loại khác nhau (CU240B-2, CU240B-2 DP, CU240E-2,CU240E-2 DP, CU240E-2 PN, CU240E-2 F, CU240E-2 DP-F,CU240E-2 PN-F,CU250S-2, CU250S-2 DP , CU250S-2 PN , CU250S-2 CAN), có thể kết hợp và ghéptheo yêu cầu để điều khiển và giám sát Module công suất (PM) điều khiển động cơ vớinhững chế độ khác nhau Nó hỗ trợ truyền thông phục vụ cho việc điều khiển và kiểmsoát thiết bị tại chỗ hoặc từ trung tâm với nhiều giải pháp : RS 485, PROFIBUSPROFINET

Ngoài ra có các module chuyên dụng cho ứng dụng HVAC ( CU230P-2 HVAC)

Module công suất (PM) đầu nối với động cơ có công suất tương ứng từ 0,37 đến 200 kW.Module công suất được điều khiển bằng bộ vi xử lý của Module điều khiển với nhữngtính năng tiên tiến tích hợp công nghệ IGBT điều chế độ rộng xung Ngoài ra còn cónhững tình năng bảo vệ cho Module công suất và động cơ

3.3 Thông số kỹ thuật

Thông số kỹ thuật biến tần:

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật biến tần

Dải công suất vàcấp điện áp

chỉnh

0 650 Hz (điều khiển V/f)

0 200 Hz (điều khiển Vector)Chế độ điều khiển V/f, Vector & Torque controlTần số điều chế 4 kHz (lên đến 16 kHz)Điều khiển Hồi tiếp PID

Truyền thông RS485/USS, PROFIBUS DP,

CANopen, Modbus, BACnetKết nối máy tính USB, BOP-2, IOP, MMC Card, SD

Card

Tính năng Phần mềm cài đặt thông số và chẩn

đoán lỗi

3.4 Sơ đồ đấu nối

Sơ đồ khối đấu nối:

Hình 3.22 Sơ đồ khối đấu nối

Sơ đồ đấu dây:

Hình 3.23 Sơ đồ đấu dây

4 Biến tần Siemens Sinamics G120C

4.1 Sơ lược biến tần

Biến tần Siemens Sinamics G120C có dải công suất rộng từ 0.55 – 132 kW

Biến tần phù hợp sử dụng trong ngành chế tạo máy (OEM) và hệ thống bán hàng phânphối, nhờ đáp ứng hầu hết các ứng dụng như băng truyền, máy trộn, máy đùn, quạt, bơm,máy nén khí cùng nhiều ứng dụng khác

Biến tần có thiết kế nhỏ gọn, tích hợp truyền thông chuẩn PROFINET / EtherNet / IP,PROFIBUS DP, USS / Modbus RTU

4.2 Các loại biến tần G120C

Dòng Siemens Sinamics G120C có hàng loạt các biến tần để điều khiển tốc độ của động

cơ ba pha:

Hình 3.26 Đặc điểm công cụ

4.4 Lắp đặt cơ khí

Kích thước, vị trí khoan và khoảng cách nhỏ nhất:

Hình 3.27 Lắp đặt cơ khí

4.5 Sơ đồ đấu nối

Sơ đồ đấu nối nguồn:

Hình 3.28 Sơ đồ đấu nối nguồn

Sơ đồ nối dây:

Hình 3.29 Sơ đồ nối dây

1- Đấu dây dùng nguồn nội

2- Đấu dây dùng nguồn ngoại

4.6 Giao diện phần cứng

Cấu trúc phần cứng:

Hình 3.30 Cấu trúc phần cứng

1- Khe cắm thẻ nhớ ( MMC hoặc SD)

2- Khe cắm của BOP-2 hoặc IOP

3- Khe cắm USB cho STARTER

4- Đèn trạng thái

5- Công tắc chuyển để xác định địa chỉ

6- Công tắc chuyển ngõ vào analog

7- Đường bus

8- Kết nối với lỗi

9- Chân kết nối

10- Field bus

5 Biến tần Siemens Micromaster 420

5.1 Sơ lược biến tần

Biến tần MM420 có công suất định mức từ 0.37KW đến 11KW đối với điện áp vào 3 pha

AC 380V đến 480V, 0.12 KW đến 5.5KW đối với điện áp vào 3 pha AC 200V đến 240V

và 0.12KW đến 3KW đối với điện áp vào 1 pha AC 200V đến 240V tần số ngõ vào50/60Hz

Hình 3.31 Biến tần MM420

Biến tần MM420 được dùng cho các ứng dụng đơn giản có công suất dưới 11KW (Bơm,quạt, băng chuyền ) Ngoài ra, biến tần Siemens MM420 còn ứng dụng tốt cho hệ thốngquạt và các giải pháp tiết kiệm điện trong các hệ thống quạt

Chức năng bảo vệ: quá tải, thấp áp, quá áp, chạm đất, ngắn mạch, quá nhiệt động cơ, quánhiệt biến tần…

Các tuỳ chọn khác như: Bảng điều khiển BOP, bảng điều khiển AOP, bộ ghép nối PC, đĩa

CD cài đặt, modul profibus, bộ lọc đầu vào, lọc đầu ra …

Hình 3.34 Thông số kĩ thuật

Các đầu nối mạch lực có thể tiếp cận với các đầu nối nguồn điện vào và các đầu nối củađộng cơ bằng cách tháo các phần vỏ máy phía trước

Hình tháo phần mặt trước vỏ máy:

Hình 3.35 Tháo phần mặt trước vỏ máy

Hình các đầu mạch lực:

Hình 3.36 Các đầu mạch lực

5.4 Sơ đồ đấu nối

Sơ đồ đấu dây:

Hình 3.37 Sơ đồ đấu dây

Các đầu dây điều khiển:

Hình 3.38 Các đầu dây điều khiển

5.5 Cài đặt biến tần

Các đầu vào số và tương tự:

Hình 3.39 Các đầu vào số và tương tự

8- Thời gian giảm tốc: P1121 = 10s

9- Chế độ điều khiển: P1300 = 0

6 Biến tần Siemens Micromaster 430

6.1 Sơ lược biến tần

Biến tần MM430 có công suất định mức từ 7.5KW đến 250KW đối với điện áp vào 3 pha

AC 380V đến 480V, tần số ngõ vào 50/60Hz Điện áp định mức ngõ ra: 3 pha 380VAC ,tần số ngõ ra từ 0Hz đến 650Hz Biến tần MM430 ứng dụng chuyên cho bơm , quạt vàcác momen thay đổi theo tốc độ khác Bên cạnh đó, dòng biến tần Siemens MM430 cònứng dụng tốt cho các hệ thống bơm Biến tần MM430 đem đến giải pháp tiết kiệm điệntrong các hệ thống quạt gió

Hình 3.41 Biến tần MM430

6.2 Đặc điểm

Có nhiều các lựa chọn truyền thông : PROBIBUS, DeviceNet, CANopen

Có khả năng tạo moment khởi động cao

Điều khiển FCC (Flux Current Control) cho chất lượng truyền động cao ngay cả khi cóthay đổi tải

Tích hợp sẵn chức năng nối tầng (Cascading) cho hệ thống 3 bơm

Tích hợp sẵn chức năng Bypass chuyển động cơ trực tiếp vào lưới trong một số điều kiệnnhất định.

Chức năng tiết kiệm điện năng

4 dải tần số ngắt quãng tránh cộng hưởng lên động cơ hoặc lên máy

Khởi động bám khi biến tần nối với động cơ quay

Tích hợp bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC/KTY

Các đầu đấu nối vào và ra : 6 đầu vào số, 2 đầu vào tương tự, 3 đầu ra rơle, 2 đầu ratương tự,1 cổng RS485, 15 cấp tần số cố định có chức năng hãm DC và hãm hổn hợp, cótích hợp bộ điều khiển PID

Phương pháp điều khiển : V/f tuyến tính,V/f bình phương,V/f đa điểm, điều khiển dòng

từ thông, điều khiển vecter, điều khiển Momen

Chức năng bảo vệ: quá tải, thấp áp, quá áp, chạm đất, ngắn mạch, quá nhiệt động cơ, quánhiệt biến tần

Các tuỳ chọn khác như: Bảng điều khiển BOP-2, bộ phụ kiện lắp BOP trên cánh tủ, bộghép nối PC, đĩa CD cài đặt, modul profibus, bộ lọc đầu vào, bộ lọc đầu ra

Ứng dụng: Chuyên dụng cho các dự án tiết kiệm năng lượng (bơm, quạt)

6.3 Các module dòng MM430

Biến tần MM430 có các dòng module sau:

Hình 3.42 Các module

6.4 Sơ đồ đấu nối

Hình 3.43 Sơ đồ đấu nối

Biến trở đấu vào chân số 1 là +10V và chân số 2 là 0V, chân giữa biến trở đấu vào chân

số 3 Cần phải cầu chân số 2 với chân số 4.Công tắc chân chung đấu vào chân số 9 hoặc

số 8 tùy chế đọ sink/source, chạy tới đấu vào DIN1, chạy lùi đấu vào DIN2 Các chân cònlại dùng để làm chân đa cấp tốc độ hoặc JOG Ngõ ra analog là dạng out 4-20mA

6.5 Cài đặt biến tần

Để vào thông số cài đặt các bạn vào thông số P0010=30 sau đó cài tiếp P0970=1 để reset

Trước khi reset về mặc định nhà sản xuất các bạn buộc phải sao lưu lại thông số nếukhông khi reset default setting sẽ khiến biến tần siemens mm430 bị mất hết thông số càiđặt.

Sau khi reset biến tần sẽ chạy tham chiếu tần số và lệnh chạy trên màn hình bàn phím củabiến tần

Lưu ý khi reset thì biến tần phải ở chế độ stop

Hướng dẫn cài đặt một số thông số cơ bản của biến tần Siemens MM430

Chọn chế độ tần số tham chiếu: P1000 trong đó nếu chọn 1 là cài tần số trên bàn phímbiến tần, nếu chọn 2 là chạy bằng biến trở ngoài

Chọn lệnh chạy là P0700 nếu chọn 1 là sử dụng phím RUN và STOP trên biến tần, cònnếu chọn 2 là chạy bằng công tắc tới lùi nối vào chân S1 và S2

Thời gian tăng giảm tốc cài P1120 và P1121

Một số lỗi thường gặp của biến tần Siemens MM430

Lỗi F1 là lỗi quá dòng

Lỗi F3 là lỗi biến tần bị thấp áp

Lỗi F2 là biến tần bị quá áp

7 Biến tần Siemens Micromaster 440

7.1 Sơ lược biến tần

Biến tần MM440 có dải công suất từ 0,37 đến 200 kW với điện áp lưới 400V và690V Biến tần MM440 được dùng cho các ứng dụng: hệ thống băng tải, dệt may, thangmáy, thiết bị nâng hạ và chế tạo máy, bơm, quạt

Biến tần có khả năng điều khiển vector cho tốc độ moment hay khả năng điều khiển vòngkín bằng bộ PID có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời cho các hệ thống truyền động quantrọng như các hệ nâng chuyển, các hệ thống định vị