Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm chuyên môn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TIỂU LUẬN HỌC PHẦN THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN Đề số 04 Sinh viên thực hiện Mã sinh viên Lớp Trang bị điện trong Công ngh.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO TIỂU LUẬN HỌC PHẦN: THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

Đề số: 04

Sinh viên thực hiện:

Mã sinh viên:

Lớp: Trang bị điện trong Công nghiệp và Giao thông 2 Khoá: K60

Hà nội, 24-6-2022

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

Đề tiểu luận “Thí nghiệm chuyên môn” 3

Đề số 04 3

Câu 1: 4

I Vẽ sơ đồ và trình bày nguyên lý chung của các phép biến đổi AC -> DC ? 4

II Vẽ sơ đồ và trình bày nguyên lý chung của các phép biến đổi DC -> AC ? 5

Câu 2: Động cơ điện một chiều làm việc ở chế độ kích từ độc lập: 9

I Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch khởi động và hãm động cơ? 9

II Thực hiện điều chỉnh tốc độ, đảo chiều quay động cơ bằng những cách nào? ……… 10

Câu 3: Sử dụng biến tần 3G3JX-A2007 của hãng Omron 11

I Vẽ sơ đồ nối dây 11

II Cài biến tần 12

Đề tiểu luận “Thí nghiệm chuyên môn”

Đề số 04

Câu 1:

- Vẽ sơ đồ và trình bày nguyên lý chung của các phép biến đổi AC -> DC mà bạn biết?

- Vẽ sơ đồ và trình bày nguyên lý chung của các phép biến đổi DC -> AC mà bạn biết?

Câu 2:

Động cơ điện một chiều làm việc ở chế độ kích từ độc lập:

- Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch khởi động và hãm động cơ?

- Thực hiện điều chỉnh tốc độ, đảo chiều quay động cơ bằng những cách nào?

Câu 3:

Sử dụng biến tần 3G3JX-A2007 của hãng Omron cho quạt thông gió (động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc) có công suất 0.55kW, điện áp Y/Δ (380/220VAC)

Vận hành bằng cách dùng panel điều khiển có chuyển mạch hai vị trí dùng cho mục đích chạy/dừng và chuyển mạch hai vị trí chạy 2 cấp tốc tộ (tốc độ thấp 20Hz, tốc

độ cao 40Hz)

- Hãy vẽ sơ đồ đấu nối cho bài toán trên?

- Cài đặt các tham số mà bạn cho là cần thiết?

(Chú ý: tra thông số mã biến tần để chọn sơ đồ đấu nối động cơ theo hình Y hay Δ).

Yêu cầu về trình bày:

- Số trang tối đa là 30 trang (không tính mục lục, tài liệu tham khảo và phụ lục);

phông chữ Times New Roman, cỡ chữ 13; paragraph 1,3 - 1,5 line; lề trái 3 cm; lề trên, lề dưới, lề phải 2 cm

- Số thứ tự của trang ở chính giữa trang, phía trên

- Báo cáo tổng kết đề tài được trình bày theo trình tự sau:

 Bìa báo cáo: Điền thông tin tên SV; mã SV; lớp; khóa

 Danh mục từ viết tắt (xếp theo thứ tự bảng chữ cái)

 Nội dung báo cáo

- Tài liệu tham khảo và phụ lục (nếu có): tối đa là 10 trang

Câu 1:

I Vẽ sơ đồ và trình bày nguyên lý chung của các phép biến đổi AC -> DC ?

- Chuyển đổi AC thành DC bằng mạch chỉnh lưu cầu.

+ Mạch chỉnh lưu cầu là bộ chuyển đổi biến dòng điện xoay chiều (AC) do máy phát điện tạo ra thành dòng điện một chiều (DC) để cung cấp điện cho các thiết bị hay

linh kiện điện

+ Ta sử dụng tính dẫn 1 chiều của diode Cụ thể, chia 4 điốt thành 2 nhóm và dẫn tương ứng theo cực của điện áp thứ cấp ở máy biến áp. Cực dương nối với cực

trên và cực âm nối với cực dưới của tải điện trở để luôn có được điện áp xung một

chiều trên tải. 

+ Mạch chỉnh lưu cầu hoạt động một cách mạnh mẽ chẳng hạn như: sạc pin lưu

trữ hay hạn chế dòng ắc quy chạy ngược trở lại máy phát điện để bảo vệ máy phát điện không bị cháy

Trong nửa chu kỳ dương: D1 và D3 bật, D2 và D4 tắt.

Trong nửa chu kỳ âm: D1 và D3 tắt, D2 và D4 bật

+ Diode được xử lý bằng một mô hình lý tưởng là điện trở thuận bằng 0 và điện

trở ngược là vô hạn. Mạch chỉnh lưu cầu cũng có thể coi là một loại mạch chỉnh lưu toàn sóng

+ Các cuộn dây của máy biến áp được nối với 4 điốt theo phương pháp trên Từ D1-D4 là 4 điốt chỉnh lưu giống nhau được nối theo dạng cầu nên chúng được gọi

là mạch chỉnh lưu cầu Sử dụng chức năng dẫn hướng của diode, đầu ra thứ cấp có thể được dẫn đến tải trong nửa chu kỳ âm. 

+ Trong nửa chu kỳ dương, dòng điện có D1 và D3 và trong nửa chu kỳ âm, dòng điện có D2 và D4 dẫn qua RL từ từ trên xuống dưới

II Vẽ sơ đồ và trình bày nguyên lý chung của các phép biến đổi DC -> AC ?

 DC - AC 1 pha:

- Nguyên lý hoạt động:

Dựa trên nguyên lý đóng mở 2 cặp van chéo nhau theo chu kì Khi đóng cặp T1 T4,

mở cặp T2 T3 và ngược lại đóng cặp T2 T3, mở cặp T1 T4 thì dòng điện đổi chiều Để thay đổi tần số thì thay đổi các chu kì đóng mở đó

 Nghịch lưu 1 pha:

Hình 1 Sơ đồ nghịch lưu cầu một pha

Hình 2 Sơ đồ nghịch lưu một pha có điểm trung tính

- Nguyên lý hoạt động:

Các tín hiệu điều khiển được đưa vào từng đôi tiristo T1, T2 thì lệch pha với tín hiệu điều khiển đưa vào đôi T3, T4 một góc180o Điện cảm đầu vào nghịch lưu đủ lớn

L d =∞ do đó dòng điện đầu vào được xan phẳng (hình 1), nguồn cấp cho nghịch lưu là nguồn dòng và dạng dòng điện của nghịch lưu i N có dạng xung vuông.Khi đưa xung cào mở cặp van T1, T2 dòng điện i N =i d =I d Đồng thời dòng qua tụ C tăng lên đột

biến, tụ C bắt đầu được nạp điện với dấu “+” ở bên trái và dấu “-” ở bên phải Khi tụ C nạp đầy, dòng qua tụ giảm về 0 Dòng i N =i c +i z =I d =hằng số, nên lúc đầu dòng qua tải nhỏ và sau đó dòng qua tải tăng lên Sau một nửa ch kỳ t=t1 người ta đưa xung vào

mở cặp van T3, T4 Cặp T3, T4 mở tạo ra quá trình phóng điện cảu tụ C từ cực “+” về cực “-” Dòng phóng ngược chiều với dòng qua T1 và T2 sẽ làm cho T1 và T2 bị khoá lại

Giản đồ xung của nghịch lưu cầu một pha

Quá trình chuyển mạch xảy ra gần như tức thời Sau đó tụ C sẽ được nạp điện theo chiều ngược lại với cực tính “+” ở bên phải và cực tính “-” ở bên trái, dòng nghịch lưu

i N =i d =I d nhưng đã đổi dấu Đến thời điểm t=t2 người ta đưa xung vào mở T1, T2 thì T3, T4 sẽ bị khoá lại và quá trình này được lặp lại như trước

 DC/AC 3 pha.

- Nguyên lý hoạt động:

Để tạo ra 3 pha đối xứng luật dẫn điện của các van cần:

T1 và T4 dẫn lệch nhau 180° và tạo ra pha A

T2 và T5 dẫn lệch nhau 180° và tạo ra pha C

T3 và T6 dẫn lệch nhau 180° và tạo ra pha B

Các pha A, B và C lần lượt lệch nhau 120°

Dạng điện áp trên tải:

+ Trong khoảng từ 0 – t1: T1,T5,T6 theo sơ đồ thay thế như hình 3 Từ sơ đồ

ta thấy theo hình 4

+ Trong khoảng từ t1 – t2: T1,T2,T6 theo sơ đồ thay thế như hình 3 Từ sơ

đồ ta thấy theo hình 4

+ Trong khoảng từ t2 – t3: T1,T2,T3 theo sơ đồ thay thế như hình 3 Từ sơ

đồ ta thấy theo hình 4

Hình 3: Luật điều khiển các van

Hình 4: Điện áp trên tải của mạch nghịch lưu

Từ đó: Ta có giá trị hiệu dụng được tính bởi công thức

 Chuyển đổi DC thành AC bằng biến tần ( inverter ).

- Biến tần có thể thay đổi tần số từ 1Hz đến 50Hz, thậm chí là 60Hz hoặc lên đến 400Hz đối với loại động cơ chạy tốc độ cao trong các máy CNC Chính vì vậy nhờ có biến tần mà ta có thể làm cho động cơ chạy nhanh hơn bình thường so với chạy tần số 50Hz

- Cấu tạo :

+ Biến tần được cấu tạo từ các bộ phận có chức năng nhận nguồn điện có điện

áp đầu vào cố định với tần số cố định, từ đó biến đổi thành nguồn điện có điện áp và tần số biến thiên ba pha (có thể thay đổi) để điều khiển tốc độ động cơ

+ Một số bộ phận chính của biến tần có thể kể đến như: mạch chỉnh lưu, mạch một chiều trung gian (DC link), mạch nghịch lưu và phần điều khiển

- Nguyên lý hoạt động :

Khi không có nguồn điện: Ắc quy phóng điện qua bộ biến tần, chuyển nguồn điện một chiều DC thành nguồn xoay chiều AC cung cấp nguồn cho tải Đối với dạng UPS offline/line-interactive có tác dụng bình ổn điện áp của mạch và dự trữ năng lượng cho

ắc quy Các thiết bị điện thông thường được nối trực tiếp với nguồn điện chính Khi điện áp đi qua mạch dưới mức quy định hay xảy ra tình trạng mất điện lưới chính, thì nguồn UPS bật chức năng sử dụng bộ biến tần (Inverter) DC-AC, một thiết bị chủ yếu

sử dụng năng lượng dự trữ trong ắc quy Sau đó UPS sẽ chuyển mạch cho các thiết bị kết nối với đầu ra bộ biến tần này Tiếp theo, ắc quy sẽ phóng điện qua bộ biến tần, chuyển nguồn điện DC thành AC và cung cấp nguồn cho tải Thời gian chuyển này có thể kéo dài đến khoảng nhỏ hơn 20 mili giây tùy thuộc vào thời gian cần thiết để UPS phát hiện ra các sự cố điện nêu trên Như vậy, thiết bị hay hệ thống lưới điện sẽ được đảm bảo ổn định trong những trường hợp bất khả kháng xảy ra liên quan đến nguồn điện có khả năng gây hư hại cho máy móc, thiết bị

Câu 2: Động cơ điện một chiều làm việc ở chế độ kích từ độc lập:

I Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch khởi động và hãm động cơ?

II Thực hiện điều chỉnh tốc độ, đảo chiều quay động cơ bằng những cách nào?

- Có 3 cách để thay đổi tốc độ động cơ điện 1 chiều:

+ Thay đổi điện áp đặt vào mạch phần ứng động cơ, thay đổi điện áp phần ứng động cơ

+ Thay đổi từ thông động cơ

+ Thay đổi điện trở mạch phần ứng động cơ

- Cách đảo chiều động cơ DC:

Để điều khiển mạch đảo chiều cho motor DC, các bạn cần đảo 2 dây kích từ, đây chính là động cơ đảo chiều rồi Hoặc bạn có thể đảo chiều phần ứng (roto) nhằm kích

từ để tạo ra từ trường Việc dòng điện nối tiếp hay song song cũng không ảnh hưởng gì tới motor cả

Sơ đồ đảo chiều động cơ 1 chiều DC

Trong motor DC, kích từ thường được chia ra làm 2 cuộn dây với 4 đầu dây đó là F1, F2, F3, F4 Nếu kích từ được mắc nối tiếp thì F2 sẽ nối với F3, còn F1, F4 sẽ nối tới bộ điều khiển Trường hợp kích từ nối song song thì F1 sẽ nối với F2, F3 đem nối với F4 và đầu nối F1F2 cùng với F3F4 để đưa về bộ điều khiển Motor 1 chiều thường hay bị mòn cái chổi than, điều này sẽ sinh ra tia lửa điện gây hư hỏng phần cổ góp, cho nên các bạn phải thường xuyên kiểm tra cái chổi than và phần cổ góp của motor, chú ý bơm mỡ đầy đủ vào 2 ổ bi 2 ở đầu trục cho motor

Câu 3: Sử dụng biến tần 3G3JX-A2007 của hãng Omron

Tra sổ tay hướng dẫn ta chọn được điện áp cấp cho biến tần là 3pha 200v

I Vẽ sơ đồ nối dây

+ Cài đặt chức năng cho tín hiệu S1, S2, S3, S4

S1: chạy

S2: dừng

S3: chạy tốc độ thấp 20Hz

S4: chạy tốc độ cao 40 Hz

II Cài biến tần

- Vận hành bằng terminal:

+ Cài đặt A001, A002: Lựa chọn chế độ điều khiển

A001 = 01 (Terminal)

A002 = 01 (Terminal)

+ Chạy 2 cấp tốc độ (20 Hz và 40Hz)

C001 = 00 hoặc 01 (lựa chọn chiều quay FW - thuận hoặc RV - nghịch) C002 = 02 (Binary 1) (cài đặt đa tốc độ )

C003 = 03 (Binary 2) (cài đặt đa tốc độ )

C004 = 04 (Binary 3) (cài đặt đa tốc độ )

A020 = 0 Hz (tham chiếu tốc độ bước 0)

A021 = 20.0 Hz (Speed 1) (tham chiếu tốc độ bước 1=20 Hz)

A022 = 40.0 Hz (Speed 2) (tham chiếu tốc độ bước 2= 40Hz)

- Chạy bằng nút nhấn trên biến tần:

+ Chạy / dừng: Sử dụng nút run/ stop để hoạt động

A001= 00

A002= 02 (digital operator)

+ Chạy 2 cấp tốc độ (20 Hz và 40Hz)

C001 = 00 hoặc 01 (lựa chọn chiều quay FW - thuận hoặc RV - nghịch) C002 = 02 (Binary 1) (cài đặt đa tốc độ )

C003 = 03 (Binary 2) (cài đặt đa tốc độ )

C004 = 04 (Binary 3) (cài đặt đa tốc độ )

A020 = 0 Hz (tham chiếu tốc độ bước 0)

A021 = 20.0 Hz (Speed 1) (tham chiếu tốc độ bước 1=20 Hz)

A022 = 40.0 Hz (Speed 2) (tham chiếu tốc độ bước 2= 40Hz)