Tìm hiểu chung về biến tần và thực hành các thao tác cơ bản trên biến tần ABB

Với giải pháp tiết kiệm năng lượng bên cạnh việc nâng cao tính năng điều khiển hệ thống, các bộ biến tần hiện nay đang được coi là một ứng dụng chuẩn cho các hệ truyền động cho bơm và qu

BÁO CÁO THỰC TẬP

Tìm hiểu chung về biến tần và thực hành các thao

tác cơ bản trên biến tần ABB

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đức Tuấn

Shsv : 20092995

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Liên Anh

Thực tâp tại : CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI VÀ KỸ THUẬT CHÂU Á

Phần I : khái niệm chung và ứng dụng của biến tần, các loại biến tần

ABB

1, khái niêm : biến tần là thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện có tần số f1 cố định thành nguồn điện có

tần số fr thay đổi được nhờ các khóa bán dẫn

2, Nguyên lý hoạt động :

có 2 nguyên lý hoạt động chính cho biến tần :

A, biến tần trực tiếp : Biến tần trực tiếp tạo ra điện áp trên tải bằng các phần của điện áp lưới, mỗi lần nối tải vào nguồn bằng một phần tử đóng ngắt duy nhất trong một khoảng thời gian nhất định, không thông qua một khâu năng lượng trung gian nào, vì thế biến tần trưc tiếp sẽ có hiệu suất cao hơn so với biến tần gián tiếp và hiển nhiên chúng cũng sẽ có cấu trúc các van và nguyên lý điều khiển khác so với biến tần gián tiếp và chịu nhiều ảnh hưởng từ lưới cho nên mạch biến tần loại này rất phức tạp

B, biến tần gián tiếp : hay còn gọi là biến tần có khâu trung gian một chiều dùng bộ chỉnh lưu biến đổi nguồn xoay thành dòng điện một chiều sau đó lại dùng bộ nghịch lưu biến đổi dòng điện một chiều thành nguồn điện xoay chiều Khâu trung gian một chiều đóng vai trò một khâu tích lũy năng lượng dưới dạng nguồn áp dùng tựu điện hoặc nguồn dòng dùng cuộn cảm tạo ra một khâu cách ly nhất định giữa phụ tải và nguồn điện áp lưới Biến tần gián tiếp được cấu tạo từ bộ chỉnh lưu, khâu lọc trung gian

và bộ chỉnh lưu

3, phân loại :

• Theo số pha :1 pha, 3 pha,

• Giải điện áp: trung thế, hạ thế

• hãng chế tạo: ABB, siemen, Hitachi,…

• Công suất : nhỏ, vừa , lớn,rất lớn

• Phương pháp điều khiển : VF (IM V/f control); VFPG (IM V/f control+ Encoder); SVC(IM Sensorless vector control); FOCPG (IM FOC vector control+ encoder); FOC Sensorless (IM field oriented sensorless; FOCPG (PM FOC vector control + Encoder)

3, ứng dụng và lợi ích khi sử dụng biến tần:

Biến tần dùng để diều khiển các phụ tải có momen thay đổi như :

1 Phụ tải có mô mem thay đổi (điều hòa trung tâm, bơm cấp nước, bơm quạt mát, ).

2 Động cơ luôn chạy non tải mà không thể thay động cơ được thì phải lắp thêm biến tần

Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất chế tạo theo công nghệ hiện đại Chính vì vậy, năng lượng tiêu thụ cũng xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu của hệ thống

Qua tính toán với các dữ liệu thực tế, với các chi phí thực tế thì với một động cơ sơ cấp khoảng 100 kW, thời gian thu hồi vốn đầu tư cho một bộ biến tần là khoảng từ 3 tháng đến 6 tháng Hiện nay ở Việt nam

đã có một số xí nghiệp sử dụng máy biến tần này và đã có kết quả rõ rệt

Với giải pháp tiết kiệm năng lượng bên cạnh việc nâng cao tính năng điều khiển hệ thống, các bộ biến tần hiện nay đang được coi là một ứng dụng chuẩn cho các hệ truyền động cho bơm và quạt

Nhờ tính năng kỹ thuật cao với công nghệ điều khiển hiện đại nhất (điều khiển tối ưu về năng lượng) các

bộ biến tần đang và sẽ làm hài lòng nhiều nhà đầu tư trong nước, trong khu vực và trên thế giới

II, Các loại biến tần ABB thông dụng

1, Biến tần MCS 150

Ứng dụng : Máy đóng gói, băng tải, cửa tự động, quạt, bơm, …

Thông số :

Dùng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 Pha, 220V/0.37…2.2 kW, 380V/0.37…4 kW

- IP20, NEMA 1 (tuỳ chọn); Tần số ra: 0-500 Hz; Hệ số công suất 0.98

- Tương thích công cụ lập trình FlashDrop; Tích hợp sẵn bộ lọc EMC, bộ điều khiển phanh hãm

- Tích hợp sẵn màn hình điều khiển, biến trở điều khiển tốc độ; Bo mạch phủ (Coated boards)

- 5 đầu vào số (DI) bao gồm 1 đầu vào xung (Pulse Train 0…10kHz), 1 đầu vào tương tự (AI)

- 1 đầu ra rơ le (NO+NC)

2, Biến tần MCS 310

Ứng dụng : dùng cho Bơm và Quạt…

Thông số :

- Dùng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 Pha, 220V/0.37…11 kW, 380V/0.37…22 kW

- IP20, NEMA 1 (tuỳ chọn); Tần số ra: 0-500 Hz; Hệ số công suất 0.98

- Tương thích công cụ lập trình FlashDrop

- 5 đầu vào số (DI) gồm 1 đầu vào xung (Pulse Train 0…10kHz), 2 đầu vào tương tự (AI)

- 1 đầu ra rơ le 250VAC/ 30VDC; 1 đầu ra Transistor (10…16kHz); 1 đầu ra tương tự (AO)

3,Biến tần MCS 355

Ứng dụng: OEM - chế tạo máy dệt, máy in, máy chế biến thực phẩm, cao su, nhựa, gỗ; băng tải, …

- Dùng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 Pha, 220V/0.37…11 kW, 380V/0.37…22 kW

- IP20, NEMA 1 (tuỳ chọn); Tần số ra: 0-500 Hz; Hệ số công suất 0.98

- Tương thích công cụ lập trình FlashDrop; Lập trình khối logic tuần tự (Sequence Programming)

- Tích hợp sẵn Bộ lọc EMC, Bộ điều khiển phanh hãm, Bo mạch phủ (Coated boards)

- 5 đầu vào số (DI) gồm 1 đầu vào xung (Pulse Train 0…16kHz), 2 đầu vào tương tự (AI)

- 1 đầu ra rơ le (NO+NC); 1 đầu ra Transistor (10…16kHz); 1 đầu ra tương tự (AO)

- Bảo vệ biến tần khi đấu nhầm cáp mô tơ, cáp điều khiển

4, Biến tần MCS 555

Ứng dụng: Các lại tải mô men không đổi hoặc mô men thay đổi như băng tải, bơm, quạt, …

Thông số kỹ thuật:

- Dùng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 Pha 0.75…355 kW

- IP21, IP54 (tuỳ chọn); Tần số ra: 0-500 Hz; Hệ số công suất 0.98

- Tích hợp sẵn: Bộ lọc EMC, Bộ điều khiển phanh hãm (tới 11kW), Bo mạch phủ (Coated boards)

- 6 đầu vào số (DI), 2 đầu vào tương tự (AI); 3 đầu ra rơ le (NO+NC); 2 đầu ra tương tự (AO)

- Tích hợp sẵn hai mạch vòng PID độc lập

- Tích hợp sẵn cổng giao tiếp RS485 / Modbus; Các mô đun giao tiếp mạng khác (tuỳ chọn)

- Các chức năng hỗ trợ khởi động, hỗ trợ bảo trì

III, biến tần ACS 355 và ACS 550

1 ACS 355 :

ACS350 là biến tần được thiết kế để đáp ứng hàng loạt yêu cầu về ứng dụng máy công cụ Loại biến tần này rất lý tưởng cho các ứng dụng như chế biến thực phẩm, gia công vật liệu, dệt, in ấn, cao su, nhựa và công nghiệp chế biến gỗ

Tính năng nổi bật:

o Công cụ hỗ trợ cài đặt nhanh FlashDrop

o Khả năng điều khiển lập trình tuần tự - Sequence Programming

o Phần mềm tính năng cao và phần cứng nhỏ gọn

o Giao diện tối ưu cho ngưởi sử dụng, đồng hồ thời gian thực

Điện áp cấp 1 pha 200-240VAC 3 pha 200-240VAC 3 pha 380-480VAC

Nhiệt độ hoạt động -10 – 40 0C, max 50 0C

Hai ngõ vào analog 0(2) – 10 V, -10 – 10 V, 0(4) – 20 mA hoặc -20 – 20 VNăm ngõ vào số NPN, PNP hoặc xung 0 – 16K Hz

Sơ đồ cổng vào ra của ACS 355

• Cài đặt dễ dàng hơn với panel điều khiển loại Assistant, cho phép cài đặt trực quan

• Điều khiển vector, bộ điều khiển PID, đồng hồ thời gian thực

• Bảng mạch được phủ lớp bảo vệ để hoạt động trong môi trường khắc nghiệt

• Tích hợp bộ lọc RFI cho môi trường cấp 1 và cấp 2

• Sản phẩm đạt chứng chỉ UL, cUL, CE, C-Tick và GOST R

• Cuộn kháng “swinging choke” cho phép giảm thiểu sóng hài

• Đạt tiêu chuẩn RoHs

• Giao tiếp mạng linh hoạt với RS-485 Modlbus tích hợp sẵn khe cắm cho các modun giao tiếp khác

• Chức năng theo dõi lượng điện năng tiêu thụ và số giờ vận hành của động cơ

Hai ngõ vào analog 0(2) – 10 V hoặc 0(4) – 20 mA

Hai ngõ ra analog 0(4) – 20mA, tải < 500 Ω

Ba relay ngõ ra 250V AC/30V DC; 6A/30VDC; 1500V A/230V AC

Serial Communication RS 485 – Modbus protocol

Phần II, Thực hành thao tác trên biến tần ACS 355

1, NHẬP DỮ LIỆU KHỞI ĐỘNG (thamsố nhóm 99)

A, nhập tham số động cơ vào biến tần

• Điện áp danh nghĩa motor (thamsố 9905)

• Dòng đi ện danh nghĩa motor (thamsố 9906)

Allowed range: 0.2…2.0·I2NA

•Tầnsố danh nghĩa motor (thamsố 9907)

•Tốc độ danh nghĩa motor (thamsố 9908)

• Công suất danh nghĩa motor (thamsố 9909)

B, các macco ứng dụng thực tập trên biến tần

Tổng quancủa macro:

Các ứng dụng macro được lập trình sẵn bộ thông số trong khi bắt đầu cài đặt biến tần, người sửd ụng chọn một trong cácbộ thông số macro-một trong số đó thích hợp nhất cho mục đích của bạn Với tham số 9902 APPLIC MACRO, bạn thay đổi tới macro cần thiết và lưu lại macro của của mình

ACS350 có bảy macros tiêu chuẩn và ba macros người dùng Bảng dưới đây giới thiệu sơ lược về các macro và mô tả những ứng dụng thích hợp :

Alternate Tốc độ kiểm soát các ứng dụng mà không có, một ,hai hoặc

ba tốc độ Không đổi được sử dụng bắt đầu ,dừng lại và hướng được kiểm soát bằng hai yếu tố đầu

vào kỹ thuật số(kết hợp của những trạng thái nhập vào xác định thao tác ).

Potentiometer

Các ứng dụng điều khiển tốc độ mà không có,một,hai hoặc

ba tốc độ Không đổi được sử dụng.bắt đầu, dừng lại và hướng được kiểm soát bằng hai yếu tố đầu vào số

Hand/Auto ứng dụng kiểm soát tốc độ nơi chuyển đổi giữa hai thiết bị

điều khiển cần thiết một số tín hiệu điều khiển thiết bị đầu cuối được dành riêng cho một thiết bị ,phần còn lại cho một thiết bị khác Một số tín hiệu số đầu vào lựa chọn giữa các thiết bị đầu cuối (thiết bị ) trong sử dụng

PID Control Các ứng dụng điều khiển quá trình, ví dụ dùng để kiểm

soát hệ thống vòng lặp khác nhau như kiểm soát áp suất kiểm soát mức và kiểm soát dòng chảy có thể chuyển đổi giữa các tiến trình kiểm soát tốc độ: một số tín hiệu điều khiển thiết bị đầu cuối được dành riêng để kiểm soát quá trình, những thiết bị khác kiểm soát tốc độ một đầu vào số giữa quá trình và kiểm soát tốc độ

Torque

Control

Các ứng dụng kiểm soát Torque nó có thể chuyển đổi giữa torque và kiểm soát tốc độ: một số tín hiệu điều khiển thiết

bị đầu cuối dành riêng kiểm soát torque,

User Người sử dụng có thể lưu các macro tiêu chuẩn, tức là các

thiết lập thông số bao gồm nhóm 99 START-UP DATA,kết quả của việc xác định động cơ chạy vào trong

bộ nhớ cố định, và gọi lại dữ liệu tại thời gian sau Ví dụ, người dùng có thể sử dụng ba macro khi chuyển đổi giữa

ba độngcơ khác nhau là bắt buộc.

Bảng chức năng các công tắc, biến trở trong bộ demo

2, Các macro của ACS 355 và ứng dụng

ABB Standard macro

Đây là macro mặc định Nó cung cấp một mục đích chung I/O cấu hình với ba tốc

độ không đổi.Thông số giá trị được mặc định giá trị trong chương Actual signals and parameters, bắt đầu từ trang 142

Nếu bạn sử dụng khác với các kết nối mặc định được trình bày dưới đây, xem phần I/O terminals trêntrang 40

3-wire macro

Macro này được sử dụng khi biến tần được điều khiển bằng cách sử dụng nút nhấn

Nó cung cấp ba tốc độ không đổi để kích hoạt macro,thiết lập giá trị của tham số

9902 đến 2 (3-WIRE)

Chú ý: khi các đầu vào stop (DI2) là vô hiệu hóa (không có đầu vào),bảng điều khiển khởi động và nút stop mất tác dụng.

Alternate macro

Macro này cung cấp I/O cấu hình thích nghi với một chuỗi các tín hiệu điều khiển

DI được sửdụng khi biến tần điều khiển xen kẻ chiều quay động cơ Để kích

hoạt macro, đặt giá trị của tham số 9902 đến 3 (ALTERNATE)

Motor Potentiometer macro

Macro này cung cấp giao diện hữu hiệu cho các PLC thay đổi tốc độ chỉ dùng tín hiệu

số để kích hoạt macro, đặt giá trịcủa tham số 9902 đến 4 (MOTOR POT)

Hand/Auto macro

Macro này có thể được sử dụng khi chuyển đổi giữa hai thiết bị kiểm soát bên

Ngoài cần thiết,để kích hoạt macro đặt giá trị của tham số 9902 đến 5 HAND/AUTO) Chú ý: thamsố 2108 START INHIBIT phải ở trong thiết lập mặc định 0 (OFF).

PID Control macro

Macro này cung cấp các thiết lập thông số cho hệ thống điều khiển vòng lặp kín như kiểm soát áp suất, kiểm soát lưu lượng,vv kiểm soát cũng có thể chuyển sang kiểm soát tốc độ sử dụng một đầu vào kỹ thuật số để kích hoạt macro, đặt giá trị tham số

9902 đến 6 (PID CONTROL)

Chú ý: thamsố 2108 START INHIBIT phải ởtrong thiết lậpmặc định 0 (OFF).

Torque Control macro

Macro này cung cấp các thiết lập thông số cho các ứng dụng có yêu cầu kiểm soát momen xoắn của độngcơ Kiểm soát này cũng có thể được chuyển sang kiểm soát tốc độ bằng cách sử dụng một đầu vào kỹ thuật số để kích hoạt macro , đặt giá trị của tham số 9902 đến 8 (TORQUE CTRL)

Phụ lục:

Cấp bảo vệ : ip xy

Chỉ số thứ nhất (x)bảo vệ khỏi sự xâm nhập của các thể rắn, bụi

Số Bảo vệ thiết bị khỏi các xâm nhập của các

vật dụng, thiết bị Bảo vệ khỏi sự xâm nhập của các vật thể

0 Không bảo vệ

1 Tay, bàn tay Các vật thể có đường kính lớn hơn 50mm

3 Các vật dụng, thiết bị, dây có đường kính lớn hơn >2.5mm Các vật thể có đường kính lớn hơn >2.5mm

4 Các vật dụng, dây có đường kính lớn hơn >1mm Vật thể có kích thước nhỏ nhưng đường kính lớn hơn 1mm

5 Bảo vệ không hoàn toàn sự xâm nhập

Không bảo vệ hoàn toàn được sự xâm nhập của bụi

nhưng lượng bụi xâm nhập không ảnh hưởng đến sự hoạt động của thiết bị

6 Bảo vệ hoàn toàn Bảo vệ hoàn toàn trước sụ xâm nhập của bụi, hạt có kích thước khác nhau.

Chỉ số thứ 2 (y) bảo vệ khỏi sự xâm nhập của nước và các loại chất lỏng

Chỉ

số Bảo vệ khỏi sự xâm nhập của nước Ý nghĩa thực tiễn

0 Không bảo vệ

1 Nước nhỏ thẳng đứng Bảo vệ được trong các trường hợp nước nhỏ giọt, hoặc mưa nhẹ

2 Nước phun theo góc dưới 15 độ từ phương thẳng đứng Mưa với gió nhẹ

3 Nước phun theo góc dưới 60 độ từ

4 Nước phun theo tất cả các hướng Bảo vệ các thiết bị trong các môi trường có thể bị bắn

tó

5 Vòi phun nước áp xuất thấp từ tất cả các hướng Làm việc được trong điều kiện bị phun bởi các vòi phun có áp xuất thấp

6 Vòi phun áp xuất cao tất cả các hướng Có thể làm việc được khi chịu tác động của vòi phun cứu hỏa

7 Bị nhúng nước tạm thời 15cm đến 1m Các thiết bị có thể bị nhúng trong các thùng, các bồn nông, trong thời gian ngắn

8 Chìm trong nước thời gian dài, áp suất Các thiết bị làm việc lâu dài dưới đáy biển, hoặc trong

cao bình chứa có áp suất

IP có thể đi kèm với chỉ số thứ 3 chỉ độ chắc chắn của lớp vỏ bảo vệ chống lại lực tác động từ bên ngoài như theo bảng dưới đây:

Chỉ số thứ 3 - Bảo vệ khỏi va chạm

Chỉ số Lực tác động Bảo vệ thực tế

0 KHông bảo vệ

1 Bảo vệ khỏi tác động của lực 0.225J Tương đương lực tác động của vật 150g thả từ độ cao 15cm

2 Bảo vệ khỏi tác động của lực 0.375J Tương đương lực tác động của vật 250g thả từ độ cao 15cm

3 Bảo vệ khỏi tác động của lực 0.5J Tương đương lực tác động của vật 250g thả từ độ cao 20cm

4 Bảo vệ khỏi tác động của lực 2J Tương đương lực tác động của vật 500g thả từ độ cao