AC motor driver 2023

Các bạn đang xem tài liệu trên tài khoản TDoc. Sẽ tập hợp những kiến thức, tài liệu bổ ích nhất liên quan tới Công nghệ Tự động hóa Kinh tế và các môn đại cương cho các bạn sinh viên. Chúc các bạn có những tài liệu đúng với nhu cầu và đừng quên để lại react cho tài khoản phát triển hơn nhé. Cảm ơn các bạn rất nhiều.

Trang 1

CHƯƠNG 2:

ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DỊ BỘ

Khoa Điện – ĐTVT, ĐH GTVT TP HCM

Trang 3

Nắp máy

Nắp thông gió Quạt thông gió

Stato

Ổ bi Vít định vị

Rôto lồng sóc

Ổ bi Nắp máy

 Không cần bảo dưỡng

 Làm việc tin cậy

Trang 4

• 3 dòng điện stator xoay chiều lệch pha

120 độ điện, tạo ra từ trường quay tròn trong khe khí

• Từ trường quay tròn tạo ra sức điện động cảm ứng trong cuộn dây rotor E2

• Sức điện động cảm ứng trong cuộn dây rotor gây ra dòng điện ngắn mạch

• Từ trường quay tác động lực lên dòng điện trên rotor làm rotor quay

• Tốc độ rotor bé hơn tốc độ từ trường quay

60

s

f p

p – số cặp cực

f – tần số điện áp cấp

Trang 5

• Từ trường quay tạo ra:

- Sức điện động cảm ứng Emf trong cuộn dây stator

- Sức điện động cảm ứng trong cuộn dây rotor

- Từ trường quay với tốc độ đồng bộ

 Từ trường quay tác dụng lên dòng điện rotor tạo ra moment quay

 Rotor luôn luôn quay ở tốc độ chậm hơn tốc độ đồng bộ

Trang 6

1 Tóm tắt- Mạch thay thế

Rs – điện trở cuộn dây stator

Rr’ – điện trở cuộn dây rotor quy đổi về stator

Lls – hệ số tự cảm tản (rò) của cuộn dây stator

Llr’ – hệ số tự cảm tản (rò) của cuộn dây rotor quy đổi về stator

Lm – Hỗ cảm giữa hai cuộn dây

Ir’ – dòng điện rotor quy đổi về stator

Trang 7

Mạch thay thế đơn giản

Vs – điện áp cấp vào stator

r s

s r

X

X s

R R

V I

Trang 8

R s

s

s s ls lr

V T

2 r s

2 s s

r em

' X

X s

'

R R

V s

' R

3 T

 Thay đổi điện áp stator Vs

Thay đổi tần số nguồn f

Thay đổi tổng trở stator Rs, Xls

Thay đổi số đôi cực p

Trang 10

2 Đặc tính khởi động

Bảo vệ và điều khiển

ở chế độ làm việc dài hạn

Điều khiển

và bảo vệ khi khởi động

Trang 11

Vấn đề khởi động trực tiếp

0 50 100 150 200 250 300

Quá dòng nguy hiểm cho động cơ.

 Moment khởi động đột ngột có thể gây sốc cơ khí, làm hư hỏng các cơ cấu

cơ khí

 Dòng điện khởi động giảm dần khi tốc độ động

cơ tăng lên

Trang 12

– Sốc và hao mòn cơ khí khi khởi động

Ứng dụng thường gặp:

Các máy truyền động, máy công cụ công suất nhỏ, thường khởi động có tải

Trang 13

số khởi động – Chuyển đổi Y/D dẫn tới quá độ dòng điện giá trị lớn

Ứng dụng thường gặp:

Máy chạy không tải, hoặc tải nhỏ (Bơm ly tâm, quạt )

Trang 14

Là tất cả các loại tải xoay chiều

có hệ số công suất lơn hơn hoặc

bằng 0,95.

Là tất cả các loại tải điện trở:

Tải nhiệt, tải đèn thắp sáng (trừ

các loại đèn phóng điện chưa

có tụ bù), tải điện phân phối.

Tải AC1

Dòng điện

Thời gian Ie

Trang 15

Thời gian

Đây là tải tương ứng với việc

khởi động động cơ không đồng

mức qua động cơ Tại thời điểm

đó, điện áp giữa các cực của

côngtắctơ bằng khoảng 20% điện

Trang 16

Thời gian khởi động

Trang 17

Khởi động với Soft-starter

• Cấu tạo từ 3 cặp thyristor mắc song song ngược.

• Nguyên lý: tăng dần điện áp lúc khởi động

Trang 18

Khởi động với Soft-starter

Tác dụng

• Dòng điện khởi động = Điều chỉnh được, 2xIn đến 5xIn

• Mômen khởi động = Điều chỉnh được, 0.1 to 1.5 x Tn

- Các lọai máy có moment khởi động nhỏ

- Máy yêu cầu khởi động êm, mịn (bơm ly tâm, quạt, và băng chuyền…)

- Không sử dụng cho tải thế năng do moment khởi động của sofstarterbé

Trang 19

Các sơ đồ làm việc

 Sơ đồ đấu công-tắc-tơ by-pass

 Nối nối tiếp trong mạchđộng cơ đấu D, dòng điện

bé hơn 1.7 lần, điện áp caohơn

Trang 20

Sơ đồ điển hình ATS 48 – đấu Y

Trang 21

Sơ đồ điển hình – đấu D bên trong

Tham khảo Schemes.pdf của ATS48

Trang 22

Đảo chiều

Tham khảo Schemes.pdf của ATS48

Trang 23

Các thông số cài đặt

Các giá trị định mức của động cơ để bảo vệ

- Dòng điện định mức

- Điện áp định mức

Các giá trị thời gian

- Thời gian khởi động Tacc

- Thời gian dừng Tdec

Trang 24

Các câu hỏi – Soft Starter

1 Tại sao khi khởi động trực tiếp dòng điện khởi động lớn

2 Sụt áp là gì, tại sao khởi động trực tiếp động cơ dị bộ gây ra sụt áp

3 Sốc cơ khí là gì? Tại sao gây ra tác hại, tại sao động cơ dị bộ khởi động trực tiếp gây ra sụt áp?

4 Làm thế nào để tăng dần điện áp cấp cho động cơ dị bộ, tại sao điện áp tăng dần thì dòng điện khởi động giảm?

5 Sử dụng bypass contactor thì được lợi ích gì, khi nào thì đóng bypass contactor? Thiết bị nào trong mạch điều khiển thực hiện thao tác đóng bypass contactor.

6 Làm thế nào để bảo vệ quá tải động cơ khi khởi động và khi chạy

ổn định

7 Thiết bị nào bảo vệ ngắn mạch cho softstarter và động cơ?

8 Tại sao phải nối đất, nối cái gì? Để làm gì

9 Thời gian tăng tốc là gì? Tại sao nếu thời gian tăng tốc quá ngắn thì dòng điện khởi động lớn hơn so với yêu cầu.

10 Tại sao sofstarter không sử dụng được cho các lọai tải thể năng?

Tham khảo Function.pdf của ATS48

Trang 25

CÀI ĐẶT CƠ BẢN KHỞI ĐỘNG MỀM ATS 48

1, Sơ đồ đấu nối dây của Altistart 48

Nối dây động lực:

Trang 26

Trang 27

Trang 28

2, Hướng dẫn cài đặt khởi động mềm ATS48 Schneider

Trang 29

Truy cập vào các menu của ATS48 và tiến hành cài đặt theo các bước sau:

Trang 30

3, Trả về mặc định nhà máy (có thể bỏ qua bước này nếu không cần)

DrC –> FCS –> Yes – Nhấn Enter giữ khoảng 2s cho đến khi thấy màn hình nhấp nháy

4, Cài đặt các thông số động cơ

Set –> In (A) = Dòng định mức động cơ

–> ILt (A) = Giới hạn dòng tối đa, chỉnh tối đa (500% dòng định mức của ATS48) Điều chỉnh tùy theo nhu cầu Nếu yêu cầu dòng khởi động thấp thì chỉnh thấp, nếu động cơ không khởi động được thì bạn tiến hành tăng giới hạn này lên

–> ACC (s) = Thời gian tăng tốc

–> DEC (s) = Thời gian giảm tốc.

–> t90 = Điện áp khởi động từ 0 - 100% áp định mức Nếu không khởi động được thì tiến hành tăng điện áp này.

–> StY = Lựa chọn cách dừng cho động cơ Để dừng mềm chỉnh = “d” dừng

tự do = “F”

–> tLS = Thời gian cho phép khởi động tối đa, nếu khởi động quá thời gian cài đặt này thì soft start trip báo lỗi, cần lưu ý chỉnh ACC nhỏ hơn tLS

Trang 31

5, Cài đặt các chức năng bảo vệ

Pro –> tHP = 10 (cấp bảo vệ quá tải của động cơ, xem trên nhãn động cơ

có Class 10 hay Class 20 để chọn giá trị thích hợp)

Pro –> tLS = Thời gian cho phép khởi động tối đa, nếu thời gian khởiđộng vượt quá thời gian này thì soft start trip lỗi, lúc này cần lưu ý chỉnhACC nhỏ hơn tLS

6, Cài đặt các chức năng điều khiển

drC –> bst = Torque boost – tạo ra xung điện áp với mục đích để tăngmoment khởi động, điều chỉnh lại khi động cơ không khởi động đượcdrC –> CLP = kích hoạt chức năng điều khiển moment

+ On

+ Off: nếu sử dụng nhiều động cơ đấu song song hoặc công suất củađộng cơ nhỏ hơn công suất biến tần khá nhiều

Trang 32

8, Cài đặt truyền thông

COP –> Add = modbus address: địa chỉ modbus của ATS48, chỉnh bằngđịa chỉ khai báo trên PLC

–> tbr = baud rate: Tốc độ truyền, chỉnh bằng tốc độ của serial line khaibáo trên PLC

–> For = modbus format: (8O1) (8E1) (8N1) (8N2), chỉnh bằng với serialline khai báo trên PLC

Tắt nguồn điều khiển và bật lại để cài đặt có hiệu lực

9, Cài đặt điều khiển ATS48 bằng modbus

Các thanh ghi cần đọc lên để điều khiển ATS48

Trang 33

1 Cấu tạo của biến tần

Trang 34

tế của máy sản xuất

Trang 35

CẤU TRÚC

35

1 Cấu tạo của biến tần

Trang 36

Cấu tạo phần động lực

36

Trang 37

Cấu tạo phần động lực và điều khiển

37

Trang 38

Mạch công suất cơ bản

Trang 39

Mạch sạc DC bus khi đóng điện

- Sạc xong thì đóng contactor, bypass điện trở

Trang 40

Mạch xạc DC bus khi khởi động

Cầu Thyristor

- Điện áp DC bus được điều khiển bằng cầu chỉnh lưu có điều khiển

-Phương pháp điều khiển phức tạp hơn, nhưng gọn nhẹ

40

Trang 41

Mạch chỉnh lưu PWM

Active Front End

- Điện áp DC bus được điều khiển bằng cầu chỉnh lưu PWM, 4 quad

- Phương pháp điều khiển phức tạp hơn, nhưng gọn nhẹ

Trang 42

Biến tần nguồn dòng – nguyên lý

- Điện áp DC được đóng on/off tùy theo giá trị thực của dòng điện so với giátrị dòng điện mong muốn

- Điều khiển on/off kiểu hysteric, đóng ngắt theo ngưỡng trên và ngưỡng

2 Nguyên lý tạo

dòng điện và điện áp

Trang 43

Biến tần nguồn dòng 3 pha

43

- Với cầu nghịch lưu 3 pha cần 6 tín hiệu điều khiển

- Logic đóng cắt đơn giản theo ngưỡng

- Tần số đóng cắt không đều, gây nhiễu

Trang 44

Biến tần nguồn áp – nguyên lý

44

- Đóng ngắt với chu kỳ T không đổi

- Trong mỗi chu kỳ T, giá trị trung bình điện áp PWM (=Ton/Tx U) bằng giá trịtrong bình điện áp mong muốn Uref

- Điện áp hình xung vuông, nhưng dòng điện gần như hình sin

Trang 45

Biến tần nguồn áp – nguyên lý

45

- Đóng ngắt với chu kỳ T không đổi

- Trong mỗi chu kỳ T, giá trị trung bình điện áp PWM (=Ton/Tx U) bằng giá trịtrong bình điện áp mong muốn Uref

- Điện áp hình xung vuông, nhưng dòng điện gần như hình sin

Trang 46

Nguyên lý đóng cắt cầu nghịch lưu

46

- Xung tam giác là xung mang, có tần số bằng tần số đóng cắt của IGBT

- Các điện áp pha là các điện áp mong muốn

Trang 47

Điều khiển dòng điện thông qua

điều khiển điện áp

47

- Biến tần điều khiển dòng điện vào động cơ

- Bộ điều khiển dòng điện tính ra giá trị điện áp yêu cầu

Trang 48

Dừng và hãm động cơ dùng biến tần

-Nếu biến tần ngắt điện thì động cơ chạy theo đà, dừng bằng moment cản, dừng chậm

- Biến tần hoạt động ở Q2, Q4 sẽ hãm động cơ, dừng nhanh hơn

48

3 Các thiết

bị hỗ trợ hãm

Trang 49

Dừng và hãm động cơ dùng biến tần

- Tái sinh (Regeneration), trả năng lượng điện

- Dynamic braking: chuyển điện thành nhiệttrên điện trở ngoài

- DC injection: bơm dòng 1 chiều, nhiệt trongrotor

- Ramp to Stop: giảm dần tốc đọ

- Coast to Stop: thả tự do, dừng bằng moment tải

49

3 Các thiết

Trang 51

Hãm động năng

- Xảy ra khi động cơ làm việc ở Q2, chế độ máy phát, tốc độ rotor lớn hơntốc độ từ trường quay (tạo bởi tần số do biến tần)

- Cơ năng từ động cơ chuyển thành điện năng nạp vào DC bus

- Mạch logic đóng Transitor S để xả điện năng qua điện trở R

- Là kỹ thuật hãm phổ biến nhất

51

3 Các thiết

Trang 53

Đấu nối thực tế, bảo vệ và tính tóan

- Điện trở hãm là điện trở công suất (tỏa nhiệt), đấu bên ngoài biến tần

- Cần làm mát cho điện trở hãm, bảo vệ quá nhiệt (relay nhiệt)

- Giá trị R điện trở hãm chọn theo điện áp DC bus và transitor xả, do nhàcung cấp biến tần

- Giá trị công suất tỏa nhiệt điện trở hãm phải tích theo chu kỳ nhiệm vụ:

3 Các thiết

Trang 54

Hãm động năng

Nối chung DC bus nhiều biến tần

- Nhiều biến tần trên một dây chuyền nối chung DC bus với nhau

- Khi động cơ A hãm thì năng lượng về DC bus sẽ nạp cho động cơ B

- Giải pháp đơn giản, tiết kiệm

- Vẫn cần điện trở hãm cho các biến tần tránh trường hợp tất cả động cơ

3 Các thiết

Trang 55

- Dành cho các biến tần công suất lớn, chỉ có 1 bộ chỉnh lưu, nhiều bộ nghịclưu.

- Khi động cơ A hãm thì năng lượng về DC bus sẽ nạp cho động cơ B…

- Giải pháp dành cho các dây chuyền nhiều động cơ

Nhiều biến tần dùng chung DC bus

55

3 Các thiết

Trang 56

Hãm tái sinh – trả điện năng về lưới

Mạch nghịch lưu phụ thuộc dùng SCR

- Hãm tái sinh hoạt động trong Q2, Q4

- Đòi hỏi bộ nghich lưu SCR hoặc IGBT (Active Front End)

- Tiết kiệm năng lượng, hãm nhanh Thích hợp tải ngắn hạn lặp lại

- Chi phí đầu tư cao, không thích hợp với tải ít thay đổi

56

3 Các thiết

Trang 57

4 Thiết bị bảo vệ và chuẩn đóan trạng thái

Tiêu đề	AC Motor Driver 2023
Trường học	Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ thuật Điện
Thể loại	Giáo trình
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Tp Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	57
Dung lượng	2,59 MB