Nghiên cứu bộ biến tần trung thế ACS2000 ứng dụng cho hệ truyền động quạt ID của nhà máy xi măng Long Sơn

Tìm hiểu về công nghệ và yêu cầu điều khiển quạt IDở nhiều tầng khác nhau lợi dụng khí thải đầu ra của lò để sấy và đồng nhất bột liệu sốngthêm một lần nữa.. Tìm hiểu về công nghệ và yêu

Trang 1

Lời cam đoan

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp có đề tài: “ Nghiên cứu bộ biến tần trung thế ACS2000 ứng dụng cho hệ truyền động quạt ID của nhà máy xi măng Long Sơn”

do em tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS Nguyễn Mạnh Tiến Các số

liệu và kết quả hoàn toàn trung thực

Ngoài các TLTK đã dẫn ra ở cuối sách em đảm bảo rằng không sao chép các côngtrình hoặc TKTN của người khác Nếu phát hiện có sự sai phạm với điều cam đoan trên,

em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Sinh viên

Lương Văn Tấn

i

Trang 2

Mục lục

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH VẼ iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii

LỜI NÓI ĐẦU ix

Chương 1 1

TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN QUẠT ID 1

1.1 Tổng quan chung về quy trình sản xuất xi măng 1

1.1.1 Các công đoạn sản xuất xi măng 1

1.1.2 Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu 2

1.1.3 Giai đoạn nghiền liệu 2

1.1.4 Giai đoạn lò nung 2

1.1.5 Giai đoạn nghiền xi măng 3

1.1.6 Đóng bao và xuất xi măng 3

1.2 Chi tiết về công nghệ của công đoạn nung và trao đổi nhiệt 3

1.3 Chức năng của quạt ID và yêu cầu điều khiển 7

1.3.1 Chức năng và vị trí của quạt ID trong nhà máy xi măng 7

1.3.2 Yêu cầu điều khiển quạt ID 9

1.4 Cấu tạo và đặc tính và điều chỉnh lưu lương của quạt công suất lớn, quạt ly tâm 10

1.4.1 Cấu tạo của quạt ly tâm 10

1.4.2 Đường đặc tính của quạt ly tâm 12

1.4.3 Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng gió 13

Trang 3

Mục lục

Chương 2 16

GIỚI THIỆU BỘ BIẾN TẦN TRUNG THẾ 16

2.1 Sơ đồ cấu trúc bộ biến tần trung thế 16

2.2 Mạch chỉnh lưu trong bộ biến tần trung thế 17

2.3 Mạch nghịch lưu trong biến tần trung thế 19

2.3.1 Nghịch lưu diode kẹp ba mức 19

2.3.2 Nghịch lưu diode kẹp năm mức 22

2.4 Các phương pháp điều khiển trong bộ biến tần 24

2.4.1 Phương pháp điều khiển DTC 24

2.4.2 Phương pháp điều khiển vô hướng động cơ 26

Chương 3 30

CẤU HÌNH MẠCH LỰC VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA BỘ BIẾN TẦN TRUNG THẾ ACS2000 30

3.1 Giới thiệu chung về bộ biến tần ACS2000 30

3.2 Bộ chỉnh lưu trong biến tần ACS2000 35

3.3 Mạch nghịch lưu của bộ biến tần trung thế ACS2000 37

3.3.1 Cấu hình mạch lực của bộ nghịch lưu 37

3.3.2 Nguyên lý làm việc 38

3.4 Cấu hình chung hệ thống điều khiển của biến tần 44

3.5 Cấu trúc điều khiển của biến tần 47

3.5.1 Khối lựa chọn nguồn tốc độ đặt I 49

3.5.2 Khối lựa chọn nguồn tốc độ đặt II 50

3.5.3 Khối gia tốc và giảm tốc 52

3.5.4 Khối cấu hình phản hồi tốc độ động cơ 53

3.5.5 Khối tính toán sai lệch tốc độ 53

Trang 4

Mục lục

3.5.6 Khối điều khiển tốc độ 54

3.5.7 Khâu lựa chọn nguồn đặt momen 56

3.5.8 Khâu lựa chọn chế độ hoạt động 57

3.5.9 Khâu lựa chọn giá trị đặt cho momen điều khiển 58

3.5.10 Khâu giới hạn momen 59

3.5.11 Khâu điều khiển momen 59

Chương 4 61

TỔNG HỢP VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 61

4.1 Mô hình hóa các khâu chức năng 61

4.1.1 Mô hình hóa động cơ 61

4.1.2 Mô hình hóa biến tần 63

4.1.3 Mô hinh hóa quạt 63

4.1.4 Mô hình hóa khâu điện áp đặt 63

4.1.5 Mô hình hóa mạch stator 64

4.1.6 Cấu trúc điều khiển của hệ thống 65

4.1.7 Tổng hợp hàm truyền của hệ hở 65

4.2 Tham số động cơ và tính toán bộ điều khiển 68

4.2.1 Các tham số động cơ của quạt ID 68

4.2.2 Tính toán hàm truyền của các khối 68

4.3 Mô phỏng hệ thống với mô hình toán học trên matlab simulink 72

KẾT LUẬN 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

Trang 5

Danh mục hình vẽ

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ quy trình sản xuất xi măng 1

Hình 1.2 Tháp trao đổi nhiệt và lò quay 4

Hình 1.3 Sơ đồ tháp trao đổi nhiệt trong nhà máy xi măng Long Sơn 5

Hình 1.4 Quạt ID trong nhà máy xi măng 7

Hình 1.5 Quạt ID trong sơ đồ nhà máy xi măng Long Sơn 8

Hình 1.6 Quạt ly tâm loại nhỏ 11

Hình 1.7 Sơ đồ kết cấu của quạt ly tâm 11

Hình 1.8 Đường đặc tính của quạt ly tâm 12

Hình 1.9 Điều chỉnh bằng van tiết lưu 13

Hình 1.10 Điều chỉnh bằng thay đổi tốc độ động cơ 14

Hình 1.11 Ưu điểm của phương pháp điều khiển bằng tốc độ 14

Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động biến tần trung thế 16

Hình 2.2 Sơ đồ nghịch lưu diode kẹp ba mức 20

Hình 2.3 Đường đi của dòng điện với các trạng thái 21

Hình 2.4 Trạng thái chuyển mạch, tín hiệu điều khiển và điện áp đầu ra 21

Hình 2.5 Điện áp pha và dây đầu ra bộ nghịch lưu 22

Hình 2.6 Sơ đồ nghịch lưu 5 mức sử dụng diode kẹp 22

Hình 2.7 Nguyên lý DTC 24

Hình 2.8 Cấu trúc điều khiển DTC của tập đoàn ABB 26

Hình 2.9 Đặc tính tải q = -1 28

Hình 2.10 Đặc tính tải q =0 28

Hình 2.11 Đặc tính tải với q =2 29

Hình 3.1 Các khối điện tử công suất trong biến tần ACS2000 31

Hình 3.2 Các khối chính trong mạch lực của biến tần 33

Hình 3.3 Hai khối chỉnh lưu 12 xung nối tiếp trong biến tần 34

Hình 3.4 Các khối nghịch lưu trong biến tần 34

Hình 3.5 Điện áp dây với 9 mức điện áp 35

Trang 6

Hình 3.6 Sơ đồ bộ chỉnh lưu trong biến tần 35

Hình 3.7 Đồ thị dòng điện 36

Hình 3.8 Đồ thị quan hệ TDH với điện cảm stator 37

Hình 3.9 Sơ đồ cấu trúc mạch nghịch lưu diode kẹp 5 mức điện áp 37

Hình 3.10 Sơ đồ nghịch lưu diode kẹp 5 mức trên pha A 38

Hình 3.11 Trạng thái chuyển mạch và điện áp ra với sóng mang dạng POD 40

Hình 3.12 Điện áp tại các pha và điện áp dây 41

Hình 3.13 Dòng điện chạy trong mạch trong khoảng thời gian t1 đến t2 42

Hình 3.14 Dòng điện chạy trong mạch trong khoảng thời gian t2 đến t3 43

Hình 3.15 Hai chế độ điều khiển của biến tần 44

Hình 3.16 Cấu trúc hệ thống điều khiển trong biến tần 45

Hình 3.17 Sơ đồ nối dây với Factory marco 46

Hình 3.18 Các khối chính trong cấu trúc điều khiển của biến tần 48

Hình 3.19 Cấu trúc Motor potentiometer 49

Hình 3.20 Các tín hiệu trong khâu Motor potentiometer 49

Hình 3.21 Khâu lựa chọn nguồn tốc độ đặt 1 50

Hình 3.22 Khâu lựa chọn nguồn tốc độ II 51

Hình 3.23 Khối tăng tốc và giảm tốc 52

Hình 3.24 Khối cấu hình phản hồi tốc độ động cơ 53

Hình 3.25 Khâu tính toán tốc độ sai lệch 54

Hình 3.26 Khối điều khiển tốc độ 55

Hình 3.27 điều chỉnh tham số K p và T i 55

Hình 3.28 Điều chỉnh K p dựa vào momen đặt 56

Hình 3.29 Khâu lựa chọn nguồn đặt momen 56

Hình 3.30 Khâu lựa chọn chế độ hoạt động 57

Hình 3.31 Lựa chọn giá tị đăt cho momen điều khiển 58

Hình 3.32 Khâu giới hạn momen 59

Hình 3.33 Bộ điều khiển momen 60

Trang 7

Hình 4.1 Sơ đồ khối thống điều khiển quạt ID 61

Hình 4.2 Sơ đồ cấu trúc tuyến tính xung quanh điểm làm việc của động cơ 63

Hình 4.3 Mô hình thay thế động cơ 64

Hình 4.4 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển lưu lượng quạt ID 65

Hình 4.5 Sơ đồ khối của hàm truyền hệ hở 65

Hình 4.6 Sơ đồ tín hiệu 66

Hình 4.7 Sơ đồ hệ kín 71

Hình 4.8 Mô phỏng hệ thống với mô hình động cơ 72

Hình 4.11 Đáp ứng đầu ra tốc độ 74

Hình 4.12 Đáp ứng đầu ra momen 74

Trang 8

Danh mục từ viết tắt

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Các chỉnh lưu nối tiếp sử dụng trong biến tần trung thế 18

Bảng 2.2 Các trạng thái trên một pha 20

Bảng 2.3 Bảng trạng thái chuyển mạch các vạn và điện áp đầu ra 23

Bảng 2.4 Bảng chuyển mạch tối ưu 25

Bảng 3.1 Bảng trạng thái chuyển mạch các vạn và điện áp đầu ra tại pha x 39

Trang 9

Danh mục từ viết tắt

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

PID Proportional Integral Derivative

THD Total harmonic distortion

Trang 10

Lời nói đầu

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay vai trò của khoa học kỹ thuật đã trở lên vô cùng quan trọng đối với đờisống của con người, cùng với đó quá trình công nghiêp hóa hiện đại hóa đang phát triểnrất mạnh mẽ Xi măng là một ngành công nghiệp quan trọng trong quá trình công nghiệphóa hiện đại hóa Nước ta có rất nhiều các nhà máy xi măng và đều là những nhà máy quy

mô lớn với những động cơ công suất cao để phục vụ các công đoạn trong quá trình sảnxuất xi măng Một trong những động cơ quan trọng không thể thiếu trong nhà máy xi

măng đó là quạt ID Vì vậy em đã chọn đề tài “ Nghiên cứu bộ biến tần trung thế ACS2000 ứng dụng cho hệ truyền động quạt ID của nhà máy xi măng Long Sơn”.

Nội dung đồ án của em gồm có 4 chương sau:

Chương 1: Tìm hiểu về công nghệ và yêu cầu điều khiển quạt ID

Chương 2: Giới thiệu về bộ biến tần trung thế

Chương 3: Cấu hình mạch lực và điều khiển của bộ biến tần trung thế ACS2000.Chương 4: Tổng hợp và mô phỏng hệ thống điều khiển

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Nguyễn Mạnh Tiến đã tận tình hướng

dẫn, góp ý để em hoàn thành cuốn đồ án này Do thời gian hoàn thành đồ án và tầm hiểubiết còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi nhữngthiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy, cô để đề tài của em được hoànthiện hơn nữa

Hà Nội, ngày 09 tháng 12 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Lương Văn Tấn

Trang 11

Chương 1 Tìm hiểu về công nghệ và yêu cầu điều khiển quạt ID

Chương 1 TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN

QUẠT ID

1.1 Tổng quan chung về quy trình sản xuất xi măng.

1.1.1 Các công đoạn sản xuất xi măng.

Hình 1.1 Sơ đồ quy trình sản xuất xi măng

Trang 12

Dựa vào sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng ta có thể chia ra làm 5 công đoạn chính như sau:

 Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu

 Nghiền nguyên liệu

 Lò nung

 Nghiền xi măng

 Đóng bao và xuất xi măng

1.1.2 Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu.

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất xi măng là đá vôi, đất sét, silica cát và bôxit.Những nguyên liệu này được khai thác từ bên ngoài và vận chuyển vào trong nhà máy.Trước khi đưa vào kho những nguyên liệu nào có kích thước lớn sẽ được đập nhỏ thôngqua máy đập búa Sau đó chúng được đưa vào kho nhờ băng tải Tại kho chúng được rảithành đống nhờ các máy rải liệu Sau đó nhờ hệ thống cào, chúng sẽ được đưa lên băngtải và vận chuyển đến các silo chứa của cân băng định lượng

1.1.3 Giai đoạn nghiền liệu.

Đá vôi, đất sét, silica và bôxit sau khi qua cân băng định lượng sẽ được định lượngcác thành phần theo một tỉ lệ đã đặt, chúng sẽ được băng tải vận chuyển tới máy nghiền.Máy nghiền thường được sử dụng là loại máy nghiền đứng 3 con lăn kết hợp phân ly khíđộng lực học Khí được dùng trong máy nghiền được lấy từ luồng khí trong khâu làm mátclinke, làm như vậy sẽ tận dụng được nhiệt từ khâu làm mát clinke để sất vật liệu ở côngđoạn nghiền này Việc nghiền được thực hiện bằng lực trà ép của con lăn trên bàn nghiền.Nhưng hạt mịn được đưa lên phân ly nhờ hệ thống quạt đưa tới cylon lắng Các hạt lớnhơn đập vào cánh quạt phân ly trở lại máy nghiền Bột liệu sau máy nghiền sẽ được vậnchuyển đến silo đồng nhất bằng hệ thống gầu nâng, máng khí động

1.1.4 Giai đoạn lò nung.

Nguyên liệu sau khi được nghiền và đồng nhất sẽ được đưa qua một hệ thống sấy

để nâng dần nhiệt độ trước khi đưa vào lò nung Hệ thống sấy này bao gồm nhiều cyclon

Trang 13

ở nhiều tầng khác nhau lợi dụng khí thải đầu ra của lò để sấy và đồng nhất bột liệu sốngthêm một lần nữa

Khi được đưa vào trong lò nung ở đây bột sống sẽ được nung lên đến nhiệt độ

1500oC, các phản ứng hóa học xảy ra và bột liệu bị chuyển thành clinker dạng pha lỏng

Sau khi nung thành clinker phải tiến hành làm nguội thu hồi nhiệt dư của clinkerphục vụ mục đích khác, nâng hiệu suất nhiệt của hệ thống nung, giảm nhiệt độ clinkerthuận tiện cho việc tồn trữ, vận hành và nghiền clinker

Những hạt clinker to quá sẽ được đập nhỏ Cuối công đoạn này, Clinker được đưavào silo chứa clinker

1.1.5 Giai đoạn nghiền xi măng.

Thông qua hệ thống cân băng định lượng, các thành phần tạo thành xi măng sẽđược phối hợp theo một tỷ lệ nhất định rồi sau đó được đưa tới máy nghiền để tạo ra ximăng theo mác yêu cầu của khách hàng

Thông thường, hệ thống nghiền xi măng gồm 2 cấp là nghiền thô và nghiền tinh.Quá trình nghiền thô được thực hiện bằng máy nghiền đứng Quá trình nghiền tinh dùngmáy nghiền bi Tại công đoạn này, tất cả các nguyên vật liệu được nghiền nhỏ thành bộtmịn, được phân ly và nghiền lại nếu chưa đạt yêu cầu

1.1.6 Đóng bao và xuất xi măng.

Sau khi được nghiền xong, xi măng được chứa vào silo chứa và được được tháodần xuống dây chuyền đóng bao và xuất hàng Có hai kiểu xuất xi măng là xuất xi măngbao và xuất xi măng rời

Tại đây, qua hệ thống các máy đóng bao, xi măng được đóng thành từng bao vớikhối lượng định trước theo tiêu chuẩn Sau khi đóng bao xong, xi măng sẽ theo các băngtải xuất hàng tới các phương tiện vận chuyển khác nhau như ô tô, tàu hỏa, tàu thủy đểmang đi tiêu thụ

1.2 Chi tiết về công nghệ của công đoạn nung và trao đổi nhiệt.

Trang 14

Hình 1.2 Tháp trao đổi nhiệt và lò quaySau khi nguyên liệu được nghiền và vẫn chuyển tới silo đồng nhất, chúng sẽ được

hệ thống gầu múc vận chuyển lên đỉnh của tháp trao đổi nhiệt Tại đây nguyên liệu sẽđược cấp vào ống nỗi giữa cyclone 1 và cyclone 2, sau đó đi vào cyclone 1 cùng với dòngkhí nóng và được gia nhiệt, lắng xuống Nguyên liệu được gia nhiệt rồi trút vào ống nốigiữa cyclone 2 và cyclone 3 sau đó đi vào cyclone 2 cùng với dòng khí nóng và sau đó lạitách ra từ dòng khí này và lắng xuống, các tầng cyclone khác cũng tương tự Bằng cáchnày nguyên liệu được chuyển dần từng bước qua các cyclone đồng thời trao đổi nhiệt vớikhí nóng

Sau khi chuyển tới cyclone 4, chúng sẽ được tách ra một phần đi trực tiếp vào lò,một phần sẽ đi tới buồng phân hủy Nguyên liệu được gia nhiệt ở buồng phân hủy bởidòng khí nóng có tốc độ cao và lơ lửng trong buồng phân hủy Trong quá trình đốt cháynhiên liệu và gia nhiệt, nguyên liệu được hấp thụ nhiệt và phân hủy, quá trình này xảy ranhanh chóng Nguyên liệu được phân hủy gần như hoàn toàn trước khi đi vào lò còn dòngkhí nóng đi lên để trao đổi nhiệt với nguyên liệu Trong quá trình đó dòng khí nóng giảmdần nhiệt độ rồi đi ra khỏi hệ thống ở cyclone 1

Trang 15

Hình 1.3 Sơ đồ tháp trao đổi nhiệt trong nhà máy xi măng Long Sơn

Trang 16

Trong quá trình sản xuất 25% đến 40% bột liệu được chuyển tới nhánh của lò và60% đến 75% được chuyển tới nhánh của buồng phân hủy Trước khi rời khỏi tầng đáynguyên liệu phải có mức canxi hóa khoảng 90% đến 95%

Sau đó nguyên liệu được chuyển qua lò bằng cách kết hợp giữa độ nghiêng của lò

và chuyển động quay Khi nguyên liệu đến gần ngọn lửa, nhiệt độ tăng và quá trìnhClinker hoá xảy ra Khi rời khỏi lò liệu được đưa vào máy làm nguội kiểu ghi, tại đó nótrao đổi nhiệt với gió 2, sau đó được chuyển tới thiết bị vận chuyển Clinker qua máy đậpClinker

Tốc độ quay của lò được người vận hành điều chỉnh đảm bảo đủ thời gian cho quátrình Clinker hoá thích hợp xảy ra

Gió được đưa vào hệ thống lò bao gồm hai nhiệm vụ chính:

 Nhiệm vụ thứ nhất là cung cấp một lượng oxy cần thiết để nhiên liệu cháy hoàntoàn Nếu gió không đủ lương oxy cung cấp bị thiếu, nhiên liệu được cung cấp sẽkhông cháy hết Mặt khác nếu lượng gió cung cấp là quá nhiều thì nhiên liệu cháyquá nhanh và gây lãng phí Gió đưa vào sẽ tác động làm thay đổi áp suất khí trong

lò, ảnh hưởng tới nhiệt độ trong lò và chất lượng clinke

 Nhiệm vụ thứ hai là cung cấp lượng nhiệt để sấy nhiên liệu đến một nhiệt độ xácđịnh, đảm bảo liệu đạt được hiệu suất cao nhất tạo ra áp suất cần thiết để đẩynhiên liệu vào bên trong lò Lượng gió này vào lò thông qua hệ thống vòi đốt và tỷ

lệ với lượng nhiên liệu cấp vào lò

Lượng gió đi qua lò có thể được phân làm 3 đường gió chính như sau:

 Đường gió 1: là đường khí tươi lấy trược tiếp từ môi trường mục đích để phunnhiên liệu vào trong lò

 Đường gió 2: là đường gió cung cấp cho vòi đốt lò nung sau khi đã trao đổi nhiệtvới clinke nóng Gió 2 được quạt ID cuống vào lò, lưu lượng gió được điều chỉnhbởi hệ thống van và tốc độ quạt ID để đảm bảo lượng oxy đủ để nhiên liệu cháyhết Điều chỉnh gió 2 tốt sẽ điều khiển được ngọn lửa và nhiệt độ zôn nung

Trang 17

 Đường gió 3: là đường gió cung cấp cho vòi đốt canxiner, giống như gió 2, gió 3cũng được lấy từ hệ thống làm nguội sau khi đã trao đổi nhiệt với clinke nóng.Nhiệt độ gió 3 phụ thuộc vào hiệu quả làm nguội của hệ thống làm mát Lưu lượnggió 3 được điều chỉnh bằng quạt ID và van điều chỉnh lưu lượng gió từ buồng phânhủy đảm bảo nhiên liệu đưa vào buồng phân hủy cháy hết

Nhiệt độ trung bình trong buồng phân huỷ và tầng Cyclone thấp nhất của nhánh buồngphân huỷ vào khoảng 8700C-9000C Tại nhiệt độ này quá trình Canxi hoá bột liệu xảy ranhanh và mức Canxi hoá của liệu vào lò khoảng 90-95% Nhiệt độ trong buồng phân huỷđược kiểm soát bằng cách điều chỉnh lượng nhiên liệu trong buồng phân hủy Người tathường muốn giữ nhiệt độ của buồng phân huỷ không đổi để đảm bảo mức Canxi hoá củaliệu đưa vào lò là không đổi Điều này thường được thực hiện bằng chu trình điều khiển

tự động để điều chỉnh tốc độ cấp nhiên liệu cho buồng phân huỷ

1.3 Chức năng của quạt ID và yêu cầu điều khiển.

1.3.1 Chức năng và vị trí của quạt ID trong nhà máy xi măng.

Hình 1.4 Quạt ID trong nhà máy xi măng

Trang 18

Hình 1.5 Quạt ID trong sơ đồ nhà máy xi măng Long Sơn

Trang 19

Trong nhà máy xi măng có rất nhiều loại quạt gió, khi nhắc tới chúng ta không thểkhông nhắc tới quạt ID Quạt ID có vai trò rất quan trọng trong trong nhà máy xi măng vàđược coi như lá phổi của toàn bộ hệ thống

Quạt ID là quạt có công suất lớn nhất cùng với quạt của máy nghiền Nó thườngđặt sau bộ sấy và có nhiệm vụ hút gió 1, gió 2 và gió 3, tạo quá trình cháy trong lòcanxiner, tạo áp suất âm ở đỉnh tháp năm tầng

Trên hình 1.5, quạt ID được ký hiệu là 421FN01 Khí sau khi đi ra khỏi cyclone 1

ở đình tháp năm tầng được quạt ID hút, môt phần sẽ được dẫn tới máy nghiền để sấynguyên liệu trước khi nghiền Một phần sẽ được đưa tới hệ thống lọc bụi tĩnh điện và đưa

ra ống khói

Nếu không có quạt ID, tháp năm tầng sẽ không có dòng khí lưu thông, quá trìnhđốt cháy nhiên liệu trong lò canxiner sẽ không thể diễn ra Dòng khí từ quá trình đốt cháynhiên liệu sẽ không được lấy ra khỏi hệ thống, sự trao đổi nhiệt lạnh giữa bột liệu lạnh vàdòng khí nóng sẽ không được xảy ra Vì thế nó có vai trò rất quan trọng và không thểthiếu trong nhà máy xi măng

1.3.2 Yêu cầu điều khiển quạt ID.

Điều khiển quạt ID để duy trì lượng oxy trong trong lò theo một mức đã đặt trướcđảm bảo quá trình nhiên liệu trong lò được cháy hết Hay yêu cầu điều khiển quạt ID làđiều chỉnh lưu lượng gió theo yêu cầu cháy trong lò canxiner

Tỷ lệ gió có thể thay đổi trong một dải sai số điều khiển Nếu một hệ thống vớiviệc điều chỉnh gió quá thấp so với yêu cầu sẽ gây thiếu gió để đốt cháy nhiên liệu, nếulượng gió quá lớn sẽ làm quá trình cháy xảy ra với tốc độ nhanh và nhiên liệu gây lãngphí, ảnh hưởng tới quá trình nhiệt trong lò Hệ thống phân tích thành phần Oxy trong khíthải lò được sử dụng trong chiến lược điều khiển tỷ lệ gió để duy trì một lượng khí thừanhất định đảm bảo quá trình nhiên liệu trong lò được cháy hết

Khi nồng độ Oxy trong khí thải của lò nhỏ hơn nồng độ Oxy cần thiết, tín hiệuđiều khiển đưa về bộ tính toán sẽ giảm đi Bộ tính toán sẽ tính toán giá trị đặt cho van gió

Trang 20

3, làm giảm lưu lượng gió qua van gió 3 Do đó lưu lượng gió 2 vào lò sẽ tăng lên, lượngOxy cung cấp cho lò tăng lên Để duy trì lượng gió 2 theo yêu cầu, ta sử dụng bộ điềukhiển PID để điều khiển van gió 3

Lượng gió đi vào canxiner gồm có gió 1 đi vào buồng phân hủy từ ống phun nhiênliệu, gió 3 vào canxiner được trích từ gió làm nguội clinker ở đầu ra của lò nung Mụcđích của gió 3 là tận dụng nhiệt từ gió làm mát clinker để sấy nguyên liệu trong canxiner

và trong nhánh tháp trao đổi nhiệt, đồng thời cũng cung cấp Oxy cho quá trình cháy trongbuồng phân hủy Khi nồng độ Oxy trong nhánh tháp trao đổi nhiệt thấp, tức là lượng Oxycung cấp cho buồng phân hủy không đủ để cho than cháy hết hoàn toàn thì ta phải điềuchỉnh lưu lượng gió qua hệ thống lò nhờ quạt ID đặt phía sau của nhánh tháp trao đổinhiệt

1.4 Cấu tạo và đặc tính và điều chỉnh lưu lương của quạt công suất lớn, quạt ly

ID tạo áp lực gió trong lò, tháp trao đổi nhiệt Quạt lọc bụi đặt sau bộ lọc bụi

1.4.1 Cấu tạo của quạt ly tâm

Quạt gió đóng một vai trò quan trọng trong nhà máy xi măng Đặc biệt những quạt

có công suất lớn như quạt ID, quạt hút liệu Hầu hết quạt công suất lớn được thiết kế theokiểu quạt ly tâm có cấu tạo số lượng cánh cắt không khí lớn Các cánh rotor của quạt lytâm được giữ ở mặt đỡ và vòng giữ đỡ Rotor nằm trong vỏ quạt với chu vi theo dạngxoắn ốc

Trang 21

Hình 1.6 Quạt ly tâm loại nhỏ

Hình 1.7 Sơ đồ kết cấu của quạt ly tâm

1 – Trục; 2 – Đĩa chính; 3 – Cánh dẫn; 4 – Đĩa phụ; 5 – Mạng cánh; 6 – Vành truyềnđộng; 7 – Vỏ quạt; 8 – Bệ quạt; 9 – Ổ đỡ; 10 ,11 – Ống ra ống vào

Bánh công tác của quạt được tạo bởi trục 1, được gắn chặt với đĩa chính 2 Cáccánh dẫn làm việc 3 được gắn chặt với đĩa chính 2 và đĩa phụ 4 Đĩa này đảm bảo độ cứngcần thiết của mạng cánh 5 6 là thanh truyền động của quạt Vỏ quạt 7 được gắn với bệ 8trên đó có ổ đỡ 9 mang trục quạt, có bánh công tác 10 và 11 là nắp kẹp của ống vào vàống ra

Bánh công tác có cánh dẫn cong về phía trước sẽ có áp lực cao hơn bánh công tác

có cánh thẳng hoặc cong về phía sau khi có cùng số vòng quay Trong quạt thường dùngbánh công tác có cánh cong về phía trước hoặc thẳng

Trang 22

Cuối ống dẫn ra thường dùng đoạn ống chuyển tiếp có dạng loa để tiếp tục tang ápkhí sau khi ra khỏi vỏ

Nguyên lý:

Khi làm việc rotor hút không khí dọc theo trục, nhờ lực ly tâm đưa ra quanh vỏquạt và đẩy gió ra hướng thẳng góc với trục quạt Quạt ly tâm có ưu điểm là nâng được ápsuất không khí cao, ít ồn hơn quạt hướng trục Để tiện khi lắp đặt theo yêu cầu người sửdụng, người ta sản xuất quạt ly tâm có hai chiều quay với các giá đỡ khác nhau Nếu rotorcủa quạt quay theo chiều kim đồng hồ chúng ta có quạt phải và ngược lại là quạt quaytrái Quạt ly tâm có thể gắn trực tiếp với động cơ điện hoặc nối gián tiếp với trục động cơđiện qua hệ thống bánh đai

1.4.2 Đường đặc tính của quạt ly tâm.

Đặc tính của quạt ly tâm thường thể hiện mối quan hệ giữa lưu lượng gió Q và ápsuất P tác dụng lên đường ống θ là độ mở van và n q là tốc độ của quạt Quạt làm việc tạiđiểm A là giao giữa đường đặc tính của đường ống ứng với độ mở van θ và đường đặctính quạt n q Tại điểm A ứng với lưu lượng gió Q A và áp suất p A

Hình 1.8 Đường đặc tính của quạt ly tâm

Trang 23

1.4.3 Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng gió.

Để điều chỉnh lưu lượng gió, có 2 phương pháp sau:

 Điều chỉnh bằng van tiết lưu:

Hình 1.9 Điều chỉnh bằng van tiết lưu

Điều chỉnh bằng van tiết lưu làm góc mở van thay đổi, dẫn đến lưu lượng thay đổi.Tốc độ của quạt được đặt bằng hằng số thường là định mức

+ Khi góc mở van là θ1 ta có điểm làm việc là A với lưu lượng Q1 và áp suất p1

+ Khi thay đổi góc mở van là θ2<θ1 ta có điểm làm việc mới là B với lưu lượng Q2 và

áp suất p2 Trong đó Q2 <Q1 và p2 > p1

 Điều chỉnh bằng thay đổi tốc độ quạt:

Phương pháp này là thay đổi đường đặc tính riêng của quạt bằng cách thay đổi số tốc

độ của quạt và giữ nguyên góc mở van tiết lưu.Thay đổi tốc độ của quạt và đặt góc mởvan tiết lưu là 100%, từ đó làm thay đổi đặc tính của quạt và làm thay đổi được lưu lượng.+ Khi tốc độ quạt là n q1 và góc mở van tiết lưu là 100% ta có điểm làm việc A vớilưu lượng Q1 và áp suất p1

+ Khi thay đổi tốc độ quạt là n q2 và giữ nguyên góc mở van là 100% ta có điểm làmviệc mới là B với lưu lượng Q2 và áp suất p2 Trong đó Q2 <Q1 và p2 < p1.

Trang 24

Hình 1.10 Điều chỉnh bằng thay đổi tốc độ động cơ

 Ưu điểm của phương pháp điều khiển lưu lượng bằng tốc độ:

Giả sử quạt đang làm việc tại điểm A với lưu lượng là Q1và góc mở van là 100% tacần điều chỉnh để đạt được lưu lượng Q2 Ta có hai cách để thực hiện, đó là điều chỉnhbằng thay đổi tốc độ và điều chỉnh bằng van tiết lưu

Hình 1.11 Ưu điểm của phương pháp điều khiển bằng tốc độ

Ta có công suất động cơ là P = Mωmà p ≡ M và Q ≡ ω nên ta có P ≡ pQ

Trang 25

Khi điều chỉnh bằng thay đổi van tiết lưu thì ta có : P3=p3Q2=S OQ2C P3

Khi điều chỉnh bằng thay đổi tốc độ quạt ta có: P2=p2Q2=S OQ2BP2.

Vì P3>P2 nên ∆P=P3 - P2 = S P2BC P3

Như vậy ta thấy khi thay đổi lưu lượng bằng cách thay đổi tốc độ quạt sẽ tốn ítcông suất hơn là dùng phương pháp thay đổi van tiết lưu Tuy nhiên nó chỉ hiệu quả ởvùng Q lv<Q đm Như vậy cách điều chỉnh lưu lượng bằng thay đổi tốc độ quạt sẽ hiệu quả

về mặt kinh tế hơn là thay đổi góc mở van tiết lưu

Trang 26

Chương 2 Giới thiệu bộ biến tần trung thế

Chương 2 GIỚI THIỆU BỘ BIẾN TẦN TRUNG THẾ

2.1 Sơ đồ cấu trúc bộ biến tần trung thế.

Bộ biến tần trung thế được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp: Bơm công suất lớntrong công nghiệp dầu khí, quạt công suất trong công nghiệp xi măng, tàu điện trong giaothông, máy cán thép trong công nghiệp cán thép 85% các hệ truyền động điện công suấtlớn không yêu cầu chất lượng cao

Bộ biến tần trung thế khác với các loại biến tần thông thường là nó có điện áp cao,công suất lớn nên dùng nghịch lưu một pha một pha ghép nối với nhau để tạo ra nhiềumức điện áp thích lợp Hệ truyền động điện trung áp chiếm đến 97% trong truyền độngcông nghiệp với các loại hoạt động khác nhau

Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động biến tần trung thế

Hệ truyền động biến tần trung thế gồm có các khối cơ bản sau:

 Nguồn : Là nguồn xoay chiều ba pha với các cấp điện áp tùy chọn

 Bộ lọc phía lưới: Có tác dụng giữ cho điện áp ra và dòng điện ra không đổi Khốinày gồm có tụ điện C và điện cảm L Trong đó tụ C và điện cảm L giữ cho dòngđiện không đổi Nó giúp cho nguồn điện cung cấp ra khối sau không bị ảnh hưởngtrước biến động của điện áp lưới

 Máy biến áp: Tạo ra điện áp phù hợp với mục đích và thông số của bán dẫn Làmgiảm tốc độ tăng vòng giữa các van và cách ly mạch động lực với lưới điện Đối

Trang 27

với chỉnh lưu 6 xung thông thường thì chỉ có tác dụng tạo ra điện áp cần thiết cấpcho bộ chỉnh lưu còn với 12, 18, 24 xung thì máy biến áp tạo ra các góc lệnh phacân bằng làm tang mứ công suất cho toàn bộ hệ thống

 Chỉnh lưu: Có tác dụng biến đổi điện áp xoay chiều 3 pha thành điện áp một chiều,

có thể dùng chỉnh lưu không điều khiển hoặc chỉnh lưu có điều khiển

 Bộ lọc một chiều: Gồm có điện cảm L và tụ điện C Tụ C để chứa năng lượng điệnmột chiều và giữ cho điện áp không đổi

 Nghịch lưu: Có tác dụng biến đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều 3pha cung cấp cho động cơ Thường sử dụng bộ nghịch lưu nguồn áp nhiều mức.Qúa trình chuyển mạch của bộ nghịch lưu nguồn áp thường là quá trình chuyển đổicưỡng bức

 Bộ lọc bên phía động cơ: Có tác dụng giữ ổn định điện áp và dòng điện cấp chođộng cơ sau khối nghịch lưu

2.2 Mạch chỉnh lưu trong bộ biến tần trung thế.

Bộ chỉnh lưu trong biến tần trung thế thường dùng là bộ chỉnh lưu nhiều xung(Multipulse diode rectifier) Nó là các bộ chỉnh lưu 12 xung, 18 xung, 24 xung tạo bởimáy biến áp có nhiều cuộn thứ cấp với điện áp các pha lệch nhau Mỗi cuộn thứ cấpnuôi một chỉnh lưu 6 xung Các bộ chỉnh lưu nhiều xung có thể làm giảm tối đa tổngsóng hài ở điện áp ra, do đó không cần sử dụng các bộ lọc LC, bộ lọc hình sin Các bộchỉnh lưu 30 xung trở lên hiếm khi được sử dụng trong thực tế do chi phí biến áp vàhiệu suất cải tiến bị hạn chế

Các bộ chỉnh lưu nhiều xung có thể phân làm hai loại:

 Các bộ chỉnh lưu nối tiếp: Điện áp ra gồm các điện áp chỉnh lưu 6 xung nối nốitiếp, dùng cho các bộ nghịch lưu có đi ốt kẹp và sơ đồ tụ bay

 Các bộ chỉnh lưu riêng biệt: Tạo ra một số nguồn một chiều 6 xung riêng biệt.Dùng cung cấp cho nghịch lưu cầu H

Đánh giá tổng thành phần sóng hài bằng công thức:

Trang 28

TDH%= √I a2−I a12

I a

Trong đó:

 I a là giá trị hiệu dụng của dòng điện lưới

 I a1 là giá trị hiệu dụng thành phần bậc 1 của dòng điện lưới

Bảng 2.1 Các chỉnh lưu nối tiếp sử dụng trong biến tần trung thế

Chỉnh lưu 12 xung

Máy biến áp có 2 cuộn thứ cấp.Một cuộn đấu hình sao và một cuộnđấu tam giác dịch pha nhau góc 30°.Tổng sóng hài THD của dòngđiện dây phía sơ cấp (i A) là 8,38%

Chỉnh lưu 18 xung

Sơ đồ có 3 cuộn dây thứ cấp cóđiện áp dịch pha so với nhau Cuộnđấu Z(20°), cuộn đấu sao (0°) vàZ(-20°)

Tổng sóng hài THD của dòngđiện sơ cấp chỉ có 3,06%

Trang 29

cấp dịch pha nhau 15° Cuộn đấu Z(-15°), cuộn đấu sao (0°¿, cuộn đấuZ( 15°¿, cuộn đấu tam giác (30°).Tổng sóng hài THD của dòngđiện sơ cấp chỉ có 1,49%

2.3 Mạch nghịch lưu trong biến tần trung thế

Trong bộ biến tần trung thế có các mạch nghịch lưu như:

 Nghịch lưu diode kẹp nhiều mức

 Nghịch lưu cầu H nối tầng nhiều mức

 Nghịch lưu với tụ bay nhiều mức

Biến tần ACS2000 sử dụng mạch nghịch lưu diode kẹp 5 mức nên mục này chỉphân tích nguyên lý nghịch lưu diode kẹp nhiều mức

2.3.1 Nghịch lưu diode kẹp ba mức

Hình 2.2 là sơ đồ cấu trúc đơn giản của nghịch lưu diode kẹp ba mức trong biếntần trung thế Chân của pha A gồm bốn công tắc từ S 1 a đến S 4 a với bốn diode đấu songsong ngược từ D 1a đến D 4 a Trong thực tế chúng có thể là một trong hai van IGBT hoặcGCT

V d là đầu vào của bộ nghịch lưu Các tụ điện chia điện áp V d thành hai tạo ra mộtđiểm trung tính Z Các diode kết nối với điểm trung tính Z gồm có D z 1a và D z 2a là cácdiode kẹp Khi S 2 a và S 3a được bật đầu ra A của biến tần được kết nối với điểm trung tínhthông qua một trong hai diode kẹp Điện áp trên mỗi tụ điện là E, bằng nửa điện áp V d

Trang 30

Hình 2.2 Sơ đồ nghịch lưu diode kẹp ba mức

Để tạo tạo ra ba mức điện áp thì tại mỗi thời điểm chỉ có 2 trên 4 khóa trong mộtpha được mở Khi đó đầu ra của mỗi pha sẽ được nối tương ứng với các điểm của hai tụ Bảng 2.2 Các trạng thái trên một pha

Các cặp van S 1x và S 3 x, S 2x và S 4 x dẫn không đồng thời Nghĩa là khi S 1x dẫn thì S 3 x

không dẫn S 2x dẫn thì S 4 x không dẫn và ngược lại Tại mỗi thời điểm có 2 trên 4 van ởmột pha được dẫn Bảng 2.2 thể hiện các trạng thái trên môt pha Khi van S 1a và S 2a được

mở thì điện áp V AZ=E, Khi van S 2a và S 3a được mở thì điện áp V AZ=0 còn Khi van S 3 a và

S 4 a được mở thì điện áp V AZ=-E

Trang 31

Hình 2.3 Đường đi của dòng điện với các trạng thái

Hình 2.4 là một ví dụ về các trạng thái chuyển mạch và tín hiệu điều khiển Các biến v g1đến v g 4 là các tín hiệu điều khiển cho S 1a đến S 4 a tương ứng Điện áp pha V AZ có

ba mức là +E, 0,-E, theo đó nghịch lưu này gọi là nghịch lưu ba mức

Hình 2.5 thể hiện điện áp pha và điện áp dây của ba pha tương ứng Các điện áp

V AZ, V AZ và V CZ là các điện áp pha A, B và C với độ lệch pha là 120° Điện áp dây V AB có thể được tính bởi công thức V AB=V AZ- V BZ Nó có năm mức điện áp là +2E, +E, 0, -E và -2E

Hình 2.4 Trạng thái chuyển mạch, tín hiệu điều khiển và điện áp đầu ra V AZ

Trang 32

Hình 2.5 Điện áp pha và dây đầu ra bộ nghịch lưu

2.3.2 Nghịch lưu diode kẹp năm mức

Hình 2.6 là sơ đồ nghịch lưu 5 mức sử dụng diode kẹp Trong đó sử dụng 4 tụ điện

C1, C2, C3 và C4 và điện áp một chiều V dc được chia đều cho các tụ Điện áp trên mỗi tụ sẽ

là V dc/4

Hình 2.6 Sơ đồ nghịch lưu 5 mức sử dụng diode kẹp

Trang 33

Có năm mức điện áp ở đầu ra V an

 Khi các khóa từ S1 đến S4 được dẫn thì điện áp đầu ra V an= V dc/2

 Khi các khóa từ S2 đến S4 được dẫn và khóa S1' dẫn thì đầu ra V an= V dc/4

 Khi các khóa S3, S4 và S1', S2' dẫn thì đầu ra V an=0

 Khi khóa S4 dẫn và các khóa từ S1' đến S3' dẫn thì đầu ra V an=−V dc/4

 Khi các khóa từ S1' đến S4' dẫn thì đầu ra V an=−V dc/2

Tại mỗi thời điểm bất kỳ sẽ có bốn van được dẫn Các van hoạt động theo từng cặp (S1

, S1'), ¿¿, S2'),¿¿, S3'),¿¿, S4') theo nguyên tắc đối nghịch nghĩa là khi một khóa hoạt động thìkhóa kia sẽ tắt

Giả sử mỗi diode kẹp chỉ chịu được một mức điện áp ngược là V dc/(m-1) trong đó m là

số mức nghịch lưu Khi đó mỗi diode kẹp trong sơ đồ hình 2.6 phải có các mức chịu điện

áp ngược khác nhau Sử dụng D1' ở hình 2.6 làm ví dụ, khi các van S2' đến S4' dẫn, D1' cầnphải chịu được điện áp ngược của ba tụ điện, hay là 3V dc/4 Như vậy D1' sẽ cần 3 diode cómức chịu điện áp ngược là V dc/4 Tương tự D2 và D2' cần chịu mức điện áp ngược là 2V dc

/4, và D3 cần chịu mức điện áp ngược là 3V dc/4 Như vậy số diode cần cho toàn bộ mạch

là (m-1)×(m-2) Như vậy số diode kẹp cần dùng cho sơ đồ nghịch lưu 5 mức là 12

Bảng 2.3 Bảng trạng thái chuyển mạch các vạn và điện áp đầu ra

Trang 34

2.4 Các phương pháp điều khiển trong bộ biến tần

2.4.1 Phương pháp điều khiển DTC.

Phương pháp điều khiển DTC là phương pháp cho phép điều khiển trực tiếpmomen điện từ, xuất phát từ biểu thức momen điện từ động cơ có dạng:

m M=32z p 1

L σ|ψ s||ψ r|sinδ=K m|ψ s||ψ r|sinδ

Trong đó m M là momen của động cơ, z p là số đôi cực, ψ s là vector từ thông stator và ψ r

là vector từ thông rotor còn δ là góc giữa ψ s và ψ r Đây là biểu thức tính momen trong hệtọa độ (αβ) Vector từ thông rotor ψ r biến thiên chậm hơn vector từ thông stator ψ s nên ta

có thể đạt được giá trị momen yêu cầu bằng cách quay vector từ thông stator càng nhanhcàng tốt theo hướng nào đó, từ đó làm thay đổi nhanh góc δ dẫn đến momen hay đổi.Phương pháp DTC bản chất là dùng vector điện áp stator u s tác động tới ψ s để làm thayđổi góc δ dẫn đến momen thay đổi

Hình 2.7 Nguyên lý DTC

Trang 35

Hình 2.7 biểu diễn các vector điện áp chuẩn trên hệ tọa độ (αβ) từ u0 đế u7 Trong đóvector u0, u7 có độ lớn bằng 0 Các góc từ I đến IV giống hệt nhau Giả sử ψ s đang nằmtrong góc VI như hình 2.7 Ta phải điều chỉnh sao cho từ thông ψ s nằm trong giá trị địnhmức tức là không vượt qua khỏi giới hạn trên và dưới

 Khi ta muốn tăng từ thông ta sẽ dùng vecto điện áp u1 hoặc vecto điện áp u5

 Khi ta muốn giảm từ thông ta sẽ dùng vecto điện áp u2 hoặc vecto điện áp u4

 Khi ta muốn tăng từ thông và tăng momen thì ta dùng vecto điện áp u1

 Khi ta muốn giảm từ thông và giảm momen ta dùng vecto điện áp u5

Bộ điều khiển từ thông chọn vector điện áp có tác dụng: Tăng từ thông hoặc giảm

từ thông

Bộ điều khiển momen: là bộ điều khiển ba điểm và sẽ chọn chuyển sang vector không u0,7 ( vị trí của các chấm đen trên quỹ đạo) nếu momen quay đạt tới ngưỡng trên của giới hạn sai lệch cho phép Việc lựa chọn vector điện áp được thực hiện theo bảng chuyển mạch tối ưu 2.4

Bảng 2.4 Bảng chuyển mạch tối ưu

Ý nghĩa:

 Với bộ điều khiển từ thông: 0 là giảm từ thông stator, 1 là tăng từ thông stator

 Với bộ điều khiển momen: -1 là giảm nhanh momen, 0 là giảm momen bằngvector zero u0,7 còn 1 là tăng momen

Trang 36

Hình 2.8 Cấu trúc điều khiển DTC của tập đoàn ABB

Cấu trúc điều khiển theo nguyên lý DTC bao gồm hai mạch vòng chính:

 Mạch vòng trong: Điều khiển momen sử dụng bẳng chuyển mạch tối ưu

 Mạch vòng ngoài: Điều khiển tốc độ quay sử dụng các bộ điều khiển tuyến tínhnhư PI, PID thông thương

2.4.2 Phương pháp điều khiển vô hướng động cơ.

Khi thay đổi tần số sẽ làm tốc độ đồng bộ của động cơ ω1 thay đổi và làm tốc độ quaycủa động cơ ω thay đổi Khi điều chỉnh tần số thì trở kháng của động cơ có thay đổi dẫnđến dòng điện, từ thông, momen, thay đổi , do đó khi điều chỉnh tần số thì nhất thiết phảiđiều chỉnh cả điện áp động cơ để đảm bảo một mặt động cơ không bị quá dòng, mặt khácđảm bảo được khả năng sinh momen theo yêu cầu đặc tính momen tải

Vì vậy khi thay đổi tần số f1 để điều chỉnh tốc độ thì người ta thường kết hợp thay đổiđiện áp stator U1 Trong thực tế hai qui luật điều khiển tần số được sử dụng rộng rãi là:Quy luật điều khiển khả năng quá tải không đổi và luật điều khiển từ thông khe hở khôngđổi

Trang 37

Đối với hệ biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ khả năng quá tải về momen củađộng cơ là không đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc độ Momen lớn nhất mà động cơ có thểsinh ra được chính là momen tới hạn, như vậy khả năng quá tải về momen sẽ là

λ M=M th /M c.Nếu bỏ qua điện trở dây quấn stato thì biểu thức momen tới hạn có thể được tính nhưsau:

M th=K th (U1

f1 )

2

Trong đó K th là hằng số, phụ thuộc vào thông số của động cơ

Quan hệ giữa momen cản và tần số là:

trong đó M c phụ thuộc vào các dạng tải khác nhau

Như vậy khi thay đổi tần số để điều chỉnh tốc độ động cơ điều khiển ta phải thayđổi điện áp sao cho đảm bảo điều kiện λ M = const nhưng lại phụ thuộc vào các dạng phụtải khác nhau:

 Khi đặc tính tải có momen tỷ lệ nghịch với tốc độ ở các cơ cấu máy ly tâm, cơ cấudịch chuyển, máy cuộn, các truyền động quay trục chính máy cắt gọt kim loại tươngứng với q=-1 thì dùng luật điều khiển √U f11 =const

Trang 38

Trang 39

Hình 2.11 Đặc tính tải với q=2

Quạt ID là quạt ly tâm có đặc tính tải ứng với q=2 nên nếu sử dụng phương pháp điềukhiển vô hướng thì sẽ điều khiển theo quy luật U f 1

12 =const

Trang 40

Chương 3 Cấu hình mạch lực và điều khiển của bộ biến tần ACS2000

Chương 3 CẤU HÌNH MẠCH LỰC VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA BỘ BIẾN

TẦN TRUNG THẾ ACS2000

3.1 Giới thiệu chung về bộ biến tần ACS2000.

Biến tần trung thế ACS2000 thuộc dòng sản phẩm biến tần công nghiệp của ABBphù hợp với những ứng dụng trong các ngành công nghiệp Với diện tích nhỏ gọn, hệ sốcông suất không đổi và cấu hình tùy chọn, ACS2000 có thể dễ dàng tích hợp vào các hệthống Biến tần ACS2000 có thể được vận hành trực tiếp với lưới hoặc với một biến áptích hợp bên ngoài để cho phép sự linh hoạt khi kết nối vào mạng cung cấp

ACS2000 là một biến tần sóng hài thấp cho hiệu suất tối ưu Biến tần hãm tái sinhgiúp tiết kiệm năng lượng Biến tần ACS2000 giúp điều khiển động cơ ổn định và tin cậytrong rất nhiều các ứng dụng trong các ngành công nghiệp như ngành công nghiệp ximăng, khai mỏ và khai khoáng Ngành hóa học và dầu khí, nhà máy điện, ngành nước,ngành công nghiệp thực phẩm hay ngành hàng hải

Các lợi ích của việc sử dụng biến tần ACS2000:

 Hiệu quả về năng lượng: Biến tần ACS2000 điều khiển động cơ dựa vào nhu cầuthực thể của các quá tình trong nhà máy thay vì chạy động cơ ở tốc độ định mức vàđiều này giúp giảm năng lượng tiêu thụ và nâng cao hiệu quả trong việc điều khiểnquá trình

 Phù hợp với các ứng dụng của khách hàng: Với biến tần ACS2000 có thể sử dụng

để điều khiển bơm, quạt, băng tải, máy trộn và máy nén khí ngay cả trong các điềukiện môi trường hoạt động khắc nghiệt nhờ vào các thiết kế đặc biệt theo các tiêuchuẩn quốc tế như (IEC/ NEMA)

 Thiết kế linh hoạt và dễ dàng cho việc lắp đặt

 Thích hợp với nhiều loại động cơ

Định dạng
Số trang	88
Dung lượng	10,15 MB