Giáo trình Điện tử ứng dụng (Nghề Điện công nghiệp

Các sơ đồ chỉnh lưu có nhiều dạng khác nhau và được ứng dụng cho nhiều mục đích khác nhau, ví dụ dùng để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều, cung cấp điện áp một chiều cho các thiết bị

UBND T ỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG

NGHÀNH/ NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

LƯU HÀNH NỘI BỘ Năm 1017

L ỜI GIỚI THIỆU

Ngày nay có thể nói lĩnh vực điện tử đã và đang mang đến cho chúng ta

những sản phẩm công nghệ cải thiện đáng kể trong đời sống vật chất cũng như

lĩnh vực tinh thần Các ứng dụng của nó trở nên rất gần gũi và như là một nhu cầu gần như không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại Các sản phẩm tồn tại và đang hoàn thiện phát triển một cách nhanh chóng Thử tưởng tượng một ngày nào đó bỗng dưng xung quanh ta không còn chiếc tivi, máy vi tính, máy điện thoại, nồi cơm điện, máy điều hòa hay một cái máy quạt,…thì cuộc sống bỗng trở nên “khó khăn” hơn đến mức nào? Tuy nhiên dù những thiết bị trên thân thuộc, gần gũi như thế nhưng hầu hết người sử dụng không biết bên trong nó là

gì, nguyên lý hoạt động ra sao,…Đó cũng là điều dễ hiểu bởi vì đâu phải người

sử dụng nào cũng có kiến thức, sự hiểu biết nhất định về lĩnh vực điện tử

Giáo trình này không mang tham vọng sẽ đưa đến cho người đọc những

kiến thức bách khoa, toàn diện, chuyên sâu về tất cả các thiết bị điện tử hiện nay

vì đó là điều không thể! Giáo trình này được viết cho sinh viên hệ không chuyên (lĩnh vực điện tử) ngành Điện công nghiệp, nó trang bị cho người đọc một phần những kiến thức cơ bản, nền tảng và được trình bày sao cho dễ đọc, dễ hiểu và không quá trừu tượng Mặc dù nội dung không chuyên sâu nhưng qua quyển giáo trình này người đọc có thể hiểu được một số khái niệm cơ bản, nguyên lý làm việc, các mạch ứng dụng và sự phát triển của nó Vì thời gian và kiến thức còn hạn hẹp nên chắc chắn giáo trình này còn rất nhiều sai sót, rất mong sự góp

ý chân thành của quý thầy cô, đồng nghiệp và các em học sinh sinh viên

Tác giả

Ph ạm Thị Huê

Bài 2: Dao động tạo xung và biến đổi dạng xung

1.2 Mạch điều khiển đóng cắt đèn đường dùng Transistor khác loại 89

N ỘI DUNG CHI TIẾT CỦA CỦA TÀI LIỆU GIẢNG DẠY/

T ẬP BÀI GIẢNG MÔ ĐUN CHUYÊN ĐỀ LẬP TRÌNH CỠ NHỎ

một chiều của các dụng cụ điện tử hoặc bán dẫn, để biến đổi điện áp xuay chiều thành điện áp một chiều một cách trực tiếp Hiện nay các dụng cụ điện tử hầu

như không còn được sử dụng trong các sơ đồ chỉnh lưu vì kích thước lớn, hiệu

suất thấp Dụng cụ sử dụng chủ yếu trong các sơ đồ chỉnh lưu hiện nay là các thyristor và diode bán dẫn Các sơ đồ chỉnh lưu có nhiều dạng khác nhau và được ứng dụng cho nhiều mục đích khác nhau, ví dụ dùng để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều, cung cấp điện áp một chiều cho các thiết bị mạ điện, điện phân, cung cấp điện áp một chiều cho các thiết bị điều khiển, các đèn phát trung

tần và cao tần, Các sơ đồ chỉnh lưu được sử dụng từ công suất rất nhỏ cho đến công suất rất lớn

Người ta phân biệt chỉnh lưu gồm một số dạng sau:

* M ạch chỉnh lưu 1 pha không điều khiển

1.1.1 M ạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ:Hình 1

a, Sơ đồ nguyên lý

Hình 1: Mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ

b, Nguyên lý ho ạt động:

Điện áp xoay chiều được thể hiện bằng một đồ thị hình sin theo thời gian

T Ta chọn một chu kỳ nào đấy để xét quá trình nắn điện từ điện áp xoay chiều sang điện áp một chiều

Xét nửa chu kỳ đầu, dương ở A, âm ở B Lúc này diode D được phân cực thuận và dẫn dòng Dòng điện đi từ A qua D tới M, qua Rt tới N và về B âm nguồn

Xét nửa chu kỳ sau, dương ở B, âm ở A Diode D phân cực ngược nên không dẫn dòng vì thế không có dòng điện đi qua Rt

Vậy sau cả hai chu kỳ trên Rt chỉ có dòng điện chảy qua theo một chiều

và đó là dòng điện một chiều được nắn ra từ điện áp xoay chiều

Hình 2: Mạch chỉnh lưu 1 pha 2 nửa chu kỳ

b, Nguyên lý ho ạt động:

Xét nửa chu kỳ đầu của hiệu điện thế hình sin, ở cuộn sơ cấp dương ở A

âm ở B bên cuộn thứ cấp ta coi điện áp tai điểm P là 0V (Mass) thì điện áp tại

M dương, điện áp tại Q âm Lúc này Diode D1 được phân cực thuận, Diode D2 phân cực ngược nên D1 dẫn, D2 khoá Dòng điện đi từ M qua D1 đến N, qua Rt đến P mass

Xét nửa chu kỳ sau của dòng điện hình sin, dương ở B âm ở A Điện áp

tại Q dương, điện áp tại M âm Lúc này Diode D2 được phân cực thuận, Diode D1 phân cực ngược nên D2 dẫn, D1 khoá Dòng điện đi từ Q qua D2 đến N, qua

Rt đến P mass

Như vậy ở cả hai nửa chu kỳ của dòng điện, trên Rt đều có dòng điện đi qua theo cùng một chiều như vậy dòng điện chay qua Rt chính là dòng điện một chiều được nắn ra từ dòng điện xoay chiều trước mạch nắn

Xét nửa chu kỳ sau của dòng điện hình sin, dương ở B âm ở A Lúc này hai Diode D1 và D3 được phân cực thuận, hai Diode D2 và D4 phân cực ngược

nên D1, D3 dẫn, D2, D4 khoá Dòng điện đi từ B đến P, qua D 3 đến N, qua R t đến

Q, qua D1 đến M và về A âm nguồn

Như vậy ở cả hai nửa chu kỳ của dòng điện, trên Rt đều có dòng điện đi qua theo cùng một chiều như vậy dòng điện chay qua Rt chính là dòng điện một chiều được nắn ra từ dòng điện xoay chiều trước mạch nắn

* M ạch chỉnh lưu 1 pha có điều khiển

1.1.4 Mạch chỉnh lưu 1 pha, nửa chu kỳ:

áp trên tiristo T đã dương, song phải đến thời điểm  thì tiristo mới nhận được tín hiệu điều khiển IG từ khâu phát xung Do đó:

Trong giai đoạn (0  ) tiristo khoá: ud = 0

Trong giai đoạn (   ) tiristo khoá: ud = u2()

Trong giai đoạn (  0) tiristo khoá: ud = 0

Như vậy điện áp ud bây giờ không còn là toàn bộ nửa hình sin dương của điện áp nguồn xoay chiều u2, mà chỉ là một phần của nó với độ lớn tuỳ thuộc góc 

Hình 5b là đồ thị minh hoạ chỉnh lưu điều khiển này Lưu ý rằng trong mạch

chỉnh lưu nhiều pha, góc điều khiển  của các tiristo phải bằng nhau: 1 = 2 =

 Sự sai lệch giữa chúng được đánh giá bằng mật độ đối xứng Mạch điều khiển

có nhiệm vụ đảm bảo độ mất đối xứng không vượt quá 10đến 20điện

T

R T

Hình 5: M ạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ

Với tải thuần trở, dạng dòng điện id tương tự dạng điện áp Ud, và ta thấy dòng điện sẽ có đoạn bằng 0 (id = 0) trong toàn dải điều chỉnh  Do vậy dòng điện này được gọi là dòng điện gián đoạn

1.1.5 M ạch chỉnh lưu cầu một pha



2 u



1 G

I



2 G

I



4 G

I

 d

u





3 G

1.2.1 Mạch chỉnh lưu 3 pha hình tia

2

3 / 2 sin 2

sin 2

2 2

2 2

2 2

U u

U u

c b a

Xét trong khoảng 1 ÷ 2 pha a có thế dương nhất nên D a dẫn Khi đó có dòng từ ua  Da  Rt  N

Xét trong khoảng 2 ÷ 3 pha b có thế dương nhất nên Db dẫn Khi đó có dòng từ ub  Db  Rt  N

Tương tự trong khoảng 3 ÷ 4 pha c có thế dương nhất nên Dc Khi đó có dòng từ uc  Dc  Rt  N

Vậy trong một chu kỳ của nguồn 3 pha có 3 lần chuyển mạch Khi chuyển

mạch dòng điện qua tải giảm về không ngay ở điode này và tăng lên ngay ở điode kia Khi đó tín hiệu đầu ra có dạng như hình bên phải

1.2.2 M ạch chỉnh lưu 3 pha hình cầu

2

3 / 2 sin 2

sin 2

2 2

2 2

2 2

U u

U u

c b a

Xét trong khoảng

6



÷6

5 pha a có thế dương nhất, pha c có thế âm nhất nên D1, D2 dẫn Khi đó có dòng từ ua  D1  Rt  D2  uc

Lập luận tương tự trong khoảng

6

5 ÷6

7 ; 6

7 ÷6

9 ;…ta có tín hiệu đầu ra có dạng như hình vẽ

* Ch ỉnh lưu 3 pha có điều khiển

I

1 G I 2 G I

3 G

I d u

+ Nếu   300, dạng điện áp ud ở hình b Ta thấy điện áp ud luôn lớn hơn

0 Như vậy tải thuần trở, dòng điện id sẽ luôn tồn tại và chảy liên tục qua tải, vì

vậy dạng dòng điện này gọi là dòng điện liên tục Ở đây quy luật điện áp ud khác

đi, không tuân theo biểu thức Với lưu ý rằng ba van sẽ thay nhau dẫn trong một chu kỳ, nên mỗi van dẫn một khoảng 23,

1.2.4 Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha

Rd

ud

ida

b c

Hình 10: Mạch chỉnh lưu 3 pha có điều khiển

2 M ạch nghịch lưu:

Nghịch lưu là một dạng mạch phát sinh nguồn xoay chiều nguồn một chiều

Sự phát sinh này có thể khách quan do mạch điện gây ra hay chủ quan do thiết

kế tạo nên Để phân biệt cũng như ứng dụng hiệu quả trong kỹ thuật người ta chia mạch nghịch lưu thành hai loại: nghịch lưu phụ thuộc và nghịch lưu độc lập

Nghịch lưu phụ thuộc là một chế độ làm việc của các sơ đồ chỉnh lưu, trong

đó năng lượng từ phía một chiều được đưa trả về lưới điện xoay chiều Đây là chế độ làm việc rất phổ biến của các bộ chỉnh lưu, đặc biệt đối với các hệ thống truyền động điện một chiều Khi một máy điện một chiều được điều khiển bằng một bộ chỉnh lưu, máy điện có thể là động cơ tiêu thụ năng lượng điện từ lưới điện đồng thời cũng có thể đóng vai trò là nguồn phát năng lượng, ví dụ trong

chế độ hãm tái sinh Trong chế độ hãm tái sinh động năng tích luỹ trong phần quay của động cơ được đưa trở về lưới điện Tuy nhiên vấn đề trả năng lượng từ phía một chiều về xoay chiều và cung cấp năng lượng từ phía xoay chiều đến

một chiều xảy ra luân phiên là chế độ làm việc bình thường trong hệ thống truyền tải điện

Trước hết, các yêu cầu để có thể thực hiện được chế độ nghịch lưu phụ thuộc, trong đó năng lượng từ phía một chiều được đưa trả về phía xoay chiều, là:

a, Trong mạch một chiều phải có sức điện động một chiều Ed có cực tính tăng cường dòng Id, nghĩa là dòng điện một chiều của bộ biến đổi phải đi vào

cực âm và đi ra cực dương của sức điện động một chiều Ed

b, Góc điều khiển á phải lớn hơn 900 Điều này dẫn đến Ud = Ud0 Cos <

0 Như vậy, đầu ra của bộ chỉnh lưu không thể là nguồn cấp năng lượng vì dòng

một chiều Id sẽ đi ra ở cực âm và đi vào cực dương của Udo

c, Điều kiện thứ ba rất quan trọng vì liên quan đến bản chất quá trình khoá

của các Điôt nắn điện trong sơ đồ, đó là phải đảm bảo góc khoá  phải lớn hơn

hoặc bằng tr , trong đó tr là thời gian phục hồi tính chất khoá của van

Sơ đồ mạch nghịch lưu một pha được trình bày ở Hình10

Hình 11: Nghịch lưu phụ thuộc một pha

Rt L1

Hình 12: Sơ đồ thay thế tương đương

U , có nghĩa là không thể duy trì được dòng Id theo chiều cũ Tuy

nhiên nếu như trong mạch một chiều có sức điện động Ed sao cho E d U d  thì

dòng Id có thể đựơc duy trì

Nếu thay thế sơ đồ chỉnh lưu bằng nguồn sức điện động Udá ở sơ đồ

Hình1.14 , có thể thấy chiều dòng điện Id đi ra ở cực âm và đi vào ở cực dương

Như vậy Udá đóng vai trò là phụ tải

Đối với Ed dòng Id đi ra ở cực dương và đi vào ở cực âm Như vậy Ed là

máy phát

Về bản chất ở đây phụ tải chính là phía xoay chiều vì trong phần lớn thời

gian nửa chu kỳ của điện áp lưới thì dòng điện đi vào đầu có cực tính âm và đi

ra ở đầu có cực tính dương

2.1.2 Nghịch lưu độc lập:

a, Định nghĩa: Nghịch lưu độc lập là những bộ biến đổi nguồn điện một

chiều thành nguồn điện xoay chiều, cung cấp cho phụ tải xoay chiều, làm việc

độc lập Làm việc độc lập có nghĩa là phụ tải không có liên hệ trực tiếp với lưới

điện Như vậy, bộ nghịch lưu có chức năng ngược lại với chỉnh lưu Khái niệm

độc lập nhằm để phân biệt với các bộ biến đổi phụ thuộc như chỉnh lưu hoặc các

bộ biến đổi xung áp xoay chiều, trong đó các van chuyển mạch dưới tác dụng

của điện áp lưới xoay chiều

Ed

U21 U22 U1

b, Phân lo ại: Tuỳ vào chế độ làm việc của nguồn một chiều cung cấp mà

nghịch lưu độc lập được phân loại là nghịch lưu độc lập nguồn áp, nghịch lưu độc lập nguồn dòng

Phụ tải của nghịch lưu độc lập có thể là một tải xoay chiều bất kỳ Tuy nhiên có một dạng phụ tải đặc biệt cấu tạo từ một vòng dao động, trong đó điện

áp hoặc dòng điện có dạng Hình sin yêu cầu một dạng nghịch lưu riêng, gọi là nghịch lưu cộng hưởng Nghịch lưu cộng hưởng có thể là loại nguồn áp và cũng

có thể là nguồn dòng

2.2 Mạch nghịch lưu ba pha:

Tương tự như mạch nghịch lưu một pha, mạch nghịch lưu ba pha cũng được chia làm hai loại nghịch lưu phụ thuộc và nghịch lưu độc lập Sau đây lần lượt nghiên cứu các loại nghịch lưu ba pha

M ạch nghịch lưu độc lập nguồn dòng ba pha:(hình15)

Ua

Ub

Uc

L=

Za

Zb

Zc

Hình15: Mạch nghịch lưu nguồn dòng ba pha

Dạng cơ bản của nghịch lưu nguồn dòng ba pha được thể hiện ở sơ đồ Hình17 Trên sơ đồ các SCR từ V1 đến V6 được điều khiển để dẫn dòng trong khoảng 1200, mỗi van cách nhau 600 như trên Hình18

Hình16: Dạng tín hiệu điều khiển

Mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha:

Sơ đồ mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha được trình bày ở Hình19

Sơ đồ gồm 06 van điều khiển hoàn toàn gồm V1, V2, V3, V4, V5, V6 và các điôt ngược D1, D2, D3, D4, D5, D6 Các điốt ngược giúp cho quá trình trao đổi công

suất phản kháng giữa tải với nguồn Đầu vào một chiều là một nguồn áp đặc trưng với tụ C có giá trị đủ lớn Phụ tải ba pha đối xứng Za = Zb, = Zc có thể đấu hình sao hay tam giác

0 V6 V5 V4 V3 V2

V1 V3D1

V4 V2

D4

D3

D2 C

+

_

E

V5 D5

V6 D6

Zc Zb

Za

Hình17: Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu ba pha độc lập

Để tạo ra hệ thống điện áp xoay chiều ba pha có cùng biên độ nhưng lệch nhau một góc 1200 về pha, các van được điều khiển theo thứ tự cách nhau 600 Khoảng điều khiển dẫn của mỗi van có thể trong khoảng 1200 đến 1800 Để thuân tiện cho việc xây dựng hệ thông điều khiển góc điều khiển thường được chon các giá trị 1200, 1500, hay 1800

Ngày nay, nghịch lưu áp ba pha thường được dùng chủ yếu với phương pháp biến điệu độ rộng xung, đảm bảo điện áp ra có dạng hình sin Để dạng điện

áp ra không phụ thuộc tải người ta thường dùng biến điệu bề rộng xung hai cực tính, như vậy mỗi pha của mạch điện ba pha có thể điều khiển độc lập nhau Vấn đề chính của biến điệu bề rộng xung ba pha là phải có ba sóng sin chủ đạo

có biên độ bằng nhau chính xác và lệch pha nhau chính xác 1200 trong toàn bộ giải điều chỉnh Điều này rất khó thực hiện bằng các mạch tương tự Ngày nay người ta đã chế tạo các mạch biến điệu bề rộng xung ba pha dùng mạch số bởi các bộ vi xử lý, đặc biệt nhờ đó dạng xung điều khiển ra sẽ tuyệt đối đối xứng

và khoảng dẫn của mỗi van sẽ được xác định chính xác, kể cả thời gian trễ của các van trong cùng một pha để tránh dòng xuyên giao giữa hai van

3 Bi ến tần

3.1 Khái ni ệm, phân loại

3.1.1 Khái ni ệm cơ bản:

Bi ến tần là thiết bị điện công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong các mạng

điện công nghiệp, nhà máy, xí nghiệp, là thiết bị có tác dụng làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó biến tần có thể điều khiển tốc độ động cơ của các máy móc, dây chuyền một cách vô cấp không cần dùng đến các hộp số cơ khí thông thường Biến tần làm việc với điện áp đầu

vào là điện áp lưới nhưng về nguyên tắc biến tần có thể làm việc với bất cứ nguồn điện áp xoay chiều nào

3.1.2 Phân loại:

Về nguyên lý biến tần chia làm hai loại: biến tần gián tiếp và biến tần trực tiếp Biến tần gián tiếp, hay còn gọi là biến tần có khâu trung gian một chiều, dùng bộ chỉnh lưu biến đổi nguồn điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, sau đó lại dùng bộ nghịch lưu biến đổi nguồn một chiều thành nguồn xoay chiều Khâu trung gian một chiều đóng vai trò làm khâu tích trữ năng lượng điện dưới dạng nguồn áp, dùng tụ điện, hoặc nguồn dòng, dùng cuộn cảm, tạo ra một khâu cách li nhất định giữa tải và nguồn điện áp lưới Biến tần trực tiếp, khác

với biến tần gián 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 cắt duy nhất trong một khoảng thời gian nhất định không thông qua một kho trung gian chứa điện

Do khác nhau về mặt nguyên lí như vậy, trong biến tần trực tiếp phụ tải có

thể trao đổi với lưới điện một cách liên tục Đây chính là đặc tính ưu việt của

biến tần trực tiếp so với biến tần gián tiếp, nhất là đối với các hệ thống điện có công suất lớn và cực lớn Ngoài ra tổn hao công suất của biến tần trực tiếp cũng

ít hơn vì tải chỉ nối với nguồn thông qua thiết bị đóng cắt, không phải qua hai phần tử và khâu trung gian như ở biến tần gián tiếp Tuy nhiên sơ đồ van và qui

luật điều khiển ở biến tần trực tiếp sẽ phức tạp hơn nhiều so với biến tần gián tiếp Với kỹ thuật điện tử và kỹ thuật vi xử lý phát triển thì vấn đề nay hoàn toàn

- Biến tần nguồn áp với nguồn có điều khiển

- Biến tần nguồn áp không điều khiển (sử dụng nghịch lưu áp biến điệu độ rộng xung)

b, Biến tần trực tiếp:

Nguyên lý tạo điện áp ra cho biến tần trực tiếp ở đây dùng cho các SCR chuyển mạch tự nhiên Do đó tần số điện áp ra phải thấp hơn nhiều so với điện

áp lưới, Cỡ 10 - 25 hz tuy nhiên nếu sử dụng các van bán dẫn điều khiển hoàn toàn thì có thể đạt được tần số cao hơn

Trong các mạch chỉnh lưu ba pha góc điều khiển được tính từ các điểm chuyển mạch tự nhiên, ứng với góc 300 theo các đường điện áp pha Như vậy

mỗi điện áp pha sớm pha hơn 600 so với điện áp pha tương ứng sẽ có điện áp cao nhất sau 900, đó chính là điện áp có dạng cosin đối với tín hiệu điều khiển Theo nguyên tắc điều khiển riêng các bộ biến đổi chỉ đảo chiều khi dòng điện về đến 0 và sau một thời gian trễ an toàn Vì vậy nếu tải là trở cảm mỗi bộ

biến đổi sẽ luân phiên làm việc ở chế độ chỉnh lưu và chế độ nghịch lưu phụ thuộc Chế độ nghịch lưu phụ thuộc ở mỗi bộ biến đổi sẽ xảy ra khi góc điều khiển >900

3.2 Gi ới thiệu biến tần

Biến tần Siemens: Siemens một tập đoàn của Đức hoạt động trong các

lĩnh vực về điện, điện tử và tự động hóa,… Thương hiệu biến tần Siemens nổi tiếng trên khắp thế giới được sản xuất theo dây chuyền và tiêu chuẩn chất lượng châu Âu Biến tần Siemens được biết đến với các ưu điểm là giải pháp hữu hiệu

nhất cho các giải pháp truyền động đơn giản với chi phí hợp lý, dễ dàng vận hành, bền bỉ, tiết kiệm và thường có dải công suất hoạt động từ 0.12kW đến 15kW (1/6hp đến 20hp)

Bi ến tần Schneider: Schneider Electric là một công ty toàn cầu của Pháp

với hơn 170 năm kinh nghiệm, là tập đoàn thiết bị điện công nghiệp hàng đầu

của Châu Âu và thế giới Dãy sản phẩm rộng, công suất từ nhỏ đến lớn, đầy đủ các chủng loại sản phẩm ứng dụng cho toàn công trình dân dụng và công nghiệp Với thương hiệu nổi tiếng và chất lượng hàng đầu, thiết bị điện Schneider được sử dụng phổ biến trong các công trình công nghiệp cao cấp,

hoặc trong các nhà máy sản suất có môi trường hoạt động khắc nghiệt, có độ ẩm, bụi, độ ăn mòn cao Biến tần Schneider nổi tiếng với khả năng vận hành mạnh

mẽ bền bỉ, chịu đựng được môi trường trong các nhà máy công nghiệp tại nước

ta hiện nay như băng tải, máy đóng gói, hệ thống đóng mở nâng hạ cơ khí,…

hoạt động ổn đỉnh từ 10 đến 50 độ, gọn nhẹ, dễ dàng lắp đặt, đi cùng với chất lượng thì giá thành của biến tần Schneider sẽ đắt hơn đôi chút so với các sản

phẩm cùng loại của thương hiệu khác

Bi ến tần Panasonic: Panasonic là thương hiệu quá đỗi quen thuộc với

người dùng Việt Nam, là thương hiệu Nhật Bản với hơn 200 năm kinh nghiệm

về các thiết bị điện, điện tử gia dụng, Panasonic chỉ mới bước chân vào thị trường thiết bị điện công nghiệp trong khoảng 50 năm trở lại đây Tuy nhiên

chất lượng, công nghệ cho các sản phẩm biến tần của hàng điện tử công nghệ

Nhật này không thua kém gì với các đối thủ khác trên thị trường Biến tần Panasonic có nhiều chức năng bảo vệ cũng như tích hợp sẵn các chức năng cho nhiều ứng dụng điều khiển khác nhau, ngoài ra các biến tần của Panasonic đều

có màn hình hiển thị các thông số khiến quá trình cài đặt trở nên đơn giản hơn,

có thể cài đặt Password, độ chính xác tần số của ngõ ra là 0.5Hz

Bi ến tần Mitsubishi: Một thương hiệu hiệu khác đến từ Nhật Bản thời

gian qua, được sử dụng trong những ngành công nghiệp nặng, các thiết bị biến tần Mitsubishi đã chứng minh được hiệu quả chi phí, độ tin cậy, Chức năng và tính linh hoạt ở mức độ cao của chúng

3.3 Hướng dẫn cài đặt ( Biến tần MM - 420)

3.3.1 Thông s ố kỹ thuật

Điện áp vào và công suất

200V ÷240V 1AC±10% 0,12 ÷3KW 200V ÷240V 3AC±10% 0,12 ÷5,5KW 380V ÷480V 3AC±10% 0,37 ÷11KW

Hiệu suất chuyển đổi 96 ÷97%

Khả năng quá tải Quá dòng 1,5 dòng định mức trong 60 giây

Dòng điện vào khởi động Thấp hơn dòng điện vào định mức

Phương pháp điều khiển Tuyến tính, bình phương, đa điểm,…

Độ phân giải điểm đặt 10 bít analog

0,01Hz giao tiếp nối tiếp (mạng) Các đầu vào số 3 đầu vào số lập trình được có thể chuyển đối PNP/NPN

Các đầu vào tương tự Dùng cho điểm đặt hay phản hồi cho PI(0 đến 10V )

Các đầu ra role Tùy chọn chức năng30VDC/5A tải trở, 250VAC/2A tải

cảm

Các đầu ra tương tự Tùy chọn chức năng từ 0 ÷20mA

Cổng giao tiếp nối tiếp RS-485 vận hành với USS

Độ dài cáp động cơ

Không có kháng ra:

Max: 50m bọc kim Max: 100m không bọc kim

Dải nhiệt độ làm việc (-10 ÷ +50)0C

Nhiệt độ bảo quản (-40 ÷ +70)0C

Các chức năng bảo vệ Thấp áp, quá áp, quá tải, chạm đất, ngắn mạch, chống

kẹt, quá nhiệt động cơ, quá nhiệt biến tần,…

Kích thước và tùy chọn Cỡ vỏ(FS) Cao x Rộng x Sâu kg

(không có tùy chọn) A 173 x 73 x 149 1

B 202 x 149 x 172 3,3

C 245 x 185 x 195 5,0

3.3.2 B ộ phím điều khiển cơ bản BOP( Basic Operator Panel)

Bộ phím điều khiển gắn ở mặt trước của biến tần cho phép thay đổi thông

số mặc định của MM-420 để sử dụng theo yêu cầu cụ thể Khi sử dụng bàn phím điều khiển có thế truy cập mức 1, 2 và 3 thông số xác lập

- Bộ phím điều khiển có đặc tính sau:

+ Hiển thị tốc độ, tần số, hướng quay,…theo yêu cầu

+ Để điều khiển trực tiếp

1 Đổi hướng quay Đổi hướng quay của động cơ, chiều quay ngược được hiển thị bằng dấu “-”

2 Khởi động Inverter Nút này khởi động bộ biến tần Nút bị khóa theo

7 Tăng giá trị

Nhấn nút này làm tăng giá trị chỉ thị Để thay đổi giá trị đặt tần số qua bàn phím cần lập P1000=1

8 Chức năng

- Làm việc bằng cách nhấn và giữ nút nó sẽ xuất

hiện: Điện ngõ ra áp 1 chiều, dòng điện, tần số

- Nhảy hàm từ r xxxx đến Pxxxx nhấn nút Fn sẽ quay về r0000, ta có thể thay đổi tham số nếu yêu cầu, nếu nhấn lại lần nữa từ r0000 sẽ quay

về tham số ban đầu

3.3.3 Các tham s ố thường dùng

Tham

M ặc định

10: Kênh điểm cài đặt

12: Điều khiển đặc trưng

13: Điều khiển động cơ

20: Kết nối

21: Báo lỗi/Cảnh báo/giám sát

22: Điều khiển về kỹ thuật

P0010 Chỉ số cài đặt nhanh Cách cài đặt này cho phép các chỉ

số được lựa chọn theo từng nhóm chức năng để cài đặt

P0305 Dòng điện định mức của động cơ (cài đặt nhanh)

Dải dòng điện từ 0,12A ÷ 10000A

P0307 Công suất định mức của động cơ (cài đặt nhanh)

Dải công suất từ 0,12 ÷ 10000

0,75 1

P0308 Giá trị của Cos của động cơ (cài đặt nhanh)

Dải Cos từ 0 ÷ 1

P0309 Hiệu suất làm việc của động cơ (cài đặt nhanh)

Dải hiệu công suất từ (0 ÷ 100)%

Thông số này có thể bị thay đổi khi P0010= 1

Thông số này chỉ hiển thị khi P0010 = 1 (tức là công

1: Ra lệnh làm việc trên BOP/AOP

2: Ra lệnh làm việc trên Teminal

1: Reset tất các thông số theo mặc định

Đầu tiên phải đặt P0010= 30 (cài đặt thông số Factory)

P1000 Lựa chọn điểm đặt tần số Sự lựa chọn này cho phép

làm việc theo các chế độ dưới đây Đặt:

0: Không có điểm đặt chính

1: Làm việc trên Keypad

2: Làm việc theo điểm đặt Analog

3: Làm việc theo tần số cố định

4: Làm việc theo cổng USS trên BOP link

5: Làm việc theo cổng USS trên COM link

6: Làm việc theo CB trên COM link

P1135 Thời gian tăng tốc OFF3 Từ 0s ÷ 650s 5.0 2 P1300 Chế độ điều khiển

0: V/f với đặc tuyến tuyến tính

1: V/f với FCC

2: V/f với đặc tuyến parabol

4: V/f với đặc tuyến được lập trình

2: Bắt đầu cài đặt nhanh

3: Bắt đầu cài đặt nhanh chỉ cho dữ liệu động cơ

Cho phép thay đổi khi P0010=1 (cài đặt nhanh)

3.3.4 C ảnh báo và lỗi

Trong trường hợp có lỗi, biến tần sẽ không hoạt động và mã lỗi xuất hiện

Để reset lỗi, ta có thể sử dụng phương pháp sau: Nhấn nút Fn trên màn hình BOP, xoay chuyển công suất tới Drive

tần (P0206)

2 Chiều dài dây cáp không được vượt quá giới hạn

3 Cáp động cơ và động cơ không bị ngắn mạch hay chạm đất

4 Tham số động cơ cài đặt trong biến tần phải tương xứng

- Tăng thời gian tăng tốc

- Giảm bới mức điện áp

- Quá áp do điện áp nguồn

cấp quá cao hay động cơ

trong tình trạng phục hồi

- Cách phục hồi có thể do

thời gian giảm tốc ngắn hay

động cơ được điều khiển bởi

3 thời gian giảm tốc phải thắng được quán tính của tải

4 Năng lượng hãm phải nằm

OFF2

2 Nguồn cấp phảo chắc không

dễ nhất thời lỗi hay giảm áp

- Nhiệt độ môi trường xung

quanh quá cao

1 Chu trình làm việc của tải

phải nằm trong giới hạn xác định

2 Công suất động cơ (P0307) phỉa tương xứng với công suất tích trữ của biến tần (P0206)

- Đọng cơ quá tải - Kiểm tra:

1 Chu trình làm việc của tải phải chính xác

2 Độ đặt quá nhiệt động cơ (P0626 đến P0628) phải chính xác

- Một trong 3 pha chính vào

bị mất trong khi biến tần

- Lỗi xảy ra khi tổng dòng

các pha hiện hanhfcao hơn

5% dòng của biến tần cài

đặt

OFF2

3.3.5 Lưu ý cài đặt

- Điều khiển động cơ theo phương pháp: ON/OFF động cơ và dùng biến

trở điều chỉnh để tăng giảm tốc độ

- Trước hết Reset lại các thông số biến tần trở về các thông số mặc định P0010 =30 (Cài đặt thông số Factory)

P0970 = 1 (Reset t ất cả các thông số về mặc định)

- Các thông số cài đặt

P0003 = 2 (Cấp truy cập mức chuyên dụng) P0004 = 0 (Đặt tất cả thông số của bộ lọc) P0005 = 21 (Chế độ hiển thị tần số)

P0010 = 1 ( Cài đặt nhanh) P0100 = 0 ( Đặt công suất KW, tần số mặc định 50Hz) P0300 = 1 (Động cơ không đồng bộ)

P0304 = Điện áp định mức động cơ P0305 = Dòng điện định mức động cơ P0307 = Công suất định mức động cơ P0308 = Giá trị cos của động cơ P0309 = Hiệu suất định mức của động cơ P0310 = Tần số định mức của động cơ P0311 = Tốc độ định mức động cơ P0700 = 2 (Điều khiển trên Teminal)

P1000 = 2 ( Làm việc theo giá trị đặt Anlog) P1080 = 20 ( Tần số chạy nhỏ nhất)

P1082 = 50 ( Tần số chạy lớn nhất) P1120 = 10 ( Thời gian tăng tốc) P1121 = 10 ( Thời gian giảm tốc) P3900 = 1 ( bắt đầu cài đặt nhanh với Reset Factory)

- Sơ đồ, nguyên lý hoạt động của mạch chỉnh lưu, nghịch lưu

- Nhận dạng, phân biệt các bộ chỉnh lưu, nghịch lưu và quá trình làm việc

của các thiết bị

- Một số lưu ý khi cài đặt biến tần

2 Hình th ức tổ chức: Tổ chức theo nhóm nhỏ từ 2 – 4 học sinh dưới sự hướng

dẫn của giáo viên

3 D ụng cụ, thiết bị, vật tư:

- Máy đo VOM, Máy hiện sóng

- Bộ nguồn một chiều, xoay chiều có các mức điện áp khác nhau

- Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử

- Linh kiện rời

- Bo cắm

- Dây tín hiệu,…

HO ẠT ĐỘNG III: Bài tập thực hành của học sinh sinh viên

1 L ắp và khảo sát mạch chỉnh lưu không điều khiển 1 pha nửa chu kỳ

Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện

Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện:

Tên

linh kiện Chức năng

Tên Linh kiện Chức năng

Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp

Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ

Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện

- Kiểm tra sơ đồ lắp ráp (quan sát đường nối)

- Kiểm tra các đường nối linh kiện

Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện

- Cấp nguồn vào mạch

- Sử dụng đồng hồ VOM, máy hiện sóng đo, quan sát và vẽ dạng tín hiệu

ra trên tải

2 L ắp và khảo sát mạch chỉnh lưu không điều khiển 1 pha 2 nửa chu kỳ

Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện

Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện:

Tên

linh kiện Chức năng

Tên Linh kiện Chức năng

D2

Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp

Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ

Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện

- Kiểm tra sơ đồ lắp ráp (quan sát đường nối)

- Kiểm tra các đường nối linh kiện

Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện

- Cấp nguồn vào mạch

- Sử dụng đồng hồ VOM, máy hiện sóng đo, quan sát và vẽ dạng tín hiệu

ra trên tải

3 L ắp và khảo sát mạch chỉnh lưu không điều khiển 1 pha cầu

Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện

Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện:

Tên

linh kiện Chức năng

Tên Linh kiện Chức năng

D3

Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp

Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ

Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện

- Kiểm tra sơ đồ lắp ráp (quan sát đường nối)

- Kiểm tra các đường nối linh kiện

Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện

B

A

4 L ắp và khảo sát mạch chỉnh lưu không điều khiển 3 pha hình tia

Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện

Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện:

Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp

Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ

Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện

- Kiểm tra sơ đồ lắp ráp (quan sát đường nối)

- Kiểm tra các đường nối linh kiện

Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện

- Cấp nguồn vào mạch

- Sử dụng đồng hồ VOM, máy hiện sóng đo, quan sát và vẽ dạng tín hiệu

ra trên tải

5 L ắp và khảo sát mạch chỉnh lưu không điều khiển 3 pha hình cầu

Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện

Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện:

Tên

linh kiện Chức năng

Tên Linh kiện Chức năng

Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ

Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện

- Kiểm tra sơ đồ lắp ráp (quan sát đường nối)

- Kiểm tra các đường nối linh kiện

Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện

- Cấp nguồn vào mạch

- Sử dụng đồng hồ VOM, máy hiện sóng đo, quan sát và vẽ dạng tín hiệu

ra trên tải

7 L ắp và khảo sát mạch nghịch lưu 1 pha

Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện

AC

AC Out

Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện:

Tên

linh kiện Chức năng

Tên Linh kiện Chức năng

Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp

Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ

Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện

- Kiểm tra sơ đồ lắp ráp (quan sát đường nối)

- Kiểm tra các đường nối linh kiện

Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện

- Cấp nguồn vào mạch Quan sát và vẽ dạng tín hiệu ngõ ra trên máy biến áp

3 Cài đặt biến tần để thay đổi tốc độ động cơ theo yêu cầu:

Bài t ập 1: Cài đặt biến tần bằng màn hình BOP để thay đổi tốc độ động

cơ bằng phím mũi tên với các thông số sau:

P700 = 1 P1000 = 1 P1082 = 50 P1080 = 0

Bài t ập 2: Cài đặt biến tần bằng màn hình BOP để thay đổi tốc độ động cơ

bằng biến trở ngoài với các thông số sau:

P003 =3 P700 = 1 P1000 = 2 P1082 = 50 P1080 = 0

Bài t ập 3: Cài đặt biến tần bằng màn hình BOP để thay đổi tốc độ động cơ

bằng cách dùng cổng DIN và biến trở ngoài với các thông số sau:

P003 = 2 P700 = 2 P701 = 1 P702 = 12 P703 = 0 P1000 = 2 P1082 = 50 P1080 = 0

HO ẠT ĐỘNG IV: Đánh giá kết quả học tập