Tài liệu học tập Thực hành Truyền điện động

MỤC ĐÍCH - Hi ểu nguyên lý và thiết bị phục vụ khởi động, dừng và hãm động cơ một chiều - L ắp đặt và vận hành động cơ một chiều trong các chế độ khởi động, dừng và hãm - Th ực hành x

2

MỤC LỤC

Bài 1: Bàn thực hành truyền động động cơ 1 chiều 3

1 Mục đích 3

2 Cơ sở lý thuyết 3

3 Sơ đồ nguyên lý bàn thí nghiệm 5

4 Các thiết bị sử dụng trên bàn thí nghiệm 7

5 Các bước tiến hành thí nghiệm 9

Bài 2: Bàn thực hành truyền động động cơ điện 3 pha không đồng bộ 14

1 Mục đích 15

2 Cơ sở lý thuyết: 16

3 Các thiết bị thí nghiệm 20

4 Trình tự thí nghiệm 21

Bài 3 : Bàn thực hành điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều 25

1 Mục đích: 25

2 Giới thiệu thiết bị : 25

3 Các thiết bị thí nghiệm 29

4 Các bước tiến hành thí nghiệm Error! Bookmark not defined. 5 Thực hành cài đặt hệ ổn định tốc độ phản hồi âm điện áp và tốc độ 31

Bài 4 : Bàn thực hành điều khiển tốc độ động cơ điện không đồng bộ ba pha 62

1 Mục đích: 62

2 Các thiết bị trên bàn thực hành 62

3 Các bước tiến hành thực hành:

Bài 5 : Bàn thực hành điều khiển tốc độ động cơ điện đồng bộ ba pha 84

1 Mục đích: 84

2 Các thiết bị bàn thực hành: 84

3 Thực hành vận hành biến tần A1000 87

3

BÀI 1

1.1 MỤC ĐÍCH

- Hi ểu nguyên lý và thiết bị phục vụ khởi động, dừng và hãm động cơ một chiều

- L ắp đặt và vận hành động cơ một chiều trong các chế độ khởi động, dừng và hãm

- Th ực hành xác định các thông số của động cơ để xây dựng đặc tính cơ tự nhiên

- Th ực hành xác định các thông số của động cơ để xây dựng đặc tính cơ khi thay đổi điện áp nguồn cấp

- Th ực hành xác định các thông số của động cơ để xây dựng đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phần ứng

- Th ực hành xác định các thông số của động cơ để xây dựng đặc tính cơ khi thay đổi từ thông kích t ừ

- Th ực hành xác định các thông số của động cơ để xây dựng đặc tính cơ khi hãm

1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Bài thí nghiệm sẽ tìm hiểu động cơ điện một chiều thông qua việc xây dựng phương trình đặc tính cơ: tự nhiên, các đặc tính cơ khi thay đổi các tham số đầu vào và thực hành các chế độ hãm

Phương trình đặc tính cơ của động cơ 1 chiều:

Hãm ngược: là trạng thái động cơ điện nhận cả điện năng và cơ năng tạo ra mô men

hãm Mh có chiều ngược với chiều quay

Hãm động năng: là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát biến năng lượng

cơ học đã tích lũy được trong quá trình làm việc trước đó thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm dưới dạng nhiệt

Ở bàn thí nghiệm này chỉ thực hành 2 chế độ hãm : hãm tái sinh và hãm động năng

Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều: Điều chỉnh điện

áp cấp cho phần ứng động cơ, và điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ

m 

*1

5

1.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ BÀN THÍ NGHIỆM

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý mạch lực bàn thí nghiệm

6

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển bàn thí nghiệm (phần 1)

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển bàn thí nghiệm ( phần 2)

Bàn thí nghiệm bao gồm động cơ thí nghiệm và một bộ phụ tải động được ghép nối như trên

Bộ phụ tải động: bao gồm 2 máy phát điện một chiều G1 và G2 được nối như sơ đồ, hai máy phát nối cứng trục với 2 động cơ trong đó động cơ thí nghiệm M2 (ĐCMC) nối

với máy phát G2 và một động cơ M1 (KĐB) dùng để kéo máy phát G1 có tốc độ không đổi Tổ máy M1– G1 có tốc độ không đổi trong suốt quá trình nên được gọi là “ tổ máy

có tốc độ không đổi” Để xác định các trị số khác nhau của tốc độ tương ứng với các giá

trị số của dòng điện mạch phần ứng hoặc mô men trên trục động cơ, ta không thể dùng phanh hãm điện từ hay phanh cơ khí gắn vào trục động cơ thí nghiệm, cũng không thể dùng máy phát điện 1 chiều có phần ứng nối với một điện trở phụ để làm tải tĩnh được

mà ta phải dùng một hệ thống phụ tải động tức là hệ thống gồm các máy phát điện 1 chiều nối theo sơ đồ máy phát – động cơ M-G như sơ đồ nguyên lý trên

7

Khi động cơ M2 được khởi động thì G2 sẽ quay theo (vì G2 được nối cứng trục với động cơ M2) Khi đó nếu cấp kích từ cho G2 thì G2 sẽ phát ra một điện áp (ký hiệu V4) theo biểu thức: E K  Giải thích tương tự đối với V3 Khi đóng SW1 ta sẽ có mạch điện kín như hình 1.4b

Bỏ qua tổn hao momen trên đầu trục động cơ ta có thể coi momen của động cơ thí nghiệm M2 bằng momen của máy phát F2 : MM2 = MF2 = K∅I

Trong đó :

- I là dòng điện chạy trong mạch phần ứng của 2 máy phát G1, G2 (hiển thị trên A7)

- K∅ tính từ phương trình đặc tính cơ của động cơ 1 chiều (1.1)

- Bằng cách này ta có thể đo được momen trên đầu trục động cơ thí nghiệm M2 trong các trường hợp thí nghiệm

- Ứng với mỗi giá trị I t (qua A7) ta đo được 1 giá trị tốc độ trên đầu trục động cơ

1.4 CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRÊN BÀN THÍ NGHIỆM

8

CB3 CB4 CB5

R4 R5

7Ω/50W 6Ω/50W

6 Đồng hồ ampe kế xoay

chiều

A1 A2 A3

10A

8 Đồng hồ Vôn kế 1 chiều

V1 V2 V3 V4

300VDC

9

Uđm = 220/380V

11 Máy phát điện 1 chiều G1

G2

P = 2,2kW Uđm = 220V

P = 2,2kW Uđm = 220V

n =1750 v/p Iđm =11,5A

START1 START2 START3 START4 STOP1 STOP2 STOP3 STOP4 EMS

Ø22

Đ1 Đ2 Đ3

- Kiểm tra các thiết bị trên bàn đưa về trạng thái cắt, kết nối các biến trở và đưa biến trở

về giá trị nhỏ nhất Riêng Aptomat CB5 ở trạng thái đóng (luôn cấp kích từ cho động

cơ M2)

- Điều chỉnh biến áp một pha ở mức theo yêu cầu thí nghiệm Ví dụ mức 140VAC

- Đóng Aptomat CB1 cấp nguồn cho bàn thực hành: Các đèn báo pha sẽ sáng và đồng

hồ V2 báo 220VDC (điện áp kích từ)

c Hòa đồng bộ tải động

- Hòa đồng bộ 2 tổ máy: điều chỉnh kích từ VR1 khi V3>V4 hoặc điều chỉnh VR2 khi V3>V4 để sao cho điện áp trên 2 vôn kế V3 và V4 bằng nhau Đóng chuyển mạch SW1 để hòa đồng bộ 2 tổ máy Tinh chỉnh VR1 và VR2 để chỉ số trên ampe kế A7 bằng 0 Dòng điện trong mạch phần ứng của máy phát G1-G2:

- Lúc này hệ thống làm việc ở chế độ không tải

- Kết thúc quá trình hòa đồng bộ

c Tiến hành thí nghiệm:

- Ấn START 1 cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống hoạt động

- Khởi động các tổ hợp máy như đã trình bày

- Tiến hành hòa đồng bộ 2 tổ máy như trình bày ở trên

 Xây dựng đặc tính cơ tự nhiên

- Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ là đặc tính cơ khi động cơ được vận hành ở chế độ định mức (điện áp, từ thông định mức và không nối thêm điện trở phụ vào động cơ)

- Các bước xây dựng

 Bước 1: Tiến hành mở máy và hòa đồng bộ (lúc này dòng It=0)

 Bước 2: Sử dụng đồng hồ đo tốc độ đo trục động cơ, ta thu được tốc độ không tải lý tưởng → thu được điểm tọa độ thứ 1

 Bước 3: Tăng biến trở VR1 lên một giá trị, quan sát đồng hồ A7 ta có được dòng điện tải và tiến hành đo tốc độ động cơ → thu được điểm tọa độ thứ 2

 Bước 4: Tăng biến trở VR1 lên một giá trị để tăng dòng điện tải và đo tốc độ

→ thu được điểm tọa độ thứ 3 Cứ như vậy tiến hành lấy khoảng 5 tọa độ Kết quả thu được ghi lại thành bảng dưới:

It(A)

n (vòng/phút)

- Dựa vào kết quả có được, dựng đường đặc tính đặc tính cơ hoặc cơ điện như hình 1.6

n (vòng/phút)

I t (A) 0

w (rad/s)

I t (A) 0

w (rad/s)

M t (Nm) 0

a) Đặc tính cơ điện b) Đặc tính cơ điện c) Đặc tính cơ

Hình 1.6 Các đường đặc tính cơ

 Xây dựng đặc tính cơ biến trở:

- Đặc tính cơ biến trở của động cơ là đặc tính cơ khi động cơ được vận hành với điện trở phụ mắc nối tiếp vào mạch phần ứng của động cơ (điện áp, từ thông là định mức)

- Các bước xây dựng

 Bước 1: Tiến hành mở máy và hòa đồng bộ (lúc này dòng It=0)

 Bước 2: Sử dụng đồng hồ đo tốc độ đo trục động cơ, ta thu được tốc độ không

tải lý tưởng → thu được điểm tọa độ thứ 1

 Bước 3: Ngắt SW2 làm hở mạch Rs, nối tiếp Rs vào mạch phần ứng động cơ, điều chỉnh biến trở VR1 tăng lên một giá trị để tăng dòng điện tải và đo tốc độ động cơ→ thu được điểm tọa độ thứ 2

 Bước 4: Tăng biến trở VR1 lên một giá trị, quan sát đồng hồ A7 ta có được dòng điện tải và tiến hành đo tốc độ động cơ → thu được điểm tọa độ thứ 3

 Bước 5: Tăng biến trở VR1 lên một giá trị để tăng dòng điện tải và đo tốc độ

→ thu được điểm tọa độ thứ 4 Cứ như vậy tiến hành lấy khoảng 5 tọa độ Kết quả thu được ghi lại thành bảng dưới:

12

 Bước 6: Sau khi kết thúc thí nghiệm, ngắt chuyển mạch SW1 để cắt mạch hòa đồng bộ, sau đó nhấn STOP 2 để ngắt động cơ M2, ngắt aptomat CB2 để ngắt động cơ M1, và ngắt các aptomat CB2, CB4 Điều chỉnh các biến trở về vị trí MIN Ngắt aptomat SW2 về vị trí ban đầu

- Dựa vào bảng dữ liệu thu được dựng đồ thị đặc tính cơ điện

 Xây dựng đặc tính cơ giảm từ thông:

- Đặc tính cơ giảm từ thông của động cơ là đặc tính cơ khi động cơ được vận hành với từ thông nhỏ hơn từ thông định mức thông qua việc giảm giá trị dòng kích từ xuống dưới giá trị dòng kích từ định mức (điện áp phần ứng là định mức, không mắc thêm điện trở phụ)

- Các bước xây dựng

 Bước 1: Khởi động các động cơ và tiến hành hòa đồng bộ

 Bước 2: Ngắt SW1 nhằm cắt mạch điện hòa đồng bộ, sau đó đó tăng giá trị của biến trở VR3 lên một giá trị nhằm làm giảm từ thông của M2 và và quan sát đồng hồ A6 (dòng điện kích từ của M2) Chú ý dòng điện kích từ của M2 không được giảm xuống dưới 0,2A Sử dụng đồng hồ đo tốc độ đo trục động

cơ, ta thu được tốc độ không tải lý tưởng → thu được điểm tọa độ thứ 1

 Bước 3: Đóng SW1 nhằm đóng mạch điện trở lại, quan sát dòng điện tải A7 và

đo tốc độ động cơ→ thu được điểm tọa độ thứ 2

 Bước 4: Tăng biến trở VR1 lên một giá trị, quan sát đồng hồ A7 ta có được dòng điện tải và tiến hành đo tốc độ động cơ → thu được điểm tọa độ thứ 3

 Bước 5: Tăng biến trở VR1 lên một giá trị để tăng dòng điện tải và đo tốc độ

→ thu được điểm tọa độ thứ 4 Cứ như vậy tiến hành lấy khoảng 5 tọa độ

- Dựa vào bảng dữ liệu thu được dựng đồ thị đặc tính cơ điện

 Xây dựng đặc tính cơ giảm điện áp phần ứng:

13

- Đặc tính cơ giảm điện áp phần ứng của động cơ là đặc tính cơ khi động cơ được vận hành với điện áp nhỏ hơn điện áp định mức đặt vào phần ứng (từ thông định mức và không nối thêm điện trở phụ )

- Các bước xây dựng

 Bước 1: Vặn biến áp tự ngẫu TRANS theo giá trị yêu cầu (ví dụ 130VAC) nhằm thay đổi giá trị điện áp đặt vào phần ứng động cơ

 Bước 2: Tiến hành mở máy và hòa đồng bộ (lúc này dòng It=0)

 Bước 3: Sử dụng đồng hồ đo tốc độ đo trục động cơ, ta thu được tốc độ không tải lý tưởng → thu được điểm tọa độ thứ 1

 Bước 4: Tăng biến trở VR1 lên một giá trị, quan sát đồng hồ A7 ta có được dòng điện tải và tiến hành đo tốc độ động cơ → thu được điểm tọa độ thứ 2

 Bước 5: Tăng biến trở VR1 lên một giá trị để tăng dòng điện tải và đo tốc độ

→ thu được điểm tọa độ thứ 3 Cứ như vậy tiến hành lấy khoảng 5 tọa độ Kết quả thu được ghi lại thành bảng dưới:

- Dựa vào bảng dữ liệu thu được dựng đồ thị đặc tính cơ điện

 Xây dựng đặc tính cơ hãm động năng kích từ độc lập:

- Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát biến năng lượng cơ học tích lũy trong quá trình chuyển động trước đó thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm dưới dạng nhiệt

- Khi động cơ đang quay muốn thực hiện hãm động năng kích từ độc lập ta cắt phần ứng động cơ ra khỏi nguồn 1 chiều và đóng điện trở hãm vào Mạch kích từ vẫn nối với nguồn như cũ

- Lúc này G1 làm việc ở chế độ máy phát, G2 làm việc ở chế độ động cơ G1 cấp điện cho G2 quay kéo M2 quay (làm việc ở chế độ máy phát) tạo điện năng, tiêu tán trên điện trở hãm Rb

- Các bước xây dựng

 Bước 1: Khởi động các động cơ và hòa đồng bộ (lúc này dòng It=0) Điều chỉnh VR1 để có được dòng điện tải yêu cầu khi hãm động năng

14

 Bước 2:Nhấn STOP2 để ngắt điện áp phần ứng của động cơ M2, sau đó nhấn START4 để thực hiện hãm động năng Quan sát đồng hồ A7 và đo tốc độ động

cơ → thu được điểm tọa độ thứ 1

 Bước 3: Tăng biến trở VR1 lên một giá trị, quan sát đồng hồ A7 ta có được dòng điện tải và tiến hành đo tốc độ động cơ → thu được điểm tọa độ thứ 2

 Bước 4: Tăng biến trở VR1 lên một giá trị để tăng dòng điện tải và đo tốc độ

→ thu được điểm tọa độ thứ 3 Cứ như vậy tiến hành lấy khoảng 5 tọa độ Kết quả thu được ghi lại thành bảng dưới:

- Dựa vào bảng dữ liệu thu được dựng đồ thị đặc tính cơ điện

 Xây dựng đặc tính cơ khi hãm tái sinh:

- Hãm tái sinh là trạng thái động cơ hoạt động ở trạng thái máy phát làm việc song song với lưới, trả năng lượng về lưới

- Đối với động cơ điện một chiều, để thực hiện hãm tái sinh: điện áp phần ứng phải lớn hơn điện áp lưới cấp vào phần ứng động cơ Trong trường hợp này, động cơ thí nghiệm M2 cần quay nhanh hơn tốc độ không tải lý tưởng ( w > w0):

- Trong trường hợp này G2 làm việc ở chế độ động cơ, G1 làm việc ở chế độ máy phát

- Các bước xây dựng

 Bước 1: Khởi động các động cơ và hòa đồng bộ (lúc này dòng It=0

 Bước 2: Tăng biến trở VR2 lên một giá trị nhằm giảm điện áp phát V4 Quan sát đồng hồ A7 và đo tốc độ động cơ → thu được điểm tọa độ thứ 1

 Bước 3: Tăng biến trở VR2 lên tiếp một giá trị, quan sát đồng hồ A7 ta có được dòng điện tải và tiến hành đo tốc độ động cơ → thu được điểm tọa độ thứ

2

 Bước 4: Tăng tiếp biến trở VR2 lên một giá trị để tăng dòng điện tải và đo tốc

độ → thu được điểm tọa độ thứ 3 Cứ như vậy tiến hành lấy khoảng 4 tọa độ Kết quả thu được ghi lại thành bảng dưới:

- Dựa vào bảng dữ liệu thu được dựng đồ thị đặc tính cơ điện

BÀI 2 BÀN THỰC HÀNH TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN 3 PHA

KHÔNG ĐỒNG BỘ

2 1 Mục đích

- Hi ểu nguyên lý và thiết bị phục vụ khởi động, dừng và hãm động cơ không đồng bộ ba pha

16

- L ắp đặt và vận hành động cơ không đồng bộ ba pha trong các chế độ khởi động,

d ừng và hãm

- Th ực hành xác định các thông số của động cơ để xây dựng đặc tính cơ tự nhiên

- Th ực hành xác định các thông số của động cơ để xây dựng đặc tính cơ khi thay đổi điện áp nguồn cấp

- Th ực hành xác định các thông số của động cơ để xây dựng đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phía rotor

- Th ực hành xác định các thông số của động cơ để xây dựng đặc tính cơ khi thay đổi

Phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ:

'2 '

1 2 2 '

2 2

3 2

f th

nm

U M

Hãm động năng: Trạng thái hãm động năng xảy ra khi động cơ đang quay ta cắt

stato động cơ ra khỏi nguồn điện xoay chiều, rồi đóng vào nguồn 1 chiều Lúc này động

cơ làm việc như một máy phát điện đồng bộ cực từ ẩn có tốc độ và tần số thay đổi, phụ tải của máy phát là điện trở mạch rotor Hãm động năng của động cơ không đồng bộ

được chia thành 2 dạng: Hãm động năng kích từ độc lập và tự kích

17

18

2.3 S ơ đồ nguyên lý bàn thí nghiệm

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch lực bàn thì nghiệm truyền động động cơ 3 pha

19

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển bàn thí nghiệm (phần 1)

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển bàn thí nghiệm (phần 2)

Bộ phụ tải động: bao gồm 2 máy phát điện một chiều G1 và G2 được nối như sơ đồ, hai máy phát nối cứng trục với 2 động cơ trong đó động cơ thí nghiệm M2 (ĐCMC) nối với máy phát G2 và một động cơ M1 (KĐB) dùng để kéo máy phát G1 có tốc độ không đổi Tổ máy M1– G1 có tốc độ không đổi trong suốt quá trình nên được gọi là “ tổ máy

có tốc độ không đổi” Để xác định các trị số khác nhau của tốc độ tương ứng với các giá trị số của dòng điện mạch phần ứng hoặc mô men trên trục động cơ, ta không thể dùng phanh hãm điện từ hay phanh cơ khí gắn vào trục động cơ thí nghiệm, cũng không thể dùng máy phát điện 1 chiều có phần ứng nối với một điện trở phụ để làm tải tĩnh được

mà ta phải dùng hệ thống phụ tải động tức là hệ thống gồm các máy phát điện 1 chiều nối theo sơ đồ máy phát – động cơ M-G như sơ đồ nguyên lý trên

Bỏ qua tổn hao momen trên đầu trục động cơ ta có thể coi momen của động cơ thí nghiệm M2 bằng momen của máy phát F2 : MM2 = MF2 = K∅I

Trong đó :

- It là dòng điện chạy trong mạch phần ứng của 2 máy phát G1, G2 (hiển thị trên A7)

- K∅ tính từ phương trình đặc tính cơ của động cơ 1 chiều (1.1)

- Bằng cách này ta có thể đo được momen trên đầu trục động cơ thí nghiệm M2 trong các trường hợp thí nghiệm

-

Ứng với mỗi giá trị It (qua A7) ta đo được 1 giá trị tốc độ trên đầu trục động cơ

2.4 Các thiết bị thí nghiệm

Dòng 32A

A1 A2 A3

Đo dòng điện xoay chiều thang đo 0-50A

A4 A5 Đo dòng điện một chiều thanh đo 0 đến 50V

21

A6 A7

Đo dòng điện một chiều thanh đo -50V đến

50V

V1 V2 V3 V4

Đo áp một chiều thang đo 0-300V

Tiến hành khởi động độc lập từng tổ máy

Mở tổ máy động cơ thí nghiệm và máy phát M2- G2: đóng atomat CB4 cấp điện cho kích từ máy phát Để VR3 ở giá trị nhỏ nhất

Mở tổ máy có tốc độ không đổi M1-G1: Đóng Atomat CB3 cấp điện cho động cơ KĐB và điều chỉnh kích từ cho máy phát G2, VR1 để ở giá trị nhỏ nhất

Hòa đồng bộ 2 tổ máy: điều chỉnh kích từ VR1 và VR2 sao cho điện áp trên 2 vôn

Lúc này hệ thống làm việc ở chế độ không tải

Kết thúc quá trình hòa đồng bộ

Ngắt SW2 (đưa điện trở phụ vào mạch rotor động cơ)

Ấn nút START1 cấp điện cho toàn mạch

Đóng CB2

Ấn nút START 2 khởi động động cơ thí nghiệm M2

Đóng SW2 (loại điện trở phụ ra khỏi mạch rotor động cơ)

Thực hiện hòa đồng bộ

 Xây dựng đặc tính cơ tự nhiên của động cơ:

Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ là đặc tính cơ khi động cơ được vận hành ở chế độ định mức (điện áp định mức và không nối thêm các điện trở, điện kháng phụ vào động cơ) Trên đặc tính cơ tự nhiên ta có thể làm việc định mức ứng với cặp giá trị (Mđm, dm)

Lúc này hệ M1-G1 sẽ là phụ tải của hệ M2-G2

Tăng giá trị VR1 để tạo tải cho động cơ

Thực hiện lấy giá trị tốc độ và momen động cơ như đã nói ở trên

 Xây dựng đặc tính cơ biến trở của động cơ

Đặc tính cơ biến trở của động cơ là đặc tính cơ khi động cơ được vận hành với điện trở phụ ba pha mắc nối tiếp vào phía rotor của động cơ (điện áp là định mức)

Mở SW2 để nối tiếp điện trở vào rotor động cơ

Thực hiện lấy giá trị tốc độ và momen động cơ như đã nói ở trên

 Xây dựng đặc tính cơ giảm điện áp stator:

Đặc tính cơ giảm điện áp stator của động cơ là đặc tính cơ khi động cơ được vận hành với điện áp nhỏ hơn điện áp định mức đặt vào phần ứng (từ thông định mức và không nối thêm điện trở phụ )

Vặn biến áp tự ngẫu TRANS nhằm thay đổi giá trị điện áp đặt vào phần ứng động

 Hãm tái sinh:

Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ ω của roto lớn hơn tốc độ đồng bộ ω1 Động cơ KĐB vận hành ở chế độ máy phát không đồng bộ

Trong trường hợp này G2 làm việc ở chế độ động cơ, G1 làm việc ở chế độ máy phát

cơ tạo momen cản hãm động cơ

Lúc này G1 làm việc ở chế độ máy phát, G2 làm việc ở chế độ động cơ G1 cấp điện cho G2 quay kéo M2 quay (làm việc ở chế độ máy phát) tạo điện năng, tiêu tán trên điện trở hãm Rb

Khởi động hệ thống, hòa đồng bộ

Tăng giá trị VR1 tạo tải (Mt: momen tải)cho động cơ thí nghiệm M2

Ấn STOP2 để ngắt động cơ M2 ra khỏi nguồn 1 chiều và ấn START4 để thực hiện chế độ hãm động năng

Thực hiện lấy bộ số ω, M bằng cách: giảm dần giá trị Mt đồng thời đo giá trị ω tương ứng

+ Tăng giá trị VR1 → giảm IktG1→ giảm EG1→ giảm It → Mt giảm

Với mỗi giá trị It (Mt) sẽ đo được 1 giá trị ω tương ứng

(rad s/ )



It (A)

M (Nm)

25

BÀI 3 VÀ BÀI 4 BÀN THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 3.1 MỤC ĐÍCH

- Hi ểu nguyên lý và thiết bị phục vụ hệ ổn định tốc độ làm việc của động cơ điện một chi ều

- Th ực hành lắp đặt và vận hành hệ ổn định tốc độ phản hồi âm điện áp

- Th ực hành lắp đặt và vận hành hệ ổn định tốc độ vòng kín dùng phản hồi âm tốc độ

- Th ực hành lắp đặt và chỉnh định dòng điện hạn chế

3.2 GIỚI THIỆU CHUNG

3 2.1 Điều khiển ổn định tốc độ động cơ điện một chiều

Sơ đồ cơ bản của động cơ điện một chiều kích từ độc lập minh họa như hình 3.1

Hình 3.1 Sơ đồ cơ bản của động cơ điện một chiều có kích từ độc lập

Thực tế có 02 phương pháp cơ bản chính để điều chỉnh tốc độ ĐCMC:

 Điều chỉnh điện áp cho phần ứng động cơ

 Điều chỉnh dòng điện cấp cho mạch kích từ động cơ

Điều khiển điện

áp phần ứng Điều khiển từ thông

Giới hạn momen và tốc độ khi điều chỉnh điện áp phần ứng và từ thông

Hìn h 3.2 Các phương pháp điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều kích từ

độc lập

Các phương pháp điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập minh họa như hình 3.2 Trong phạm vi dải tốc độ quay nhỏ hơn tốc độ quay danh định, từ thông được giữ ổn định ở giá trị danh định Ở giải tốc độ lớn hơn tốc độ danh định, tùy thuộc vào tốc độ quay cụ thể ta phải giảm bớt từ thông bằng cách giảm dòng kích từ để giữ cho sức từ động cảm ứng khỏi quá lớn Như vậy tùy thuộc vào yêu cầu tốc độ quay

mà lựa chọn phương pháp điều khiển tốc độ

Điều khiển ổn định tốc độ theo mạch vòng kín của động cơ điện một chiều kích từ độc lập có cấu trúc tổng quát như hình 3.3 Bao gồm 3 mạch vòng: mạch vòng dòng điện phần ứng, mạch vòng tốc độ, mạch vòng dòng điện kích từ

M

IE Grid

Grid

Bộ điều khiển tốc độ

Hình 3.3 C ấu trúc điều khiển ổn định tốc độ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

27

3 2.2 Bộ điều khiển Packer +590P

Hình 3.4 Hình ảnh thiết bị Packer +590P

Bộ điều khiển Packer +590P có nguyên lý như hình 3.5

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý Packer +590P

a) Ch ức năng các chân sử dụng chính:

L1, L2, L3 Chân cấp nguồn 3 pha

Chân 3,4 Chân cấp nguồn cho contactor điều khiển cấp nguồn ba pha

28

A+ ,A- Chân ra phần ứng động cơ

F-, F+ Chân ra kích từ cho động cơ

Th1, Th2 Chân cảm biến nhiệt độ gắn trên động cơ Phối hợp với một điện

trở 750 Ω, khi cảm biến có điện trở vượt quá 3kΩ, driver sẽ tạo một cảnh báo Nếu không sử dụng thì nối tắt

FL1, FL2 Chân cấp nguồn cho kích từ trong trường hợp sử dụng kích từ

ngoài

N, L Chân cấp nguồn phục vụ cho mạch điều khiển, điện áp 220V

 Các đầu kết nối thiết bị phản hồi tốc độ

E1, E2, E3, E4, E5, E6 Chân kết nối với Encoder : E1 - 0V và E2 - +24V, tần

số đáp ứng lên đến 100kHz

H1, H2, H3, H4, H5, H6 Kết nối thiết bị ngoại vi khác

b) Điều khiển vòng kín ổn định tốc độ động cơ

Bộ điều khiển Parker +590P có 3 dạng điều khiển mạch vòng:

 Current Loop: Mạch vòng dòng điện phần ứng

 Speed Loop: Mạch vòng tốc độ

 Field Control: Điều khiển từ thông

Quá trình điều khiển tốc độ minh họa như hình 3.6

Điều khiển điện

áp phần ứng Điều khiển từ thông

Giới hạn momen và tốc độ khi điều

chỉnh điện áp phần ứng và từ thông

Hình 3.6 Các phương pháp điều khiển tốc độ

29

3 2.3 Bàn thí nghiệm

Hình 3.7 Hình ảnh bàn thí nghiệm

Các công t ắc chờ SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6

C9 : nguồn 24V : nguồn tín hiệu điều khiển

C3 : Start/Run: cho phép động cơ chạy

C5: Enable : cho phép bộ điều khiển hoạt động

B8: Pro Stop : dừng động cơ theo chương trình (cài đặt chế độ dừng)

B9 : Co Stop : dừng động cơ tự do (dừng động cơ theo quán tính)

Biến trở Vr dùng để đặt giá trị tốc độ và chiều quay của động cơ

ANIN1, ANIN2, ANIN3 , ANIN4, ANIN5 là các đầu vào dạng Analog

- B1, B3, B4 ngu ồn ±10V c ấp cho các tín hiệu dạng Analog

30

Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển và mạch lực bàn thí nghiệm

31

 Các thiết bị trên bàn thí nghiệm

MC1 MC2 MC3

đo từ -30 đến 30A

6

V1 V2

Đồng hồ đo điện áp một chiều thang đo

từ 0-300V V3 Đồng hồ đo điện áp xoay chiều thang đo

0-500V

Đ1 Đ2 Đ3 Forward Reverse

3 3.1 Keypad và phần mềm DSELite

 Keypad trên Packer

Chức năng các phím bấm

32

Lựa chọn di chuyển lên trên trong danh sách thông số

Tăng giá trị thông số đã hiện thị Xác nhận khi có một lệnh trên menu lệnh Lựa chọn di chuyển xuống trong danh sách thông số

Giảm giá trị thông số đã hiện thị Hiện thị cấp menu trước đó Quay trở lại danh sách tham số trước đó Cho phép hiện thị thông báo sự cố hoặc thông báo lỗi Hiện thị Menu tiếp theo , hoặc thông số trước của menu hiện tại Giữ phím M khi một thông số hiện thị để thay đổi giá trị của nó một cách nhanh chóng bằng cách di chuyển con trỏ Di chuyển con trỏ bằng cách ấn M nhiều lần

Phím chuyển nhằm theo dõi các thông số

Chuyển đổi giữa chế độ REMOTE và LOCAL Chỉ hoạt động khi động cơ dừng lại Khi chuyển đổi qua lại, màn hình sẽ tự động chuyển ra màn hình điểm đặt có liên quan, và các điểm đặt (LOCAL) hiện thị có thể thay đổi bằng cách sử dụng nút

Chạy động cơ với một tốc độ xác định bởi tham số JOG SPEED1 Khi nút này được nhả thì Driver trở về trạng thái dừng điều này chỉ xẩy ra trong chế độ LC, trong chế độ RM không có chức năng này

Động cơ chạy với tốc độ được xác định bởi LOCAL SETPOINT

Thiết lập lại sau đó chạy động cơ như trên, chỉ hoạt động khi Driver ở chế độ LC

Thiết lập lại toàn bộ và xóa các thông báo nếu chúng không còn hoạt động

Dừng động cơ Chỉ hoạt động trong chế độ LC

33

 Các menu chính

DIAGNOSTICS: Tổng quan các thông số quan trọng

SETUP PARAMETERS: Chứa tất cả các thông số

của các khối chức năng thiết lập driver

PASSWORD: chứa các thông tin về password

ALARM STATUS: thông tin trạng thái của các thông

số cảnh báo có trong các khối chức năng

MENUS: Cho phép hiện thị đầy đủ hoặc tinh giảm

trên Keypab, và lựa chọn ngôn ngữ sử dụng

SERIAL LINKS: Thiết lập các thông số cho việc

truyền thông với bên ngoài

SYSTEM: Chứa tất các thông số cấu hình I/O

PARAMETER SAVE: Lưu các ứng dụng và thông

số

CONFIGURE DRIVE: các thông số quan trọng được

sử dụng khi cài đặt driver

FUNCTION BLOCKS: Tất cả các khối chức năng có

sẵn

 Cách ho ạt động của keypad:

35

Lựa chọn kết nối với cổng COM

Tạo một chương trình mới:

36 Lưu chương trình vừa tạo được

Xem thông số hoặc thay đổi giá trị bằng cách nhấp đúp vào đối tượng

37

Để kết nối từ một chân đầu vào khối này và một chân đầu ra của khối khác ta nhấp giữ chuột từ đầu ra đến đầu vào tương ứng Khi cần xóa, ta chỉ việc nhấp chuột phải vào dây đã chọn

3 3.3 Các chức năng cơ bản

a) Menu CONFIGURE DRIVE

CONFIGURE ENABLE

FALSE/

TRUE

Chọn lựa Setup Mode (FALSE)

or Configuration Mode (TRUE)

NOM MOTOR VOLTS

100-875V Điện áp tối đa cấp cho phần ứng

động cơ ARMATURE

CURRENT

Dòng điện phần ứng động cơ

FIELD CURRENT

Dòng điện kích từ động cơ

FLD CTRL MODE

0-1 Chọn lựa vòng điều khiển từ

thông: Điều khiển vòng hở hoặc điều khiển vòng kín dòng điện kích từ

0: VOLTAGE CONTROL 1: CURRENT CONTROL Giá trị mặc định là 0 FLD VOLTS 0.0-100.0% Cài đặt điện áp kích từ bằng một

38

CTRL MODE lựa chọn chế độ VOL CONTROL Giá trị mặc định 90%

SPEED FBK SELECT

0 - 4 Chọn thiết bị phản hồi tốc độ

Mặc định là ARM VOLTS FBK

b) Điều khiển từ thông

Điều khiển từ thông được chọn qua tham số: FLD CTRL MODE

FLD CTRL MODE = 0: Điều khiển vòng hở

Điện áp kích từ được cài đặt bằng một hệ số RMS SUPPLY, được cài đặt ở tham số FLD VOLTS RATIO (0.0 to 100.0 %)

39

Hình 3.9 Nguyên lý điều khiển từ thông theo kiểu vòng hở

FLD CTRL MODE = 1: Điều khiển vòng kín dòng điện kích từ

Hình 3.10 Nguyên lý điều khiển vòng kín dòng điện kích từ

c) Vòng l ặp dòng điện

40

A6

Chân hạn chế dòng điện Đối với trường hợp đặt tối đa: nối tắt B3 và A6 Đối với trường hợp đặt tùy chọn : sử dụng biến trở như trình bày ở hình ảnh dưới

A9 Đầu ra kết nối với một thiết bị đo Dùng để đo dòng và được cấu

hình trong phần cứng không thể can thiệp bằng phần mềm

Đầu vào của vòng lặp điều khiển này bao gồm 3 thành phần

- Dòng điện đặt từ vòng điều khiển tốc độ hoặc từ chân A3 (được chọn thông qua I DMD.ISOLATE)

- Dòng điện giới hạn từ CURRENT PROFILE và INVERSE TIME

- Dòng điện phản hồi từ CALIBRATION

Trong cấu hình mặc định DIGIN 1 và DIGIN3 cho việc chuyển chế độ giữa BIPOLAR CLAMPS và I DMD.ISOLATE ANIN 5 là giá trị cài đặt cực dương âm cho cảm biến dòng điện

41

Hình 3.11 C ấu trúc lựa chọn các mạch vòng điều khiển

CURRENT LOOP 0%-200% Giới hạn tổng của dòng điện

MAIN CURR LIMIT 0% - 200%

Độc lập với giới hạn đối xứng của dòng điện cái đặt giới hạn này bằng việc

- Đối với trường hợp đơn cực giới hạn đối xứng được cài đặt bởi POS I CLAMP IN

- Đối với trường hợp lưỡng cực thì giới hạn kẹp không đối xứng, dòng điện dương lớn nhất tạo được tạo đặt bởi POS I CLAMP

IN và NEG I CLAMP IN cài đặt dòng điện âm nhỏ nhất Tuy nhiên giá trị POS I CLAMP IN được giới hạn nhỏ hơn giá trị NEG I CLAMP IN

I DMD ISOLATE DISABLED

ENABLED

Vòng điều khiển tốc độ được bỏ qua khi chọn ENABLED, dòng điện đặt được lấy từ chân ANIN 2 (A3) 100% tương ứng với 10V trên chân A3