











Preview text:
lOMoAR cPSD| 58605085
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ
THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
MÔĐUN 15: VẬN HÀNH BIẾN TẦN VAT300
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1.1. MỤC TIÊU
Sau khi học xong bài này, sinh viên có khả năng:
- Vẽ và giải thích được sơ đồ nguyên lý hoạt động của biến tần.
- Trình bày được các thành phần cấu tạo và chức năng của biến tần VAT300.
- Giải thích được các thông số ghi trên biến tần.
- Trình bày được phạm vi ứng dụng của biến tần.
- Cài đặt đúng các thông số cơ bản khi vận hành biến tần ở chế độ bằng tay.
- Hình thành tác phong công nghiệp, đảm bảo vệ sinh và an toàn lao động.
1.2. KẾT QUẢ MONG ĐỢI
- Tên báo cáo: Cài đặt và vận hành biến tần ở chế độ bằng tay.
- Số lượng/sinh viên (hoặc nhóm sinh viên): 03 sinh viên/nhóm. lOMoAR cPSD| 58605085
- Mức chất lượng: Khảo sát, vận hành cài đặt và trả lời đúng các
câu hỏi yêu cầu. 1.3. AN TOÀN
Thực hiện đúng các quy tắc về an toàn điện, tuân thủ quy trình, các bước thực hiện.
1.4. CHUẨN BỊ DỤNG CỤ, THIẾT BỊ - Biến tần VAT300. - PLC S7-200.
- Máy vi tính, phần mềm Visual Basic, PLC S7-200. - Vít.
- Tài liệu hướng dẫn thực hành.
1.5. NỘI DUNG THÔNG TIN BÀI THỰC HÀNH
1.5.1. Các môđun và thiết bị cần thiết cho bài thực hành
Bảng 15.1: Các môđun và thiết bị của bài thực hành STT Môđun/thiết bị Số lượng 1 Biến tần VAT300 2 2 PLC S7-200 1
Máy vi tính, phần mềm Visual Basic 3 1 4 Vít, cáp PPI, RS485-RS232 1
1.5.2. Cở sở lý thuyết
A. Cấu tạo của biến tần
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại biến tần của nhiều hãng
khác nhau. Về mặt cấu tạo chung, biến tần đều có cấu tạo gồm những phần chính sau đây: lOMoAR cPSD| 58605085
Hình 15.1. Sơ đồ các thành phần cấu tạo của biến tần -
Bộ chỉnh lưu (Rectifier):
Phần đầu tiên trong quá trình biến đổi điện áp đầu vào thành đầu ra
cấp điện cho động cơ là quá trình chỉnh lưu. Điều này đạt được bằng cách
sử dụng bộ chỉnh lưu cầu Diode (D1 – D6). Bộ chỉnh lưu này sẽ chuyển
điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều. - Bộ lọc DC (Filter):
Sóng điện áp sau khi chỉnh lưu sẽ được đưa vào bộ lọc để làm phẳng
trước khi đưa vào bộ nghịch lưu.
- Bộ nghịch lưu (Inverter):
Dùng để biến đổi điện áp một chiều thành xoay chiều. Công đoạn
này được thực hiện bằng các thiết bị linh kiện điện tử là IGBT. Các thiết bị
này được cho là hiệu suất cao và chuyển mạch nhanh. Bằng cách sử dụng
phương pháp điều chế độ rộng xung hay PWM (Pulse Width Modulation),
IGBT có thể được bật tắt theo trình tự để cho ra điện áp giống với sóng
dạng sin được áp dụng trên sóng mang.
B. Nguyên lý hoạt động
Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành
dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được.
Nguyên lý hoạt động của biến tần: Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều
một pha hay ba pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn một chiều bằng
phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ
điện. Nguồn một chiều tạo nên cách ly giữa dòng điện xoay chiều ngõ vào
với dòng điện xoay chiều ngõ ra. Điện áp một chiều này được biến đổi lOMoAR cPSD| 58605085
(nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này được
thực hiện thông qua các IGBT (Insulated Gate Bipolar
Transistor: Transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều
chế độ rộng xung (PWM: Pulse Width Modulation). Nhờ vậy, hệ số công
suất cosφ của hệ biến tần đều không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất
là 0,96. Với sự tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn công
suất hiện nay, tần số của xung PWM hay tần số sóng mang ngày càng lớn
và tốc độ đáp ứng của các IGBT không ngừng tăng cao. Điều này tạo ra
điện áp xoay chiều đầu ra của biến tần càng gần với sóng điện áp hình Sin
hơn, nhờ vậy tiếng ồn và tổn thất trên lõi sắt của động cơ được giảm đi.
C. Các chế độ điều khiển thông dụng của biến tần
Biến tần thường được sử dụng để điều khiển động cơ theo các chế độ thông dụng sau:
- Chế độ điều khiển V/f: Điều khiển tỷ số điện áp so với tần số theo hằng số.
- Chế độ điều khiển Vector: Trong chế độ này các vector dòng điện
và điện áp ở ngõ ra của biến tần sẽ được điều khiển bởi bộ xử lý của biến
tần thông qua việc đóng cắt các công tắc bán dẫn IGBT. Chế độ này gồm
loại có hồi tiếp và không có hồi tiếp.
D. Ưu điểm của việc sử dụng biến tần
Bộ biến tần làm việc theo nguyên tắc thay đổi tần số (cùng với thay
đổi điện áp) nên luôn đảm bảo moment đủ lớn để khởi động. Trong khi đó,
dòng điện đưa vào động cơ không tăng, do phối hợp giữa điện áp và tần số
để giữ cho từ thông sinh đủ mômen. Dòng khởi động lớn nhất của hệ truyền
động biến tần chỉ bằng dòng định mức. Chính vì vậy, lưới điện không bị
sụt áp khi khởi động động cơ, đảm bảo các ứng dụng khác không bị ảnh hưởng.
Do quá trình khởi động được mềm hoá nên các chi tiết cơ khí của hệ
truyền động như băng tải, các khớp nối, các vòng bi, ổ đỡ trong hệ thống
sẽ ít bị mòn hay gãy vỡ. Các chi tiết vòng đệm, các đồng hồ áp lực hay lưu
lượng,,.. đặt trên đường ống dẫn sẽ được đảm bảo tuổi thọ cao. Vì vậy, chi
phí cho bảo trì bảo dưỡng hệ thống giảm đáng kể.
Hệ số công suất cosφ thấp nhất là 0,96 nhờ vào việc điều khiển đóng
cắt các công tắc bán dẫn IGBT tại các thời điểm thích hợp bằng xung
PWM. Điều này đảm bảo cho lưới điện có hiệu suất sử dụng cao và giảm
chi phí cho hệ thống bù công suất phản kháng. lOMoAR cPSD| 58605085
Đảm bảo chế độ điều khiển liên tục, phù hợp tuyệt đối với đòi hỏi
của công nghệ về lưu lượng và áp suất. Điều này làm tăng chất lượng của hệ thống.
Tạo khả năng tự động hoá hệ thống nhờ bộ PID
(ProportionalIntegral-Derivative) tích hợp sẵn bên trong dùng cho điều
khiển vòng kín. Cổng giao tiếp RS485 có sẵn trên bộ biến tần tạo khả năng
ghép nối và điều khiển hệ truyền động từ xa dễ dàng.
E. Tổng quan về biến tần VAT
Biến tần VAT là sản phẩm của tập đoàn GE (General Electric). Các
dòng biến tần hạ thế VAT của GE gồm có: VAT20, VAT200, VAT300. Trong
đó, VAT300 là dòng biến tần có công suất lớn nhất. Các loại biến tần VAT
của GE được trình bày ở hình 15.2 bên dưới. a) Biến tần VAT20
b) Biến tần VAT200
c) Biến tần VAT300 lOMoAR cPSD| 58605085
Hình 15.2. Các loại biến tần VAT Biến tần VAT300 có
các bộ phận như hình 15.3. Các thông tin về biến tần được ghi trên nhãn như hình 15.4.
Hình 15.3. Các thành phần của biến tần VAT300
Hình 15.4. Nhãn của biến tần VAT300
Giải thích các ký tự trong tên biến tần VAT 300 lOMoAR cPSD| 58605085
1.6. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH 1.6.1. Chuẩn bị
- Nhận và kiểm tra thiết bị.
- Xác định các môđun và chức năng của từng khối môđun. - Giải
thích các thông số có trên biến tần VAT300.
- Vẽ và giải thích nguyên lý hoạt động, sơ đồ nối dây động lực của biến tần VAT300.
- Lập quy trình vận hành, cài đặt, phân chia công việc cho các thành viên trong nhóm.
1.6.2. Trình tự thực hiện
Sinh viên thực hiện theo trình tự các bước sau: BƯỚC THỰC YÊU CẦU KỸ KIỂM HIỆN CÔNG VIỆC THUẬT TRA 1. Khảo sát biến
- Xác định các thành - Xác định đúng các tần phần và chức năng thành phần.
của biến tần VAT - Giải thích đúng 300. các thông số. - Trình bày và giải thích các thông số của biến tần VAT 300. lOMoAR cPSD| 58605085
2. Cài đặt bằng tay - Cài đặt bằng tay theo Cài đặt đúng quy biến tần yêu cầu, các thông số trình và các thông VAT 300 điều biến tần để điều số yêu cầu. khiển tốc độ khiển tốc độ động động cơ cơ. - Chạy thử (chạy thuận, chạy nghịch, dừng, hãm động cơ) và kiểm tra kết quả.
3. Kết thúc bài thí - Ngắt điện cấp cho - Thao tác đúng. nghiệm biến tần VAT300 và - Trả lời đúng các máy tính. câu hỏi. - Hoàn tất bài báo cáo.
1.7. NỘI DUNG BÁO CÁO
Sau khi hoàn tất bài thực hành, sinh viên thực hiện bài báo cáo sau:
BÁO CÁO THỰC Nhóm:…………………………… HÀNH
Họ tên: …………………………… VẬN HÀNH BIẾN
TẦN ……………………………………. VAT300
ĐIỀU ……………………………………. KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
1. Vẽ và giải thích sơ đồ nguyên lý hoạt động, sơ đồ kết nối dây động lực của biến tần?
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
..................................................................................................................... lOMoAR cPSD| 58605085
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
2. Trình bày các thành phần cấu tạo và chức năng của biến tần VAT300?
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
3. Phân loại các loại biến tần? Phạm vi ứng dụng?
..................................................................................................................... lOMoAR cPSD| 58605085
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
4. Giải thích các thông số ghi trên biến tần VAT300?
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
5. Có mấy loại phương pháp điều khiển biến tần? Phạm vi ứng dụng?
.....................................................................................................................
..................................................................................................................... lOMoAR cPSD| 58605085
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
6. Cài đặt các thông số khi vận hành biến tần bằng tay: tốc độ chạy của
động cơ 3000 vòng/phút, thời gian tăng tốc 5s, giảm tốc 10s, tần số sóng
mang 10kHz? Trong quá trình vận hành, giám sát các thông số:
dòng điện, điện áp, tốc độ động cơ.
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
..................................................................................................................... lOMoAR cPSD| 58605085
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................