Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ CÔNG SUẤT LỚN

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ CÔNG SUẤT LỚN

Tải bản đầy đủ - 0trang

2.1 Sơ đồ khối cấu trúc hệ thống truyền động điện

2.1.1 Sơ đồ khối



Hình 2. 1 Sơ đồ khối cấu trúc hệ thống



29



Encoder

Hình 2. 2 Sơ đồ cấu trúc truyền động

2.1.2 Chức năng

- Bộ biến tần: dùng để khởi động, điều khiển, ổn định tốc độ động cơ

- Bộ chỉnh lưu: chuyển đổi điện áp 3 pha xoay chiều sang điện áp một

chiều

- Bộ lọc: ổn định điện áp 1 chiều

- Bộ nghịch lưu: chuyển đổi điện áp 1 chiều trở lại điện áp xoay chiều

cấp cho động cơ

- Bộ điều khiển: so sánh giá trị đặt và giá trị đo lường, thơng qua các

hàm chức năng tạo ra tín hiệu điều khiển để điều khiển các thông số

- Encoder: đo tốc độ của động cơ cung cấp thông tin phản hồi cho bộ

điều khiển

2.1.3 Nguyên lí hoạt

động

Bộ biến tần được cấp nguồn 3 pha xoay chiều được bộ chỉnh lưu biến

đổi thành nguồn 1 chiều sau đó san phẳng nhờ bộ lọc.Điện áp một chiều này

được biến đổi nghịch lưu lại thành nguồn xoay chiều cung cấp cho động cơ

khởi động. Encoder đo tốc độ động cơ thực rồi cung cấp thông tin cho bộ biến

tần để bộ biến tần điều chỉnh, ổn định tốc độ động cơ bằng cách thay đổi các

thông số để phù hợp với động cơ.

2.2 Bộ biến tần

2.2.1 Biến tần V20

30



V20 là biến tần được thiết kế để đáp ứng hàng loạt yêu cầu về ứng dụng

máy công cụ. Loại biến tần này rất lý tưởng cho các ứng dụng: Dùng cho

động cơ bơm, quạt gió, băng tải, máy kéo sợi, máy tiện…



Hình 2. 3 Biến tần V20

-Tính năng nổi bật:

+ Biến tần siemens V20 có 4 kích thước:

+ Dễ lắp đặt

+ Có thể lắp liền kề cho dạng treo tường

+ Kết nối mạng USS, Modbus RTU tại ngay cầu đấu

+ Tích hợp bộ hãm từ 7.5 KW đến 30 KW

+ Dễ sử dụng

+ Nạp thông số cài đặt không cần nguồn cung cấp

+ Có sẵn tham số cho các ứng dụng và sơ đồ đấu dây

+ Chế độ Keep Running giúp hoạt động liên tục

+ Dải điện áp rộng làm mát tiên tiến và phủ mạ bo mạch làm tăng độ bền

bỉ

31



+ Dễ tiết kiệm

+ Chế độ ECO cho điều khiển V/f, V2/f

+ Chế độ ngủ đông

+ Nối cầu DC

- Thông số kĩ thuật:

Tiêu chí



Thơng số kĩ thuật



Cơng suất



0.12kW – 22 kW



Điện áp



1 pha x 200...240V (10%)

3 pha x 380...480V (10%)



Phạm vi điều chỉnh biến tần



0...599Hz



Chế độ điều khiển



V/f, V2/f



Tần số điều chế



4-16KHz



Điều khiển hồi tiếp PID

Có khả năng giao diện

Giao diện bên ngồi biến tần

V20



USS, Modbus RTU

Với máy tính qua cổng USB,

BOP-2, IOP, SD card



Phần mềm cài đặt thơng số và

chuẩn đốn lỗi

2.2.2 Biến tần Siemens G120



32



Hình 2. 4 Biến tần G120

Biến Tần G120C Siemens tích hợp truyền thơng chuẩn Modbus RTU,

Profibus DP, CANopen, công suất tới 18,5kW, cấp điện áp 3 pha. Biến tần có

chế độ điều khiển V/f, Vector control, tần số điều chế 4 kHz (lên đến 16 kHz).

Là loại biến tần có khả năng giao diện: RS485/USS, PROFIBUS DP,

CANopen.

Đây là loại biến tần có rât nhiều ứng dụng như: trong hệ thống băng tải,

bơm, quạt, máy nén, máy trộn và máy đùn...

Thông số kĩ thuật:

Thông số kỹ thuật của Biến tần Siemens G120

Dãy công suất biến tần



0,25 kW đến 250 kW (PM 240)



Cấp điện áp biến tần G120



3 pha x 380 ... 480V (±10%)



Dãy công suất biến tần



5,5 kW đến 90 kW (PM 250)



Cấp điện áp biến tần G120



3 pha x 380 ... 480V (±10%)



Dãy công suất biến tần



7,5 kW đến 55 kW (PM 260)



Cấp điện áp cho biến tần



3 pha x 500 ... 690V (±10%)



Phạm vi điều chỉnh



0 ... 650 Hz (điều khiển V/f)

0 ... 200 Hz (điều khiển Vector)



33



Chế độ điều khiển



V/f, Vector & Torque control



Tần số điều chế



4 kHz (lên đến 16 kHz)



Điều khiển hồi tiếp PID

Có khả năng giao diện



RS485/USS, PROFIBUS

CANopen, Modbus, BACnet



Giao diện bên ngồi



DP,



Với máy tính qua cổng USB,

BOP-2, IOP, MMC Card, SD Card



Phần mềm cài đặt thơng số và chuẩn đốn lỗi

Ứng dụng biến tần G120:



- Hệ thống quạt, bơm, máy nén

- Hệ thống máy đùn, máy trộn,

máy nghiền, băng tải



2.2.3 Biến tần LS IC5



34



Hình 2. 5 Biến tần LS IC5

LS IC5 là biến tần được thiết kế để đáp ứng hàng loạt yêu cầu về ứng

dụng máy công cụ. Loại biến tần này rất lý tưởng cho các Ứng dụng: Dùng

cho động cơ bơm, quạt gió, băng tải, máy kéo sợi, máy tiện…

Các đặc tính nổi bật:

+ Biến tần IC5 kế thừa thuật toán điều khiển Sensorless Vector

+ Cải thiện đặc tính điều khiển momen

+ Cải thiện khả năng thay đổi tốc độ trong điều kiện khi tải thay đổi

+ Chức năng Auto- Tuning: Các thông số cơ bản của động cơ được dò

tự động, cải thiện đáng kể momen ở tốc độ thấp, tối ưu khả năng điều khiển

động cơ

+ Công tắc chuyển đổi PNP và NPN

+ Phương pháp truyền thông Modbus RTU

+ Chức năng điều khiển PID

Đặc điểm kĩ thuật của IC5

Thông số biến

tần

Dải công

suất



Dải

thông số

ngõ ra

Dải

thông số

ngõ vào



SV004

IC5-1



SV008

IC5-1



SV015

IC5-1



SV022

IC5-1



HP



0.5



1



2



3



KW



0.4



0.75



1.5



2.2



Cơng suất

BK(kVA)



0.95



1.9



3



4.5



Dòng tải



2.5



5



8



12



Dòng áp



3 pha: 200-230 VAC



Tần số



0-400 Hz



Điện áp



1 pha: 200-230 VAC



Tần số



50 - 60Hz (5%)



35



2.2.4 Chọn biến tần

+ Biến tần : V20



Tiêu chí



Thơng số kĩ thuật



Cơng suất



0.12kW – 22 kW



Điện áp



1 pha x 200...240V (10%)

3 pha x 380...480V (10%)



Phạm vi điều chỉnh biến tần



0...599Hz



Chế độ điều khiển



V/f, V2/f



Tần số điều chế



4-16KHz



Điều khiển hồi tiếp PID

Có khả năng giao diện

Giao diện bên ngồi biến tần

V20



USS, Modbus RTU

Với máy tính qua cổng USB,

BOP-2, IOP, SD card



Phần mềm cài đặt thông số và

chuẩn đoán lỗi

2.3 Encoder đo tốc độ động cơ điện

2.3.1 Ngun lí của các

bộ điều khiển tốc độ

thơng thường

Trong hầu hết các máy móc thơng thường, bộ biến tần chủ yếu được

dùng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ xoay chiều theo vòng hở. Tức

là khơng có phản hồi tốc độ thực tế về.

Do vậy mà tốc độ tại ngõ ra động có thể khơng chính xác và không bằng

tốc độ đặt. Trong những ứng dụng yêu cầu điều khiển chính xác tốc độ tại ngõ

ra thì các biến tần thông thường không giải quyết được bài tốn trên.

Giải pháp ứng dụng biến tần tich hợp tính năng đọc và phát xung từ Bộ

đo tốc độ Encoder, điều khiển chính xác tốc độ vòng kín.

Sử dụng bộ đo tốc độ ( được gọi là Encoder) gắn trên trục động cơ và sự

phát xung của encoder được sử dụng như 1 cảm biến để cung cấp tín hiệu hồi

tiếp tốc độ này tương ứng với tốc độ động cơ phản hồi về biến tần. Khi đó bộ

xử lí bên trong biến tần sẽ so sánh với tín hiệu yêu cầu( tốc độ đặt của người

36



sử dụng) để đưa ra quyết định điều khiển ( tăng tốc hay giảm tốc hoặc giữ

nguyên tốc độ).

Độ phân giải của Encoder càng cao thì khả năng điều khiển càng chính

xác. Trong biến tần cho phép nhận Encoder có độ phân giải lên đến 20000

xung/vòng. Do vậy tốc độ sẽ được điều khiển và ổn định một cách chính xác

và tương đương đến 99% tốc độ mong muốn.

2.3.2 Encoder tăng

( incremental Encoder)

Cấu tạo của Encoder tăng:

Bên trong của Encoder tăng gồm có 1 đĩa chia vạch, 1 mạch điện tử, 3

đèn phát hồng ngoại và 3 đèn thu đặt đối xứng với đèn phát qua đĩa chia vạch,

số vạch trên đĩa quyết định số xung trên 1 vòng quay của tín hiệu pha A hoặc

B, việc xác định vị trí quay và tốc độ quay dựa trên việc tính tốn số xung

đếm được trong một khoảng thời gian nhất định hoặc trên một vòng quay.

+ Các tín hiệu ra: A,B,Z có loại còn có đầu ra đảo A, B, Z.

+ Các xung A và B lệch pha nhau 900: Có nhiều độ phân giải khác nhau

cho mỗi vong quay. Ví dụ: 600, 1024, 2048 P/R ( xung trên 1 vòng quay), độ

phân giải càng cao giá thành càng đắt/

+ Xung Z : Đưa ra một xung cho mỗi vòng quay



- Ưu điểm: Giá thành rẻ, chế tạo đơn giản, xử lí tín hiệu trả về dễ dàng

Hình 2. 6 Đĩa quang và tín hiệu ra của Encoder tăng

37



- Nhược điểm: dễ bị sai lệch về xung khi trả về. Khi đó nếu hoạt động

lâu dài sai số này sẽ tích lũy

2.3.3 Encoder tuyệt đối (

Absolute Encoder)

Cấu tạo cũng gần giống như loại Encoder tăng. Tuy nhiên loại Encoder

tuyệt đối được thiết kế để đo trực tiếp ví trí của trục quay, nên trên đĩa vạch có

nhiều lớp chia vạch, đồng thời có nhiều cặp đèn thu phát hồng ngoại hơn loại

Encoder tăng. Mục đích để xác định chính xác giá trị tuyệt đối của vị trí trục

quay. Tùy theo số vị trí trên một vòng quay cần được mã hóa ( độ phân giải )

mà đĩa chia vạch có số lớp tương ứng.

Ví dụ 3 lớp, 4 lớp, 5 lớp, 8 lớp, 12 lớp tương ứng với mã hóa 3 bit, 4 bit,

5 bit,8 bit, 12 bit hay khả năng mã hóa tương ứng là 8 vị trí, 16 vị trí, 32 vị trí,

256 vị trí, 4096 vị trí, ...Số vị trí được mã hóa càng nhiều thì giá thành

Encoder càng cao.



- Ưu điểm: Giữ

Hình 2. 7 Tín hiệu của Encoder tuyệt đối loại 3 lớp (3bit, 8 vị trí)

được giá trị tuyệt đối khi Encoder mất nguồn

- Nhược điểm: Giá thành cao vì chế tạo phức tạp, đọc tín hiệu ngõ ra khó

2.3.4 Chọn Encoder

Encoder OMRON E6B2-CWZ6C hay còn gọi là bộ đo tín hiệu xung là

một trong những thiết bị tự động hóa rất quan trọng đặc biệt là trơng ngành

cơng nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao như: ngành in ấn, bao bì...

Đối với những ứng dụng nhỏ đòi hỏi độ chính xác khơng cao thì chỉ cần

sử dụng những bộ encoder với ít số xung phát ra trong 1 vòng. Ví dụ: 100p/r,

360p/r, ...Tuy nhiên ở những bộ phận đòi hỏi độ chính xác cao: cắt giấy, cắt

bao bì... đòi hỏi độ chính xác cao, do đó sử dụng loại Encoder có nhiều xung

38



trên vòng: 1000p/r, 2000p/r



Hình 2. 8 Encoder OMRON E6B2-CWZ6C

Thơng số kĩ thuật:

– Đường kính trục: 6mm

– Đường kính thân: 40mm

– Điện áp hoạt động: 5 – 24VDC

– Có nhiều loại độ phân giải: 100 – 2000xung/vòng

– Pha đầu ra: A,B,Z

– Loại ngõ ra: NPN cực thu hở

– Tần số đáp ứng: 100 KHz.



39



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ CÔNG SUẤT LỚN

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×