Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 3 : PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

CHƯƠNG 3 : PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Tải bản đầy đủ - 0trang

suất. Vì vậy người ta đặt ra vấn đề là khi thay đổi tần số cần có một luật điều khiển nào

đó sao cho từ thơng của động cơ khơng đổi. Từ thơng này có thế là từ thơng stato Φ 1,

từ thông của roto Φ2, hoặc từ thông tổng của mạch từ hóa Φµ. Vì momen động cơ tỉ lệ

với từ thông trong khe hở từ trường nên việc giữ cho từ thông không đổi cũng làm giữ

cho momen khơng đổi. Có thể kể ra các luật điều khiển như sau:

- Luật U/f không đổi: U/f = const

- Luật hệ số quá tải không đổi: λ = Mth/Mc = const

- Luật dòng điện khơng tải khơng đổi: Io = const

- Luật điều khiển dòng stato theo hàm số của độ sụt tốc: I1 = f(Δω)

2. Phương pháp điều chỉnh U/f = const

Sức điện động của cuộn dây stato E 1 tỷ lệ với từ thông Φ1 và tần số f1 theo

biều thức:

& &

&f  U

E&  K

IZ

1



1 1



1



1



1



Từ (1-14) nếu bỏ qua trên tổng trở stato Z1, ta có E1 ≈ U1, do đó:



1  K



U1

f1



Như vậy để giữ từ thông không đổi ta cần giữ tỷ số U 1/f1 khơng đổi. Trong phương

pháp U/f = const thì tỷ số U 1/f1 được giữ không đổi và bằng tỷ số này ở định mức. Cần

lưu ý khi momen tải tăng, dòng động cơ tăng làm tăng sụt áp trên điện trở stato dẫn

đến E1 giảm, nghĩa là từ thông động cơ giảm. Do đó động cơ khơng hồn tồn làm việc

ở chế độ từ thơng khơng đổi.

Ta có cơng thức tính momen cơ của động cơ như sau:

M



3U12 R '2 / s

R '2 2

0 [(R 1  )  (X1  X 2' ) 2 ]

s



Và momen tới hạn:



M th 



3U12

20 (R1  R12  (X1  X '2 ))



Khi hoạt động ở chế độ định mức:



M dm 



M thdm 



2

3U1dm

R '2 / s

R '2 2

0dm [(R1  )  (X1dm  X '2dm )2 ]

s



2

3U1dm



20dm (R1  R12  (X1dm  X '2dm ) 2 )



Ta có cơng thức sau:



U1 U1dm

U

f



� 1  1 a

f1

f1dm

U1dm f dm

Với f1 – là tần số làm việc của động cơ, f1dm – là tần số định mức. Theo luật

18



U/f= const :

Ta thu được:



U1  aU1dm

f1  af1dm

Phân tích tương tự, ta cũng thu được ωo = aωodm; X1 = aX1dm; X’2 = aX’2dm . Thay

các giá trị trên vào (1-16) và (1-17) ta thu được cơng thức tính momen và momen tới

hạn của động cơ ở tần số khác định mức:







R '2

2

U

1dm





3

a.s

M





o �R1 R '2 2

' 2�

( 

)  (X1  X 2 )

� a a.s



2

3

U1dm

M th 

2

2o R

R





1

 � 1 � (X1  X '2 ) 2

a

�a �



Dựa theo công thức trên ta thấy, các giá trị X 1 và X’2 phụ thuộc vào tần số trong

khi R1 lại là hằng số. Như vậy khi hoạt động ở tần số cao, giá trị (X 1 + X’2) >> R1/a, sụt

áp trên R1 rất nhỏ nên giá trị E suy giảm rất ít dẫn đến từ thơng được giữ gần như

khơng đổi. Momen cực đại của động cơ gần như không đổi.

Tuy nhiên khi hoạt động ở tần số thấp thì giá trị điện trở R 1/a sẽ tương đối lớn so

với giá trị của (X1 + X’2) dẫn đến sụt áp nhiều trên điện trở stato khi momen tải lớn.

Điều này làm cho E bị giảm, dẫn đến suy giảm từ thông momen cực đại.

Để bù lại sự suy giảm từ thông ở tần số thấp, ta sẽ cung cấp thêm cho động cơ

điện một điện áp Uo để từ thông của động cơ định mức khi f = 0. Từ đó ta có quan hệ

sau:

U1 =Uo + Kf1

Với K là một hằng số được chọn sao cho giá trị U1 cấp cho động cơ U=Udm tại

f = fdm . Khi a > 1 (f > f dm ), điện áp được giữ không đổi và bằng định mức. Khi đó

động cơ hoạt động ở chế độ suy giảm từ thông. Sau đây là đồ thị biểu thị mối quan hệ

giữa momen và điện áp theo tần số trong phương pháp điều khiển U/f=const:



19



Hình 2.6 Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa momen và điện áp theo tần số theo luật

điều khiển U/f=const

Từ (hình 2.6) ta có nhận xét sau:

- Dòng điện khởi động yêu cầu thấp hơn

- Vùng làm việc ổn định của động cơ tăng lên. Thay vì chỉ làm việc ở tốc độ

định mức, động cơ có thể làm việc từ 5% của tốc độ đồng bộ đến tốc độ định mức.

Momen tạo ra bởi động cơ có thể duy trì trong vùng làm việc này.

- Chúng ta có thể điều khiển động cơ ở tần số lớn hơn tần số định mức bằng

cách tiếp tục tăng tần số. Tuy nhiên do điện áp đặt không thể tăng trên điện áp định

mức. Do đó chỉ có thể tăng tần số dẫn đến momen giảm. Ở vùng trên vận tốc cơ bản

các hệ số ảnh hưởng đến momen trở nên phức tạp.

- Việc tăng tốc giảm tốc có thể được thực hiện bằng cách điều khiển sự thay đổi

của tần số theo thời gian.

3.2 Lựa chọn phương án truyền động

3.2.1 Phương án truyền động trực tiếp ( Bộ điều khiển đảo chiều quay của động

cơ ba pha bằng khởi động từ kép).

Bộ điều khiển đảo chiều quay của động cơ ba pha bằng khởi động từ kép

là bộ đảo chiều quay động cơ 1 cách nhanh chóng bằng nút ấn 2 tầng tiếp điểm.

Sơ đồ nguyên lý.

Mạch điều khiển:



20



0ff



0N1



0N2



K1



OLR



K23



K12



K2



K13



K22



`

Hình 2.7a Sơ đồ mạch điều khiển

Nguyên lý làm việc:

Đóng CB cấp điện cho mạch. Muốn động cơ quay theo chiều thuận ấn ON1,

cơng tắc tơ K1 có điện, đóng tiếp điểm K12 tự duy trì, mở tiếp điểm K13 tránh sự tác

động đồng thời của công tắc tơ K2. Đồng thời các tiếp điểm K11 ở mạch động lực

đóng lại cấp điện cho động cơ M quay theo chiều thuận.

Muốn động cơ quay theo chiều ngược lại ấn ON2,cơng tắc tơ K2 có điện đóng

tiếp điểm K22 tự duy trì, mở tiếp điểm K23 tránh sự tác động đồng thời của công tắc

tơ K1.Đồng thời các tiếp điểm K21 ở mạch động lực đóng lại cấp điện chơ độngc ơ

quay theo chiều ngược lại.

Muốn dừng động cơ, ấn nút OFF, công tắc tơ K1 (hoặc K2) mất điện, động cơ

được cắt ra khỏi nguồn và dừng tự do.

L1

L2



Hình 2.7b Sơ đồ

Chọn thiết bị cho

1,Aptomat

Dòng



L3



mạch động lực



N



phương án truyền động:

nguồn

điện làm việc:



CB

Fuse



K21



K11



OLR



M



I lv 



Pđm

2,5.1000



 5,133( A)

3.U 2 cos

3.380.0, 74

21



Từ đó ta chọn Aptomat MCB A9F74310 của hãng Schneider sản xuất:



Hình 2.8 Aptomat MCB A9F74310 của hãng Schneider

Thơng số kỹ thuật :

- Kí hiệu : A9F74310

- Tên hang sản phẩm : Schneider electric

- Điện áp định mức ghi trên aptomat là : 400V

- Dòng đóng cắt : 10A

- Dòng ngắn mạch : 6 Ka

- Số pha : 3P

- Tiêu chuẩn : IEC 898, IEC 947-2

2. Cơng tắc tơ

Dòng điện làm việc:

I lv 



Pđm

3.U 2 cos







2,5.1000

 5,133( A)

3.380.0, 74



Dòng cơng tắc tơ : ICT = Ilv . Hệ số khởi động (1,2-1,4)

=> ICT = 5,133.1,4 = 7,1826 (A)

Từ đó ta chọn cơng tắc tơ LC1D09 của hãng Schneider



Hình 2.9. Cơng tắc tơ LC1D09 của hãng Schneider

Thông số kỹ thuật :

- Điện áp: 3 pha 380-400 V

- Dòng điện: 9 A

- Cơng suất: 4 KW

22



- Khởi động từ loại LC1D, dùng cho điều khiển động cơ có cơng suất lên tới

75 KW, tải AC3

- Cuộn dây điều khiển có điện áp điều khiển AC, DC hoặc loại DC tiêu thụ

ít năng lượng

- Tích hợp 2 tiếp điểm phụ, 1 NO và 1 NC

-Độ bền cơ khí với độ bền điện cao - 30 triệu lần đóng cắt cho congtactor từ

9 - 38A

3. Rơle nhiệt

Dòng điện làm việc:

I lv 



Pđm







2,5.1000

 5,133( A)

3.380.0, 74



3.U 2 cos

4.

Dòng Rơle nhiệt : IRLN = Ilv . Hệ số khởi động (1,2-1,4)

=> IRLN = 5,133.1,4 = 7,1826 (A)

Từ đó ta chọn Rơle nhiệt LRD14 của hãng Schneider



Hình 2.10 Rơle nhiệt LRD14 của hãng Schneider

Thông số kỹ thuật :

- Số cực : 3 cực

- Điện áp cách điện định mức : 690V

- Điện áp chịu xung định mức : 6Kv

- Tần số : 0-400Hz

- Dải dòng điện cài đặt : 7-10A

- Class 10A tiêu chuẩn IEC 947-4-1

3.2.2 Phương án truyền động sử dụng biến tần

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 làm việc của biến tần:

- Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành

nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode

và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị khơng phụ

thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch

23



lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện

thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế

độ rộng xung (PWM).

- Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển

mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm

tổn thất trên lõi sắt động cơ.

- Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số

vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. - Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật

nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mơ men khơng đổi, tỉ số điện áp tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện

áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mơ men là hàm bậc hai của tốc độ

phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của

điện áp.

- Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau

phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID

và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển

và giám sát trong hệ thống SCADA.

Tiết kiệm điện.

Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rát cao vì sử dụng các linh

kiện bán dẫn cơng suất chế tạo theo cơng nghệ hiện đại. Chính vì vậy năng lượng tiêu

thụ cũng xấp xỉ bằng năng lượn u cầu của hệ thống.

Qua tính tốn với các dữ liệu thực tế với các chi phí thực tế thì một động cơ sơ

cấp khoảng 100kW, thời gian thu hồi vồn đầu tư cho một biến tần là khoảng 3 đến 6

tháng.

Với giải pháp tiết kiệm năng lượng bên cạnh việc nâng cao tính năng điều khiển

hệ thống, các bộ biến tần hiện nay đang được coi là một ứng dụng chuẩn cho các hệ

thống truyền động.

Nhờ tính năng kỹ thuật cao với công nghệ điều khiển hiện đại nhất ( điều khiển

tối ưu về năng lượng ) các bộ biến tần đang và sẽ làm hài lòng nhiều nhà đầu tư trong

nước, trong khu vực và trên thế giới.

1. Phân loại biến tần.

Biến tần máy điện quay: Biến tần quay là máy phát điện xoay chiều

220/380V

50HZ

I kt

Ukt



Biến tần trực tiếp 3 pha:



24



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 3 : PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×