Đề tài Khảo sát biến tần ALTIVAR 31

Tr­êng §¹i Häc B¸ch khoa Hµ Néi Khoa §iÖn Bé m«n kü thuËt ®o & tin häc c«ng nghiÖp =========*********=========== §å ¸n tèt nghiÖp Cö nh©n cao ®¼ng -ngµnh ®iÖn bé m«n ®o l­êng &tin häc c«ng nghiÖp ®Ò tµi : kh¶o s¸t biÕn tÇn ALTIVAR 31 Gi¸o viªn h­íng dÉn: ThÇy NguyÔn Hoµng Nam Sinh viªn thùc hiÖn :TrÇn V¨n An Hµ Néi - 2006 Lêi c¶m ¬n E m xin ch©n thµnh bµy tá lßng c¶m ¬n tíi c¸c thÇy c« gi¸o tr­êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi nãi chung vµ thÇy c« gi¸o bé m«n kü thuËt ®o & tin häc c«ng nghiÖp nãi riªng ®· nhiÒu c«ng d×u d¾t em . §Æc biÖt em biÕt ¬n s©u s¾c tíi thÇy NguyÔn Hoµng Nam lµ thÇy trùc tiÕp h­íng dÉn em thùc hiÖn ®å ¸n nµy . ThÇy ®· h­íng dÉn mang tÝnh quyÕt ®Þnh gióp em cã ®­îc s¶n phÈm mµ theo em nghÜ ®ã kµ sù häc hµnh cña em suèt 3 n¨m häc . Qua ®©y em còng xin ch©n thµnh c¶m ¬n nh÷ng b¹n bÌ , ng­êi th©n gia ®×nh ®· ®éng viªn khÝch lÖ em ®Ó häc tËp tèt vµ hoµn thµnh ®å ¸n nµy . Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n . Sinh viªn : V­¬ng b¸ viÖn Lêi nãi ®Çu. §èi víi mçi sinh viªn, sau thêi gian häc tËp vµ nghiªn cøu trªn nghÕ nhµ tr­êng ®Òu mang nÆng c«ng lao d¹y dç cña c¸c ThÇy C« lu«n tËn tuþ víi c«ng viÖc hÕt lßng víi sinh viªn – thÕ hÖ lµm chñ t­¬ng lai, lµm chñ khoa häc kü thuËt vµ c«ng nghÖ míi. Chóng em nh÷ng sinh viªn líp C§ §o l­êng & tin häc c«ng nghiÖp §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi sau 3 n¨m miÖt mµi häc tËp, c«ng tr×nh lín nhÊt cña chóng em ®¹t ®­îc ®ã lµ:®å ¸n tèt nghiÖp. §ã kh«ng chØ lµ nç lùc cña b¶n th©n mµ cßn lµ sù chØ b¶o tËn t×nh cña c¸c ThÇy C« trùc tiÕp h­íng dÉn. §Ò tµi ®å ¸n cña em, sinh viªn líp C§ §o l­êng & tin häc c«ng nghiÖp §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi tuy cßn ®¬n gi¶n vµ ch­a cã øng dông trong thùc tÕ nh­ng ®ã còng phÇn nµo ®Òn ®¸p ®­îc c«ng lao d¹y dç cña c¸c ThÇy C« gi¸o trong tr­êng vµ ®Æc biÖt lµ thÇy trùc tiÕp h­íng dÉn:NguyÔn Hoµng Nam. NÕu kh«ng cã sù chØ b¶o tËn t×nh cña thÇy th× em kh«ng thÓ hoµn thµnh ®å ¸n nµy ®­îc. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy. Vµ cuèi cïng em xin chóc c¸c thÇy lu«n thµnh c«ng trong c«ng viÖc vµ cuéc sèng ®Ó lu«n ®µo t¹o ra nh÷ng líp sinh viªn tµi n¨ng phôc vô cho ®Êt n­íc. Sinh viªn: V­¬ng b¸ ViÖn CHƯƠNG I ĐỘNG CƠ KH¤NG ФNG BỘ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KH¤NG ĐỒNG BỘ. I - ĐỘNG CƠ KH¤NG ĐỒNG BỘ (K§B ). 1.1-Kh¸i niệm chung. Động cơ KĐB được dùng tương đối phổ biến trong sản xuất công nghiệp ngày nay,chóng thay thế càng nhiều cho c¸c động cơ một chiều .V× chóng: gi¸ thành rẻ ,cấu tạo đơn giản , hiệu suất cao , cã thể làm việc trong m«i trường khắc nhiệt :nhiệt độ cao, ăn mßn ... hơn nữa hiện nay việc sử dụng c¸c bộ biến đổi (biến tần...) đang mở ra một triển vọng lớn cho c¸c loại động cơ kh«ng ®ång bé . Tuy nhiªn động cơ kh«ng đồng bộ cũng cã một số nhược điểm : + M«men tỉ lệ với b×nh phương điện ¸p , cho nªn khi điện ¸p lưới điện giảm xuống sẽ làm cho m«men khởi động vµ m«men tới hạn giảm xuống rÊt nhiều . + Khe hở kh«ng khÝ nhỏ làm cho độ tin cậy giảm . +Khi điện ¸p lưới tăng dễ sinh t×nh trạng nãng qu¸ mức đối với stato còng khi điện ¸p lưới giảm dễ làm cho r«to nãng qu¸ mức . 1.2 Cấu tạo Động cơ KĐB là một loại m¸y điện xoay chiều hai d©y quấn ,d©y quấn sơ cấp nhËn điện ¸p lưới với tần số f1d©y quấn thứ cấp được khÐp kÝn . D©y quấn thư cấp sinh ra dßng điện nhờ hiện tượng cảm ứng điÖn từ với tần sè f2 và nã là hàm của tốc độ gãc r«to w . Động cơ KĐB được chia làm hai loại: động cơ KĐB d©y quấn và động cơ KĐB r«to lồng sãc . Động cơ KĐB r«to d©y quấn là loại động cơ mà r«to cã d©y quấn giống như d©y quấn stato , d©y quÊn 3 pha của ro to thường đấu h×nh sao , ba đàu còng lại được nối với vành trượt , đấu víi mạch ngoài bằng chổi than .Nhờ cơ cấu này mà ta cã thể nối thªm điện trở phụ vào mạch r«to để cải thiÖn tÝnh năng mở m¸y và điều chỉnh tốc đé . Động cơ KĐB r«to lồng sãc cã d©y quấn r«to kh¸c h¼n víi kÕt cấu của d©y quÊn stato .Trong r·nh của lâi sắt r«to người ta ®ặt c¸c thanh dÉn bằng đồng hay nh«m và nèi tắt chóng ở hai đầu vßng ngắn mạch. Cấu tạo gồm hai phần chÝnh Phẩm cảm : gồm ba cuộn d©y , đặt lệch nhau 120° và được cÊp điện ¸p xoay chiều ba pha để tạo từ trường quay . Phần cảm đăt ở stato . Nối sao hoặc là tam gi¸c . Phần ứng : cũng gồm ba cuộn d©y ,thường đăt ë r«to. với r«to b»ng s¾t vµ r«to d©y quấn . 1.3 Nguyªn lý làm việc của động cơ KĐB. Động cơ kh«ng đồng bộ làm việc dựa trªn hiện tượng cảm ứng điện từ . Khi đặt điện ¸p 3 pha vào 3 d©y quấn 3 pha đăt đối xứng trong lâi thÐp stato. Khi tõ trường quay (giả thiết là chiều kim đồng hồ ) của phần cảm quay qua c¸c d©y dÉn phần øng th× c¸c cuộn d©y (hay thanh) phần ứng xuất hiện søc ®iÖn ®éng (s_đ_đ ) cảm ứng .Nếu mạch phần ứng nối kÝn th× cã dßng điện cảm ứng sinh ra (chiều x¸c định theo quy tắc bàn tay phải) . Tõ trường quay lại t¸c dụng vào chÝnh dßng cảm ứng này , 2 lực tõ cã chiều x¸c định theo quy tắc bàn tay tr¸i và tạo ra m« men làm quay phần cảm theo chiều quay của tư trường quay . H×nh 1.nguyªn lý làm việc của động cơ xoay chiều ba pha KĐK Tốc độ quay của phần cảm lu«n nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường quay.Nếu phần cảm quay với tốc b»ng tốc độ của từ trưêng th× tõ trưêng sẽ kh«ng quay qua c¸c d©y đẫn phần cảm nữa nªn sức điện động cảm ứng và dßng điện cảm ứng kh«ng cßn . Do m«men cản phần cảm sẽ quay chậm lại sau từ trưêng và c¸c d©y dẫn phần cảm lại bị từ trường quay qua , dßng điện cảm ứng lại xuất hiện và do ®ã laị m«men quay lẫn phần cảm tiếp tục quay theo tõ tr­êng nh­ng với tèc ®é lu«n nhỏ h¬n tèc ®é tõ tr­êng . Tèc ®é tõ tr­êng quay là 0 (rad/s) hay n0 (vßng/phót) th× tốc độ quay của phần cảm hay n lu«n nhỏ hơn < 0 , n < n0 . sai lÖch tương đối giữa hai tốc độ gọi là độ trượt s . s = (ω0 - ω )/ω0 ( 1-1 ) ω = ω (1-s) hay n = n0 (1-s ) (1-2 ) với ω = (2pn)/60 ; ω0 =(2pn0)/60 =( 2pf1)/p ( 1-3 ) f1 - tần số lưới tốc độ ω0 (rad/s) hay n0 (vßng/phót) lµ tèc ®é lín nhất mà r«to cã thể ®¹t ®­îc nếu kh«ng cã lực c¶n nào . Tốc độ này gọi là tèc độ kh«ng tải lý tưởng hay tốc độ đồng bộ . ë chế động cơ 0 ≤ s≤ 1 . Dßng điện cảm ứng trong cuộn dây phần ứng ở ro ro cũng là dßng xoay chiều với tần số x¸c định bởi tốc độ tương đối cuả r«to với tõ trưêng quay f2 = [p(n0 - n )]/60 (1-4 ) 1.4 Giản đồ thay thế của động cơ KĐB và đÆc tÝnh cơ của động cơ KĐB . 1.4.0 .giản đồ H×nh 2 sơ đồ thay thế động cơ kh«ng đồng bộ . Uf1 : trị số hiệu dụng của điện ¸p pha stato 1 , , 2 : là c¸c dßng điện stato ,từ ho¸ ,dßng r«to quy đổi về stato . X1 , X , X2 : là điện kh¸ng tải stato ,mạch từ ho¸ , điện kh¸ng r«to quy đổi về stato . R1 , R , R2 : điện trở của cuén d©y stato , của mạch tõ ho¸ ,cña r«to đ· quy đổi về stato . 1.4.1 Đặc tÝnh cơ . Phương tr×nh quan hệ giũa m«men quay và tốc độ của động cơ KĐB (N.M) (1-5) v ới điện trở ngắn mạch . ta lại cã :tốc đé trượt tíi h¹n được tÝnh theo c«ng thức: (1-6 ) và mô men tới han : (1-7) Dấu (+)ứng với tr­êng hợp động cơ KĐB làm viÖc ở chế độ động cơ ,dÊu ( -) là ở chế độ m¸y ph¸t .Ta đang xÐt động cơ nªn ta nhận dấu (+) 1.5 Vận hành động cơ kh«ng đồng bộ - điều chỉnh tốc độ . 1.5.0 .Më m¸y động cơ KĐB . Khi đãng điện trực tiếp vào stato động cơ KĐB đÓ më m¸y th× thäat đầu do r«to ch­a quay , độ trượt s =1 nếu sức điện động cảm ứng và dßng điện cảm ứng lớn : mm = (5¸8)dm . Dßng điện này cã gi¸ trị đặc biệt lớn ở c¸c động c¬ c«ng suất trung b×nh và lín ,g©y ra nhiệt ®èt nãng động cơ và g©y xung lực cã hại cho động cơ . Tuy dßng lín nhưng m«men më m¸y th× nhỏ : Mmm =(0.5¸ 1.5)Mdm do vậy cần phải cã biện ph¸p mở m¸y để hạn chế dßng điện lóc mở m¸y đảm bảo một m«men mở m¸y cần thiết . §èi với c¸c động cơ c«ng suất nhỏ hoặc c«ng suất nhỏ so với c«ng suất nguồn cấp th× cã thể mở m¸y trực tiếp .Nếu kh«ng mở m¸y trực tiếp th× cã thể thực hiện một trong c¸c phương ph¸p mở m¸y trực tiếp sau đ©y: A-Mở m¸y bằng điện trở đối xứng ở mạch r«to (chỉ sử dụng cho động cơ KĐB r«to d©y quấn ). B-Mở m¸y bằng điện trở đối xứng ở mạch r«to. C-Mở m¸y bằng điện trở hoặc điện kh«ng nối tiếp mạch r«to. D-Mở m¸y bằng m¸y biến ¸p tự ngẫu. E-Mở m¸y nhờ đổi nối sao-tam gi¸c, tam gi¸c- sao. 1.5.1. Đảo chiều quay động cơ KĐB. Để đảo chiều quay của động cơ điện xoay chiều ba pha KĐB, ta cần phải đảo chiều quay của từ trưêng quay do Stato tạo ra. H×nh 3 cho sơ đồ nguyªn tắc đảo chiều quay động cơ KĐB nhờ đảo chỗ hai pha A và B qua c¸c tiếp điểm công tắc tơ K1 và K2. Hình 3-Sơ đồ nguyªn tắc đảo chiều quay động cơ KĐB( a,b) và đặc tÝnh cơ khi đảo chiều quay ( c) 1.5.2. Điều chỉnh tốc độ động cơ. A-Điều chỉnh tốc độ bằng c¸ch thay đổi điện ¸p nguồn cấp đặt vào phần cảm (stato). Ở một tần số nhất định 50 hz, m«men cực đại của động cơ KĐB tỉ lệ với b×nh phương điện ¸p đặt vào phần cảm ( thường ở stato) theo biểu thức (1-7): Dấu (+)ứng với động cơ làm việc ở chế độ đéng cơ. Để thay đổi điện ¸p cấp cho phần cảm phải dïng bộ biến đổi điện ¸p xoay chiều( H×nh 4). Hinh 4 .Sơ đồ hiệu chỉnh điện ¸p động cơ KĐB và ®Æc tÝnh cơ khi điều chỉnh. Bộ biến đổi điện ¸p (B§§A) cã thể là hai m¸y biến ¸p tự ngẫu, một m¸y biến ¸p nhiều đầu ra hay một bộ biến đổi điện ¸p b¸n dẫn dïng thyristor. Sơ đồ h×nh 4 tr×nh bày sơ đồ nối d©y và c¸c đặc tÝnh cơ khi thay đổi điện ¸p . Nhận xÐt: -Phương ph¸p này chỉ cho thay đổi về phÝa giảm ¸p (U<Udm) nªn chỉ thay đổi tốc độ về phÝa giảm. -Khi điện ¸p giảm, m«men tới hạn của động cơ giảm mạnh theo (1-7). Trong khi tốc độ kh«ng tải ( tốc độ đồng bộ ) giữ nguyªn nªn khi điều chỉnh về tốc độ nhỏ th× đặc tÝnh giảm độ cứng và độ ổn định kÐm hơn. -Đặc tÝnh cơ của động cơ KĐB thường cã độ trượt tới hạn nhỏ: Nªn phương ph¸p điều chỉnh tốc độ bằng bằng c¸ch thay đổi điÖn ¸p đặt vào phần cảm thường kết hợp với việc tăng điện trở phụ mạch phần ứng để tăng độ trượt tới hạn, do đã tăng được dải điều chỉnh lớn. Chỉ ¸p dụng động cơ KĐB r«to d©y quấn. B-Điều chỉnh tốc độ bằng c¸ch thay đổi điện trở phụ ở mạch phần ứng ( r«to). Chỉ ¸p dụng cho động cơ KĐB r«to d©y quấn và được ¸p dụng rộng r·i do tÝnh chất đ¬n giản của phương ph¸p. Sơ đồ nguyªn lý và đặc tÝnh cơ như h×nh 5. H×nh 5 Nhận xÐt: -Phương ph¸p này chỉ cho điều chỉnh tốc độ về ph¸p giảm. -Tốc độ càng giảm đặc tÝnh cơ càng mềm, tốc độ động cơ càng kÐm ổn định. -Dải điều chỉnh phụ tthuộc m«men tải, m«men tải càng nhỏ th× dải điều chỉnh càng hẹp. -Khi điều chỉnh s©u (tốc độ nhỏ) th× độ trượt động cơ tăng, tổn hao năng lượng lớn( trªn Rp) C-Điều chỉnh tốc độ bằng c¸ch thay đổi số đæi cực của động cơ. Đặc tÝnh cơ thay đổi víi tốc độ đång bộ theo 1-3 : thay đổi theo số đ«i cực. Do số đ«i cực p chỉ cã thể là số nguyªn ( p=1,2,3…) nªn đối với động cơ KĐB làm việc ở lưới điện xoay chiều tần số 50 Hz chỉ cã thể cã những tốc đé đồng bộ sau: Ứng với p=1,p=2,p=3,p=4. §éng cơ KĐB thường được chế tạo với số đ«i cực cố định p là do c¸ch quấn c¸c cuộn d©y stato quyết định. Điều này thay đổi p là khã với động cơ r«to d©y quấn. Nhưng mà đối với động cơ r«to lồng sãc th× nã lại cã khả năng tự thay đổi số đ«i cực tương ứng với stato. V× vậy phương ph¸p này được sử dụng chủ yếu cho động cơ r«to lồng sóc. D-Điều chỉnh tấn số nguồn cung cấp cho động cơ KĐB bằng c¸c bộ biến tần dïng thyristor hay transistor…. Ta quan t©m nhiều đến vấn đề điều chỉnh tấn số của động cơ,vµ đối với c¸c hệ động cơ KĐB th× tốc độ động cơ xoay chiều cã yªu cầu cao về dải điều chỉnh và c¸c tÝnh chất động học chỉ cã thể thực hiện được với c¸c hệ sử dụng biến tần.Tuỳ theo cấu tróc cơ bản của bộ biến tần- động cơ kh¸c nhau người ta chia chóng ra : +Biến tần trực tiếp: là loại biến tần mà tần số đầu ra lu«n nhỏ hơn tần số lưới f1, thường dưới 50% f1, được dùng cho c¸c hệ truyền động c«ng suất lớn. +Biến tần gi¸n tiếp : thường dïng cho c¸c hệ truyền động nhiều động cơ, cho phÐp ta điều chỉnh tần số và điện ¸p liªn tục. C¸c loại biến tần này sẽ được tr×nh bày kỹ hơn ở chương III. Yªu cầu chÝnh đối với truyền động điều khiển là: đảm bảo độ cứng của đặc tÝnh cơ và khả năng qu¸ tải trong toàn bộ dải điều chỉnh. Tõ (1.2) w = w0 (1-s) Vµ (1-3) : w = (2pf1)/p vËy ta sÏ cã (1-8) vµ (1-9) với : ω là tốc độ quay của động cơ. f1 là tần số nguồn áp cấp . p là số đôi cực của động cơ s là độ trượt ω0 là tốc độ từ tr­êng quay Từ (1-10) ta thấy: khi thay đổi tần số của nguồn cấp cho động cơ f1 th× tốc độ động cơ cũng thay đổi V× p th­êng cè ®Þnh ,2p, (1-s) cè ®Þnh nªn: Khi f1 tăng th× ω tăng theo . Khi f1 giảm th× ω giảm theo . Việc điều chỉnh tốc độ của động cơ KĐB bằng c¸ch thay đổi tần số này thường kÐo theo điều chỉnh điện ¸p, dßng điện hay từ th«ng của mạch điện stato. F = LI (1-10) U = ZI = (w L)I +RI (1-11) U ~ = 2 pf LI (Bá qua RI ) (1-12) U~ = 2p F (1-13) (1-14) 1.6. Kết luận. Ngày nay với sự ph¸t triển mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử, tin học, c ong nghệ chế tạo b¸n dẫn c«ng suất, động cơ KĐB đã được khai th¸c những ưu điểm cạnh tranh cã hiệu quả với hệ truyÒn ®éng( T-Đ). Ta cũng thấy cã thể điều chỉnh tốc độ của động cơ KĐB trong một dải rộng kh«ng mấy khã khăn và c«ng nghệ b¸n dẫn c«ng suất. Bộ biến tần sẽ tiếp tục được tr×nh bày kỹ hơn ở chương sau. CHƯƠNG II CÁC PHẦN TỬ BÁN DẪN I Kh¸i qu¸t chung. Hiện nay nhờ c¸c bộ biến đổi ( vÝ dô biến tần ) được sử dụng cïng c¸c phần tử b¸n dẫn c«ng suÊt , để điều khiển động cơ KĐB. Ta còng cÇn ph©n biÖt : Kü thuËt ®iÖn tö tÝn hiÖu vµ ®iÖn tö c«ng suÊt . §iÖn tö tÝn hiÖu (®iÖn tö dßng ®iÖn yÕu), ®iÖn tö c«ng suÊt (®iÖn tö dßng ®iÖn m¹nh) (h×nh 6) §iÖn tö c«ng suÊt C«ng suÊt ra C«ng suÊt vµo TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn t §iÖn tö tÝn hiÖu TÝn hiÖu ra TÝn hiÖu vµo Nguån Nu«i H×nh.6 Điện tử c«ng suất là một chuyªn ngành của kỹ thuật điện tử , nghiªn cứu và ­ng dụng c¸c phần tử b¸n dẫn công suất trong sơ đồ c¸c bộ biến đổi nh»m : Biến đổi và khống chế nguồn năng lượng điện với c¸c tham số cã thể thay đổi được . Ưu điểm sử dụng c¸c phần tử b¸n dẫn c«ng suất : + Kh«ng g©y tia lửa điện khi c¾c van đãng , c¾t điện . + Kh«ng bị mài mßn theo thời gian . + Tuy cã thÓ đãng cắt dßng điện lớn nhưng c¸c phần tử b¸n dẫn c«ng suất lại được điều khiển bởi c¸c tÝn hiệu điện công suất nhỏ . + Hiệu suất cao tổn thất Ýt . + Cung cấp nguồn năng lượng cho phụ tải với c¸c đặc tÝnh yªu cầu . 1.1 Đặc tÝnh cơ bản chung của c¸c phần tử b¸n dẫn sử dụng trong bé biến đổi . +Chỉ làm việc trong chế độ kho¸ , khi më cho dßng chạy qua th× cã điện trở tương đương rất nhỏ . Khi kho¸ th× điện trở tương đương rất lớn Nhờ đã tổn hao c«ng suất trong qu¸ tr×nh làm việc được tÝnh bằng tÝch của điện ¸p rơi trªn phần tử với dßng chạy qua sẽ có gi¸ trị nhỏ . +C¸c phần tử b¸n dẫn chỉ dẫn dßng theo một chiều khi phần tử được ®ặt dưới điện ¸p ph©n cực thuận . Khi điện ¸p đặt lªn phần tử là ph©n cực ngược , dßng qua phần tử nhỏ gọi là dßng rß (cỡ mA) . II Ph©n loại c¸c phần tử b¸n dẫn công suất . +Loại kh«ng điều khiển vÝ dụ như điốt . +Loại cã điều khiển (được chia làm hai loại ) : - Điều khiển kh«ng hoàn toàn như thyristor , triac. -Điều khiển hoàn toàn : GTO ,Transistor,IGBT, MOSFET . 1.2 Phần tử kh«ng điều khiển (điốt) 1.2.1. Kh¸i niÖm. Điốt là phần tử b¸n dẫn cấu tạo bởi 1 lớp tiếp gi¸p p-n. Điốt cã 2 cực , anốt là cực nối với lớp b¸n dẫn kiểu p, catốt k là cực nối với lớp b¸n dẫn kiểu n. Dßng điện chỉ chạy qua lớp b¸n dẫn theo chiều từ A đến K khi điện ¸p UAK dương . Khi UAK < 0 dßng qua điốt xấp xỉ b»ng 0. 1.2.2. Cấu tạo và kÝ hiệu của điốt . H×nh 7, a. cấu tạo, b. kÝ hiệu 1.2.3. Đặc tÝnh V«n-Ampe của điốt H×nh 8. Đặc tÝnh thực tế Đặc tÝnh gồm 2 phần , phần tÝnh thuận nằm trong gãc phần tử thứ nhất , tương ứng UAK > 0 , đặc tÝnh ngược nằm ở gãc phần tư thứ 3 với UAK < 0 . Trªn đường ®ặc tÝnh thuận , nếu UAK tăng từ 0 cho đến khi vượt qua gi¸ trị UD,0 xấp xỉ 0.6 đến 0.7V (gọi là điện ¸p rơi trªn đi«t) theo chiều thuận , dßng trªn đi«t cã thể cã gi¸ trị lớn nhưng điện ¸p rơi trªn đi«t th× hầu như kh«ng đổi . Vậy đặc tÝnh thuận ®Æc trưng bởi tÝnh chất : §iện trở tương đương nhỏ . Trªn đường đặc tÝnh ngược nếu UAK tăng từ 0 đến Ungmax gọi là điện ¸p ngược max th× dßng qua đi«t rất nhỏ gọi là dßng rß. Nếu tiếp tục giảm UAK th× cũng kh«ng giảm nªn ®i«t bị ®¸nh thủng . 1.2.4. C¸c th«ng số cơ bản của đi«t . A . Gi¸ trị trung b×nh của dßng điện cho phÐp chạy qua đi«t theo chiều thuận , D B . Gi¸ trị điện ¸p ngược lớn nhất mà đi«t cã thể chịu đựng được , Ungmax :yªu cầu UAK ≤ Ungmax C . Tần số D . Thời gian phục hồi ,tr 1.2.5.Nhận xÐt . Víi cấu tróc và tÝnh chất như vậy , đi«t sử dụng trong nhiều mạch chỉnh lưu kh«ng điều khiển động cơ KĐB sẽ được xÐt tiếp ở chương sau . 1.3 Phần tử b¸n dẫn cã điều khiển . 1.3.1.Phần tử điều khiển kh«ng hoàn toàn . A . Thyristor. A.1.Kh¸i niệm : Thyristor là phần tử b¸n dẫn cấu tạo từ 4 lớp b¸n dẫn p-n-p-n tạo ra ba tiếp gi¸p p-n J1 , J2 J3 . nã cã ba cùc ,anot A , cat«t K , cực điều khiển G . Hình 9 . a-cấu tao , b ký hiệu của thyristor. A.2 ĐặctÝnh v«n -ampe của mét thyristor . H×nh 10. Đặc tÝnh v«n-ampe của thyristor . Đặc tÝnh v«n-ampe của thyristor gồm hai phần chÝnh .(h×nh10) .Phần thứ nhất nằm trong gãc phần tư thứ I là đặc tÝnh thuận tương ứng với tr­êng hợp điện ¸p UAK >0 , phần thứ hai nằm trong gãc phần tư thứ , gọi là đặc tÝnh ngược , ứng với UAK<0. A.3-C¸c th«ng số cơ bản của thyristor . +Gi¸ trị trung b×nh cho phÐp chạy qua thyristor ,v,tb . +Điện ¸p ngược cho phÐp lớn nhất ,Ungmax . +Thời gian phục hồi tÝnh chất kho¸ của thyristtor , tp (s) +Tốc độ tăng điện ¸p cho phÐp dv/dt (v/s) . +Tốc độ tăng dßng cho phÐp (A/s) . A .4-thyristor øng dụng nhiều trong c¸c mạch động lùc , víi chỉnh lưu cã điều khiển . B-TRIAC . B .1 Kh¸i niệm : là phần tử b¸n dẫn gồm năm lớp b¸n dẫn , tạo nªn cấu tróc p-n-p-n như ở thyristor theo cả hai chiều giữa c¸c cực T1 , T2 , do ®ã có thể dẫn dßng theo cả hai chiều giữa T1 , T2 . TRIAC coi như tương đương với hai thyristor đấu song song ngược . H×nh 11 , a-cấu tróc b¸n dẫn b-ký hiệu trªn sơ đồ c-sơ đồ tương đương với hai thyristor song song ngược. 1.3.2-Phần tử b¸n dẫn c«ng suất điều khiển hoàn toàn . C-GTO (gate turn-off thyristor ) Là mét loại của thyristor :kho¸ lại được bằng cực điều khiển . Cấu tróc của GTO phức tạp hơn so với c¸c thyristor thường như ta ®· xÐt . Cấu tróc và ký hiệu của vµ ký hiệu của GTO như hinh12 H×nh 12 a-cấu tróc b¸n dẫn b-ký hiệu GTO . D-transistor c«ng suất D1.Kh¸i niệm : Transistor là phần tử b¸n dẫn cã cấu tróc gồm 3 lớp b¸n dẫn p-n-p (bãng ngược ) tạo nªn hai lớp tiếp gi¸p p-n . h×nh13 .phần lớn c¸c transistor c«ng suất lớn cấu tróc n-p-n .Transistor cã 3 cực Bazơ(B) colector (C) emitor (E). Gọi là hệ số khuếch đại dßng điện . c= B C (dßng colector) B(dßng bazơ). H×nh13.a-bãng thuận ,b-bãng ngược . Chó ý :khi điều khiển më transistor dßng điều khiển phải thoả m·n: (1-15) Víi Kbh=1,2¸1,5 (hÖ sè b·o hoµ) Tổn hao c«ng suất trªn transistor bằng tÝch giữa dßng colector với điện ¸p rơi trªn colector-emitor .Do đã trong ché độ kho¸ ,tổn hao c«ng suất trªn sẽ rất nhỏ . D2.C¸c th«ng số cơ bản của transistor. + Dßng điện colector cho phÐp lớn nhất C,max . + Hệ số khuếch đại dßng điện . + Đặc tÝnh c«ng suất giới hạn . +Thời gian đãng cắt. E-Tansistor tr­êng -MOSFET (metal-oxicle-semicolector field-effect Transistor ). MOSFET: là phần tử điều khiển bằng điện ¸p.Với đặc điểm này vối MOSFET c«ng suất điều khiển là kh«ng đ¸ng kể , do vậy cã thể điều khiÓn trực tiếp MOSFET bởi đầu ra của vi mạch c«ng suất nhỏ. Ký hiệu MOSFET: H×nh14 F-Transistor cã cực điều khiển c¸ch ly ,GBT. GBT là phần tử kết hợp khả năng đãng cắt nhanh của MOSFET với khả năng chịu tải lớn của transistor thường .Nã cũng là phần tử điều khiển bằng ®iÖn ¸p ,do vậy c«ng suất điều khiển yªu cầu nhỏ . Ký hiệu GBT: H×nh15 1.4.So s¸nh tương đối giữa c¸c phần tử b¸n dẫn c«ng suất . Cã thể so s¸nh mét c¸ch tương đối c¸c phần tö b¸n dẫn c«ng suất theo khả năng đãng cắt về c«ng suất (điện ¸p vµ dßng ®iÖn ) và tần số đãng cắt để thấy đựơc phạm vi ứng dụng của c¸c phần tử kh¸c nhau . H×nh 16 miªu t¶ sự so s¸nh này ThÊp Trung b×nh Cao Võa vµ nhá Trungb×nh Lín C«ng SuÊt Thyistor GTO IGBT, Transitor MOSFET TÇn sè H×nh 16 Nhận xÐt : Thyristor là nhũng phần tử được chế tạo cho khả năng đóng cắt về c«ng suất lớn nhất . Những thyristor lớn nhất cã thể chịu được đến 4500v , dßng tối đa nªn tới 4000A . Phạm vi hoạt động víi tần số đối với thyristor là thấp nhất v× vậy, c¸c thyristor được ứng dụng chủ yếu trong c¸c sơ đồ chỉnh lưu . Và lại thyristor là phần tử điều khiển kh«ng hoàn toàn , cã thể điều mở bằng cực điều khiển nh­ng l¹i kh«ng thÓ điều khiÓn kho¸ lại được . GTO là bước cải tiến đáng kể vÒ c«ng nghệ chế tạo thyristor. GTO cã khả năng đãng cắt thấp hơn về c«ng suất so với thyristor , nh­ng phạm vi hoạt động vè tần số lại cao hơn . GTO được ứng dụng trong c¸c sớ đồ nghịch lưu c«ng suất trung b×nh .việc ứng dụng GTO đã dẫn đến c«ng suất c¸c bộ biến đổi (biến tần) được chế tạo ngày càng lớn . Transistor và GBT là nhũng phần tử b¸n dẫn được ứng dụng rộng r·i trong phạm vi c«ng suất nhỏ nh­ng yªu cầu tÇn số làm việc cao . Đặc biệt là c¸c GBT đang được ứng dụng ngày càng rộng r·i và thay thế dần c¸c transistor thường .Với công suất điều khiển yªu cầu nhỏ , việc sử dụng c¸c GBT làm đơn giản đ¸ng kể của bộ biến đổi và làm cho kÝch thước của hệ thống điều khiển ngày càng thu nhỏ . Với ưu thế tuyệt đối về thời gian đóng cắt cực nhỏ (cì 0.5 đến 1s) , các MOSFET chiếm ưu thế tuyệt đối cho c¸c ứng dụng yªu cầu tần số đóng c¾t rất cao đến vài trăm kHz nh­ng c«ng suất tương đối nhỏ . Ch­¬ng III Kh¶o s¸t bé biÕn tÇn ®iÒu khiÓn ®éng c¬ K§B I. .Giíi thiÖu bé biÕn tÇn . 1 . Kh¸i niÖm c¬ b¶n BiÕn tÇn lµ c¸c bé biÕn ®æi nguån ®iÖn ¸p víi c¸c th«ng sè ®iÖn ¸p vµ tÇn sè kh«ng ®æi thµnh nguån ®iÖn ¸p vµ tÇn sè thay ®æi ®­îc 2. Ph©n lo¹i . VÒ nguyªn lý ,biÕn tÇn chia ra lµm hai lo¹i : BiÕn tÇn gi¸n tiÕp vµ biÕn tÇn trùc tiÕp 3. S¬ ®å khèi bé biÕn tÇn . BiÕn tÇn U1 ,f1~ U2 ,f2~ 4.¦ng dông. Dïng biÕn tÇn ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬ K§B vµ nhiÒu øng dông kh¸c . II.BiÕn tÇn ALTIVAR sù lùa chän míi cho truyÒn ®éng xoay chiÒu . 1. C¸c chøc n¨ng c¬ b¶n cña hÖ truyÒn ®éng xoay chiÒu víi biÕn tÇn . VÝ dô víi b¨ng chuyÒn ®ãng gãi s¶n phÈm . B¨ng chuyÒn cÇn thùc hiÖn c¸c nhiÖm vô . Ch¹y hai chiÒu : VËn chuyÓn hµng theo mét trong hai chiÒu . §iÒu chØnh tèc ®é : Dïng biÕn trë trªn KEYPAD hoÆc dïng biÕn trë nèi tíi cæng AI (analog Input). Duy tr× tèc ®é kh«ng ®æi : BiÕn tÇn sÏ tù ®éng bï dßng ®iÖn vµ m«men ®Ó duy tr× tèc ®é khi t¶i thay ®æi . H¹n chÕ tèc ®é :Khèng chÕ tèc ®é trong ph¹m vi cho phÐp LÖnh LSP (Low speed). HSP (High speed). Trong menu : SET. 50 HZ HSP Vïng tèc ®é lµm viÖc MAX MIN 10 HZ LSP E. Ramping- §Æc tÝnh khëi ®éng vµ dõng ®éng c¬ . Ram_up_khëi ®éng ®éng c¬ : Khëi ®éng ªm ,t¨ng tõ tõ . §Æt thêi gian khëi ®éng lÖnh ACC(ACCeleration). t Trong menu SET : B¸o lçi khi thêi gian khëi ®éng nhá OCF (over curren fault) OLF (over load fault) Tèc ®é Tèc ®é ®Æt ACC DEC 10s 5s Ramp_down_dõng ®éng c¬: dõng nhanh ®óng vÞ trÝ mong muèn .Thêi gian dõng ®Æt theo øng dông . §Æt thêi gian dõng : LÖnh DEC(DECELERATION),trong menu SET. Lçi khi thêi gian dõng qu¸ nhá .BiÕn tÇn tù ®éng ®iÒu chØnh thêi gian F. H·m . §Ó dõng phanh vµ chÝnh x¸c ®éng c¬ theo yªu cÇu .Khi ®ã biÕn tÇn ph¶i tiªu thô ®éng n¨ng cña hÖ ®éng c¬ _m¸y lµm viÖc . NÕu thêi gian dõng DEC qu¸ nhá BiÕn tÇn b¸o lçi ObF (over voltage fault) C¸c ph­¬ng ph¸p h·m : H·m ®éng n¨ng . H·m t¸i sinh . H·m mét chiÒu . H·m nguån mét chiÒu dïng chung . G. TiÕt kiÖm n¨ng l­îng. §Æc biÖt cho c¸c øng dông b¬m /qu¹t.ThÝ dô :m¸y nÐn víi ¸p suÊt ®Æt 80 psi. TiÕt kiÖm tíi 35%n¨ng l­îng ®iÖn n¨ng .Gi¶m hao mßn c¬ khÝ do nhiÒu lÇn Ên . 2.Ph­¬ng thøc ®iÒu khiÓn ,®iÒu khiÓn ®éng c¬ víi biÕn tÇn. §iÒu khiÓn t¹i chç (local control) . Sö dông KEYPAD cã s½n trªn mÆt biÕn tÇn . C¸c phÝm: Stop/Reset; Run; ESC ; FWd/REV F1®F4 ; Nóm xoay KEYPAD cã thÓ l¾p ®Æt mÆt ngoµi tñ ®iÒu khiÓn sö dông RJ-45(10M)Vµ bé gi¸ l¾p . §iÒu khiÓn tõ xa (REMOTE CONTROL). BiÕn tÇn cung cÊp s½n c¸c ®Çu nèi ®iÒu khiÓn tõ xa . C¸c ®Çu vµo sè LI ( logic INPUT ) . C¸c ®Çu vµo t­¬ng tù AI (analog INPUT ). C¸c ®Çu ra t­¬ng tù AO (analog OUTPUT ). C¸c ®Çu ra r¬le /sè R/DO ( RELAY/DIGITAL OUTPUT ). H×nh 17 Kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn nhiÒu ®éng c¬ (multi motor operation). Mçi ®éng c¬ ph¶i cã r¬le nhiÖt b¶o vÖ .Khi c¸c ®éng c¬ cã c«ng suÊt kh¸c nhau nªn dïng luËt ®iÒu khiÓn V/F. L1 Kh¸ng läc L2 L3 ALTIVAR 71 MX M2 M1 LN1 LN2 LNX H×nh 18 §iÒu khiÓn kiÓu chñ /tí (master /slaver operation). Mét biÕn tÇn ®ãng vai trß m¸y chñ göi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Õn c¸c biÕn tÇn kh¸c . §iÒu khiÓn m¹ch vßng kÝn . H×nh 19 F. Kh¶ n¨ng nèi m¹ng . Chøc n¨ng ®ång bé ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®­îc thùc hiÖn ë trªn møc cña .BiÕn tÇn cã cÊu t¹o Card > ®ãng vai trß nh­ mét bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh cho phÐp ®iÒu khiÓn 1 tËp øng dông nhÊt ®Þnh . 3. CÊu tróc cña mét bé biÕn tÇn . Gåm c¸c phÇn chÝnh sau: Bé chØnh l­u. M¹ch mét chiÒu trung gian(bé läc). Bé nghÞch l­u. Khèi ®iÒu khiÓn . 3.0 Bé chØnh l­u. A.Kh¸i niÖm : lµ thiÕt bÞ dïng ®Ó biÕn ®æi nguån ®iÖn xoay chiÒu thµnh nguån ®iÖn mét chiÒu cung cÊp cho phô t¶i mét chiÒu (bÓ m¹ ®iÖn , m¹ch kÝch tõ m¸y ®iÖn ……). S¬ ®å ChØnh L­u B.Ph©n lo¹ic¸c s¬ ®å chØnh l­u . 1 pha 3 pha n pha H×nh tia H×nh CÇu Kh«ng ®iÒu khiÓn ®iÒu khiÓn hoµn toµn B¸n ®iÒu khiÓn C. C¸c d¹ng s¬ ®å chØnh l­u . H×nh 20 . (a) s¬ ®å chØnh l­u 1pha nöa chu kú ;(b) s¬ ®å chØnh l­u mét pha h×nh tia ;(c) s¬ ®å chØnh l­u cÇu mét pha ;(d) s¬ ®å chØnh l­u ba pha h×nh tia ;(e) s¬ ®å chØnh l­u cÇu 3 pha ;(f) s¬ ®å chØnh l­u s¸u pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng . 3.1.Kh©u trung gian mét chiÒu (bé läc). Dïng ®Ó san ph¼ng dßng ®iÖn ¸p sau khi chØnh l­u .§ãng vai trß mét kho tÝch tr÷ n¨ng l­îng d­íi d¹ng nguån ¸p (dïng tô ®iÖn), hoÆc nguån dßng (dïng cuén c¶m ), t¹o ra mét kh©u c¸ch ly nhÊt ®Þnh gi÷a phô t¶i vµ nguån ®iÖn ¸p l­íi .Nh­ng còng g©y ra tæn hao trªn c¸c phÇn tö . 3.2 Bé nghÞch l­u. Kh¸i niÖm . NghÞch l­u lµ nh÷ng bé biÕn ®æi dïng ®Ó biÕn ®æi nguån ®iÖn mét chiÒu thµnh nguån ®iÖn xoay chiÒu ,cung cÊp cho phô t¶i xoay chiÒu . C¸c d¹ng nghÞch l­u . NghÞch l­u nguån ¸p . NghÞch l­u nguån dßng . Kh¸i niÖm nguån dßng ,nguån ¸p: Mét nguån ®iÖn cã thÓ lµ nguån ¸p hay nguån dßng. ChÕ ®é lµm viÖc cña bé nghÞch l­u phô thuéc rÊt nhiÒu vµo chÕ ®é lµm viÖc cña nguån mét chiÒu cung cÊp ,v× vËy ta cÇn ph©n biÖt hai lo¹i nguån nµy. Nguån ¸p lý t­ëng lµ mét nguån ®iÖn víi néi trë b»ng kh«ng .Vµ nh­ vËy ®iÖn ¸p ra lµ kh«ng ®æi , kh«ng phô thuéc vµo gi¸ trÞ còng nh­ tÝnh chÊt cña phô t¶i . Nguån ¸p sÏ lµm viÖc ë chÕ ®é kh«ng t¶i , nh­ng kh«ng lµm viÖc ®­îc ë chÕ ®é ng¾n m¹ch . V× khi ®ã ,vÒ nguyªn t¾c ,dßng ®iÖn cã thÓ lín ®Õn v« cïng .Trong thùc tÕ nguån ¸p ®­îc t¹o ra b»ng c¸ch m¾c ë ®Çu ra mét nguån mét chiÒu mét tô ®iÖn cã gi¸ trÞ ®ñ lín . Nguån dßng lý t­ëng lµ mét nguån ®iÖn víi néi trë v« cïng lín .Nh­ vËy dßng ®iÖn ra lµ kh«ng ®æi , kh«ng phô thuéc vµo gi¸ trÞ , còng nh­ tÝnh chÊt cña phô t¶i .§iÖn ¸p ra sÏ phô thuéc t¶i .Nguån dßng lµm viÖc ®­îc ë chÕ ®é ng¾n m¹ch, v× khi ®ã dßng ®iÖn vÉn kh«ng ®æi nh­ng kh«ng thÓ lµm viÖc ë chÕ ®é kh«ng t¶i .Nãi chung chÕ ®é gÇn kh«ng t¶i t­¬ng ®­¬ng víi trë kh¸ng rÊt lín ,kh«ng chÊp nhËn ®­îc .Trong thùc tÕ nguån dßng ®­îc t¹o ra b»ng c¸ch m¾c ë ®Çu ra mét nguån ®iÖn mét chiÒu mét ®iÖn c¶m cã gi¸ trÞ ®ñ lín NghÞch l­u nguån dßng . D.0 NghÞch l­u nguån dßng song song mét pha . D.0.1 S¬ ®å biÕn ¸p cã ®iÓm gi÷a (h×nh21). H×nh 21 . a,s¬ ®å nguyªn lý ,b m¹ch ®iÖn t­¬ng ®­¬ng , c d¹ng dßng ®iÖn ,®iÖn ¸p trªn c¸c phÇn tö . Trªn s¬ ®å , mçi thyristor ®­îc ®iÒu khiÓn më trong mét nöa chu kú ,vËy ®iÖn ¸p mét chiÒu ®­îc lu©n phiªn ®Æt lªn mçi nöa cuén d©y cña m¸y biÕn ¸p .KÕt qu¶ lµ bªn phÝa thø cÊp xuÊt hiÖn ®iÖn ¸p xoay chiÒu .Tô ®iÖn C m¾c song song víi phô t¶i _®ãng vai trß tô chuyÓn m¹ch. §iÖn c¶m L m¾c nèi tiÕp víi nguån ®Çu vµo ®Ó dßng ®Çu vµo ph¼ng hoµn toµn vµ ng¨n tô phãng ng­îc tr¶ vÒ nguån khi c¸c thyristor chuyÓn m¹ch .Dßng ®Çu vµo kh«ng ®æi nªn tô chØ phãng n¨ng l­îng ra t¶i . Ho¹t ®éng : khi V1 më th«ng ®iÖn ¸p E ®Æt lªn mçi nöa cuén s¬ cÊp , m¸y biÕn ¸p, vËy tô C sÏ ®­îc n¹p ®iÖn ¸p trªn toµn bé phÇn s¬ cÊp ,lµ 2E víi cùc tÝnh nh­ h×nh vÏ .Khi V2 nhËn ®­îc tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn . V2 SÏ më th«ng dßng id qua V2 , tô C ®Æt tÝnh ng­îc lªn V1 , V1 kho¸ l¹i .Tô C sÏ ®­îc n¹p ®iÖn l¹i ®Ó s½n sµng cho lÇn chuyÓn m¹ch tiÕp theo khi V1 l¹i nhËn ®­îc tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn . D .0.2 NghÞch l­u song song s¬ ®å cÇu (H×nh 22). IC-IL IC I IR gtb UC 0 (c) (b) H×nh 22 . (a) s¬ ®å nguyªn lý ,( b) d¹ng dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p trªn c¸c phÇn tö (c) biÓu ®å vect¬. CÊu t¹o cña s¬ ®å gåm bèn thyristor V1 , V2,V3 ,V4 ®­îc ®iÒu khiÓn ®ãng më theo tõng cÆp . V1 vµ V2, V3 vµV4 .Tô C ®ãng vai trß lµ tô chuyÓn m¹ch , m¾c song song víi phô t¶i .§Çu vµo mét chiÒu cã cuén c¶m L trÞ sè ®ñ lín t¹o lªn nguån dßng . Ho¹t ®éng : Khi c¸c cÆp thyristor ®­îc ®iÒu khiÓn theo tõng cÆp dßng ®Çu ra nghÞch l­u is cã d¹ng ch÷ nhËt víi biªn ®é dßng ®Çu vµo Id . §iÖn ¸p trªn t¶i b»ng ®iÖn ¸p trªn tô uc. GØa sö V1 ,V2 ®ang dÉn ,tô C ®­îc n¹p ®iÖn víi cùc tÝnh nh­ trªn h×nh . Tíi mét phÇn hai chu kú sau khi V3, V4 ®­îc ®iÒu khiÓn më ra ®iÖn ¸p trªn tô sÏ ®­îc ®Æt ng­îc lªn V1 ,V2 ®Ó kho¸ V1 ,V2 l¹i. Trªn ®å thÞ (b) ®iÖn ¸p trªn tô chËm pha so víi dßng ®iÖn mét gãc b , chÝnh lµ gãc kho¸ cña van T cã ph­¬ng tr×nh ®iÖn ¸p : uL =E –uab (1-16) (1-17). (1-18) S¬ ®å nghÞch l­u nguån dßng song song ,s¬ ®å cÇu cã ®i«t c¸ch ly ,nh»m ®¶m b¶o kh¶ n¨ng lµm viÖc cña s¬ ®å ë tÇn sè thÊp h×nh 23. H×nh 23 s¬ ®å nguån dßng song song cã ®i«t c¸ch ly D.1 NghÞch l­u nguån dßng ba pha (H×nh 24). ( b ) V1 V2 V3 V4 V6 V5 0 0 0 0 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 q H×nh 24 , (a) s¬ ®å nguyªn lý ,(b)d¹ng tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn . §Ó cã thÓ lµm viÖc ë d¶i tÇn sè réng ,s¬ ®å ba pha còng cã d¹ng s¬ ®å c¸ch ly ®i«t . ¦u ®iÓm cña nghÞch l­u dßng song song lµ cã thÓ trao ®æi c«ng suÊt ph¶n kh¸ng víi nguån l­íi xoay chiÒu ,nÕu nh­ ®Çu vµo mét chiÒu lµ mét chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn ,víi m¹ch vßng dßng ®iÖn . Do ®ã c¸c s¬ ®å nµy cã nhiÒu øng dông trong truyÒn ®éng K§B . NghÞch l­u nguån ¸p . C¸c van b¸n dÉn ®iÒu khiÓn hoµn toµn nh­ IGBT,GTO, MOSFET, transistor ®­îc sö dông . E .0 NghÞch l­u nguån ¸p 1 pha( h×nh 25). +E -E T/2 T t t t t t Ut i v1,2 i v3,4 i D1,2 D3,4 0 0 0 Ut (b) t t +E -E 0 v1,2 v3,4 D1,2 D3,4 i i i i 0 0 0 Ut U(t)t (c) H×nh 25 , (a) s¬ ®å nguyªn lý ,( b) d¹ng dßng ®iÖn ¸p trªn c¸c phÇn tö víi t¶i trë c¶m , (c) d¹ng dßng ®iÖn ¸p trªn c¸c phÇn tö víi t¶i dung kh¸ng . S¬ ®å gåm bèn van ®iÒu khiÓn hoµn toµn V1 , V2 ,V3 , V4 Vµ c¸c ®i«t D1 ,D2 ,D3, D4 .C¸c ®ièt ng­îc lµ c¸c phÇn tö b¾t buéc trong c¸c s¬ ®å nghÞch l­u ¸p, góp cho qu¸ tr×nh trao ®æi c«ng suÊt ph¶n kh¸ng gi÷a t¶i vµ nguån. §Çu vµo mét chiÒu lµ mét nguån ¸p víi ®Æc tr­ng cã tô C víi gi¸ trÞ ®ñ lín. Tô C võa san läc dßng ®iÖn ¸p trong tr­êng hîp nguån E lµ mét chØnh l­u, võa cã vai trß lµ kho chøa cång suÊt ph¶n kh¸ng trao ®æi víi t¶i qua c¸c ®ièt ng­îc. NÕu kh«ng cã tô C hoÆc tô C qu¸ nhá th× dßng ph¶n kh¸ng sÏ kh«ng cã ®­êng ch¹y g©y nªn qu¸ ¸p trªn c¸c phÇn tö trong s¬ ®å. C¸c van trong s¬ ®å ®­îc ®iÒu khiÓn më trong mçi n÷a chu kú theo tõng cÆp V1 vµ V2; V3 vµ V4. KÕt qu¶ lµ ®iÖn ¸p ra sÏ cã d¹ng xoay chiÒu xung ch÷ nhËt víi biªn ®é b»ng ®iÖn ¸p nguån vµo kh«ng phô thuéc vµo t¶i, E.1. §iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra trong nghÞch l­u ngu«ng ¸p. V× d¹ng ®iÖn ¸p ra cè ®Þnh, kh«ng phô thuéc vµo t¶i, v× vËy ph¶i cã biÖn ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra khi cã yªu cÇu. §iÖn ¸p ra trªn t¶i cã thÓ ®iÒu chØnh b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p: E.1.0. Dïng chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn: §¬n gi¶n ch¾c ch¾n. Tuy nhiªn d¹ng ®iÖn ¸p ®Çu ra cña chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn sÏ cã ®é nhÊp nh« lín nÕu ®iÒu chØnh s©u. Anh h­ëng m¹nh ®Õn chÕ ®é lµm viÖc cña nghÞch l­u. E.1.1. §iÒu chØnh ®é réng xung cña ®iÖn ¸p ra nghÞch l­u b»ng c¸ch thay ®æi kho¶ng dÉn c¸c van. Nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ thµnh phÇn sãng hµi trªn ®iÖn ¸p ra sÏ thay ®æi trong qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh. E.1.2. §iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra b»ng ph­¬ng ph¸p céng ®iÖn ¸p ra cña hai bé nghÞch l­u víi gãc pha kh¸c nhau. E.1.3. Ph­¬ng ph¸p biÕn ®iÖu bÒ réng xung( PWM). §©y lµ ph­¬ng ph¸p tiªn tiÕn hiÖu qu¶ nhÊt v×: Võa ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra võa ®iÒu chØnh ®­îc tÇn sè. §iÖn ¸p ra gÇn víi h×nh sin. Cã thÓ dïng chØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn ë ®Çu vµo nghÞch l­u lµm t¨ng hiÖu qu¶ cña s¬ ®å. Néi dung cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ: So s¸nh mét sãng sin chuÈn, cã tÇn sè b»ng tÇn sè cña ®iÖn ¸p ra nghÞch l­u mong muèn, víi mét ®iÖn ¸p r¨ng c­a tÇn sè cao. E.2. NghÞch l­u nguån ¸p ba pha ( h×nh 26). H×nh 26 S¬ ®å gåm 6 van ®iÒu khiÓn hoµn toµn V1 ,V 2 , V 3 ,V 4 ,V 5 ,V6 , vµ c¸c ®ièt ng­îc D1, D2 , D3 , D4 , D5 , D6 . C¸c ®ièt ng­îc gióp cho qu¸ tr×nh trao ®æi c«ng suÊt ph¶n kh¸ng gi÷a t¶i vµ nguån. §Çu vµo mét chiÒu lµ mét nguån ¸p ,víi ®Æc tr­ng cã tô C víi gi¸ trÞ ®ñ lín. Phô t¶i ba pha ®èi xøng ZA=ZB=ZC cã thÓ ®Êu tam gi¸c hoÆc sao. 3.3. Khèi ®iÒu khiÓn. NhËn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, thùc hiÖn c¸c luËt ®iÒu khiÓn, t¹o tÝnh hiÖu ®iÒu khiÓn c¸c IGBT. LuËt ®iÒu khiÓn: V/F. SVCU. SVCI. 3.3.1. H·m ®éng n¨ng vµ c¸c ®Çu vµo ra cña biÕn tÇn. H·m ®éng n¨ng: §­îc sö dông trong c¸c øng dông yªu cÇu dõng phanh. §éng n¨ng cña hÖ truyÒn ®éng ®­îc tiªu thô trªn ®iÖn trë h·m( h×nh 27). H×nh27 C¸c ®Çu vµo/ ra( h×nh 28). H×nh28 4. BiÕn tÇn gi¸n tiÕp, biÕn tÇn trùc tiÕp. 4.0. BiÕn tÇn gi¸n tiÕp: BiÕn tÇn gi¸n tiÕp ®­îc cÊu t¹o tõ bé chØnh l­u, kh©u läc trung gian , vµ bé nghÞch l­u. Tuú theo kh©u trung gian mét chiÒu lµm viÖc trong chÕ ®é nguån dßng hay nguån ¸p, ta chia ra lµm ba lo¹i chÝnh: BiÕn tÇn nguån dßng: BiÕn tÇn nguån ¸p víi nguån cã ®iÒu khiÓn. BiÕn tÇn nguån ¸p kh«ng ®iÒu khiÓn. 4.0.1. BiÕn tÇn nguån dßng. Dïng chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn, nghÞch l­u thyristor. ¦u ®iÓm: §¬n gi¶n vµ sö dông lo¹i thyristor víi tÇn sè kh«ng cao l¾m.( hinh 29). H×nh29 BiÕn tÇn nguån dßng . Cuén c¶m t¹o nguån dßng cÊp cho nghÞch l­u. NghÞch l­u ë ®©y lµ nguån dßng song song. HÖ thèng tô chuyÓn m¹ch ®­îc c¸ch ly víi t¶i qua ®ièt c¸ch ly. ¦u ®iÓm: Khi dïng víi ®éng c¬ kh«ng ®ång bé lµ s¬ ®å cã kh¶ n¨ng tr¶ n¨ng l­îng vÒ l­íi. Khi ®éng c¬ chuyÓn sang chÕ ®é m¸y ph¸t, dßng ®Çu vµo nghÞch l­u vÉn gi÷ kh«ng ®æi, nh­ng chØnh l­u chuyÓn sang chÕ ®é lµm viÖc ,víi gãc ®iÒu khiÓn lín h¬n 900, nghÜa lµ chuyÓn sang chÕ ®é nghÞch l­u phô thuéc, nhê ®ã n¨ng l­îng tõ phÝa nghÞch l­u ®­îc ®­a vÒ l­íi. BiÕn tÇn nguån dßng còng kh«ng sî chÕ ®é ng¾n m¹ch v× cã hÖ thèng gi÷ dßng kh«ng ®æi nhê chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn vµ cuén kh¸ng trong m¹ch mét chiÒu. Víi c«ng suÊt nhá th× s¬ ®å nµy kh«ng phï hîp v× hiÖu suÊt kÐm, cång kÒnh nh­ng víi c«ng suÊt cì trªn 100KW th× ®©y lµ mét ph­¬ng ¸n rÊt hiÖu qu¶. Nh­îc ®iÓm: HÖ sè c«ng suÊt thÊp, phô thuéc vµo phô t¶i, nhÊt lµ khi t¶i nhá. 4.0.2. BiÕn tÇn nguån ¸p víi nguån cã ®iÒu khiÓn (H×nh 30). H×nh30 BiÕn tÇn nguån ¸p lo¹i nµy dïng nghÞch l­u nguån ¸p víi ®Çu vµo mét chiÒu ®iÒu khiÓn ®­îc. §iÖn ¸p mét chiÒu cung cÊp cã thÓ dïng chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn hoÆc kh«ng cã ®iÒu khiÓn. Sau ®ã ®iÒu chØnh nhê bé biÕn ®æi xung ¸p mét chiÒu. Víi ph­¬ng ¸n thø 2 th× hÖ sè c«ng suÊt cña s¬ ®å kh«ng ®æi kh«ng phô thuéc t¶i. Tuy nhiªn khi ®ã s¬ ®å sÏ qua nhiÒu kh©u biÕn ®æi vµ hiÖu xuÊt sÏ kÐm, do ®ã chØ phï hîp cho t¶i nhá d­íi 30kw. BiÕn tÇn nguån ¸p cã d¹ng ®iÖn ¸p ra xung ch÷ nhËt, biªn ®é ®­îc ®iÒu chØnh nhê thay ®æi ®iÖn ¸p mét chiÒu. H×nh d¹ng vµ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra kh«ng phô thuéc phô t¶i, dßng ®iÖn do t¶i x¸c ®Þnh. Ngµy nay biÕn tÇn nguån ¸p ®­îc t¹o chñ yÕu víi ®iÖn ¸p ra biÕn ®iÖu bÒ réng xung. 4.0.3. BiÕn tÇn nguån ¸p biÕn ®iÖu bÒ réng xung. H×nh 31. H×nh31 BiÕn tÇn lo¹i nµy dïng chØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn ë ®Çu vµo. §iÖn ¸p vµ tÇn sè ë ®Çu ra sÏ hoµn toµn do phÇn nghÞch l­u x¸c ®Þnh. NgÞch l­u th­êng sö dông c¸c van ®iÒu khiÓn hoµn toµn nh­ GTO, IGBT, Transistor c«ng suÊt. IGBT hoÆc Transistor c«ng suÊt ®­îc sö dông cho biÕn tÇn c«ng suÊt tíi 300kw, ®iÖn ¸p l­íi ®Çu vµo ®Õn 690v. TÇn sè sãng mang th­êng ®Õn 12KHz ®èi víi c«ng suÊt tíi 55kw, víi c«ng suÊt lín h¬n tÇn sè nµy bÞ giíi h¹n d­íi 3KHz. GTO ®­îc sö dông víi biÕn tÇn c«ng suÊt trªn 300kw ®iÖn ¸p l­íi ®Õn 690V, tÇn sè sãng mang 1KHz. V× sö dông chØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn ë ®Çu vµo nªn hÖ sè c«ng suÊt cña s¬ ®å » 1. Vµ kh«ng phô thuéc t¶i. Tuy nhiªn ë thêi ®iÓm ®ãng ®iÖn ban ®Çu dßng n¹p cho tô ®iÖn mét chiÒu cã thÓ cã gi¸ trÞ rÊt lín, cÇn ph¶i ®­îc h¹n chÕ. 4.1. BiÕn tÇn trùc tiÕp . Kh¸c víi biÕn tÇn gi¸n tiÕp, ë ®©y t¹o ra ®iÖn ¸p trªn t¶i b»ng c¸c phÇn cña ®iÖn ¸p l­íi. Mçi lÇn nèi t¶i vµo nguån b»ng mét phÇn tö ®ãng c¾t duy nhÊt trong mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh, kh«ng th«ng qua mét kho n¨ng l­îng trung gian nµo. Phô t¶i ë biÕn tÇn trùc tiÕp cã thÓ trao ®æi n¨ng l­îng víi l­íi ®iÖn mét c¸ch liªn tôc. Tæn hao c«ng suÊt ë biÕn tÇn trùc tiÕp còng Ýt h¬n v× phô t¶i chØ nèi víi nguån qua mét phÇn tö ®ãng c¾t. H×nh32 5. LuËt ®iÒu khiÓn, t¶i c¬ vµ c¸c d¹ng biÕn tÇn. 5.0. LuËt ®iÒu khiÓn. Tèc ®é ®éng c¬ theo tÇn sè : n= (4) M«men sinh ra tû lÖ víi tõ th«ng vµ dßng ®iÖn : T=KI f cosj §iÒu khiÓn m«men : Duy tr× tõ th«ng kh«ng ®æi f =constant M«men tû lÖ víi dßng ®iÖn T =f(I) 380V 190 25HZ 50HZ 87HZ H×nh 33 Duy tr× tõ th«ng kh«ng ®æi khi tÇn sè kh«ng ®æi . f=L I. (1-19) U=Z I=(w L) I +R I.(1-20) U~= 2pf L I (Bá qua RI).(1-21) U~=2pff.(1-22) f=.(1-23) Duy tr× tØ sè u/f kh«ng ®æi . LuËt ®iÒu khiÓn V/f . d¶i 1:50. §Æc tÝnh V/f 5 ®iÓm (u1 :F1 tíi u5: F5) cho phÐp dùng ®Æc tÝnh V/f thÝch hîp víi ®Æc tÝnh c¬ cña t¶i h×nh34. U5 U4 U3 U2 U1 U0 UNS F4 F5. F1 F3 F2 H×nh34 LuËt ®iÒu khiÓn vect¬ tõ th«ng . Nguyªn lý : chuyÓn ®æi hÖ ph­¬ng tr×nh m¸y ®iÖn , chuyÓn c¸c ®¹i l­îng v« h­íng (®iÖn ¸p , dßng ®iÖn , tõ th«ng thµnh c¸c ®¹i l­îng vect¬ t­¬ng øng . 5.1 C¸c lo¹i ®Æc tÝnh t¶i . 5.1.0 T¶i m« men kh«ng ®æi (TC _constant torque). Th­êng gÆp nhiÒu trong b¨ng chuyÒn , cÇn trôc , thang m¸y … Chøc n¨ng > gióp biÕn tÇn bï sôt ¸p , duy tr× m« men trong gi¶i tèc ®é thÊp . M« men cña t¶i kh«ng phô thuéc vµo tèc ®é quay. TL=contsnt t­¬ng øng víi PL= TL w=Kw M« men ®­îc duy tr× theo ®Æc tÝnh V/F tuyÕn tÝnh . Trªn tèc ®é c¬ b¶n 50 Hz ®iÖn ¸p ®­îc duy tr× kh«ng ®æi ( ®¹t max ). 380V 190 25HZ 50HZ 87HZ M« men Tèc ®é Tèc ®é c¬ b¶n 1500 rp m ®Æc tÝnh V/F H×nh 35 5.1.1 T¶i c«ng suÊt kh«ng ®æi (constant power _CP). M« men cña t¶i tû lÖ nghÞch víi tèc ®é quay. TL= T­¬ng øng víi : PL= TL w= constant. C¸c øng dông víi tèc ®ä lín h¬n tèc ®é c¬ b¶n .C¸c øng dông th­êng gÆp : m¸y c­a , m¸y kÐo , m¸y têi . H×nh 36 5.1.2 T¶i m« men biÕn thiªn ( V T) (variable torque). C¸c t¶i liªn quan tíi : qu¹t , b¬m ly t©m . M« men cña t¶i tû lÖ víi b×nh ph­¬ng tèc ®é quay cña m¸y TL=K w2 t­¬ng øng víi PL= TL w=w3 . ChØ cÇn mét m« men nhá ®Ó khëi ®éng . BiÕn tÇn cho øng dông tiÕt kiÖm n¨ng l­îng . ThÝ dô :ë tèc ®é (25 Hz) b¬m tiªu thô mét l­în c«ng suÊt b»ng 1/8 c«ng suÊt ®Þnh møc (50Hz). 5.1.3 T¶i yªu cÇu m« men qu¸ t¶i lín . T¶i m« men kh«ng ®æi cÇn m« men khëi ®éng lín lóc ban ®Çu .Dßng khëi ®éng ®¹t tíi h¬n 150% ®Þnh trong mét phót .NÕu ®éng c¬ kh«ng khëi ®éng ®­îc , hoÆc dßng khëi ®éng >150% qu¸ mét phót , biÕn tÇn sÏ >. BiÕn tÇn b¸o lçi : OLF (over curent torque limit ), ALTIVAR 31,58, 68, 71 ®­îc thiÕt kÕ chuyªn dông cho c¸c øng dông CT . t M« men 220% 100% 1 phót H×nh37 5.1.4 T¶i yªu cÇu m« men qu¸ t¶i nhá . T¶i b¬m ,qu¹t chØ cÇn m« men qu¸ t¶i nhá . BiÕn tÇn ALTIVAR 38®­îc thiÕt kÕ chuyªn dông cho c¸c lo¹i t¶i b¬m , qu¹t . Dïng biÕn tÇn ALTIVAR 31, 71 cã thÓ n©ng cao c«ng suÊt biÕn tÇn cho t¶i b¬m qu¹t .ThÝ dô ALTIVAR71 200HP(CT) cã thÓ vËn hµnh mét ®éng c¬ 250HP cho t¶i b¬m qu¹t( V/T) M« men 110% 100% t 1 phót H×nh 38 5.2 C¸c lo¹i biÕn tÇn ALTIVAR vµ gi¶i tèc ®é . ALTIVAR38 1:1000 1:1000 1:100 1:50 1:20 ALTIVAR71 ALTIVAR31 ALTIVAR11 Gi¶i tèc ®é H×nh 39 6 .C¬ b¶n vÒ lËp tr×nh cho biÕn tÇn (dùa trªn biÕn tÇn ALTIVAR31). 6.0 . §Æc tÝnh cña ALTIVAR31 .C¸c cæng I-O . 6 ngâ vµo logic lËp tr×nh ®­îc . Trë kh¸ng 3,5KW. Dïng nguån cña biÕn tÇn hoÆc tõ bªn ngoµi . ChuyÓn ®æi ®­îc positive logic (source) ( vÞ trÝ logic +)/ negative logic /PLC. Thêi gian lÊy mÉu 8 ms. Cã thÓ g¸n nhiÒu chøc n¨ng cho mét ngâ vµo . 3 Ngâ vµo analog lËp tr×nh ®­îc . Thêi gian lÊy mÉu 8ms , ®é ph©n gi¶i 10 bit , ®é chÝnh x¸c ±4,3%. ®é tuyÕn tÝnh ±0,2% gi¸ trÞ danh ®Þnh ,100m tèi ®a víi d©y c¸p . AI1 :§iÖn ¸p :0,+10, 30KW. AI2 : §iÖn ¸p , ±10 V . AI3 : Dßng , x ,y mA ,x , y lËp tr×nh ®­îc tõ 0®20mA . AIP : BiÕn trë ®iÒu chØnh tèc ®é cho d·y ALTIVAR 31H….A. MétNgâ ra analog lËp tr×nh ®­îc ( tuú chän : dßng hay ¸p logic ). §iÖn ¸p ( A0V ): 0 , +10, 470W. Dßng (A0C) : 0, 20 mA , 800W max. §é ph©n gi¶i : 8 bit , ®é chÝnh x¸c chuyÓn ®æi ±1% , ®é tuyÕn tÝnh ±0,2%. A0C cã thÓ ®­îc g¸n nh­ mét ngâ ra logic :24V , 20mA . Hai ngâ ra logic relay lËp tr×nh ®­îc . R1A ,R1B , R1C : th­êng më /th­êng ®ãng . R2A , R2B :th­êng më . Thêi gian ®¸p øng : 8ms. Kh¶ n¨ng ®ãng c¾t : Tèi thiÓu : 10 m A cho 5VDC. Tèi ®a t¶i trë lªn : 5A (250VAC) hoÆc 30VDC. Tèi ®a t¶i c¶m : 2A (250VAC ) hay 30VDC. Cho phÐp ®ãng c¾t 100000 lÇn . 6.1 §Æc tÝnh ALTIVAR 31 . Dßng lµm viÖc cña biÕn tÇn .Dßng danh ®Þnh cña biÕn tÇn .Cao h¬n hay t­¬ng ®­¬ng dßng danh ®Þnh cña ®éng c¬ tiªu chuÈn IEC vµ NEMA . Dßng qu¸ t¶i cña biÕn tÇn : 150% cña dßng danh ®Þnh trong 60s . TØ sè gi÷a dßng nµy vµ dßng danh ®Þnh ®­îc m« men qu¸ t¶i . Dßng qu¸ ®é tøc thêi . 180% trong 2s. 6.2 §Æc tÝnh ALTIVAR31- tiªu chuÈn vµ chøng nhËn. ALTIVAR31 ®¹t UL (508C) vµ CSA (22.2 N14.95 ). ALTIVAR31 mang nh·n CE cho thiÕt bÞ h¹ thÕ .§¹t c¸c chuÈn : IEC 1800 .2 : chuÈn s¶n phÈm cho c¸c biÕn tÇn . EN 50178 : chuÈn thiÕt bÞ ®iÖn h¹ thÕ . Céng ®ång EMC (IEC 61000-4-). EMC emision (61800-3, m«i tr­êng 2 (Ind vµ 1 (res) . 6.3 S¬ ®å c¸c ®Çu nèi . H×nh 40 H×nh 40 s¬ ®å c¸c ®Çu nèi . 6.4 L¾p ®Æt víi biÕn tÇn cã t¶n nhiÖt h×nh 41. H×nh 41 6.5 Cµi ®Æt vµ vËn hµnh . 6.5.0 Suy gi¶m c«ng suÊt trªn c¸c s¶n phÈm ALTIVAR31H . Sù suy gi¶m cña dßng danh ®Þnh , biÕn tÇn phô thuéc vµo nhiÖt ®é , tÇn sè ®ãng c¾t vµ c¸ch l¾p ®Æt . TÝnh n¨ng vµ ®iÒu khiÓn ®éng c¬ . ChÕ ®é ®iÒu khiÓn , bèn chÕ ®é ®iÒu khiÓn : §iÒu khiÓn theo vec t¬ tõ th«ng kh«ng dïng c¶m biÕn , mÆc ®Þnh dïng cho c¸c øng dông yªu cÇu m« men kh«ng ®æi vµ tÝnh n¨ng cao. M« men thay ®æi , dïng cho c¸c øng dông t¶i bËc hai ( b¬m /qu¹t ). C¸c ®éng c¬ ®Æc biÖt , c¸c ®éng c¬ cã c«ng suÊt nhá h¬n biÕn tÇn , hay c¸c ®éng c¬ m¾c song song , chÕ ®é L . TiÕt kiÖm n¨ng l­îng , dïng cho c¸c øng dông m« men cè ®Þnh hay thay ®æi víi t¶i nhá , tù ®éng gi¶m ¸p , chÕ ®é nLd. Tù ®éng dß tham sè ®éng c¬. Qu¶n lý bëi th«ng sè tUn trong men nu drc. §o ®iÖn trë stator cña ®éng c¬ , cho phÐp tèi ­u qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn ®éng c¬ ë tèc ®é thÊp.Thùc hiÖn b»ng mét lùa chän sö dông chÕ ®é hay c¸c ngâ vµo logic ®­îc g¸n : TUn =nO . kh«ng cã hiÖu lùc. TUn=yes tù ®éng dß tham sè trong thêi gian ng¾n nhÊt. TUn=LI1 tíi LI6 –tù ®éng dß tham sè khi cã sù thay ®æi .tõ 0®Õn 1 cña ngâ vµo LI ®­îc g¸n. TUn=rUn tù ®éng dß tham sè mçi khi cã lÖnh Run. TUn=Pon tù déng dß tham sè mçi khi cã cÊp nguån §éng c¬ sÏ kh«ng chuyÓn ®éng trong suèt qu¸ tr×nh dß . Sau khi thùc hiÖn xong , mµn h×nh sÏ hiÓn thÞ donE hay NO . B¶o vÖ nhiÖt. B¶o vÖ ®éng c¬ . §iÒu chØnh Lth=Ln ®Ó tèi ­u viÖc b¶o vÖ nhiÖt. B¶o vÖ tu©n theo tiªu chuÈn IEC947 Vµ NEMAICS2-222. B¸o lçi trªn OLF t¹i 118% qu¸ nhiÖt . Cã thÓ v« hiÖu viÖc b¶o vÖ ( th«ng sè OLL) dïng c¸c c¶m biÕn .nhiÖt ®éng c¬ (PTC) hay relay nhiÖt tr­êng hîp nµy . Bé nhí nhiÖt ®­îc reset khi biÕn tÇn kh«ng ®­îc cÊp nguån B¶o vÖ biÕn tÇn . Tù ®éng gi¶m tÇn sè ®ãng c¾t xuèng 4KHz trong tr­êng hîp qu¸ nhiÖt . B¸o lçi trªn OHF trong tr­êng hîp qu¸ t¶i kh«ng ®ång bé . LËp tr×nh . 6.6.0. Danh s¸ch menu (8 menu trong ALTIVAR 31). SET : setting (cµi ®Æt ). Drc : motor control ( tham sè ®éng c¬ ). I-O : input-output (ngâ vµo ra ). CtL : command (®iÒu khiÓn ). Fun : function (chøc n¨ng ). FTL : faults (qu¶n lý gi¸m s¸t lçi ). Com : communication (truyÒn th«ng ). Sup :monitoring (hiÓn thÞ ). Thø tù menu . LËp tr×nh dÔ dµng : PhÝm ENT vµ ESC ®Ó chän hay tho¸t ra khá menu th«ng sè. PhÝm ENT ®Ó x¸c nhËn mét lùa chän hay mét ®iÒu chØnh (cµn ph¶i nhÊn 2s trong mét vµi tr­êng hîp ). PhÝm p vµq ®Ó di chuyÓn lªn xuèng , chän c¸c cµi ®Æt vµ ®iÒu chØnh c¸c th«ng sè . Mµn h×nh hiÓn thÞ sÏ nhÊp nh¸y ®Ó x¸c nhËn lùa chän . Menu SET vµ drc. Cµi ®Æt th«ng sè biÕn tÇn vµ th«ng sè ®éng c¬ , thÝ dô : menu SET: ACC ,drc :hµm dèc ( thêi gian t¨ng gi¶m tèc ). HSP : tèc ®é cao nhÊt . LTH : dßng danh ®Þnh ®éng c¬ , liªn quan ®Õn b¶o vÖ nhiÖt ®éng c¬ . Menu DRC: UNS : ®iÖn ¸p danh ®Þnh ®éng c¬ . NSP : tèc ®é danh ®Þnh ®éng c¬. TUN : tù ®éng dß tham sè . OFT :Lùa chän chÕ ®é ®iÒu khiÓn . Menu I-O. Cho phÐp cµi ®Æt chøc n¨ng cho c¸c ngâ vµo ra .ThÝ dô : Tcc :chän lùa gi÷a kiÓu ®iÒu khiÓn 2 hay 3 d©y hay ®iÒu khiÓn t¹i biÕn tÇn . Tct : chän lùa ®iÒu khiÓn hai d©y gi÷a møc logic. CRL3 vµ CRH3: Cµi ®Æt tû lÖ cña tÝn hiÖu AI3 vµ LSP vµ HSP. VÝ dô: 7 ¸17mA t­¬ng øng víi LSP vµ HSP. AOV hay AOC: cµi ®Æt cho tÝn hiÖu AO, OA: 0- 20mA; 4A: 4- 20mA; 10V: 0- 10V. AOC: cã thÓ ®Æt lµ ngâ ra loogic dO. R1 hoÆc R2 : Cã thÓ g¾n relay R1, R2. 6.6.1.4. Menu ®iÒu khiÓn CTL. Lùa chän møc truy cËp theo sè: Level 1( LAC= L1 )( mÆc ®Þnh). BiÕn tÇn víi c¸c tÝnh n¨ng phï hîp víi ®a sè c¸c øng dông th­êng gÆp. Truy cËp c¸c chøc n¨ng chuÈn, øng víi c¸c chøc n¨ng ALTVAR28. Level 2( LAC = L2). Truy cËp c¸c chøc n¨ng n©ng cao: ± Speed, h·m tr×nh tù, hai møc giíi h¹n dßng, chuyÓn ®æi ®éng c¬. Level 3( LAC= X3). ChuyÓn ®æi gi÷a c¸c kªnh tham sè tèc ®é nh­ AL1, AL2, AL3, AIP( biÕn trë t¹i biÓn tÇn ), Modbus, CAN open hoÆc bµn phÝm tõ xa. ChuyÓn ®æi gi÷a c¸c kªnh ®iÒu khiÓn nh­: Local( t¹i biÕn tÇn); LCC (bµn phÝm tõ xa); Modbus, CAN open hay c¸c ngâ vµo logic LI. 6.6.5. Menu Fun. Chän chøc n¨ng øng dông cña ALTIVAR 31. Chän chøc n¨ng: Chän ngâ vµo logic thùc hiÖn chøc n¨ng: Menu Fun. C¸c cÊp tèc ®é ®Æt tr­íc: PSS – PS2: Hai tèc ®é ®Æc tr­ng. LI3: G¾n LI3 cho chøc n¨ng ®­îc chän. G¾n nhiÒu chøc n¨ng trªn c¸c ngâ vµo logic. Vµi chøc n¨ng cã thÓ ®­îc kÝch ho¹t ®ång thêi bëi mét ngâ vµo logic. VÝ dô: LI4 ®­îc g¾n ®Ó chuyÓn ®æi hµm dèc( RPS, Menu Fun) vµ ®¶o chiÒu ( RRS, Menu I/O). 6.6.6. Menu b¸o lçi FLT. C¸c cµi ®Æt vµ ®iÒu chØnh chÝnh trong Menu FLT. ATR = YES: Tù ®éng khëi ®éng l¹i ®èi víi mét sè lçi. Tù ®éng sau 1; 5, 10 gi©y hay mçi phót. TAN: Chän lùa kho¶ng thêi gian tèi ®a cña qu¸ tr×nh tù khëi ®éng l¹i( ®iÒu chØnh tõ 5 phót ®Õn 3 giê hay kh«ng giíi h¹n). RSF: Reset lçi b»ng ngâ vµo logic. FLR: Khëi ®éng l¹i víi tèc ®é hiÖn cã( Flying starts). OHLT: ChÕ ®é dõng khi qu¸ t¶i biÕn tÇn. OHF OLL: ChÕ ®é dõng khi qu¸ t¶i ®éng c¬ OLF. SLL: ChÕ ®é dõng khi lçi Mod bus SLF. …………………………………………. ChÕ ®é dõng khi lçi: YS: Dõng tù do, LFF: §Õn tèc ®é fold – back( th«ng sè LFF). RLS: Gi÷ tèc ®é tr­íc khi x¶y ra lçi cho ®Õn khi hÕt lçi. RMP: Dõng theo hµm dèc. FST: Dõng nhanh.. 6.6.7. Menu hiÓn thÞ SUP. Cã thÓ hiÓn thÞ c¸c chøc n¨ng ®­îc g¾n cho c¸c ngâ vµo logic vµ Analog truy cËp b»ng Menu phô LIA vµ AIA. – cña Menu SUP. Cã thÓ hiÓn thÞ ngâ vµo logic trªn mµn h×nh biÕn tÇn, víi th«ng sè LIS cña Menu phô LIA. 6.7. LËp tr×nh. Mét sè chøc n¨ng c¬ b¶n. ChuyÓn ®æi ®éng c¬( ®Æt th«ng sè cho hai ®éng c¬ kh¸c nhau). ± Speed. 16 cÊp tèc ®é ®Æt tr­íc. §iÒu khiÓn h·m tr×nh tù. Bé ®iÒu chØnh PI. UP – load/down/load 4 bé th«ng sè cµi ®Æt b»ng bµn phÝm tõ xa. Kho¸ tham sè b»ng Password. Hai gi¸ trÞ giíi h¹n dßng. ……. 7. BiÕn tÇn trong hÖ thèng ®iÖn. B¶o vÖ hÖ biÕn tÇn - ®éng c¬. 7.0. B¶o vÖ biÕn tÇn: H×nh 42. H×nh 42 B¶o vÖ: qu¸ ¸p, thÊp ¸p, xung ¸p, mÊt pha vµ mÊt c©n b»ng pha. Khëi ®éng biÕn tÇn: Giíi h¹n sè lÇn khëi ®éng : hai lÇn/ phót. Qu¸ ¸p vµ thÊp ¸p. BiÕn tÇn sÏ > nÕu: §iÖn ¸p v­ît qu¸ ng­ìng cho phÐp. §iÖn ¸p thÊp h¬n 50% ®Þnh møc. Qu¸ ¸p vµ xung ¸p. BiÕn tÇn ®­îc b¶o vÖ bëi c¸c thiÕt bÞ chèng sÐt( Mov) kÕt hîp víi c¸c tô ®iÖn lín ë trong m¹ch mét chiÒu trung gian( DC LINK). MÊt c©n b»ng pha. MÊt c©n b»ng pha sÏ t¸c ®éng tíi c¸c tô ®iÖn cña m¹ch ®iÖn mét chiÒu trung gian. Khi t¶i t¨ng, t¸c ®éng cña mÊt c©n b»ng pha tíi biÕn tÇn cµng t¨ng lªn. Khi cã mÊt c©n b»ng pha( lín h¬n 2%) biÕn tÇn sÏ >. Nguån ®iÖn mét pha. BiÕn tÇn c«ng suÊt nhá cã thÓ ®­îc nèi víi l­íi ®iÖn mét pha. Khi ®ã ph¶i t¾t chøc n¨ng b¶o vÖ mÊt c©n b»ng pha. Lµm viÖc víi l­íi mét pha lµm gi¶m tuæi thä biÕn tÇn. Gi¶m cÊp biÕn tÇn mét cÊp khi lµm viÖc víi l­íi mét pha. 7.1. B¶o vÖ nguån ®iÖn. BiÕn tÇn sinh ra nhiÔu d¹ng truyÒn dÉn vµ ph¸t x¹ vµo kh«ng gian. NhiÔu xuÊt hiÖn c¶ ë phÝa nguån cña biÕn tÇn vµ phÝa ®éng c¬. Nguyªn nh©n lµ do chØnh l­u vµ ®iÒu biÕn ®iÖn ¸p DC thµnh AC víi dv/dt lín ( PWM). Gi¶i ph¸p: Tu©n thñ c¸c h­íng dÉn l¾p ®Æt. Sö dông bé läc nhiÔu theo yªu cÇu. Sãng hµi dßng ®iÖn: -Dong ®iÖn ®­a tíi biÕn tÇn kh«ng ph¶i lµ sin. Bݪn tÇn t¹o ra sßng hµi bËc cao lµm ¶nh h­ëng xÊu tíi l­íi ®iÖn. Møc ®é ¶nh h­ëng phô thuéc vµo lo¹i biÕn tÇn vµ c«ng nghÖ sö dông. T¸c ®éng : Sãng hµi dßng ®iÖn lµm t¨ng gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng ®­a tíi biÕn tÇn. Lµm gi¶m hÖ sè c«ng suÊt, qu¸ t¶i m¸y biÕn ¸p, qu¸ t¶i chØnh l­u vµ tô läc cña bé biÕn tÇn. Còng cã thÓ g©y céng h­ëng. Gi¶i ph¸p: Sö dông kh¸c läc mét chiÒu ( DC choke). Sö dông kh¸c läc phÝa nguån. H×nh 43. H×nh43 Dïng biÕn ¸p c¸ch ly. BiÕn ¸p 12,18 xung. Läc thô ®éng, läc tÝch cùc. 7.2. Qu¸ ¸p trªn c¸c cùc ®éng c¬ - gi¶i ph¸p. BËt/ T¾t c¸c IGBT t¹o ra biÕn thiªn ®iÖn ¸p rÊt lín (dv/dt). Qu¸ ¸p g©y ra do ph¶n x¹ sãng dv/dt vµ do sù phèi hîp trë kh¸ng gi÷a ®éng c¬ vµ c¸p nèi biÕn tÇn ®éng c¬. §é lín cña qu¸ ¸p vµ dv/dt phô thuéc vµo ®é dµi c¸p còng nh­ kü thuËt PWM. Gi¶i ph¸p: Gi¶m dv/dt. Giíi h¹n ®Ønh xung cña qu¸ ¸p. BiÕn tÇn cã chøc n¨ng giíi h¹n ®Ønh xung cña qu¸ ¸p trªn c¸c cùc ®éng c¬ tíi c= 2Vdc. Sö dông bé läc dv/dt( motor choke). Dïng c¸c bé läc LR hoÆc LC. Dïng bé läc h×nh sin. BiÕn tÇn cã chøc n¨ng h¹n chÕ qu¸ ®iÖn ¸p cña biÕn tÇn. Chøc n¨ng kh«ng ®­îc bËt qu¸ ¸p > 2Vdc. 7.3. Dßng ®iÖn dß. BiÕn tÇn sinh ra dßng ®iÖn dß. Hai nguån chÝnh : dv/dt cña ®iÖn ¸p ®éng c¬ t¹o dßng dß khÐp m¹ch qua c¸c tô ký sinh xuèng ®Êt. C¸c bé läc RFI còng t¹o nguån dßng dß qua c¸c tô nèi ®Êt cña chóng. T¸c ®éng cña dßng ®iÖn do: ¶nh h­ëng tíi c¸c thiÕt bÞ chèng dßng dß( RCD). Dßng dß cã thÓ g©y h­ háng æ bi cña ®éng c¬. Mét sè gi¶i ph¸p: Kh«ng sö dông c¸c bé läc EMC nÕu kh«ng b¾t buéc ®Æc biÖt víi nguån mét pha. Gi¶m dßng dß phÝa ®éng c¬: Dïng kh¸ng läc ®Ó gi¶m dv/dt. Kh«ng dïng c¸c bäc kim nÕu kh«ng b¾t buéc. Gi¶m tÇn sè lµm viÖc cña biÕn tÇn,gi¶m chiÒu dµi c¸p nèi biÕn tÇn ®éng c¬ tíi møc cã thÓ. KÕt luËn BiÕn tÇn ALTIVAR 31 , mét thiÕt bÞ hiÖn ®¹i ngµy nay ®ang trë lªn phæ biÕn ë c¸c n­íc c«ng nghiÖp ph¸t triÓn . ViÖt Nam ,ngµy nay ®ang ®µ ph¸t triÓn cïng víi khu vùc vµ trªn thÕ giíi v× vËy ,nh÷ng ngÇnh c«ng nghiÖp hµng ®Çu ®· ®i vµo hiÖn ®¹i ho¸ rÊt m¹nh mÏ. Nh÷ng bé biÕn tÇn còng ®· thÊy xuÊt hiÖn ë cÊc khu c«ng nghÖ cao ( Khu c«ng nghÖ ViÖt Ph¸p §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi ), Vµ mét sè nhµ m¸y kh¸c ( dï thiÕt bÞ nay hiÖn nµy ch­a sö dông nhiÒu do gi¸ thµnh cao) Cïng víi sù xuÊt hiÖn cña bé biÕn tÇn .ph­¬ng thøc ®iÒu khiÓn c¸c lo¹i ®éng c¬ trong s¶n xuÊt ®· tien h÷u rÊt nhiÒu vµ ®em l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ rÊt cao.ChÝnh v× sù xuÊt hiÖn nµy , mµ h×nh thøc sö dông ®éng c¬ kh«ng ®ång bé (K§B) còng trë lªn th«ng dông h¬n rÊt nhiÒu vµ ®ang chiÕm ­u thÕ tuyÖt ®èi trong s¶n xuÊt . Tµi liÖu tham kh¶o §Ó hoµn thµnh ®å ¸n nµy , ngoµi sù chØ dÉn tËn t×nh cña thÇy NguyÔn Hoµng Nam . Em cßn tham kh¶o nh÷ng cuèn tµi liÖu vµ th«ng tin trªn m¹ng ®Ó phôc vô ®å ¸n cña m×nh ( do ThÇy NguyÔn Hoµng Nam chØ dÉn ) c¸c cuèn nh­ : S¸ch t¸c gi¶ Gi¸o tr×nh ®iÖn tö c«ng suÊt TrÇn Träng Minh Kü thuËt ®iÖn Lª v¨n Doanh , §Æng V¨n §µo Linh kiÖn ®iÖn tö vµ øng dông NguyÔn ViÕt Nguyªn Kü thuËt ®iÖn ®iÒu khiÓn ®éng c¬ Vò Quang Håi M¸y ®iÖn Vò Hång Thanh Môc lôc