Simen_bien Tan 420

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN------------****------------

CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Giáo viên bộ môn: Thầy Phạm Văn Cường

Nhóm sinh viên thực hiện: Hoàng Văn CôngVũ Thị Vân AnhTrần Văn PhươngMai Văn NinhNguyễn Thế Hanh

Phạm Quang Toản

Đề tài:

- Tìm hiểu hệ truyền động điện biến tần Simens M420

NỘI DUNG:

Chương 1: Giới thiệu chung về biến tần

Chương 2: Tìm hiểu biến tần MM420 của hãng Siemens

Chương 3: Ứng dụng của biến tần

CHƯƠNG 1 :GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BIẾN TẦN

Giới thiệu chung Bộ biến tần là một thiết bị

biến đổi năng lượng điện xoay chiều từ tần số f1 sang nguồn điện xoay chiều có tần số f2

Tần số của lưới điện quyết định tốc độ góc quay của từ trường quay do đó thay đổi được tốc độ động cơ

Ở nguồn biến tần cung cấp cho ĐCKĐB yêu cầu của bộ này có khả năng biến đổi tần số và điện áp sao cho tỉ số U/f = const

Phân loại các loại biến tần

Các loại biến tần dùng van

được ứng dụng rộng rãi vì có ưu điểm sau: Kích thước nhỏ nên diện

tích lắp đặt không lớn Trọng lượng nhẹ Hệ số khuếch đại công

suất lớn Có quán tính nhỏ

Biến tần trực tiếp

Biến tần gián tiếp

Biến tần trực tiếp

• Là bộ biến đổi mà tần số đươc tạo ra bằng cách đóng cắt thích hợp từng đoạn thích hợp một dòng điện xoay chiều có tần số cao hơn.

Sơ đồ nguyên lý biến tần trực tiếp

Biến tần trực tiếp

Bộ biến tần trực tiếp chức năng chỉnh lưu và nghịch lưu cùng nằm trên một bộ biến đổi

Không sử dụng tủ chuyển mạch và chỉ chuyển đổi một lần nên hiệu suất cao

Mạch van khá phức tạp, số lượng van lớn

Biến tần được sử dụng với phạm vi điều chỉnh f2<f1

Biến tần gián tiếp• Trong biến tần gián tiếp đầu tiên biến thành một chiều nhờ bộ

chỉnh lưu, sau đó qua lọc rồi mới trở thành điện áp xoay chiều với tần số f2 nhờ bộ nghịch lưu.

• Bộ biến tần gián tiếp có khâu trung gian một chiều có cấu trúc khác nhau nhưng về cơ bản có 3 khâu chính: Khâu chỉnh lưu Khâu lọc Khâu nghịch lưu

• Bộ biến tần dùng chỉnh lưu có điều khiển• Bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển nhưng có thêm

bộ biến đổi xung áp một chiều• Bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển với nghịch lưu

thực hiện điều chế độ rộng xung PWM

Chỉnh lưu có điều khiển

Biến tần dùng chỉnh lưu có điều khiển bằng tiristor

Chỉnh lưu không điểu khiển nhưng có thêm bộ biến đổi điện áp xung

Bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển nhưng có thêm bộ biến đổi xung điện áp

Chỉnh lưu không điều khiển với nghịch lưu thực hiện điều chế độ rộng xung

PWM

Bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển với nghịch lưu điều chế độ rộng xung PWM

Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha

Các khâu trong biến tần gián tiếp

• Chỉnh lưu

• Khâu lọc

Lọc bằng tụ

Lọc bằng cuộn cảm

Các khâu trong biến tần gián tiếp

Lọc dùng cả tụ điện C và cuộn kháng L

Do sự tổng hợp của cả 2 loại trên nên biên độ sóng hài càng giảm và điện áp ra tải ít đập mạch hơn. Bộ lọc LC được dùng phổ biến

Các khâu trong biến tần gián tiếpKhâu lọc

• Mạch băm

Mạch băm nối tiếp

Mạch băm song song

Các khâu trong biến tần gián tiếp

Sơ đồ mạch băm dùng trong tranzitor

Các khâu trong biến tần gián tiếp

Các khâu trong biến tần gián tiếp

Nghịch lưu thực hiện điều chế độ rộng xung PWMChúng ta sử dụng một bộ so sánh điện áp và đưa vào

2 đầu so sánh một xung răng cưa Saw và một điện áp một chiều Ref

Khi Saw < Ref thì Output = 0V Khi Saw > Ref thì Output = Uramax

Phương pháp tạo ra PWM

• Biến điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều có tần số thay đổi bằng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM– Khâu phát ra xung sin có tần số quyết định

tần số đầu ra.( xung điều biến)– Khâu tạo xung tam giác ( song mang)– Khâu so sánh : so sánh xung sin với xung tam

giác có tần số cao.– Tạo xung đưa vào các chân điều khiển của

IGBT

Các khâu trong biến tần gián tiếp

BỘ NGHỊCH LƯU ÁP 3 PHA

~220V

3

C0

1 5

2 6 4

1 2

3 4

DC

Cách chọn biến tầnVề mặt kỹ thuật:

Chọn theo thông số kĩ thuật mà nhà đầu tư yêu cầu.

Chọn theo phương thức,kĩ thuật điều khiển để đáp ứng yêu cầu đặt ra:

• Các thông số của động cơ: Pdm,Udm,Idm,cosφ,hiệu suất...

• Tính chất của công việc : - Môi trường làm việc- Tính chất phụ tải- Điều khiển độc lập các động cơ khác nhau

• Khả năng mở rộng hệ thống,ghép mạng,ghép nối với các thiết bị lập trình ...

• Sử dụng sản phẩm của các hãng đã quen dùng.

Cách chọn biến tần

Về mặt kinh tế:• Tùy vào túi tiền của

nhà đầu tư mà ta chọn sản phẩm của hãng danh tiếng được hỗ trợ đầy đủ chế độ bảo hành, chăm sóc khách hàng hay những sản phẩm giá rẻ nhưng vẫn đáp ứng được bài toán kỹ thuật.

Siemens MM420-0.75KW/1HP

4.272.400 VNĐ

Siemens MM420-1.5KW/2HP

5.301.660 VNĐ

ABB ACS55 0.7KW 2.191.000 VNĐ

ABB ACS150 1.5KW-3P

4.531.000 VNĐ

Chương 2: Tìm Hiểu Biến Tần MM420 – Siemens

• Ưu điểm nổi bật: Nhiều tính năng

điều khiển linh hoạt. Giá thành hạ

MM420 là lựa chọn hoàn hảo với người sử dụng

Các thông số MM420

• Công suất:

– 0,37 – 11 kW : điện áp 3 pha 380 – 480V

– 0,12 – 5,5 kW : điện áp 3 pha 220 – 240V

– 0,12 – 3 kW : điện áp 1 pha 220 – 240V

• Điện áp ra :

– 1 pha 220V

– 3 pha 220V

– 3 pha 380V

Các thông số MM420

• Tần số vào : 47 – 63Hz• Tần số ra : 0 – 650Hz• Cosφ >= 0,95• Hiệu suất chuyển đổi :

96 – 97 %

• Khả năng quá tải : 1,5Idm

trong 60s ở mỗi 300s• Dòng khởi động thấp hơn

dòng điện vào định mức

Các thông số MM420

• Các phương pháp điều khiển :– Tuyến tính V/f , Bình phương V/f , Đa điểm V/f

,V/f do người dùng lập trình

• Điều chế độ rộng xung :– 16kHz ở 220V 1 pha hoặc 3 pha– 4kHz ở 400V 3 pha– 2 – 16kHz ( bước chỉnh 2 kHz)

• Đầu vào số:– 3 đầu vào số lập trình được, cách ly

Các thông số MM420

• Đầu vào tương tự: 1– Chuẩn 0 – 10V– Có thể dùng như đầu vào số thứ 4

• Đầu ra Rơle : 1– 30VDC – 5A : tải trở– 250VAC – 2A : tải cảm

• Đầu ra tương tự : 1– Chuẩn 0 - 20mA

Các thông số MM420

• Cổng giao tiếp : Chuẩn RS485 , giao thức USS

• Hãm :– 1 chiều– Hỗn hợp

• IP : 20• Nhiệt độ làm việc : -10 – 50oC• Nhiệt độ bảo quản : -40 – 70oC• Độ ẩm : <95%

Các thông số MM420

• Chức năng bảo vệ :– Thấp áp, quá áp, quá tải, chạm đất, ngắn

mạch– Quá nhiệt động cơ, quá nhiệt biến tần

• Kích thước :

Cỡ vỏ Cao Rộng Sâu kg

A 173 73 149 1

B 202 149 172 3,3

C 245 185 195 5,0

Sơ đồ khối

Cấu tạo

• A/D : Bộ chuyển đổi tương tự - số• D/A : Bộ chuyển đổi số - tương tự • CPU : Bộ xử lý• LCD : Màn hình hiển thị• Truyền thông : kết nối mạng công nghiệp

qua chuẩn RS 485• Chỉnh lưu : Chỉnh lưu cầu dùng Diode• Nghịch lưu: Dùng van bán dẫn IGBT

Sơ đồ đấu dây mạch động lực

Sơ đồ đấu dây mạch điều khiển

Giao diện

• Các thông số cài đặt được hiển thị qua giao diện màn hình LCD

• Cài đặt bằng cách ấn các phím chức năng bên dưới màn hình

Chức năng các phím

Cài đặt

• Có 3 phương pháp cài đặt chủ yếu :

–Cài đặt mặc định

–Cài đặt nhanh

–Cài đặt ứng dụng

Cài đặt mặc định

• Cài đặt mặc định là những cài đặt khi xuất xưởng sao cho nó có thể vận hành mà không cần phải cài đặt thêm bất kỳ một thông số nào nữa.– Các nguồn lệnh : P0700 = 2 : đầu vào số– Nguồn điểm đặt P1000 = 2 (Đầu vào tương tự– Chế độ làm mát động cơ P0335 = 0 – Giới hạn dòng điện P0640 = 150% – Tần số nhỏ nhất P1080 = 0 Hz – Tần số lớn nhất P1082 = 50 Hz – Thời gian tăng tốc P1120 = 10 s – Thời gian giảm tốc P1121 = 10 s – Chế độ điều khiển P1300 = 0

Cài đặt nhanh

• Bộ biến tần tương thích với động cơ nhờ sử dụng chức năng cài đặt thông số nhanh, và các thông số kĩ thuật quan trọng sẽ được cài đặt.

• Cài đặt nhanh không cần được thực hiện nếu thông số định mức của động cơ ghi trong bộ biến tần FU (ví dụ động cơ tiêu chuẩn 1LA 4 cực của Siemens) thích hợp với thông số định mức ghi trên nhãn của động cơ đang nối vào biến tần.

Vận hành

• Phương pháp vận hành dùng các phím ấn trên mặt biến tần

• Kiểm tra:– Đấu dây có đúng

không?– Kiểm tra ngắn mạch

hoặc chạm đất trên đường dây và thiết bị ngoại vi không?

– Kiểm tra các tiếp điểm– Kiểm tra mạch điều

khiển thiết bị ngoại vi

Vận hành

• Vận hành theo chế độ mặc định– Nối nguồn điện cho biến tần– Khởi động biến tần– Theo dõi đại lượng ( tần số) hiển thị trên màn

hình LCD (50Hz)– Ấn nút trên để cho động cơ quay tiến hay

lùi

Vận hành

• Lặp lại các bước trên nhưng lần này dùng bàn phím để thay đổi các giá trị cài đặt theo thông số của nhà sản xuất

CHƯƠNG 3ỨNG DỤNG CỦA BIẾN TẦN

Ứng dụng

• Cầu trục

Ứng dụng

• Hệ thống bơm nước

Ứng dụng

• Trong các băng tải

Ưu, nhược điểm của việc sử dụng biến tần

Ưu điểm:1. Có thể điều khiển tốc độ động cơ theo ý muốn trong một

dãi rộng theo phương pháp thay đổi tần số.

2. Tiết kiệm được điện năng một cách tối đa nhất…

3. Thời gian sử dụng lâu dài , ổn định, thiết bị có độ bền tương đối cao.

Ưu nhược điểm của việc sử dụng biến tần

Nhược điểm:1. Giá thành thiết bị cao

và điều khiển phức tạp, yêu cầu người vận hành có trình độ khoa học kỹ thuật tương đối tốt. Chịu ảnh hưởng của môi trường: ẩm, bụi, nhiệt…

2. Công tác bảo dưỡng , bảo hành tương đối phức tạp và tốn kém…

Một số lưu ý khi sử dụng biến tần

1. Tùy theo ứng dụng mà bạn lựa chọn bộ biến tần cho phù hợp, theo cách đó bạn sẽ chỉ phải trả một chi phí thấp mà lại đảm bảo độ tin cậy làm việc.

2. Bên trong bộ biến tần là các linh kiện điện tử bán dẫn nên rất nhậy cảm với điều kiện môi trường, mà Việt Nam có khí hậu nóng ẩm nên khi lựa chọn bạn phải chắc chắn rằng bộ biến tần của mình đã được nhiệt đới hoá, phù hợp với môi trường khí hậu Việt Nam.

3. Bạn phải đảm bảo điều kiện môi trường lắp đặt như nhiệt độ, độ ẩm, vị trí.

Một số lưu ý khi sử dụng biến tần

• Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng, nếu không hiểu hoặc không chắc chắn thì không tự ý mắc nối hoặc thay đổi các tham số thiết đặt.

• Nhờ các chuyên gia kỹ thuật của hãng cung cấp biến tần cho bạn hướng dẫn lắp đặt, cài đặt để có được chế độ vận hành tối ưu cho ứng dụng của bạn.

Một số lưu ý khi sử dụng biến tần

• Mỗi bộ biến tần đều có một cuốn tài liệu tra cứu nhanh, bạn nên ghi chép chi tiết các thông số đã thay đổi và các lỗi mà bạn quan sát được vào cuốn tài liệu này, đây là các thông tin rất quan trọng cho các chuyên gia khi khắc phục sự cố cho bạn.

•

Lời nhận xét

Ngày nay bộ biến tần không còn là một thứ xa xỉ tốn kém chỉ dành cho những người có tiền, những tiện ích mà bộ biến tần mang lại cho bạn nhiều hơn rất nhiều so với chi phí bạn phải trả, nên bạn đừng ngần ngại đầu tư mua biến tần cho các hệ truyền động của bạn có thể ứng dụng được biến tần. Đó là một sự đầu tư đúng đắn, một chiến lược đầu tư tổng thể và dài hạn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!