Đề cương ôn thi tốt nghiệp - BM TĐHCN - KT Điều khiển động cơ điện
1 like•403 views
Tài liệu ôn thi tốt nghiệp môn Kỹ thuật điều khiển động cơ bao gồm nội dung về các kiến thức điều khiển động cơ dị bộ, biến tần, và lựa chọn thiết bị điều khiển. Nó đề cập đến các phương thức học và tài liệu cần thiết, cùng với các giải pháp và kỹ thuật điều khiển khác nhau như điều chỉnh tốc độ và các phương pháp hãm động cơ. Cuối cùng, tài liệu cung cấp thông tin về yêu cầu và phương pháp tiết kiệm năng lượng trong các hệ thống sử dụng biến tần.
Đề cương ôn thi tốt nghiệp - BM TĐHCN - KT Điều khiển động cơ điện
- 1. BM-TTN-02 Khoa: Điện - ĐTVT Bộ môn: Tự động hóa công nghiệp ĐỀ CƯƠNG ÔN THI TỐT NGHIỆP Môn học: Kỹ thuật điều khiển động cơ 1. NỘI DUNG CHÍNH Các kiến thức điều khiển động cơ dị bộ, biến tần, lựa chọn thiết bị cho hệ điều khiển động cơ. 2. PHƯƠNG THỨC HỌC TẬP Tự học + tham gia ôn thi (nếu tổ chức lớp) 3. TÀI LIỆU ÔN TẬP Lê Quang Đức, Kỹ thuật điều khiển động cơ, Bài giảng môn học, 2012 Các tài liệu về truyền động điện, biến tần, điều khiển động cơ 4. NỘI DUNG CHI TIẾT 1. Điều khiển tốc độ động cơ dị bộ bằng điều khiển điện áp, soft starter Nguyên lý hoạt động: đặc tính cơ của động cơ dị bộ khi thay đổi điện áp, Monent tới hạn giảm, s tới hạn không đổi, vùng làm việc không đổi. Khi giảm điện áp chỉ giảm được rất ít tốc độ, moment thấp Phương pháp giảm điện áp dùng triac, sơ đồ đấu nối, phương pháp điều khiển góc mở Ứng dụng: chỉ để khởi động động cơ dị bộ, chủ yếu với các tải biến thiên (bơm ly tâm, quạt), Soft starter: cấu tạo chung, ứng dụng, lợi ích chống quá dòng khi khởi động, sụt áp lưới, shock cơ khí Cấu hình phần cứng, đấu nối trực tiếp, đấu nối qua tam giác, đấu thêm bypass contactor Các đầu vào logic, các tín hiệu đầu ra logic Chức năng bảo vệ, các thông số cài đặt cơ bản, thời gian khởi động, điện áp ban đầu, thời gian hãm Đấu nối cơ bản với 1 soft Start 2. Cấu tạo của bộ biến tần và phương pháp điều chế độ rộng xung PWM Sơ đồ bộ inverter gián tiếp dùng bộ chỉnh lưu có điều khiển, điều khiển U ở bộ chỉnh lưu, điều khiển f bằng thay đổi tần số điều khiển mạch nghịch lưu. Bộ chỉnh lưu, bộ nghịc lưu, mạch trung gian, bộ lọc, DC choke, AC choke, bộ xạc tụ khi khởi động, Các thiết bị hỗ trợ hãm: khi tần số phát ra (tần số từ trường quay) thấp hơn tốc độ quay của rotor, năng lượng từ mạch điện động cơ trả ngược lại DC bus. Năng lượng dạng điện năng nạp vào tụ điện, nâng cao điện áp DC bus. Nếu không có
- 2. BM-TTN-02 bộ nghịch lưu phụ thuộc thì điện áp DC trên tụ cao lên. Bố trí thiết bị logic nhận biết điện áp cao, xuất tín hiệu đóng transistor xả dòng điện qua điện trở hãm Nguyên lý tạo dòng điện xoay chiều hình sin bằng kỹ thuật PWM Nguyên lý tạo điện áp xoay chiều tần số và biên độ bất kỳ với kỹ thuật PWM, cách thay đổi điện áp, cách thay đổi tần số 3. Các giải pháp hãm động cơ AC dùng biến tần Hãm DC injection, còn gọi là hãm động năng dùng điện một chiều. Ôn lại khái niệm hãm động năng dùng điện áp một chiều vào cuộn dây stator, nguyên lý hoạt động của hãm động năng điện áp một chiều. Điện áp 1 chiều cấp dòng điện 1 chiều đi qua hai pha, tạo ra từ trường không đổi trong khe khí, động cơ hoạt động như máy phát điện một chiều không cổ góp, ngắn mạch đầu ra. Rotor quay tao điện áp ngắn mạch trên rotor, cơ năng chuyển thành nhiệt tản trên rotor. Phương pháp chỉ sử dụng để dừng động cơ, moment hãm giảm dần. Thông thường cần cài đặt giá trị dòng điện một chiều và thời gian hãm. Hãm tái sinh dùng nghịch lưu phụ thuộc: lắp thêm một bộ nghịch lưu phụ thuộc song song với bộ chỉnh lưu , nghịch lưu hoạt động tương tự ở động cơ 1 chiều, tái sinh điện về lưới. Vẽ sơ đồ đầu nối. Ưu điểm: tiết kiệm điện khi động cơ thường xuyên hãm, nhược điểm chi phí ban đầu cao, chỉ thích hợp với các tải thay đổi tốc độ và chiều chuyển động thường xuyên. Nối các DC bus của các biến tần khác nhau với nhau: dễ thực hiện, giá rẻ, khi động cơ này hãm thì năng lượng nuôi động cơ khác, vẽ sơ đồ. Nhược điểm: nếu tất cả các động cơ đều hãm thì phải bố trí thêm điện trở Hãm động năng qua điện trở: vẽ sơ đồ, logic so sánh điện áp DC bus với điện áp chuẩn, đóng transistor, các đầu ra dùng cho đấu nối, ưu điểm đơn giản, nhược điểm tốn điện, tốn điện trở, thích hợp với thiết bị hoạt động liên tục, ít hãm, đảo chiều. Tính toán điện trở hãm cho biến tần. Điện trở công suất cần tính tóan theo 2 thông số: điện trở và công suất. Trường hợp giảm tốc từ cao xuống thấp: tính hiệu số cơ năng chia cho thời gian, có công suất cần tản ra. Trường hợp hãm tải thế năng thì tính hiệu thế năng, chia thời gian hạ tải. Cần biết điện áp, dòng điện cho phép, suy ra điện trở cần. 4. Điều khiển tần số động cơ dị bộ 3 pha, phương pháp u/f = const Sơ đồ thay thế động cơ dị bộ đơn giản hóa Đặc tính cơ động cơ dị bộ 3 pha khi thay đổi tần số Mối quan hệ của moment tới hạn với tần số và điện áp, công thức tính gần đúng, tỷ lệ thuận với bình phương điện áp, tỷ lệ nghịch với tần số, (bỏ qua điện trở ngắn mạch) Mối quan hệ của dòng điện từ hóa (dòng không tải), tỷ lệ thuận với U/f Tỷ lệ U/f=const, bảo đảm moment quá tải không đổi, dòng điện từ hóa không đổi bảo đảm từ thông không đổi, điểm làm việc tối ưu của động cơ. Nhược điểm của phương pháp u/f: ảnh hưởng điện trở khi tần số thấp, quá trình quá độ, giá trị dòng điện cao Mô hình biến tần điều khiển U/f= const 5. Chọn biến tần theo đặc tính khai thác
- 3. BM-TTN-02 Điểm làm việc trên đặc tính khai thác của biến tần Vùng làm việc thấp tốc, đặc tính cho động cơ tự làm mát Đặc tính cho động cơ làm mát ép buộc Đặc tính cho vùng làm việc quá tốc Đặc tính cho vùng làm việc quá tải trong 2 phút,đặc tính quá tải 1 s: ứng dụng Chọn biến tần theo yêu cầu quá tải của ứng dụng: chọn cho tải bơm quạt Yêu cầu quá tải khi khởi động của tải nâng hạ, chọn biến tần cho tải nâng hạ 6. Tính năng điều khiển của biến tần - bộ điều khiển PID Yêu cầu điều khiển ổn định lưu lượng, áp suất … đối với các lọai bơm sử dụng biến tần. Sơ đồ khối và nguyên lý điều khiển PID dùng biến tần Đấu nối cơ bản khi sử dụng chế độ PID, đấu nối động lực và đấu nối điều khiển Các thông số quan trọng cần cài đặt điều khiển PID 7. Tính năng điều khiển của biến tần - điều khiển kết hợp hãm trình tự Yêu cầu điều khiển phanh cơ khí trong tải nâng hạ: chống rơi khi sự cố điện, yêu cầu nhả phanh đồng bộ với tốc độ khi khởi động chống shocck, yêu cầu bóp phanh đúng thời hạn Cấu hình phần cứng của biến tần để phối hợp điều khiển phanh cơ khí Đặc tính điều khiển: vẽ đặc tính phối hợp, thời gian nhả thắng, thời gian bóp thắng, giá trị dòng điện giữ, giá trị tốc độ giữ. Đấu nối cơ bản động lực và điều khiển với hãm trình tự: mạch biến tần, mạch phanh điện từ, mạch điều khiển phanh 8. Nêu phương pháp tiết kiệm năng lượng điện dùng biến tần, cho các loại tải bơm, quạt sử dụng biến tần. Yêu cầu điều khiển lưu lượng - tài liệu 5. Đặt vấn đề điều khiển lưu lượng bơm: muốn thay đổi lưu lượng thông thường dùng valve tiết lưu, tăng trở kháng đường ống, tốn năng lượng. Nếu giảm tốc độ động cơ thì giảm lưu lượng mà không thêm tổn hao Đặc tính của bơm: mối quan hệ giữa áp suất và lưu lượng của bơm, họ đặc tính khi tốc độ bơm thay đổi. Đặc tính hiệu suất của bơm. Đặc tính trở kháng hệ thống ống: quan hệ giữa áp suất và lưu lượng, họ các đường đặc tính khi trở kháng đường ống tăng. Điểm làm việc của bơm là giao điểm các đường đặc tính bơm và đường đặc tính. Vẽ điểm làm việc của bơm khi điều khiển lưu lượng bằng tiết lưu Vẽ điểm làm việc của bơm với các tốc độ khác nhau khi điều khiển lưu lượng bằng biến tần. So sánh công suất cho một lưu lượng cố định khi sử dụng tiết lưu và sử dụng điều tốc độ động cơ. Cách tính năng lượng tiết kiệm cho bơm trong 1 năm: chu kỳ phụ tải, lưu lượng, cột áp, khối lượng riêng của nước, hiệu suất bơm, hiệu suất động cơ, hiệu suất biến tần, tính ROI (return of investment) 9. Harmonic trong biến tần và khắc phục Khái niệm Harmonics, các bậc sóng hài, định nghĩa THD Nguyên nhân gây ra harmonics trong biến tần Ảnh hưởng của Harmonics đến lưới điện, lan truyền trên lưới điện
- 4. BM-TTN-02 Tác hại sóng hài đến thiết bị máy điện Hạn chế harmonic trong biến tần 10. EMC trong biến tần và khắc phục Nguồn gốc EMC Tác hại Khắc phục EMC 5. THỜI GIAN ÔN THI - Theo lịch trình của bộ môn 6. NỘI DUNG VÀ HÌNH THỨC THI: - Hình thức thi: vấn đáp - Nội dung thi: Theo đề cương ôn thi tốt nghiệp TRƯỞNG KHOA (Ký và ghi rõ họ tên) TP. HCM, ngày … tháng … năm ………. TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký và ghi rõ họ tên)